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Die Erfindung betrifft eine Fronthaube für einen Personenkraftwagen gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Die
DE 10 2005 033 949 A1 offenbart eine Motorhaube für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einer Außenhaut, inneren Decklagen und dazwischen angeordneten Kernteilen aus Hartschaum oder Waben. Die Kernteile bilden Zonen verschiedener Härte und/oder verschiedener Dicke. Quer über die ganze Breite der Motorhaube ist eine Sollknickzone vorgesehen, die durch Schwächung der Struktur erzielt ist. Die Sollknickzone soll bei einer Kollision mit einem Fahrzeug, d. h. bei einer zumindest im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden unfallbedingten Kraftbeaufschlagung der Motorhaube ein Aufwärtsfalten der Motorhaube bewirken.
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Die bekannte Motorhaube weist ein verbesserungswürdiges Unfallverhalten auf insbesondere hinsichtlich eines sogenannten Fußgängeraufpralls auf die Motorhaube. Bei einem solchen Fußgängeraufprall prallt der Fußgänger auf die Motorhaube bzw. auf eine Fronthaube des Kraftfahrzeugs auf. Dieser Aufprall stellt eine unfallbedingte Kraftbeaufschlagung der Fronthaube dar, welche zumindest im Wesentlichen in Fahrzeughochrichtung verläuft. Dabei ist es für den Schutz des Fußgängers vor schwerwiegenden Verletzungen von Vorteil, wenn die Fronthaube zumindest im Wesentlichen in Fahrzeughochrichtung eine relativ hohe Nachgiebigkeit aufweist.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine hinsichtlich ihres Gewichts leichte Fronthaube für einen Personenkraftwagen bereitzustellen, welche einen besonders hohen Fußgängerschutz bereitstellt.
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Diese Aufgabe wird durch eine Fronthaube für einen Personenkraftwagen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Eine solche Fronthaube für einen Personenkraftwagen umfasst eine Struktur aus zwei voneinander beabstandeten Deckschichten, zwischen welchen wenigstens ein Kernelement angeordnet ist. Die Struktur ist somit in der sogenannten Sandwich-Bauweise ausgestaltet. Die Fronthaube weist einen ersten Teilbereich sowie wenigstens einen neben dem ersten Teilbereich angeordneten zweiten Teilbereich auf. Der Teilbereich weist bezogen auf die zumindest im Wesentlichen senkrechte Richtung zu den Deckschichten, d. h. zumindest im Wesentlichen in Fahrzeughochrichtung, eine höhere Nachgiebigkeit als der erste Teilbereich auf. Mit anderen Worten, kommt es zu einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung der Fronthaube, welche zumindest im Wesentlichen senkrecht zu den Deckschichten verläuft, so liegt der zweite Teilbereich infolge seiner erhöhten Nachgiebigkeit stärker nach als der erste Teilbereich.
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Erfindungsgemäß ist die höhere Nachgiebigkeit durch zumindest eine Schwächung der Struktur gebildet, welche mittels wenigstens einer Ausnehmung der Struktur bewirkt ist. Die Ausnehmung erstreckt sich dabei zumindest im Wesentlichen schräg zur Fahrzeuglängsrichtung und zur Fahrzeughochrichtung, insbesondere zumindest im Wesentlichen senkrecht zu den Deckschichten. Durch die Ausnehmung ist die Struktur der Fronthaube, welche beispielsweise als Motorhaube ausgebildet ist und einen sich in Fahrzeughochrichtung unterhalb der Motorhaube befindenden Motorraum zumindest teilweise abdeckt, in dem zweiten Teilbereich lokal geschwächt, so dass sie in dem zweiten Teilbereich eine besonders hohe Nachgiebigkeit und insbesondere eine höhere Nachgiebigkeit als in dem ersten Teilbereich aufweist.
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Die besonders hohe Nachgiebigkeit führt im Falle einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung zumindest im Wesentlichen senkrecht zu den Deckschichten zu einem Energieabbau, so dass beispielsweise ein auf die Fronthaube aufprallender Fußgänger abgefangen und vor unerwünscht schweren Verletzungen geschützt werden kann. Die Schwächung der Fronthaube ist insbesondere in kritischen Bereichen und somit bezogen auf die Fahrzeughochrichtung in Überdeckung mit unterhalb der Fronthaube angeordneten Strukturen des Personenkraftwagens wie beispielsweise in Überdeckung mit einem Dämpferbeindom vorgesehen.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist durch die Schwächung eine lokale Sollbruchstelle geschaffen, an der die Fronthaube im Falle der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung bricht. Das Brechen der Fronthaube bei einer Krafteinleitung bzw. bei dem Aufprall des Fußgängers auf die Fronthaube, bei welchem der Fußgänger beispielsweise mit seinem Kopf auf die Fronthaube aufprallt, bewirkt einen Energieabbau, so dass der Fußgänger abgebremst und vor Verletzungen geschützt werden kann.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Fronthaube ist, dass sie eine besonders hohe Steifigkeit sowie ein besonders geringes Gewicht aufweist. Dies ist durch die Sandwich-Bauweise der Struktur der Fronthaube dargestellt. Das Kernelement ist bevorzugt als Schaumelement ausgebildet. Vorteilhafterweise sind die Deckschichten aus einem Faserverbundkunststoff gebildet. So können die Vorteile der leichten und gleichzeitig steifen Ausgestaltung der Fronthaube mit denen des vorteilhaften Unfallverhaltens der erfindungsgemäßen Fronthaube kombiniert werden, so dass eine Verknüpfung von maximalem Leichtbau durch die Faserverbundkunststoff-Sandwich-Bauweise mit dem erwünschten Fußgängerschutz und damit mit dem erwünscht vorteilhaften Unfallverhalten der Fronthaube kombiniert ist. So ist es möglich, die besonders steife und leichte Fronthaube auch bei Personenkraftwagen mit sehr hohen Stückzahlen zu verwenden.
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Die lokale Schwächung der Fronthaube ist beispielsweise durch nachträgliches Befräsen der Faserverbundkunststoff-Sandwichstruktur der Fronthaube dargestellt. Bei einem Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Fronthaube werden dabei zunächst die Deckschichten und das dazwischen angeordnete Kernelement miteinander verbunden bzw. in zumindest bereichsweise gegenseitiger Überdeckung angeordnet. Dadurch wird die Struktur der Fronthaube hergestellt. Anschließend wird die Struktur bevorzugt auf ihrer bezogen auf die Einbaulage der Fronthaube unteren Seite einer Bearbeitung durch Fräsen unterzogen, wobei die Struktur in dem zweiten Teilbereich lokal geschwächt wird. Durch das Fräsen wird die Ausnehmung gebildet, durch welche die Schwächung bewirkt ist. Das Fräsen birgt dabei den Vorteil, die Ausnehmung und damit die Schwächung besonders präzise und gezielt auszubilden. Dabei werden beispielsweise ein Wellenprofil und/oder ein Rasterprofil und/oder eine Kreisstruktur mit Längs- und/oder Querausdehnung oder rundlicher Ausdehnung ausgestaltet.
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Alternativ dazu kann die Ausnehmung auch schon in einem Werkzeug zur Herstellung der Struktur vorgesehen sein. Mit anderen Worten, es wird beispielsweise ein Werkzeug verwendet, mittels welchem die Deckschichten und das Kernelement miteinander verbunden werden. Dabei weist bereits die Form des Werkzeugs die auszubildende Ausnehmung und die daraus resultierende Schwächung der Struktur auf. Dadurch kann die erfindungsgemäße Fronthaube besonders zeit- und kostengünstig hergestellt werden.
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Bevorzugt ist die Kontur der Ausnehmung an wenigstens eine sich bezogen auf die Einbaulage der Fronthaube darunter befindende weitere Struktur, Komponente, Bauteil oder dergleichen des Personenkraftwagens angepasst. Dies bedeutet, dass die Kontur der Ausnehmung als zu einer Außenkontur der weiteren Struktur, der Komponente oder dergleichen des Kraftwagens zumindest im Wesentlichen korrespondierende Gegenkontur ausgebildet ist. So kann ein unerwünschter Aufprall des Fußgängers auf die weitere Struktur oder dergleichen vermieden und der Fußgänger infolge der sehr hohen Nachgiebigkeit abgefangen werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur 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 Zeichnung zeigt in:
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1 eine schematische und perspektivische Unteransicht einer als Motorhaube fungierenden Fronthaube eines Personenkraftwagens, welche eine Struktur in Sandwich-Bauweise aufweist, die auf ihrer Unterseite lokal mit Freischnitten und dadurch bewirkten Schwächungen der Struktur versehen ist;
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2 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht der Fronthaube gemäß 1;
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3 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Fronthaube gemäß den 1 und 2;
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4 eine schematische Perspektivansicht der Fronthaube gemäß 3;
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5 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Fronthaube gemäß den 1 bis 4;
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6 ausschnittsweise eine weitere schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Fronthaube gemäß den 1 bis 5;
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7 eine schematische Unteransicht einer weiteren Ausführungsform der Fronthaube gemäß den 1 bis 6;
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8 ausschnittsweise eine weitere schematische Schnittansicht der Fronthaube gemäß 6;
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9 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht der Fronthaube gemäß 8;
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10 eine schematische Unteransicht der Fronthaube gemäß den 8 und 9;
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11 ausschnittsweise eine weitere schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Fronthaube gemäß den 1 bis 10; und
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12 eine schematische Unteransicht der Fronthaube gemäß 11.
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Die 1 zeigt eine Fronthaube 10 für einen Personenkraftwagen. Die Fronthaube 10 fungiert dabei als Motorhaube, da sie in ihrem an dem übrigen Personenkraftwagen montierten Zustand einen in Fahrzeughochrichtung unterhalb der Fronthaube 10 angeordneten Motorraum des Personenkraftwagens zumindest teilweise überdeckt. Wie in Zusammenschau mit der 2 erkennbar ist, umfasst die Fronthaube 10 eine Struktur 12 in sogenannter Sandwich-Bauweise. Mit anderen Worten weist die Struktur 12 der Fronthaube 10 einen sogenannten Sandwich-Aufbau auf. Die Struktur 12, welche auch als Sandwich-Struktur bezeichnet wird, umfasst dabei eine obere Deckschicht 14, welche aus einem Faserverbundkunststoff gebildet ist. Daher wird die obere Deckschicht 14 auch als Faserverbundkunststoff-Oberschicht (FVK-Oberschicht) bezeichnet. Die Struktur 12 umfasst ferner eine untere Deckschicht 16, welche ebenso aus einem Faserverbundkunststoff gebildet ist. Daher wird die untere Deckschicht 16 auch als Faserverbundkunststoff-Unterschicht (FVK-Unterschicht) bezeichnet. Zwischen den Deckschichten 14, 16 ist ein Schaum 18 der Struktur 12 angeordnet. Die Deckschichten 14, 16 sind dabei über den Schaum 18 voneinander beabstandet. Der Schaum 18 stellt dabei ein zwischen den Deckschichten 14, 16 angeordnetes Kernelement der Struktur 12 dar. Der Schaum ist offen- oder geschlossenporig ausgebildet. Aufgrund der Sandwich-Bauweise und der Verwendeten Werkstoffe weist die Struktur 12 und damit die Fronthaube 10 eine besonders hohe Steifigkeit und gleichzeitig ein besonders geringes Gewicht auf.
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Zur Darstellung eines vorteilhaften Fußgängerschutzes im Falle eines Aufpralls eines Fußgängers auf die Fronthaube 10 weist die Fronthaube 10 auf ihrer Unterseite, d. h. auf Seiten der unteren Decksicht 16 und somit auf ihrer Innenseite in Teilbereichen 20 Freischnitte auf, welche Ausnehmungen 22 der Struktur 12 sind. Durch diese lokalen Ausnehmungen 22 in den Teilbereichen 20 weist die Fronthaube 10 bezogen auf die zumindest im Wesentlichen senkrechte Richtung zu den Deckschichten 14, 16 in den Teilbereichen 20 eine höhere Nachgiebigkeit auf als in anderweitigen, neben den Teilbereichen 20 angeordneten Bereichen der Fronthaube 10.
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In ihrem mit dem übrigen Personenkraftwagen verbundenen Zustand und bezogen auf die den Motorraum abdeckenden Schließstellung der Fronthaube 10 sind die Ausnehmungen 22 beispielsweise in Fahrzeughochrichtung in Überdeckung mit in Fahrzeughochrichtung unterhalb der Fronthaube 10 angeordneten Dämpferbeindomen der Karosserie des Personenkraftwagens angeordnet. Die Dämpferbeindome stellen dabei weitere Strukturen des Personenkraftwagens dar, welche, falls keine entsprechenden Gegenmaßnahmen getroffen sind, zu unerwünschten Verletzungen des Fußgängers führen können, falls dieser im Bereich der Dämpferbeindome auf die Fronthaube 10 aufprallt.
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Durch die Ausnehmungen 22 sind nun jedoch lokale Schwächungen 24 der an sich sehr steifen Struktur 12 bewirkt, so dass die Struktur 12 in den Teilbereichen 20 besonders nachgiebig ist und den Fußgänger beim Aufprall dieses in den Teilbereichen 20 abfängt. So wird im Falle einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung der Teilbereiche 20, welche aus dem Aufprall des Fußgängers auf die Fronthaube 10 resultiert, Energie besonders effizient abgebaut, so dass der Fußgänger vor unerwünscht schweren Verletzungen geschützt werden kann.
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Die 3 und 4 zeigen eine weitere Ausführungsform der Fronthaube 10, deren Struktur 12 die durch die Ausnehmungen 22 bewirkten Schwächungen 24 aufweist. Wie insbesondere der 3 zu entnehmen ist, erstrecken sich die Ausnehmungen 22 dabei wenigstens teilweise zumindest im Wesentlichen schräg und/oder senkrecht zu den Deckschichten 14, 16.
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Die 5 bis 7 zeigen weitere Ausführungsformen der Ausnehmungen 22. In der 6 ist durch einen Kraftpfeil F die unfallbedingte Kraftbeaufschlagung der Fronthaube 10 und insbesondere der Struktur 12 veranschaulicht, welche beispielsweise bei einem Aufprall des Kopfes des Fußgängers auf die Fronthaube 10 resultiert.
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Wie in der 6 angedeutet ist, können durch die Ausnehmungen 22 Sollbruchstellen gebildet sein, an denen es zu einem Reißen bzw. Brechen der Fronthaube 10 im Falle der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung kommt. Dies ist in der 6 durch Risse 26 angedeutet, welche von der Ausnehmung 22 ausgehen und sich in die Struktur 12 erstrecken.
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Wie der 7 zu entnehmen ist, kann die Ausnehmung 22 in Form eines Rasterprofils ausgebildet sein. Die Ausnehmung 22 gemäß den 6 und 8 bis 10 ist in Form eines Wellenprofils ausgebildet. In der 9 ist auch die Dicke t der Struktur 12 veranschaulicht. D
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Die 11 und 12 zeigen weitere Ausführungsformen der Ausnehmung 22 und der dadurch bewirkten Schwächungen 24. Wie der 12 zu entnehmen ist, können die Ausnehmungen 22 auch als Kreisstrukturen und damit zumindest im Wesentlichen rundlich (kreisrund) ausgebildet sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005033949 A1 [0002]
