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Die Erfindung betrifft ein Haubenelement für ein Fahrzeug mit einer äußeren Beplankung und einer die Beplankung versteifenden und mit dieser verbundenen inneren Versteifungsstruktur.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrzeug, umfassend ein solches Haubenelement.
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Aus dem Stand der Technik sind allgemein Fahrzeuge mit einem im Frontbereich angeordneten Haubenelement bekannt. Das Haubenelement ist eine Motorhaube zum Verschließen eines unter dieser befindlichen Motorraums des Fahrzeugs oder eine Kofferraumhaube zum Verschließen eines unter dieser befindlichen Kofferraums des Fahrzeugs. Im Allgemeinen weisen derartige Haubenelemente ein Außenhautelement, auch als äußere Beplankung bezeichnet, und die Beplankung versteifende innere Versteifungselemente, welche eine Versteifungsstruktur bilden, auf.
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Zur Realisierung einer erforderlichen mechanischen Stabilität und Steifigkeit des Haubenelements ist zwischen der Versteifungsstruktur und der Beplankung ein sich über eine gesamte Breite des Haubenelements erstreckendes Verstärkungselement an einer dem Fahrzeug abgewandten Vorderseite des Haubenelements angeordnet.
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Um bei einer Kollision zwischen dem Fahrzeug und einem Fußgänger oder Radfahrer einen Aufprall zu dämpfen und somit eine Verletzungsschwere des Fußgängers oder Radfahrers zu verringern, müssen sehr geringe Steifigkeiten des Haubenelements vermieden werden, um einen ausreichenden Energieabbau vor einem Kontakt der Beplankung mit einem Unterbau, beispielsweise einem Rohbau des Fahrzeugs, zu realisieren. Gleichzeitig müssen auch sehr hohe Steifigkeiten des Haubenelements vermieden werden, aus welchen sehr hohe Belastungen des Fußgängers oder Radfahrers beim Aufprall resultieren.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Haubenelement für ein Fahrzeug und ein verbessertes Fahrzeug mit einem solchen Haubenelement anzugeben.
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Hinsichtlich des Haubenelements wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale und hinsichtlich des Fahrzeugs durch die im Anspruch 6 angegebenen Merkmale gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Das Haubenelement für ein Fahrzeug umfasst eine äußere Beplankung und eine die Beplankung versteifende und mit dieser verbundene innere Versteifungsstruktur.
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Erfindungsgemäß sind im Bereich von in Fahrtrichtung gesehen vorderen Ecken des Haubenelements zwischen der Beplankung und der Versteifungsstruktur zumindest zwei separate und in Querausdehnung des Haubenelements zueinander beabstandete Verstärkungselemente angeordnet, welche kraft-, stoff- und/oder formschlüssig mit der Beplankung und der Versteifungsstruktur verbunden sind und deren Flächenausdehnung sehr viel kleiner als eine Flächenausdehnung des Haubenelements ist.
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Die Verstärkungselemente ermöglichen in besonders vorteilhafter Weise eine gezielte Versteifung der Beplankung in begrenzten Bereichen des Haubenelements. Dadurch sind für jeden Bereich des Haubenelements separat eine mechanische Stabilität und Steifigkeit einstellbar, so dass an eine Position und Funktion des jeweiligen Bereiches des Haubenelements angepasste mechanische Eigenschaften desselben realisierbar sind. Aus der Anordnung der Verstärkungselemente im Bereich der vorderen Ecken des Haubenelements wird ein besonders wirksamer Schutz für Fußgänger und Radfahrer bei einem Aufprall auf das Haubenelement erzielt, da gegenüber der aus dem Stand der Technik bekannten Anordnung eines sich über die gesamte Breite des Haubenelements erstreckenden Verstärkungselements eine homogene Verteilung der Steifigkeit und eine geringere Steifigkeit erzielt wird. Gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Haubenelementen ohne Verstärkungselement wird ebenso ein verbesserter Aufprallschutz für Fußgänger und Radfahrer erzielt, da aufgrund der gegenüber diesen Anordnungen realisierten erhöhten Steifigkeit ein optimierter Energieabbau am Fußgänger oder Radfahrer vor einem Kontakt der Beplankung mit einem darunter befindlichen Unterbau des Fahrzeugs realisiert wird. Hieraus resultiert insbesondere eines Verringerung so genannten ”Head-Injury-Criterion-Wertes”, im Folgenden auch kurz als HIC-Wert bezeichnet. Der HIC-Wert ist allgemein auch als ”Kopf-Verletzungs-Faktor” oder ”Kopfbelastungswert” bekannt.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
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1 schematisch eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Haubenelement,
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2 schematisch eine Draufsicht auf eine teiltransparente Darstellung des erfindungsgemäßen Haubenelements gemäß 1,
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3 schematisch eine Detaildarstellung des Haubenelements gemäß 2 im Bereich eines Verstärkungselements,
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4 schematisch eine Schnittdarstellung im Bereich des Verstärkungselements gemäß 3,
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5 schematisch eine Schnittdarstellung einer Anordnung mit einem Prüfkörper, dem Haubenelement gemäß 2 und einem unterhalb des Haubenelements befindlichen Unterbau des Fahrzeugs zur Ermittlung von Beschleunigungskurven des Prüfkörpers bei einem Aufprall auf das Haubenelement und
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6 schematisch Beschleunigungskurven eines Prüfkörpers bei einem Aufprall auf das Haubenelement gemäß 2 und ein Haubenelement ohne Verstärkungselement.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist ein Fahrzeug 1 mit einem Haubenelement 2 dargestellt, wobei das Haubenelement 2 im Frontbereich des Fahrzeugs 1 angeordnet ist und eine Motorhaube zum Verschließen eines unter dieser befindlichen und nicht dargestellten Motorraums des Fahrzeugs bildet. In alternativen nicht gezeigten Ausführungsbeispielen ist das Haubenelement 2 eine im Frontbereich des Fahrzeugs 1 angeordnete Kofferraumhaube zum Verschließen eines unter dieser befindlichen Kofferraums des Fahrzeugs 1.
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Wie in 2 näher dargestellt, umfasst das Haubenelement 2 eine äußere Beplankung 3 und eine die Beplankung 3 versteifende und mit dieser verbundene innere Versteifungsstruktur 4. Die Versteifungsstruktur 4 weist dabei eine so genannte Topfstruktur auf. Weiterhin weist die Versteifungsstruktur 4 im Bereich eines Haubenschlosses bzw. im Bereich von an dem Haubenelement 2 angeordneten Haubenschlossscharnieren 5 bis 7 eine Verstärkung V auf.
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Das Fahrzeug 1 weist weiterhin zwei Fahrzeughauptscheinwerfer 11, 12 auf.
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2 zeigt das Haubenelement 2 in einer Draufsicht und einer teiltransparenten Darstellung.
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Die Verstärkung V stellt eine erforderliche Steifigkeit des Haubenelements 2 im Bereich der Haubenschlossscharniere 5 bis 7 sicher. Diese Steifigkeit führt bei einem Aufprall eines Fußgängers oder Radfahrers auf das Haubenelement 2 zu einer Anfangssteifigkeit, weiche einen frühen Energieabbau ermöglicht. Daraus resultiert wiederum, dass der Fußgänger oder Radfahrer eine geringere kinetische Energie aufweist, wenn die Beplankung 3 nach einer Verformung in Kontakt mit einem in 5 dargestellten Unterbau 8 kommt. Bei dem Unterbau 8 handelt es sich insbesondere um einen Rohbau des Fahrzeugs 1, welcher eine sehr hohe mechanische Stabilität aufweist. Aufgrund des frühen Energieabbaus an dem relativ ”weichen” und dennoch steifen verstärkten Bereich des Haubenelements 2 und der daraus resultierenden geringen kinetischen Energie des Fußgängers oder Radfahrers ist dessen Verletzungsrisiko verringert. Insbesondere wird ein geringer HIC-Wert erreicht.
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In Bereichen des Haubenelements 2 mit sehr geringer Steifigkeit, d. h. in Bereichen in welchen keine Unterstützung durch die Topfstruktur oder eine Verstärkung V existiert, führt ein Aufprall eines Fußgängers oder Radfahrers aufgrund der geringen Anfangssteifigkeit dazu, dass nur ein geringer Energieabbau realisiert wird, bevor es zu einem Kontakt des Haubenelements 2 mit dem Unterbau 8 kommt. Der Energieabbau erfolgt in diesem Fall erst nach dem Kontakt des Haubenelements 2 mit dem Unterbau 8.
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Um den Energieabbau in diesen Bereichen schon vor dem Kontakt des Haubenelements 2 mit dem Unterbau 8 zu erhöhen, sind in diesen Bereichen zwischen der Beplankung 3 und der Versteifungsstruktur 4 Verstärkungselemente 9, 10 angeordnet, welche kraft-, stoff- und/oder formschlüssig mit der Beplankung 3 und der Versteifungsstruktur 4 verbunden sind. Die Verstärkungselemente 9, 10 sind dabei in ihrer Flächenausdehnung sehr viel kleiner als das Haubenelement 2.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei separate Verstärkungselemente 9, 10 im Bereich von in Fahrtrichtung gesehen vorderen Ecken E1, E2 des Haubenelements 2 zwischen der Beplankung 3 und der Versteifungsstruktur 4 angeordnet. Dieser Bereich erstreckt sich dabei jeweils oberhalb eines der Fahrzeughauptscheinwerfer 11, 12. Die Verstärkungselemente 9, 10 sind in Querausdehnung des Haubenelements 2 zueinander beabstandet, wobei die Flächenausdehnung eines einzelnen Verstärkungselements 9, 10 weniger als 10%, insbesondere weniger als 5% von der Flächenausdehnung des Haubenelements 2 beträgt.
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In nicht gezeigten Ausführungsbeispielen sind die Verstärkungselemente 9, 10 und/oder zusätzliche Verstärkungselemente in beliebigen anderen Bereichen des Haubenelements 2, insbesondere in zu Kotflügeln des Fahrzeugs 1 gerichteten seitlichen Bereichen oder zur Windschutzscheibe des Fahrzeugs 1 gerichteten hinteren Bereichen des Haubenelements 2, angeordnet.
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Die Verstärkungselemente 9, 10 zeichnen sich dadurch aus, dass jeweils mehrere stegartige Elemente S vorgesehen sind, welche zu der erforderlichen Steifigkeit der Verstärkungselemente 9, 10 führen. Diese Elemente S sind sowohl in 2 als auch in 3 dargestellt, jedoch zur Wahrung der Übersichtlichkeit der Darstellung nur in 3 mit Bezugszeichen versehen.
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Zur Verbindung der Verstärkungselemente 9, 10 mit der Versteifungsstruktur 4 weisen diese jeweils mehrere randseitig angeordnete laschenförmige Verbindungselemente L auf. Diese Verbindungselemente L sind sowohl in 2 als auch in 3 dargestellt, jedoch zur Wahrung der Übersichtlichkeit der Darstellung nur in 3 mit Bezugszeichen versehen. Die Befestigung erfolgt im dargestellten Ausführungsbeispiel kraftschlüssig, beispielsweise durch Vernietung oder Verschraubung. In nicht näher dargestellter Weise kann die Befestigung alternativ oder zusätzlich auch form- und/oder kraftschlüssig, beispielsweise durch Verkleben, Verschweißen, Verlöten, Crimpen und/oder Verpressen, erfolgen.
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Die Verbindung der Verstärkungselemente 9, 10 mit der Beplankung 3 erfolgt durch Verklebung. Hierzu ist in mehreren Abschnitten A ein Klebstoff K zwischen den Verstärkungselementen 9, 10 und der Beplankung 3 eingebracht, welcher ein so genannter Stützkleber ist. Die Abschnitte A und der Kleber K sind sowohl in 2 als auch in 3 dargestellt, jedoch zur Wahrung der Übersichtlichkeit der Darstellung nur in 3 mit Bezugszeichen versehen. Die Verbindung zwischen den Verstärkungselementen 9, 10 und der Beplankung 3 kann in nicht gezeigten Ausführungsbeispielen alternativ oder zusätzlich anhand anderer Verbindungstechniken, wie beispielsweise Verschweißen, Verlöten, Crimpen und/oder Verpressen, erfolgen.
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In 3 ist eine Detaildarstellung des Haubenelements 2 gemäß 2 im Bereich des Verstärkungselements 9 dargestellt, wobei das verbleibende zweite Verstärkungselement 10 spiegelverkehrt, aber im Übrigen identisch ausgebildet ist.
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4 zeigt eine Schnittdarstellung des Haubenelements 2 entlang der in 3 gezeigten Schnittebene IV. Aufgrund der nach oben gebogenen Ausformung des Verstärkungselements 9 wird bei einem Aufprall eines Fußgängers oder Radfahrers auf das Haubenelement 2 über einen großen Verformungsweg eine hohe Anfangssteifigkeit sichergestellt. Diese Anordnung führt in vorteilhafter Weise zu einem frühen und allmählichen Energieabbau über einen grollen Weg und somit zu einer verringerten Verletzungsgefahr für den Fußgänger oder Radfahrer.
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In 5 ist eine Schnittdarstellung einer Anordnung mit einem Prüfkörper P, dem erfindungsgemäßen Haubenelement 2 und dem unterhalb des Haubenelements 2 befindlichen Unterbau 8 des Fahrzeugs 1 dargestellt. Diese Anordnung dient der Ermittlung einer in 6 dargestellten Beschleunigungskurve B1 des Prüfkörpers P bei einem Aufprall auf das erfindungsgemäße Haubenelement 2. Zu dieser Ermittlung wird der Prüfkörper P, welcher einen menschlichen Kopf nachbildet, aus einer definierten Höhe auf das Haubenelement 2 fallen gelassen, wobei Beschleunigungen a des Prüfkörpers P während einer Zeit t des Aufpralls erfasst werden. Aus einem Verlauf und einer absoluten Höhe der Werte der Beschleunigung a wird eine Belastung des Kopfes während des Aufpralls abgeleitet.
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6 zeigt den Verlauf der Beschleunigung a in Abhängigkeit von der Zeit t in den Beschleunigungskurven B1, B2. Die Beschleunigungskurve B1 stellt dabei den zeitlichen Verlauf der negativen Beschleunigung a des Prüfkörpers P bei einem Aufprall auf das erfindungsgemäße Haubenelement 2 im Bereich des Verstärkungselements 9 gemäß 5 dar. Die Beschleunigungskurve 82 stellt dagegen einen zeitlichen Verlauf der negativen Beschleunigung a des Prüfkörpers P bei einem Aufprall auf ein nicht gezeigtes Haubenelement im gleichen, aber ohne Verstärkungselement 9, 10 durch eine geringere Steifigkeit gekennzeichneten Bereich dar.
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Die erste Beschleunigungskurve B1 zeichnet sich dabei gegenüber der zweiten Beschleunigungskurve B2 dadurch aus, dass in einem ersten Zeitbereich t1 eine höhere negative Beschleunigung a, d. h. ein höherer Energieabbau, erfolgt. In einer zweiten Hälfte eines zweiten Zeitabschnitts t2 weist die zweite Beschleunigungskurve dagegen eine höhere negative Beschleunigung a auf, welche jedoch einen großen Absolutwert aufweist. Dies stellt einen ”harten” Sekundärkontakt des Prüfkörpers P mit dem Unterbau 8 des Fahrzeugs 1 dar und führt aufgrund der hohen Beschleunigungswerte zu einem stark erhöhten Verletzungsrisiko für den Fußgänger oder Radfahrer gegenüber dem erfindungsgemäßen Haubenelement 2. Die erste Beschleunigungskurve B1 zeichnet sich gegenüber der zweiten Beschleunigungskurve B2 weiterhin durch eine über einen großen Zeitbereich im Mittel mit konstant verlaufender Beschleunigung a aus. In einem dritten Zeitbereich t3 gleicht sich der Verlauf der beiden Beschleunigungskurven B1, B2 aneinander an.
