DE102011118326A1

DE102011118326A1 - Kraftfahrzeugkarosserie

Info

Publication number: DE102011118326A1
Application number: DE102011118326A
Authority: DE
Inventors: Franz-Josef RINGEL; Lothar Brod; Gerald HECK
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-11-11
Filing date: 2011-11-11
Publication date: 2013-05-16
Also published as: US8870268B2; GB201219095D0; US20130127206A1; CN103101505B; CN103101505A; GB2496486A

Abstract

Bei einer Kraftfahrzeugkarosserie mit einer Fronthaube (1) und einer von einem hinteren Rand der Fronthaube (1) aus ansteigenden Frontscheibe (19) ist ein Querträger (4) vorgesehen, von dem ein vorderer Randabschnitt (6) einen vorderen unteren Rand der Frontscheibe (19) unterstützt und ein hinterer Randabschnitt (5) an einem Strukturelement der Karosserie abgestützt ist und von dem eine erste Seite der Fahrgastzelle und eine zweite Seite dem Motorraum zugewandt ist. Der Querträger (4) ist durch Schlitze (17) in eine Vielzahl von in Querrichtung der Karosserie beabstandete Stegen (18) gegliedert, und die Schlitze (17) sind durch eine Folie (8) dicht verschlossen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugkarosserie mit einer Fronthaube, einer von einem hinteren Rand der Fronthaube aus ansteigenden Frontscheibe und einem einen vorderen unteren Rand der Frontscheibe unterstützenden Querträger.
Aus DE 10 2007 012 830 A1 ist ein Kraftfahrzeug bekannt, bei dem ein die Frontscheibe unterstützender Querträger aus zwei an ihren vorderen und hinteren Rändern miteinander verbundenen Trägerteilen zusammengesetzt ist. Das obere Trägerteil ist im Querschnitt aufwärts gewölbt, mit einem einen vorderen Rand der Frontscheibe unterstützenden, entgegen der Fahrtrichtung ansteigenden vorderen Abschnitt, einem im Wesentlichen horizontalen mittleren Abschnitt und einem entgegen der Fahrtrichtung steil abfallenden hinteren Abschnitt. Das obere Trägerteil ist durch in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandete Schlitze in eine Vielzahl von Stegen gegliedert. Die Schlitze verhindern, dass sich bei einem Kopfaufprall eine resultierende Verformung oberen Trägerteil in Fahrzeugquerrichtung ausbreitet und Bereiche des Querträgers, die gar nicht unmittelbar von dem Kopf getroffenen worden sind, durch ihre Verformung zu einer unerwünscht starken Verzögerung des Kopfes beitragen.
Die Schlitze haben jeweils vordere und hintere Enden, wobei die vorderen Enden tiefer liegen als die hinteren und die zwischen ihnen gekrümmt verlaufenden Stege einen dem aufschlagenden Kopf zugewandte konvexe Krümmung bilden. Diese Anordnung ist im Wesentlichen nur dann wirksam, wenn der Kopf tatsächlich in Höhe der konvexen Wölbung aufschlägt. Außerdem ist der Verformungsweg, auf dem die Stege wirksam sind, extrem kurz; sobald diese unter dem Druck des aufschlagenden Kopfes eine konkave Krümmung angenommen haben, wird die Aufschlagkraft von nicht geschlitzten, wenig nachgiebigen Bereichen des Querträgers aufgenommen. Insbesondere wenn der Auftreffpunkt vor der Wölbung liegt, stößt der Kopf nach Durchschlagen der Frontscheibe sofort gegen einen solchen wenig nachgiebigen vorderen Rand des oberen Trägerteils, der durch ein daran befestigtes unteres Trägerteil noch zusätzlich versteift ist. Zwar wäre es grundsätzlich denkbar, das untere Trägerteil wegzulassen oder ebenfalls durch Schlitze zu schwächen, doch wäre dann keine schalldämmende und geruchsdichte Trennung zwischen dem Motorraum auf einer Seite und der Fahrerzelle auf der anderen Seite des Trägerteils mehr möglich, was für die Passagiere des Fahrzeugs mit einer dauernden Belästigung verbunden wäre.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, eine Kraftfahrzeugkarosserie zu schaffen, bei der ein Querträger, der einen vorderen unteren Rand der Frontscheibe unterstützt, sowohl eine befriedigende Trennung zwischen Motorraum und Fahrgastzelle als auch einen wirksamen Fußgängerschutz gewährleistet.
Die Aufgabe wird gelöst, indem bei einer Kraftfahrzeugkarosserie mit einer Fronthaube, einer von einer hinteren Wand der Fronthaube aus ansteigenden Frontscheibe und einem Querträger, von dem ein vorderer Randabschnitt einen vorderen unteren Rand der Frontscheibe unterstützt und ein hinterer Randabschnitt an einem Strukturelement der Karosserie abgestützt ist, von dem eine erste Seite der Fahrgastzelle und eine zweite Seite dem Motorraum zugewandt ist, und der durch Schlitze in eine Vielzahl von in Querrichtung der Karosserie beabstandete Stege gegliedert ist, die Schlitze durch eine Folie dicht verschlossen sind.
Der einfacheren Fertigung wegen kann eine einzige Folie eine Mehrzahl der Schlitze, vorzugsweise die Gesamtheit der Schlitze, verschließen.
Die Folie kann zu ihrer sicheren Verankerung an den Stegen verklebt sein.
Da die Folie die geruchsdichte und schalldämmende Trennung zwischen Motorraum und Fahrgastzelle gewährleistet, sind keine weiteren die Steifigkeit der Karosserie unnötig erhöhenden Einbauten zur Trennung von Fahrgastzelle und Motorraum erforderlich. Daher genügt es, wenn der Querträger einlagig aus Flachmaterial, insbesondere aus einem Blech, geformt ist.
Vorzugsweise ist der Querträger auch einstückig ausgebildet.
Insbesondere können die Stege an wenigstens einem ihrer Enden über einen der Randabschnitte des Querträgers einstückig zusammenhängen; vorzugsweise sind sie an beiden Enden zusammenhängend ausgebildet.
Erfindungsgemäß ist ferner bevorzugt, dass vordere Enden der Stege höher liegen als hintere. Dies ermöglicht es den Stegen, einem Aufprall eines – in der Regel schräg von vorne und oben kommenden – Kopfes nachzugeben, in dem sich die Enden eines dem Aufprall ausgesetzten Steges einander nähern. Die Strecke, auf der eine Verformung des Querträgers den Aufschlag eines Kopfes mit vergleichsweise niedriger Verzögerung kontinuierlich abbremst, kann daher nahezu gleich dem ursprünglichen Abstand zwischen den Enden der Stege und damit fast so lang gemacht werden wie die Stege selbst.
Um ein Nachgeben der Stege unter Belastung zu erleichtern, sind letztere vorzugsweise gekrümmt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Aus dieser Beschreibung und den Figuren gehen auch Merkmale der Ausführungsbeispiele hervor, die nicht in den Ansprüchen erwähnt sind. Solche Merkmale können auch in anderen als den hier spezifisch offenbarten Kombinationen auftreten. Die Tatsache, dass mehrere solche Merkmale in einem gleichen Satz oder in einer anderen Art von Textzusammenhang miteinander erwähnt sind, rechtfertigt daher nicht den Schluss, dass sie nur in der spezifisch offenbarten Kombination auftreten können; stattdessen ist grundsätzlich davon auszugehen, dass von mehreren solchen Merkmalen auch einzelne weggelassen oder abgewandelt werden können, sofern dies die Funktionsfähigkeit der Erfindung nicht in Frage stellt. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Teils einer Kraftfahrzeugkarosserie gemäß der vorliegenden Erfindung und eines den Aufschlag des Kopfes eines Fußgängers simulierenden Impaktors;
2 eine perspektivische Ansicht des Querträgers gemäß der vorliegenden Erfindung mit aufgeklebter Folie;
3 den Querträger ohne Folie;
4 die passend zum Querträger geformte Folie; und
5 einen schematischen Querschnitt durch den Querträger und dessen Umgebung unmittelbar vor einem Aufschlag.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Teils einer Kraftfahrzeugkarosserie, an der die vorliegende Erfindung anwendbar ist. Zu sehen ist der hintere Bereich einer Fronthaube 1 sowie eine daran anschließende, beim fertigen Fahrzeug eine Frontscheibe aufnehmende Fensteröffnung, flankiert von A-Säulen 2. Eine Armaturenbrettverkleidung ist in 1 weggelassen, um darunter liegende Einbauten 3 des Armaturenbretts sowie einen aus einem einlagigen Blechzuschnitt geformten Querträger 4 zeigen zu können, die beim fertigen Fahrzeug unter der Armaturenbrettverkleidung verborgen sind. Ein hinterer Rand 5 des Querträgers 4 stützt sich auf der Oberkante einer Trennwand ab, die sich zwischen Fahrgastzelle und Motorraum erstreckt. Ein vorderer Rand 6 des Querträgers 4 unterstützt einen vorderen unteren Rand der Frontscheibe.
Ein über dem Querträger 4 dargestellter Impaktor 7 zeigt die Position, an der, wenn das Fahrzeug mit einem erwachsenen, normal großen Fußgänger zusammenstößt und dieser auf die Fronthaube 1 aufschlägt, dessen Kopf auf die Karosserie trifft. Die Aufschlagstelle befindet sich in einem unteren Bereich der Frontscheibe über dem Querträger 4.
2 zeigt in einer perspektivischen Ansicht, entsprechend in etwa der Blickrichtung eines im Fahrzeug sitzenden Fahrers, den Querträger 4 und eine in einem zentralen Bereich des Querträgers 4 auf diesen aufgeklebte Kunststofffolie 8. Die Folie 8 kann biegeschlaff sein; leichter zu handhaben ist sie, wenn sie zwar dünnwandig ist, aber eine ausreichende Eigensteifigkeit aufweist, um auch getrennt vom Querträger 4 die in 4 gezeigte Gestalt zu halten. Die vorzugsweise in der gezeigten Gestalt tiefgezogene Folie 8 umfasst einen im eingebauten Zustand im Wesentlichen horizontalen, auch in 1 sichtbaren ebenen oberen Abschnitt 9, eine dem Fahrer zugewandte, mit großem Radius gekrümmte hintere Kante 10, einen zur Blickrichtung der 4 nahezu parallelen und deshalb kaum sichtbaren, in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne abschüssigen unteren Abschnitt 11 sowie einen umlaufenden, gegen die Abschnitte 9 und 11 und die hintere Kante 10 abgewinkelten Randbereich 12.
Der aus einem einzigen Blechzuschnitt geformte Querträger 4 ist in 3 für sich allein in perspektivischer Ansicht gezeigt. Sein in Draufsicht bogenförmiger, nach vorne abschüssiger vorderer Rand 6 ist geformt, um die Frontscheibe an ihrem unteren Rand flächig zu unterstützen. Der in Draufsicht ebenfalls bogenförmige hintere Rand 5 ist zu einer Befestigung an einer Trennwand zwischen Motorraum und Fahrgastzelle vorgesehen und befindet sich im eingebauten Zustand auf einem niedrigeren Niveau als der vordere Rand 6. Ein zentraler Bereich 14 des Querträgers 4, zwischen den Rändern 5, 6, ist im Mittel schräg nach hinten, von der Frontscheibe zur Trennwand hin, abschüssig. Zwischen dem zentralen Bereich 14 und dem vorderen Rand 6 befindet sich eine mit großem Radius zur Fahrgastzelle hin konvex gekrümmte Übergangszone 13. In dem zentralen Bereich 14 ist, durch eine flach ovale oder linsenförmige Knicklinie 15 begrenzt, ein zur Fahrgastzelle hervorspringender Bereich 16 geformt, der durch eine Vielzahl von Schlitzen 17 in in Breitenrichtung des Fahrzeugs beabstandete Stege 18 gegliedert ist. Im zusammengefügten Zustand der 2 überdeckt die Kunststofffolie 8 den gesamten vorspringenden Bereich 16 bis einschließlich der Knicklinie 15 sowie geringfügig darüber hinaus. Die Folie 8 ist am Querträger 4 vollflächig verklebt.
Wenn, wie in 5 gezeigt, ein Kopf oder Impaktor 7 auf dem mit der hier mit 19 bezeichneten Frontscheibe verklebten vorderen Rand 6 des Querträgers 4 aufschlägt, können der Rand 6 und die Übergangszone 13 lokal nachgeben, wobei im Wesentlichen nur diejenigen Stege 18 gestaucht werden, die sich unmittelbar unter dem Auftreffpunkt des Impaktors 7 befinden. Die Stege 18 sind im Vergleich zu einem ähnlich starken, nicht durchbrochenen Blech relativ leicht nachgiebig, da die Schlitze 17 es den Stegen 18 ermöglichen, einer Stauchung nicht nur durch eine Aufeinanderzubewegung der Enden 20, 21 der Stege 18, sondern auch durch – wesentlich kleinere – Bewegungen in Querrichtung nachzugeben, ohne dass diese Bewegungen weitreichende Verformungen auch seitwärts vom unmittelbaren Auftreffbereich des Impaktors 7 nach sich ziehen. So ist zwar die Gesamtbelastbarkeit des Querträgers 4, mit der dieser eine örtlich gleichmäßig verteilte Last wie eben die Frontscheibe 19 unterstützt, durch die Schlitze 17 nur geringfügig verringert; die für den Schutz des Fußgängers ausschlaggebende lokale Nachgiebigkeit ist jedoch deutlich verbessert. Da die Folie 8 im Vergleich zu dem von ihr überdeckten vorspringenden Bereich 16 des Querträgers 4 sehr leicht verformbar ist, hat sie auf die Steifigkeit des Querträgers 4 keinen merklichen Einfluss, sie ist jedoch wirksam, um die Geräuschübertragung vom Motorraum in die Fahrgastzelle zu dämpfen und störende Gerüche aus der Fahrgastzelle fern zu halten.
Bezugszeichenliste

1: Fronthaube
2: A-Säule
3: Einbauten
4: Querträger
5: hinterer Rand
6: vorderer Rand
7: Impaktor
8: Kunststofffolie
9: oberer Abschnitt
10: hintere Kante
11: unterer Abschnitt
12: Randbereich
13: Übergangszone
14: zentraler Bereich
15: Knicklinie
16: hervorspringender Bereich
17: Schlitz
18: Steg
19: Frontscheibe
20: vorderes Ende
21: hinteres Ende

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102007012830 A1 [0002]

Claims

Kraftfahrzeugkarosserie mit einer Fronthaube (1), einer von einem hinteren Rand der Fronthaube (1) aus ansteigenden Frontscheibe (19) und einem Querträger (4), von dem ein vorderer Randabschnitt (6) einen vorderen unteren Rand der Frontscheibe (19) unterstützt und ein hinterer Randabschnitt (5) an einem Strukturelement der Karosserie abgestützt ist, von dem eine erste Seite der Fahrgastzelle und eine zweite Seite dem Motorraum zugewandt ist, und der durch Schlitze (17) in eine Vielzahl von in Querrichtung der Karosserie beabstandete Stege (18) gegliedert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (17) durch eine Folie (8) dicht verschlossen sind.
Kraftfahrzeugkarosserie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine einzige Folie (8) eine Mehrzahl der Schlitze (17) verschließt.
Kraftfahrzeugkarosserie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (8) an den Stegen (18) verklebt ist.
Kraftfahrzeugkarosserie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (4) einlagig aus Flachmaterial, insbesondere aus einem Blech, geformt ist.
Kraftfahrzeugkarosserie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (4) einstückig ausgebildet ist.
Kraftfahrzeugkarosserie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (18) an wenigstens einem ihrer Enden (20, 21) über einen der Randabschnitte (5, 6) einstückig zusammenhängen.
Kraftfahrzeugkarosserie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vordere Enden (20) der Stege (18) höher liegen als hintere Enden (21).
Kraftfahrzeugkarosserie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (18) gekrümmt sind.