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Die
Erfindung betrifft ein Deckelelement, insbesondere Fronthaube, Motorhaube
oder dergleichen für eine Karosserie eines Kraftwagens
der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art sowie ein
Verfahren zum Herstellen eines solchen Deckelelements der im Oberbegriff
des Patentanspruchs 10 angegebenen Art.
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Aus
dem Serienkraftwagenbau bekannt sind so genannte passive Motorhauben,
bei welcher ein Abstand zwischen der Motorhaube und in Fahrzeughochrichtung
darunter angeordneten Bauteilen, welche ein relativ hohes Verletzungsrisiko
im Falle eines Kopfaufpralls eines Fußgängers
auf eine solche Motorhaube darstellen, relativ groß ist.
Dieser Abstand beträgt dabei beispielsweise mindestens
80 mm und ermöglicht eine Deformation der Motorhaube in
Fahrzeughochrichtung nach unten, ohne, dass dabei der Kopf auf die
besagten, darunter angeordneten Bauteile auftrifft. Diese Motorhauben
weisen den Nachteil auf, dass zur Realisierung des relativ großen
Abstandes Kompromisse in vielen Bereichen wie beispielsweise im
Design, dem Packaging etc. eingegangen werden müssen, woraus
zeit- und kostenintensive Anpassungen resultieren, falls keine anderweitigen Vorkehrungen
getroffen sind.
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Des
Weiteren sind so genannte aktive Motorhauben bekannt, bei welchen
der Abstand der Motorhaube und den besagten, darunter angeordneten Teilen
geringer als bei den passiven Motorhauben ausgebildet werden kann.
Dabei sind Aktuatoren in Scharnierbereichen der Motorhaube vorgesehen,
die die Motorhaube sehr schnell aufstellen, das heißt in Fahrzeughochrichtung
nach oben komplett verbringen und somit im Falle eines Aufpralls
eines Kopfs auf die Motorhaube den Kopf abfangen und diesem einen
entsprechenden Weg zur Verfügung stellen, sodass Verletzungen
verursachende Beschleunigungen sanft abgebaut und Kollisionen mit
den unterhalb der Motorhaube angeordneten festen Teilen vermieden
werden.
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Die
aktiven Motorhauben weisen den Nachteil auf, dass zusätzliche
Bauteile wie Aktuatoren, die beispielsweise mechanisch, pyrotechnisch
und/oder pneumatisch betrieben werden, nötig sind, was
die Kosten sowie das Gewicht erhöhen, falls keine anderweitigen
Vorkehrungen getroffen sind.
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Die
DE 198 46 192 A1 offenbart
eine Karosseriehaube, insbesondere Motorraumhaube eines Kraftfahrzeugs
mit einer Haubenwand, die sich wenigstens an seitlichen Auflageteilen
des Fahrzeugsaufbaus abstützt und den abgedeckten Karosserieraum
frei überspannt und die wenigstens in einem mittleren Hauptwandbereich
als potentiellen Aufschlagbereich eines Fußgängers
bei einer Fußgänger-Fahrzeug-Kollision nachgiebig
verformbar ausgebildet ist. Die Haubenwand verläuft im
Querschnitt durch einen mittleren Haubenbereich dergestalt, dass
sich an einen etwa horizontal flach verlaufenden und nur wenig aufgewölbten
Mittelteil seitliche Bogenteile anschließen, die jeweils
mit einem freien Bogenende auf dem zugeordneten seitlichen Auflageteil abgestützt
sind.
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Des
Weiteren sind aus dem Serienkraftwagenbau Motorhauben bekannt, die
Sicken aufweisen, welche eine Deformationsenergie absorbieren sollen zur
Realisierung eines Fußgängerschutzes. Dabei weisen
die bekannten Motorhauben allesamt weiteres Potential zur Verbesserung
ihres Unfallverhaltens auf.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Deckelelement
für eine Karosserie eines Kraftwagens sowie ein Verfahren
zum Herstellen eines solchen Deckelelements bereitzustellen, welche ein
sehr gutes Unfallverhalten der Karosserie sowie geringe Kosten derselbigen
ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Deckelelement, insbesondere Fronthaube, Motorhaube
oder dergleichen für eine Karosserie eines Kraftwagens mit
den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum
Herstellen eines solchen Deckelelements mit den Merkmalen des Patentanspruchs
10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen
und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen angegeben.
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Ein
erfindungsgemäßes Deckelelement, insbesondere
Fronthaube, Motorhaube oder dergleichen, für eine Karosserie
eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, mit zumindest einem
Deckelteil, welches bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung
mittels eines korrespondierenden Energieabsorptionselements abstützbar
ist, zeichnet sich dadurch aus, dass das wenigstens eine Energieabsorptionselement
als Gel-Stützelement ausgebildet ist.
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Bei
diesem Gel-Stützelement handelt es sich beispielsweise
um ein in ein Behältnis wie beispielsweise eine Blase,
einen Sack oder dergleichen eingebrachte, gelartige Substanz, wobei
es sich auch bei dem Behältnis um ein gelartiges Behältnis
handeln kann, in welches ein Medium, wie beispielsweise ein Gas,
eine Flüssigkeit und/oder ein Feststoff eingebracht sein
kann. Ebenso kann es sich bei dem Gel-Stützelement um ein
Gel-Stützelement handeln, welches selbstständig
seine Form beibehält und kein derartiges stützendes
Behältnis benötigt. Das Gel-Stützelement
ist beispielsweise auf Silikonbasis ausgebildet und weist beispielsweise
eine Dichte auf, die in einem Bereich von einschließlich
0,76 Gramm pro Kubikzentimeter bis einschließlich 1,07
Gramm pro Kubikzentimeter liegt.
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In
jeglicher Ausführungsform ermöglicht das Gel-Stützelement
einen Abbau von Energie, wie sie im Falle eines Aufpralls auf das
Gel-Stützelement entsteht. Damit einher geht ein sehr gutes
Unfallverhalten des Deckelelements, insbesondere in Zusammenhang
mit einer Kollision des Deckelelements mit einem Fußgänger,
insbesondere mit einem Kopf des Fußgängers, bei
welcher der Kopf auf das Deckelelement aufprallt. In diesem Falle
gewährleistet das Gel-Stützelement einen sanften
Abbau von Verletzungen verursachenden Beschleunigungen des Kopfes
sowie einen ausreichenden Weg zur Vermeidung von schwerwiegenden
und gegebenenfalls lebensbedrohlichen Verletzungen. Damit weisen
das Deckelelement und die Karosserie einen sehr guten Fußgängerschutz
auf und können sämtliche bereits bestehende sowie
zukünftige und gegebenenfalls gesetzlich vorgeschriebene
Grenzwerte einhalten.
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Dies
ist insbesondere im Falle der Ausbildung des Deckelelements als
Motorhaube vorteilhaft, da insbesondere im Bereich der Motorhaube
sowie eines vorderen Kotflügels des Kraftwagens derartige Unfälle
bei relativ hohen Geschwindigkeiten vorkommen. Bei einem solchen
Unfall erlaubt das Deckelelement einen besonders hohen Schutz des
Fußgängers. Dabei ist das zu dem Deckelelement
Gesagte auch übertragbar auf einen Beinaufprall des Fußgängers
auf den Kraftwagen, so zum Beispiel auf den Kotflügel und/oder
einen Stoßfänger des Kraftwagens. Dies bedeutet
also, dass das Gel-Stützelement auch analog in Zusammenhang
mit dem Stoßfänger eingesetzt werden kann.
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Des
Weiteren birgt das erfindungsgemäße Deckelelement
den Vorteil, dass es eine geringe Komplexität und damit
eine geringe Teileanzahl sowie geringe Kosten und ein geringes Gewicht
aufweist, da in Zusammenhang mit dem Stand der Technik beschriebene
Stellglieder wie Aktuatoren oder Sensoren nicht vonnöten
sind zur Darstellung des sehr guten Fußgängerschutzes.
Dies hält die Kosten sowie das Gewicht des gesamten Kraftwagens
in einem geringen Rahmen.
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Vorteilhaft
einher geht damit die Tatsache, dass das erfindungsgemäße
Deckelelement auf Grund der geringen Komplexität eine hohe
Funktionssicherheit aufweist, welche den beschriebenen sehr guten
Fußgängerschutz somit über eine besonders
hohe Lebensdauer des Kraftwagens gewährleistet. Das Gel-Stützelement
bzw. dessen Werkstoff weist dabei sehr hoher Energieabsorptionseigenschaften
bei einem Aufprall sowie einen sehr niedrigen Kompressionsbereich
insbesondere im Vergleich zu anderen Schaumwerkstoffen auf. Gleichzeitig
ist es sehr temperaturbeständig, so zum Beispiel in einem
Bereich von einschließlich –40°C bis
einschließlich 200°C, sodass das erfindungsgemäße Deckelelement
und das Gel-Stützelement in allen Temperaturbereichen und
damit in allen Regionen der Welt ohne Einbußen seiner Eigenschaften
und damit des Fußgängerschutzes einsetztbar ist.
Weiterhin ist es wetterbeständig und widerstandsfähig gegenüber
Ozon, sodass es seine vorteilhaften Eigenschaften auch bei widrigen
Verhältnissen über eine hohe Lebensdauer beibehält.
Die Energieabsorptionseigenschaften und damit eine Härte
des Werkstoffes sind dabei auf den jeweiligen Anwendungszweck des
Deckelelements abzustimmen.
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Durch
das Gel-Stützelement können Bereiche zur Erfüllung
bestimmter Schutzanforderungen, so zum Beispiel zur Erfüllung
von Anforderungen des Fußgängerschutzes, durch
Einsatz neuer Werkstoffe sehr weich gestaltet werden ohne einen
Verlust von Eigenfestigkeit eines entsprechenden Bauteils in Kauf
nehmen zu müssen.
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In
Zusammenhang mit dem beschriebenen Stand der Technik sind einerseits
nicht nur die Stellglieder und/oder die Sensoren vermeidbar, andererseits
kann das Deckelelement in Form der Motorhaube näher zu
in Fahrzeughochrichtung darunter angeordneten Bauteilen positioniert
werden, da das Gel-Stützelement ein sehr hohes Energieabsorptionspotential
aufweist und somit auf einem geringeren Weg eine gleiche oder gar
verbesserte Schutzfunktion bietet wie eine in Zusammenhang mit dem Stand
der Technik beschriebene passive Motorhaube. Dies vermeidet die
eingangs beschriebenen nachteiligen Kompromisse beispielsweise im
Bereich des Designs, des Packagings etc.
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Die
Bruchfestigkeit des Gel-Stützelements liegt beispielsweise
in einem Bereich von einschließlich 0,03 bis 2,35, während
die Bruchdehnung beispielsweise in einem Bereich von einschließlich
73% bis einschließlich 710% liegt. Der Elastizitätsmodul des
Gel-Stützelements liegt beispielsweise in einem Bereich
von einschließlich 28,9 bis einschließlich 1432,6
Kilopascal. Die Wärmeleitfähigkeit liegt beispielsweise
in einem Bereich von einschließlich 0,06 bis 0,2 wm × K .
Dadurch weist das Gel-Stützelement sehr gute Eigenschaften
auf, um bedarfsgerecht an vielerlei Stellen des Kraftwagens eingesetzt
werden zu können, um das Unfallverhalten, insbesondere den
Fußgängerschutz, des Kraftwagens weiter zu verbessern.
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An
dieser Stelle sei angemerkt, dass das Gel-Stützelement
auch in einem Innenraum des Kraftwagens analog einsetzbar ist zur
Darstellung einer sehr hohen passiven Sicherheit für Insassen
des Kraftwagens. So kann es beispielsweise einen oder mehrere Airbags
im Innenraum ersetzen. In jeglicher Hinsicht bietet das Gel-Stützelement
die Möglichkeit kinetische Energie beim Aufprall auf das
Gel-Stützelement abzubauen und zu absorbieren um damit schwerwiegende
und gegebenenfalls lebensbedrohliche Verletzungen zu vermeiden bzw.
deren Wahrscheinlichkeit zu reduzieren.
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Das
Gel-Stützelemente ist vorteilhafter Weise an einer Breitseite
des Deckelteils abgestützt, möglich ist aber auch,
dass es unter Ausbildung eines Zwischenraums von diesem beabstandet
ist. Die Abstützung des Gel-Stützelements an dem
Deckelteil ohne den besagten Zwischenraum birgt den Vorteil, dass
dadurch die Aufprallenergie unmittelbar in das Gel-Stützelement
einleitbar und somit von diesem abbaubar ist zur Darstellung eines
sehr guten Fußgängerschutzes.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das
Deckelelement als ein ein weiteres Deckelteil, insbesondere Innenteil,
des Deckelelements zumindest bereichsweise verkleidendes Beplankungsteil
ausgebildet, welches mit dem weiteren Deckelteil unter Ausbildung
zumindest eines Zwischenraums verbunden ist, in welchem zumindest bereichsweise
das Gel-Stützelement angeordnet ist, wobei das Gel-Stützelement
durch eine Aufnahme gehalten ist, welche zumindest bereichsweise
eine wenigstens bereichsweise zur Außenkontur des Gel-Stützelements
korrespondierende Aufnahmekontur aufweist. Das bedeutet also, dass
das Gel-Stützelement in der Aufnahme zwischen dem Beplankungsteil
und dem in Fahrzeughochrichtung darunter angeordneten Deckelteil
aufgenommen und gehalten ist, wobei durch die Aufnahme einerseits eine
sichere Halterung in definierter Position des Gel-Stützelements
und andererseits eine Formerhaltung dieses gewährleistet
ist. Dies ermöglicht einen sehr effizienten Abbau der Aufprallenergie
und damit von Verletzungen verursachenden Beschleunigungen.
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Zur
Vereinfachung und damit kostengünstigen Gestaltung der
Montage ist die Aufnahme in Fahrzeughochrichtung nach unten hin
geöffnet und das Gel-Stützelement mittels eines
Halteteils an dem Deckelteil abgestützt.
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Zur
Verbesserung einer Aufnahme, eines Abbaus sowie eines Verteilens
der Aufprallenergie ist das Gel-Stützelement vorteilhafterweise
sowohl auf einer Breitseite des Deckelteiles als auch auf einer dieser
Breitseite gegenüberliegenden Breitseite des Beplankungsteils
abgestützt. Diese sowie die zuvor genannte Abstützung
kann beispielsweise direkt, ohne Zwischenelement, gestehen, wobei
also das Gel-Stützelement direkt an der entsprechenden Breitseite
anliegt. Ebenso kann ein Zwischenelement zwischen dem Gel-Stützelement
und der entsprechenden Breitseite vorgesehen sein, wodurch ebenso
ein unterbrechungsfreier Kraftfluss bzw. ein Energiefluss ermöglich
ist.
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Die
Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen eines Deckelelements,
insbesondere einer Fronthaube, einer Motorhaube oder dergleichen, für
eine Karosserie eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenwagens,
mit zumindest einem Deckelteil, welches bei einer unfallbedingten
Kraftbeaufschlagung mittels eines korrespondierenden Absorptionselement
abstützbar ist. Erfindungsgemäß ist nun
vorgesehen, dass das wenigstens eine Absorptionselement als Gel-Stützelement
ausgebildet wird. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen
Deckelelements sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen
Verfahrens und umgekehrt anzusehen. Somit ermöglicht auch
das erfindungsgemäße Verfahren die Darstellung
eines besonders vorteilhaften Deckelelements mit einem sehr guten
Unfallverhalten zur Realisierung eines sehr guten Fußgängerschutzes
bei gleichzeitiger geringer Komplexität und somit geringen
Kosten.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung
genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgende
Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten
Merkmale und Merkmalskombinationen sind in der jeweils angegebenen
Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung
verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die
Zeichnungen zeigen in:
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1 ausschnittsweise
eine Längsschnittansicht einer frontseitigen Motorhaube
eines Personenkraftwagens mit einem Deckelteil, welches bei einer
unfallbedingten Kraftbeaufschlagung mit korrespondierenden Absorptionselementen
abstützbar ist, wobei die Energieabsorptionselemente als
Gel-Stützelemente ausgebildet sind;
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2 ausschnittsweise
eine perspektivische Schnittansicht der Motorhaube gemäß 1;
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3 eine
perspektivische Explosionsansicht der Motorhaube gemäß den
vorhergehenden Figuren;
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4 eine
perspektivische Unteransicht der Motorhaube gemäß den
vorhergehenden Figuren.
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Die 1 zeigt
eine Motorhaube 10 für eine Karosserie eines Personenkraftwagens,
welche ein erstes Deckelteil in Form eines Innenteils 12 sowie ein
zweites Deckelteil in Form eines das Innenteil 12 verkleidenden
Beplankungsteils 14 umfasst. Das Beplankungsteil 14 und
das Innenteil 12 sind dabei über Stützkleber 16, 18 und 20 unter
Ausbildung von Zwischenräumen 22, 24 und 26 miteinander
verbunden. Ebenso ist das Beplankungsteil 14 in einem Bereich 28 um
das Innenteil 12 gefalzt.
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In
den Zwischenräumen 22, 24 und 26 ist
jeweils ein Gel-Stützelement 30, 32 und 34 angeordnet,
mittels welchen das Deckelteil in Form des Beplankungsteils 14 bei
einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung, beispielsweise bei einem
Aufprall eines Kopfes eines Fußgängers auf die
Motorhaube 10 beispielsweise in Kraftwagenhochrichtung
gemäß einem Richtungspfeil 36 von oben
gemäß einem Richtungspfeil 38 her, abgestützt
ist. Dabei sind die Gel-Stützelemente 22, 24 und 26 einerseits
an einer Breitseite 40 des Beplankungsteils 14 in
Kraftwagenhochrichtung nach oben hin und andererseits an einer Breitseite 42 des
Innenteils 12 in Fahrzeughochrichtung nach unten hin abgestützt.
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Die 2 verdeutlicht
schematisch einen solchen Kopfaufprall auf die Motorhaube 10,
wobei ein Kopf 44 des Fußgängers schematisch
in zwei unterschiedlichen Positionen während des Aufpralls dargestellt
ist. Ein Richtungspfeil 46 deutet dabei die Richtung an,
in welcher die Motorhaube 10 von der Kraft bzw. von der
Energie des Aufpralls belastet wird. Ein strichlierter Verlauf 48 deutet
eine Deformation des Beplankungsteils 14 und ein Eindringen
dieses in das Gel-Stützelement 30 an, durch welches die
Energie aufnehmbar und somit der Kopf und damit der Fußgänger
insgesamt vor schwerwiegenden Verletzungen schätzbar sind.
An dieser Stelle sei angemerkt, dass die Gel-Stützelemente 30, 32 und 34 in
Kraftwagenhochrichtung gemäß dem Richtungspfeil 36 beispielsweise
eine Dicke von einschließlich zehn bis einschließlich
zwanzig Millimeter aufweisen zur Darstellung eines sehr guten Fußgängerschutzes.
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In
Zusammenschau mit 3 wird deutlich, dass die Gel-Stützelemente 30, 32 und 34 durch
korrespondierende Aufnahmen 49 und 50 gehalten
sind, in die sie beispielsweise gemäß Richtungspfeil 52 und 54 eingebracht
werden. Die Aufnahmen 49 und 50 korrespondieren
dabei zu einer jeweiligen Außenkontur der Gel-Stützelemente 30, 32 und 34,
wodurch eine definierte Position sowie eine definierte Formerhaltung
der Gel-Stützelemente 30, 32 und 34 gewährleistet
ist.
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Die
durch das Innenteil 12 gebildeten Aufnahmen 49 und 50 sind
in Fahrzeughochrichtung nach unten hin geöffnet, wobei
die Gel-Stützelemente 30, 32 und 34 mittels
korrespondierender Halteteile in Form von Montagehaltern 56, 58 und 60 an
dem Innenteil 12 abgestützt sind.
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Die
Gel-Stützelemente 30, 32 und 34 werden auch
als Gel-Pads bezeichnet, wobei die Motorhaube 10 wie folgt
montiert wird: Zunächst wird das Innenteil 12 bereitgestellt,
auf welches der Stützkleber 16, 18 und 20 aufgebracht
wird. Anschließend wird das Beplankungsteil 14 auf
das Innenteil 12, welches auch ein Zusammenbauteil oder
eine Montagegruppe sein kann, aufgeklebt, woraufhin die Gel-Stützelemente 30, 32 und 34 gemäß den
Richtungspfeilen 52 und 54 in die entsprechenden
Aufnahme 49 und 50 verbracht, beispielsweise eingeschoben,
werden. Anschließend erfolgt die Montage der Montagegruppe 58 und 60 zur
Fixierung der Gel-Stützelemente 30, 32 und 34 in
den entsprechenden Aufnahmen 49 und 50.
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Die 4 verdeutlicht
dies durch eine perspektivische Unteransicht der Motorhaube 10,
durch welche ersichtlich ist, dass die Gel-Stützelemente 30, 32 und 34 sowohl
an der Breitseite 40 des Beplankungsteils 14 als
auch an der Breitseite 42 des Innenteils 12 abgestützt
sind. Des Weiteren sind die Gel-Stützelemente 30, 32 und 34 mittels
den Montagehaltern 58 und 60 an dem Innenteil 12 abgestützt, wobei
die Montagehalter 58 und 60 entsprechende Stege
umfassen, die die nach unten offenen Aufnahmen 49 und 50 überdecken
und somit die Gel-Stützelemente 30, 32 und 34 zusätzlich
zu dem Innenteil 12 nach unten hin abstützen.
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Die
Motorhaube 10 weist somit ein sehr gutes Unfallverhalten
bei einer sehr geringen Teileanzahl und damit geringen Komplexität
auf, was mit geringen Kosten für die Motorhaube 10 einhergeht.
Dabei kann sie in Fahrzeughochrichtung gemäß dem Richtungspfeil 36 relativ
nahe an in Fahrzeughochrichtung gemäß dem Richtungspfeil 36 darunter
angeordnete Bauteile angeordnet werden, was dem Design und damit
dem optischen Eindruck des Personenkraftwagens zugute kommt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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