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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. Diverse Bauformen einer solchen Haube sind in
US 2004/0021342 A1 dargestellt.
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Wenn bei einem Unfall ein Fußgänger angefahren wird, schlägt dieser meist auf die Motorhaube des Fahrzeugs auf und drückt diese ein. Um die Gefahr schwerer Kopfverletzungen beim Aufschlag auf die Haube zu verringern, sind vom Gesetzgeber Grenzwerte des sogenannten Head-Impact-Criterium (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 darunterliegenden Karosserieteilen abgestützt ist, sind zwangsläufig weniger nachgiebig als zentrale, von diesen 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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Eine der verschiedenen in
US 2004/0021342 A1 gezeigten Bauformen weist eine Versteifungslage mit sich parallel zueinander in Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden Rippen auf. Diese Rippen können in ihrer Längsrichtung die Steifigkeit der Haube erheblich erhöhen. Quer zu ihrem Verlauf ist ihre Versteifungswirkung im Allgemeinen gering, so dass diese bekannte Haube dazu neigt, einem Aufschlag unter Ausbildung einer in Längsrichtung verlaufenden Falte nachzugeben.
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Versucht man, einen zentralen Bereich der Haube in verschiedene Richtungen zu versteifen, indem man in der Versteifungslage sich in diesem Bereich kreuzende Rippen vorsieht, dann muss man feststellen, dass die Rippen sich gegenseitig schwächen und die Nachgiebigkeit in ihrem Kreuzungsbereich unerwünscht hoch ist. In der nicht vorveröffentlichen
deutschen Patentanmeldung 10 2012 012 107.5 ist daher bereits eine Haubenstruktur vorgeschlagen worden, bei der Rippen der Versteifungslage sternförmig auf einen zentralen Bereich zulaufen, ohne sich jedoch dort zu kreuzen, und stattdessen in dem zentralen Bereich ein Verstärkungsprofil von U-förmigem Querschnitt zwischen die Außenhaut und die Versteifungslage eingefügt ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Haube zu schaffen, die bei geringem Gewicht eine über ihre Ausdehnung hinweg wenig variable, die Einhaltung der HIC-Grenzwerte ermöglichende Steifigkeit aufweist.
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Die Aufgabe wird gelöst, indem bei einer Haube für ein Kraftfahrzeug mit einer Außenhaut, einer die Außenhaut lokal unterstützenden Versteifungslage und einem zwischen Außenhaut und Versteifungslage eingefügten Verstärkungsprofil an einer der Außenhaut zugewandten Seite der Versteifungslage wenigstens eine erste Rinne und eine von der ersten Rinne wenigstens zu einer Seite hin abzweigende zweite Rinne geformt sind und das Verstärkungsprofil in die erste Rinne eingefügt ist. Die erste Rinne sorgt für eine große Steifigkeit der Haube in ihrer Längsrichtung, die zweite Rinne versteift sie in einer zweiten Richtung. Eine strukturelle Schwächung der ersten Rinne, die sich durch die abzweigende zweite Rinne ergeben würde, sowie eine Unterbrechung in der Abstützung der Außenhaut entlang der ersten Rinne wird durch das eingefügte Verstärkungsprofil vermieden.
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Vorzugsweise erstreckt sich die zweite Rinne nicht nur auf einer Seite der ersten, sondern auf beiden Seiten, d. h. die Rinnen kreuzen einander.
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Einer bevorzugten Ausgestaltung zufolge ist das Verstärkungsprofil ein U-Profil.
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Ein Bodenbereich des U-Profils sollte einen Boden der ersten Rinne berühren.
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Zweckmäßig ist auch, wenn der Bodenbereich des U-Profils am Boden der ersten Rinne befestigt ist, z. B. durch Punktschweißen oder Clinchen.
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Die Rinnen der Versteifungslage sind vorzugsweise beiderseits von an der Außenhaut befestigten langgestreckten Flanschen begrenzt.
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Zwischen den Flanschen verschiedener Rinnen können zur Gewichtsreduzierung Fenster aus der Versteifungslage ausgeschnitten sein.
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Auch das Verstärkungsprofil kann Befestigungsflansche aufweisen. Vorzugsweise greifen diese zwischen die die erste Rinne begrenzenden Flansche und die Außenhaut ein und sind, z. B. durch Punktschweißen oder Clinchen, an der Versteifungslage befestigt.
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Vorzugsweise sollte zwischen Seitenwänden des Verstärkungsprofils und den Seitenwänden der ersten Rinne ein Spalt zum Toleranzausgleich vorgesehen sein. Ein solcher Spalt erleichtert insbesondere den Ausgleich von Fertigungstoleranzen in den Querschnitten des Verstärkungsprofils und der ersten Rinne, indem sich beide, wenn sie an verschiedenen Stellen aneinander befestigt werden, durch Biegung aneinander anpassen können.
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Die Außenhaut ist an den Flanschen der Versteifungslage und/oder des Verstärkungsprofil vorzugsweise durch Klebung befestigt.
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Die oben beschriebene Haubenstruktur erlaubt die Fertigung einer mit den HIC-Grenzwerten kompatiblen Haube auch aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung.
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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 perspektivische Ansicht der Versteifungslage einer erfindungsgemäßen Haube mit darin eingefügtem Verstärkungsprofil;
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2 einen Querschnitt durch die Haube der 1 quer zu deren erster Rinne;
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3 eine Variante des Querschnitts von 2;
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4 einen zu 2 analogen Querschnitt mit einem alternativen Verstärkungsprofil; und
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5 einen weiteren zu 2 analogen Querschnitt mit einem alternativen Verstärkungsprofil.
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1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine Versteifungslage 1 und ein Verstärkungsprofil 2 einer Motorhaube für ein Kraftfahrzeug gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung. Die Versteifungslage 1 ist einteilig, vorzugsweise aus einem Stahl- oder Aluminiumblech, tiefgezogen. Die Versteifungslage 1 ist vorgesehen, um darauf eine (in der 1 nicht dargestellte) Außenhaut 3 der Haube aufzuziehen und entlang ihrer Ränder, vorzugsweise durch Umbördeln, zu befestigen. Der äußere Umriss der Versteifungslage 1 entspricht daher im Wesentlichen dem der daraus zu fertigenden Haube. Das Material des Verstärkungsprofils 2 und der Außenhaut 3 sollte, um Kontaktkorrosion zu vermeiden, eine Legierung von ähnlicher Zusammensetzung wie die der Versteifungslage 1.
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In der Versteifungslage 1 sind drei gerade, nach oben offene Rinnen 4, 5, 6 geformt, die einander in der Mitte der Versteifungslage 1 sternförmig kreuzen und deren Enden jeweils mit einer den Rand der Versteifungslage 1 bildenden umlaufenden Rinne 7 verschmelzen. Wie z. B. in 2 am Beispiel der Rinne 4 gezeigt, haben die Rinnen 4, 5, 6 jeweils einen umgekehrt hutförmigen Querschnitt mit einem zentralen Boden 8, beiderseits des Bodens 8 ansteigenden Seitenwänden 9 und von den Oberkanten der Seitenwände 9 aus jeweils nach außen abgewinkelten langgestreckten Flanschen 10. Während sich die Böden 8 jeweils kontinuierlich über die gesamte Länge der Rinnen 4, 5, 6 erstrecken, sind die Seitenwände 9 und Flansche 10 jeweils im Kreuzungsbereich unterbrochen. Für sich allein betrachtet könnte die Versteifungslage 1 aufgrund dieser Unterbrechung der Seitenwände 9 einem von oben auf den Kreuzungsbereich einwirkenden Druck durch Ausbildung eines sich entlang einer der Rinnen 4, 5 oder 6 erstreckenden Knicks nachgeben. Ein in eine der Rinnen, hier die in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Rinne 4, aufgenommenes Verstärkungsprofil 2 wirkt einer solchen Verformung entgegen, zum einen, indem es die Unterbrechung der Seitenwände 9 der Rinne 4 überbrückt und dadurch ein Knicken entlang der kreuzenden Rinnen 5, 6 behindert, zum anderen, indem es die Rinne 4 versteift dadurch die Knickbildung in deren Längsrichtung erschwert. Das Ausmaß der mit dem Verstärkungsprofil 2 erreichbaren Versteifung der Haube ist zum einen über die Länge und die Wandstärke des Verstärkungsprofils 2, zum anderen aber auch über dessen Querschnitt dosierbar.
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Bei der in 1 und 2 dargestellten Ausgestaltung hat das Verstärkungsprofil 2 wie die Rinne 4 einen hutförmigen Querschnitt mit einem Boden 12, beiderseits des Bodens 12 aufsteigenden Seitenwänden 11 und an die Oberkanten der Seitenwände 11 anschließenden Flanschen 14. Die Böden 8, 12 und Flansche 10, 14 der Rinne 4 und des Verstärkungsprofils 2 sind fest miteinander verbunden. Für eine dauerhafte Verbindung von Rinne 4 und Verstärkungsprofil 2 sind Punktschweißungen 13, wie in 2 gezeigt, oder Clinchverbindungen bevorzugt, da mit Hilfe der herkömmlicherweise zum Erzeugen von Punktschweiß- oder Clinchverbindungen eingesetzten zangenartigen Werkzeuge Teile der Rinne 2 und des Verstärkungsprofils 4, die sich nicht unmittelbar berühren, unter Verbiegung der der Rinne 2 oder des Verstärkungsprofils 4 aneinandergepresst werden und die mit ihnen hergestellte Verbindung sofort fest und belastbar ist. Um eine solche Verbiegung zu ermöglichen, ist zwischen den Seitenwänden 11, 9 von Verstärkungsprofil 4 und Rinne 2 ein schmaler Spalt 22 freigehalten.
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Zwischen den Flanschen 14 verschiedener Rinnen sind zur Gewichtsreduzierung großflächige Fenster 15 aus der Versteifungslage 1 ausgeschnitten.
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In 1 erkennt man auf die Flansche 10 bzw. 14 aufgetragene, sich rings um die Fenster 15 erstreckende Klebstoffraupen 16, die im fertig zusammengebauten Zustand, wie in 2 gezeigt, zwischen den Flanschen 10, 14 und der Außenhaut 3 flachgedrückt sind und beide aneinander fixieren.
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Während die Versteifungslage 1 im Allgemeinen durch Tiefziehen erhalten ist, kann das Verstärkungsprofil 2 extrudiert oder rollgeformt sein. Dadurch können die Seitenwände 11 des Verstärkungsprofils 2 steiler sein als die Seitenwände 9 der Rinne 4 und können im Extremfall, wie in 3 gezeigt, sogar zur Außenhaut 3 hin aufeinander zulaufen. Dadurch kann ein nicht versteifter Bereich der Außenhaut 3 zwischen den Flanschen 14 schmaler gemacht werden als in 2 gezeigt, und die Gefahr, dass beim Aufschlag eines Körpers auf die Haube die Außenhaut unmittelbar über der Rinne 4 eingedrückt wird und einknickt, ist verringert.
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4 zeigt einen zu 2 analogen Schnitt gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung. Die Außenhaut 3 und die Versteifungslage 1 sind hier dieselben wie in 1 und 2; lediglich das Verstärkungsprofil 2 ist abgewandelt und hat hier die Forme eines Doppel-T-Profils mit zwei horizontalen Balken 17, 18 und einem sie verbindenden vertikalen Balken 19. Der untere horizontale Balken 18 liegt auf dem Boden 8 der Rinne 4 auf, der obere horizontale Balken 17 ist erheblich breiter als der untere Balken 18, so dass seine Ränder als Flansche 14 fungieren, auf den Flanschen 10 der Rinne 4 aufliegen und an diesen, hier wiederum durch Punktschweißungen 13, befestigt sind. Zwar sind hier die Seitenwände 9 der Rinne 4 nicht unmittelbar durch das Verstärkungsprofil 2 abgestützt, doch kann insbesondere der obere horizontale Balken 17 einer die Rinne 4 in Querrichtung stauchenden Kraft erheblichen Widerstand entgegensetzen.
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Eine weitere, einfachere Variante ist in 5 gezeigt. Hier ist das Verstärkungsprofil 2 durch ein zylindrisches Rohrprofil gebildet, dessen Durchmesser so gewählt ist, dass es, wenn es von oben in die Rinne 4 eingelegt wird, sich an deren Seitenwänden 9 abstützt. Das Verstärkungsprofil 2 ist in der Rinne 4 fixiert durch eine Klebstoffschicht 20, die vorab am Boden 8 der Rinne 4 angebracht ist und in die das Verstärkungsprofil 2 eingedrückt wird, wobei die Menge des Klebstoffs so dosiert sein kann, dass Teile der Klebstoffschicht 20 beim Einlegen des Verstärkungsprofils 2 beiderseits von diesem aufsteigen und so schließlich das Verstärkungsprofil 2, wie in der Fig. gezeigt, formschlüssig auf mehr als der Hälfte seines Umfangs umschließen. Eine weitere, Fertigungstoleranzen von Rinne 4 und Verstärkungsprofil 2 ausgleichende Klebstoffschicht 21 auf einem Scheitel des Verstärkungsprofils 2 kann nach dem Einlegen des Verstärkungsprofils 2 in die Rinne 4, zusammen mit den Klebstoffraupen 16, aufgebracht sein, um das Verstärkungsprofil 2 auch mit der Außenhaut 3 direkt fest zu verbinden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2004/0021342 A1 [0001, 0003]
- DE 102012012107 [0004]
