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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Haube, insbesondere eine Fronthaube oder Motorhaube, für ein Kraftfahrzeug, mit einer Außenhaut und einer die Außenhaut an Kontaktstellen lokal unterstützenden und sich zwischen den Kontaktstellen beabstandet von der Außenhaut erstreckenden Versteifungslage. Eine solche Haube ist beispielsweise aus
US 2004/0021342 A1 bekannt.
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Wenn bei einem Unfall ein Fußgänger angefahren wird, schlägt meist dessen Kopf auf die Motorhaube des Fahrzeugs auf und drückt diese ein. Um die Gefahr schwerer Verletzungen beim Aufschlag auf die Haube zu verringern, sind vom Gesetzgeber Grenzwerte des sogenannten Head Impact Criterion (HIC) festgelegt worden, die eingehalten werden müssen, damit ein Fahrzeug für den Straßenverkehr zugelassen werden kann. Die Aufgabe, niedrige HIC-Werte auf der gesamten Ausdehnung der Haube zu erreichen, stellt den Konstrukteur vor erhebliche Schwierigkeiten, denn Punkte, an denen die Haube, meist entlang ihrer Ränder, an darunter liegenden Karosserieteilen abgestützt ist, sind zwangsläufig weniger nachgiebig als zentrale, von den Stützpunkten weit entfernte Bereiche der Haube. Lässt man in diesen zentralen Bereichen eine große Nachgiebigkeit zu, dann ist ein großer Abstand der Haube zu darunterliegenden, bei einem Aufschlag im Wesentlichen nicht verformbaren Teilen des Fahrzeugs, im Allgemeinen zum Motorblock, erforderlich, um ein Durchschlagen des Kopfes auf diese Teile, das zwangsläufig zur Überschreitung des HIC-Grenzwerts führen würde, zu verhindern. Ein solcher großer Abstand macht die Frontpartie des Fahrzeugs klobig und sperrig und behindert die Sicht des Fahrers, insbesondere auf die Fahrbahn in der Nähe des Fahrzeugs. Baut man hingegen die gesamte Haube steifer, um in der Mitte trotz geringerem Abstand zum Motorblock ein Durchschlagen zu verhindern, dann besteht die Gefahr, dass die Haube in der Nähe ihrer Unterstützungspunkte so unnachgiebig wird, dass dies wiederum zur Überschreitung des HIC-Grenzwerts führt.
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Aufgabe der Erfindung ist daher, eine Haube für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, deren Verformungsverhalten bei einem Kopfaufschlag wenig vom Aufschlagpunkt abhängt, und die in der Lage ist, einen aufschlagenden Kopf- unabhängig von seinem Aufschlagpunkt auf einem einheitlich kurzen Weg abzubremsen.
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Die Aufgabe wird gelöst, indem bei einer Haube für ein Kraftfahrzeug mit einer Außenhaut und einer die Außenhaut an Kontaktstellen lokal unterstützenden und sich zwischen den Kontaktstellen beabstandet von der Außenhaut erstreckenden Versteifungslage zwischen die Außenhaut und die Versteifungslage in einem zentralen Bereich der Haube ein U-Profil eingefügt ist. Indem das U-Profil zwischen Außenhaut und Versteifungslage angeordnet ist, ist es daran gehindert, sich von der Haube zu lösen, wenn diese unter einem Aufprall verformt wird, ohne dass dafür eine auffällige, von außen sichtbare Verankerung des U-Profils an der Außenhaut erforderlich ist. Da die Haube im Allgemeinen an ihrem Rand unterstützt ist, das U-Profil sich aber nur in dem zentralen Bereich der Haube erstreckt, kann es dessen Nachgiebigkeit an die der randnahen Bereiche der Haube angleichen.
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Vorzugsweise ist eine konkave Seite des U-Profils der Außenhaut zugewandt.
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Das U-Profil kann die Außenhaut flächig unterstützen, indem es an seinen Längsseiten der Außenhaut zugewandte Flansche aufweist.
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Die Flansche sind in der Außenhaut vorzugsweise durch einen Klebstoff befestigt.
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Um eine eventuell aufgrund von Fertigungstoleranzen lokal veränderliche Spaltbreite zwischen der Außenhaut und den Flanschen auszugleichen, kann der Klebstoff zweckmäßigerweise aufgeschäumt sein.
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Der Punkt, an dem bei einem Zusammenstoß der Kopf eines Fußgängers auf die Haube trifft, kann in Fahrzeugquerrichtung variieren; in Fahrzeuglängsrichtung ist er weitgehend durch die Körpergröße des Fußgängers bestimmt. Daher sollte die Nachgiebigkeit der Haube nach Möglichkeit wenig in Abhängigkeit von der Fahrzeugquerrichtung variieren. Um das zu erreichen, ist das U-Profil vorzugsweise in Fahrzeugquerrichtung langgestreckt.
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Um auf den zentralen Bereich der Haube einwirkende Kräfte möglichst wirksam zu abgestützten Punkten am Rand der Haube abzuleiten, kann die Versteifungslage zweckmäßigerweise mit sternförmig auf den zentralen Bereich zulaufenden Rippen versehen sein.
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Diese Rippen können der Außenhaut zugewandte Scheitel aufweisen. Diese Scheitel können wie die Flansche des U-Profils an der Außenhaut verklebt sein, vorzugsweise ebenfalls durch einen aufgeschäumten Klebstoff.
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Insbesondere kann die Versteifungslage zwei Rippen aufweisen, die sich in Verlängerung des U-Profils beiderseits von diesem erstrecken. Indem diese Rippen der Außenhaut zugewandte Scheitel aufweisen, wohingegen das U-Profil mit seiner konkaven Seite der Außenhaut zugewandt ist, kann insbesondere ein Einknicken der Haube entlang dieser zwei Rippen und des U-Profils erschwert werden.
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Vorzugsweise liegen die Flansche des U-Profils auf wenigstens einigen der Rippen auf, so dass das U-Profil zwischen der Außenhaut und der Versteifungslage sicher fixiert ist.
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Der erfindungsgemäße Haubenaufbau ermöglicht die Einhaltung der HIC-Grenzwerte auch dann, wenn die Außenhaut und/oder die Versteifungslage und/oder das U-Profil aus Aluminiumblechen geformt sind, die dünnwandig genug sind, um gegenüber herkömmlichen Stahlblechen eine deutliche Gewichtseinsparung und infolgedessen eine Verringerung des Kraftstoffverbrauchs eines mit der erfindungsgemäßen Haube ausgestatteten Kraftfahrzeugs zu erreichen.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus 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:
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1 eine Draufsicht auf eine Versteifungslage einer Motorhaube für ein Kraftfahrzeug gemäß der Erfindung;
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2 einen schematischen Schnitt durch die Haube der 1 entlang der Linie II-II; und
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3 einen Schnitt entlang der Linie III-III der 1
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Die in 1 in Draufsicht gezeigte Versteifungslage 1 hat im Wesentlichen den gleichen Umriss wie eine in 1 nicht dargestellte Außenhaut 2 (siehe 2, 3) und ist mit dieser entlang ihres äußeren Randes 3 fest verbunden, um die Fronthaube eines Kraftfahrzeugs zu bilden. Die an den Rändern eingesetzte Verbindungstechnik, z. B. Schweißen, Löten, Kleben, Umbördeln, kann je nach Werkstoff oder der Kombination von Werkstoffen der Versteifungslage 1 und der Außenhaut 2, insbesondere Stahlblech, Aluminiumblech, faserverstärkter Kunststoff, Organoblech etc. gewählt werden.
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Auf einem zentralen Bereich 5 (siehe 2) ist ein in Fahrzeugquerrichtung langgestrecktes U-Profil 6 angeordnet. Das U-Profil 6 umfasst eine nach oben offene Rinne 7 sowie sich entlang der Längsränder der Rinne 7 erstreckende Flansche 8. Das U-Profil 6 kann aus denselben oben erwähnten Werkstoffen wie die Außenhaut 2 und die Versteifungslage 1 gefertigt sein. Vorzugsweise sind alle drei Komponenten aus Aluminiumblech oder, in Falle des U-Profils 6, Aluminium-Extrusionsprofil gefertigt.
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Der zentrale Bereich 5 der Versteifungslage 1 ist, wie in 1 dargestellt, im Wesentlichen eben oder allenfalls schwach gekrümmt, so dass die Versteifungslage 1 sich im Wesentlichen parallel zur Außenhaut 2 erstreckt. In einem den zentralen Bereich 5 umgebenden randnahen Bereich 9 der Versteifungslage 1 ist eine Mehrzahl von Rippen 10, 11 geformt, die eine sternförmige Anordnung rings um den zentralen Bereich 5 bilden. Zwei dieser Rippen, mit 10 bezeichnet, erstrecken sich beiderseits des U-Profils 6 in gradliniger Verlängerung seiner Rinne 7. Die übrigen, schräg auf das U-Profil 6 zulaufenden Rippen 11 überlappen zum Teil mit dessen Flanschen 8.
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2 zeigt einen Schnitt durch die Haube entlang der Linie II-II aus 1. Die Außenhaut 2 ist im Bereich des Schnitts der Einfachheit halber eben dargestellt, kann aber in an sich bekannter Weise auch eine leichte Krümmung aufweisen. Unterhalb der Außenhaut 2 ist das U-Profil 6 im Querschnitt zu erkennen. Seine Rinne 7 berührt an ihrer tiefsten Stelle den zentralen Bereich 5 der Versteifungslage 1 und kann dort befestigt sein, z. B. durch Punktschweißung, Nieten, Klebung etc.
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Eine der Rippen 11, die sich in der Draufsicht der 1 rechtwinklig zum U-Profil 6 zu einem hinteren Rand der Verstreifungslage 1 erstreckt, ist in 2 links von der Rinne 7 in einem Längsschnitt zu sehen. Der linke Flansch 8 liegt auf einem Scheitel 12 der Rippe 11 auf, und der Scheitel 12 ist im Längsschnitt leicht gestuft, so dass die Oberseite des Flansches 8 und derjenige Abschnitt 13 des Scheitels 12, der nicht mit dem Flansch 8 überlappt, in etwa auf einem gleichen Niveau liegen. Ein Spalt zwischen dem Flansch 8 und dem Scheitel 12 einerseits und der Außenhaut 2 andererseits ist durch eine Klebstoffschicht 14 ausgefüllt, die die Außenhaut 2 fest mit dem U-Profil 6 und der Versteifungslage 1 verbindet. Eine entsprechende Klebstoffschicht 14 ist auch rechts von der Rinne 7 zwischen dem Flansch 8 und der Außenhaut 2 bzw. zwischen einer außerhalb der Schnittebene liegenden Rippe 11 und Außenhaut 2 zu sehen.
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Die Klebstoffschicht 14 wird einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung zufolge erzeugt, indem zunächst ein expandierbares Kunstharzmaterial auf die Flansche 8 und die Scheitel 12 der Rippen 10, 11 aufgetragen wird und anschließend die Außenhaut 2 über der Versteifungslage 1 und dem U-Profil 6 montiert wird. Während der Montage der Außenhaut 2 muss weder eine haftende Verbindung zwischen ihr und der Klebstoffschicht 14 zustande kommen, noch muss die Klebstoffschicht 14 die Außenhaut 2 großflächig berühren. Indem nach dem Zusammenfügen von Außenhaut 2 und Versteifungslage 1, insbesondere in Verbindung mit dem Lackieren, die Haube erhitzt wird, wird die Klebstoffschicht 14 angeschmolzen und schäumt auf, so dass sie einen lückenlosen Klebekontakt zur Außenhaut 2 auf der ganzen Länge der Rippen 10, 11 bzw. der ganzen Fläche der Flansche 8 eingeht.
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3 zeigt einen zweiten Schnitt durch die Haube entlang einer zur Schnittebene der 2 parallel verschobenen, in 1 mit III-III bezeichneten Schnittebene. Vor einer Stirnkante 15 des U-Profils 6 ist hier eine der die Rinne 7 des U-Profils 6 verlängernden Rippen 10 im Schnitt gezeigt. Wie die Rippen 11 hat sie einen der Außenhaut 2 zugewandten und mit dieser durch eine Klebstoffschicht 14 verbundenen Scheitel 12. Indem sich über die Breite der Haube hinweg die Rippen 10 mit der Rinne 7 abwechseln, wird eine bei geringer Gesamtdicke und geringem Materialeinsatz hoch belastbare Haubenstruktur erhalten. Wenn das U-Profil 6 fehlen würde und die Rippen 10 in der Mitte der Haube aufeinanderträfen, dann wäre die Haube entlang des Scheitels 12 der Rippen 10 leicht knickbar. Würde sich die Rinne 7 über die gesamte Breite der Haube erstrecken, dann wäre sie in Höhe der Flansche 8 relativ leicht biegsam. Da sich aber die Rinne 7 und die Rippen 10 abwechseln, gibt es keine Stelle der Haube, die einknicken kann, ohne dass dadurch entweder Teile der Versteifungslage 1 oder des U-Profils 6 auf Zug beansprucht sind. Ein Knicken der Haube entlang der Rippen 11 ist durch das quer zwischen ihnen hindurch laufende U-Profil 6 erschwert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Versteifungslage
- 2
- Außenhaut
- 3
- Rand
- 5
- zentraler Bereich
- 6
- U-Profil
- 7
- Rinne
- 8
- Flansch
- 9
- peripherer Bereich
- 10
- Rippe
- 11
- Rippe
- 12
- Scheitel
- 13
- Abschnitt
- 14
- Klebstoffschicht
- 15
- Stirnkante
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2004/0021342 A1 [0001]
