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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fronthaube für ein Kraftfahrzeug, insbesondere eine unter dem Aspekt des Fußgängerschutzes optimierte Fronthaube.
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Um bei einem Zusammenstoß mit einem Kraftfahrzeug das Verletzungsrisiko für einen Fußgänger zu minimieren, müssen die Fronthauben moderner Kraftfahrzeuge strenge Anforderungen hinsichtlich ihres Deformationsverhaltens erfüllen. Einerseits müssen sie nachgiebig sein, um einen aufschlagenden Körper allmählich zu verzögern, andererseits darf die Nachgiebigkeit nicht so groß sein, dass bei niedrigen Aufprallgeschwindigkeiten der Körper auf unter der Haube liegende Teile des Fahrzeugs wie etwa einen Motorblock oder auf tragende Karosserieteile durchschlägt, die zum Schutz der Fahrzeuginsassen eine hohe Biegesteifigkeit aufweisen müssen. Gleichzeitig sollte das Gewicht der Haube möglichst gering sein, da mit dem Gewicht des Fahrzeugs auch sein Kraftstoffverbrauch zunimmt.
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Aus
EP 1 829756 A2 ist eine Fronthaube für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei der eine Außenhaut der Haube durch Querträger, die sich unterhalb der Außenhaut entlang eines vorderen bzw. hinteren Randes derselben erstrecken, und durch sich zwischen den Querträgen erstreckende Längsträger versteift ist. An einem vorderen Querträger greift ein Haubenschloss an, und um dem Haubenschloss sicheren Halt zu bieten, muss der vordere Querträger eine ausreichende Wandstärke aufweisen. Ein Längsträger, der mittig, in unmittelbarer Nähe zum Haubenschloss, an dem vorderen Querträger angreift, ist durch diesen steif abgestützt, so dass es schwierig ist, in der Nähe des vorderen Endes dieses Längsträgers die für den Fußgängerschutz geforderte Nachgiebigkeit der Haube zu erreichen.
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Aufgabe einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist, eine Fronthaube zu schaffen, die bei geringem Gewicht einerseits in sich steif ist, um ein Schlagen der Haube unter dem Einfluss von bei normaler Fahrt auftretenden Kräften zu verhindern, die aber andererseits nachgiebig genug ist, um einen wirksamen Fußgängerschutz zu gewährleisten.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Fronthaube für ein Kraftfahrzeug mit einer Außenhaut, einem sich unter einem vorderen Rand der Außenhaut erstreckenden ersten Querträger und einem sich in Längsrichtung der Fronthaube erstreckenden Verstärkungselement, bei der das Verstärkungselement an einem zwischen dem ersten Querträger und der Außenhaut angeordneten und an der Außenhaut befestigten zweiten Querträger angreift. Während der erste Querträger den vorderen Rand der Fronthaube an darunterliegenden, biegesteifen Karosserieteilen wie insbesondere einem Haubenschlossträger abstützt, hat der zweite Querträger keine die Haube nach unten abstützende, sondern im Wesentlichen lediglich eine die Haube in sich versteifende Funktion. Indem das Versteifungselement an diesem zweiten Querträger angreift, können Aufschlagkräfte, denen ein über dem Verstärkungselement liegender Bereich der Außenhaut ausgesetzt ist, weiträumig in der Haube verteilt werden, sodass durch eine Verbiegung des Verstärkungselements, des zweiten Querträgers und der Außenhaut Aufprallenergie aufgezehrt werden kann. Da der erste Querträger nicht die zum Dämpfen eines Aufpralls erforderliche Steifigkeit auf engem Raum beitragen muss, sondern allenfalls bei einem Zusammenwirken mit einem Haubenschloss die Haube in geschlossener Stellung hält, die dafür erforderlichen Kräfte aber weiträumig verteilt in die Außenhaut eingeleitet werden können, kann der erste Querträger gewichtssparend dünnwandig ausgebildet sein.
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In der Praxis ist zweckmäßigerweise ein Haubenschlossbügel am ersten Querträger verankert. Zu diesem Zweck kann der ansonsten dünnwandige erste Querträger lokal mit einer versteifenden Einlage versehen sein.
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Der erste Querträger ist vorzugsweise als Rinne mit einer vorderen und einer hinteren Wand geformt, wobei wenigstens die vordere Wand an der Außenhaut befestigt sein sollte. Die hintere Wand kann ebenfalls an der Außenhaut befestigt sein, allerdings kann hier auch ein Spalt zwischen der Oberkante der hinteren Wand und der Außenhaut freigehalten sein, der sich allenfalls dann schließt, wenn die Außenhaut unter einem Aufprall nachgibt.
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Die hintere Wand sollte ferner eine Aussparung aufweisen, durch die sich das Verstärkungselement erstreckt.
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Die hintere Wand kann wenigstens in der Nähe der Aussparung durchbrochen sein, um ihren Einfluss auf das Verformungsverhalten der Außenhaut einzuschränken und sicherzustellen, dass auch bei fortschreitender Verformung der Haube während eines Aufpralls die von dem Verstärkungselement übertragenen Biegekräfte im Wesentlichen von dem zweiten Querträger aufgenommen und in der Haube verteilt werden.
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Um den Einfluss des ersten Querträgers auf das Verformungsverhalten der Haube weiter einzuschränken, kann ferner vorgesehen sein, dass das Verstärkungselement in der Aussparung der hinteren Wand lose eingelegt ist, so dass beide sich gegeneinander verschieben können, wenn die Haube unter einem Aufprall nachgibt.
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Das Verstärkungselement kann zweckmäßigerweise als Rinne mit zwei Seitenwänden geformt sein, wobei Oberkanten der Seitenwände an der Außenhaut befestigt sind.
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Die Befestigung sollte zweckmäßigerweise in Längsrichtung des Verstärkungselements unterbrechungsfrei sein; gleichzeitig sollten keine Spuren von ihr an der Oberseite der Außenhaut sichtbar sein. Deswegen ist das Verstärkungselement an der Außenhaut vorzugsweise verklebt.
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Der zweite Querträger sollte auf einem überwiegenden Teil seiner Länge beabstandet vom ersten Querträger verlaufen, damit er, wenn die Haube bei einem Aufprall verformt wird, nach unten ausweichen und sich dabei verbiegen kann, ohne vom ersten Querträger behindert zu werden.
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Wie das Verstärkungselement ist auch der zweite Querträger vorzugsweise an der Außenhaut verklebt.
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Untereinander sind das Verstärkungselement und der zweite Querträger vorzugsweise formschlüssig verbunden, insbesondere durch Clinchen. Eine solche formschlüssige Verbindung kann in kurzer Zeit hergestellt werden und ist sofort fest und belastbar, sie eignet sich daher, um das Verstärkungselement und den zweiten Querträger zu einer Baugruppe zu verbinden, die anschließend als Einheit in die Fronthaube eingefügt wird.
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Der erste Querträger kann seinerseits Teil eines entlang der Ränder der Außenhaut verlaufenden Rahmens sein. An einem solchen Rahmen kann das Verstärkungselement an einem dem ersten Querträger gegenüberliegenden Teil des Rahmens ebenfalls formschlüssig befestigt sein. So können Verstärkungselement und Rahmen zu einer Baugruppe vormontiert werden, an der anschließend zum Fertigstellen der Fronthaube die Außenhaut befestigt werden kann.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
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1 ein Verstärkungselement zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Fronthaube in perspektivischer Ansicht;
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2 das Verstärkungselement der 1, mit einem Querträger zu einer ersten Baugruppe verbunden;
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3 die Baugruppe aus 2, mit einem umlaufenden Rahmen zu einer zweiten Baugruppe zusammengefügt; und
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4 einen schematischen Schnitt durch einen vorderen Randbereich der fertig montierten Haube in einer Aufprallsituation.
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1. zeigt ein aus Blech, insbesondere Aluminiumblech, geformtes Verstärkungselement 1. Das Verstärkungselement 1 ist als eine sich im montierten Zustand in Fahrzeuglängsrichtung erstreckende Rinne geformt, mit einem Boden 2, Seitenwänden 3 und jeweils an einer Oberkante der Seitenwände 3 seitwärts abgewinkelten, sich über die gesamte Länge des Verstärkungselements 1 erstreckenden Flanschen 4.
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Das Verstärkungselement 1 kann aus einem Blechzuschnitt tiefgezogen sein; eine kostengünstige Alternative ist, das Profil aus Boden 2, Seitenwänden 3 und Flanschen 4 zunächst in einem Metallband rollzuformen und das so erhaltene Profil in Längsrichtung zu krümmen und in Verstärkungselemente 1 der jeweils benötigten Länge zu vereinzeln.
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2 zeigt das Verstärkungselement 1, verbunden mit einem Querträger 5. Der Querträger 5 ist aus einem Blechzuschnitt, vorzugsweise aus demselben Material wie das Verstärkungselement 1, durch Tiefziehen geformt. Ein zentraler Abschnitt 6, der sich über wenigstens drei Viertel der Länge des Querträgers 5 erstreckt, hat wie das Verstärkungselement 1 einen rinnenartigen Querschnitt mit einem Boden 7, einer hinteren Wand 8, von deren oberem Rand ein Flansch 9 nach hinten abgewinkelt ist, und einer vorderen Wand, die in der Ansicht der 2 hinter dem von ihrem oberen Rand nach vorn abgewinkelten Flansch 10 verborgen ist. An die Enden des zentralen Abschnitts 6 schließen jeweils zu den Seiten hin abschüssige Laschen 11 an. Die Laschen 11 sind im Querschnitt eben und deswegen wesentlich leichter biegsam als der zentrale Abschnitt 6.
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Das Verstärkungselement 1 ist an dem Flansch 9 durch zwei Clinchverbindungen 12 befestigt.
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3 zeigt einen weiteren Montageschritt der erfindungsgemäßen Fronthaube. Die Baugruppe der 2 ist hier in einen aus Blech einteilig tiefgezogenen Rahmen 13 eingelegt. Der Rahmen 13 umfasst einen rinnenförmigen vorderen Querträger 14, der den Querträger 5 aufnimmt, einen hinteren Querträger 15, an dem ein rückwärtiges Ende des Verstärkungselements 1, wiederum über Clinchverbindungen 16, befestigt ist, sowie Längsträger 17, die die Querträger 14, 15 miteinander verbinden. Das Verstärkungselement 1 erstreckt sich mittig durch eine von den Längs- und Querträgern 14, 15, 17 begrenzte zentrale Öffnung 18 des Rahmens 13.
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Der vordere Querträger 14 hat wiederum die Form einer nach oben offenen Rinne, in der der Querträger 5 aufgenommen ist. Der zentrale Abschnitt 6 verläuft ohne Kontakt zum ihn unterseits ungebenden Querträger 14; lediglich die Laschen 11 stützen sich in ihren Enden am Rahmen 13 ab. Der vordere Querträger 14 ist mittig an seiner tiefsten Stelle mit einer Verstärkungsplatte 19 versehen, an deren Unterseite, in 3 nicht sichtbar, ein Haubenschlossbügel befestigt ist. Eine vordere Wand 20 des Querträgers 14 ist durch mehrere in Breitenrichtung des Fahrzeugs verteilte Durchbrüche 21 geschwächt. Entsprechende Durchbrüche 21 sind auch an einer hinteren Wand 22 des Querträgers 14 gebildet, da sie in der Ansicht der 3 durch den Querträger 5 verdeckt sind, sind sie nur im Querschnitt der 4 zu erkennen. Das Verstärkungselement 1 erstreckt sich durch eine Aussparung 23 der hinteren Wand 22, beiderseits der Aussparung 23 schließt die hintere Wand 22 nach oben jeweils mit einem langgestreckten Flansch 24 ab, der vorgesehen ist, um eine Außenhaut der Haube zu unterstützen.
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4 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die fertig montierte Haube und deren Umgebung beim Aufprall eines Impaktors 25 in der Nähe der Verbindung zwischen Verstärkungselement 1 und Querträger 5. Eine Außenhaut 26 der Haube, ebenfalls z. B. aus Aluminiumblech, ist um eine Oberkante der vorderen Wand 20 des Querträgers 14 herumgebogen. Das Verstärkungselement 1 und der Querträger 5 sind an der Außenhaut 26 jeweils mit Hilfe von auf die Flansche 4 bzw. 9, 10 aufgetragenen Klebstoffraupen 27 befestigt, die eine eventuell variable Spaltbreite zwischen Verstärkungselement 1 und Querträger 5 einerseits und Außenhaut 26 andererseits ausgleichen. Zwischen der hinteren Wand 22 des Querträgers 14 und dem Verstärkungselement 1 ist eine solche Klebstoffraupe oder eine in ähnlicher Weise wirkende feste Verbindung nicht vorhanden, auch zwischen den Flanschen 24 und der Außenhaut 26 kann sie fehlen. Ein am Querträger 14 befestigter Haubenschlossbügel 28 befindet sich in Eingriff an einem Haubenschlossquerträger 29.
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Wenn die Außenhaut 26 dem Impaktor 25 nachgibt, versteifen das Verstärkungselement 1 und der Querträger 5 die Außenhaut 26, wohingegen die hintere Wand 22 mit dem Verstärkungselement 1 unverbunden ist und diesem, wenn es unter dem Druck des Impaktors 25 zurückweicht, durch Zurückweichen in Fahrzeuglängsrichtung nachgeben kann. So kann die Außenhaut dem Aufschlag des Impaktors 25 durch eine kontinuierlich Aufprallenergie dissipierende Verformung wenigstens so lange nachgeben, bis der Boden 6 des Querträgers 5 den Querträger 14 berührt.
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Es versteht sich, dass die obige detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen zwar bestimmte exemplarische Ausgestaltungen der Erfindung darstellen, dass sie aber nur zur Veranschaulichung gedacht sind und nicht als den Umfang der Erfindung einschränkend ausgelegt werden sollen. Diverse Abwandlungen der beschriebenen Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Rahmen der nachfolgenden Ansprüche und deren Äquivalenzbereich zu verlassen. Insbesondere gehen aus dieser Beschreibung und den Figuren 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.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verstärkungselement
- 2
- Boden
- 3
- Seitenwand
- 4
- Flansch
- 5
- Querträger
- 6
- zentraler Abschnitt
- 7
- Boden
- 8
- hint. Wand
- 9
- Flansch
- 10
- Flansch
- 11
- Lasche
- 12
- Clinchverbindung
- 13
- Rahmen
- 14
- vord. Querträger
- 15
- hint. Querträger
- 16
- Clinchverbindung
- 17
- Längsträger
- 18
- Öffnung
- 19
- Verstärkungsplatte
- 20
- vord. Wand
- 21
- Durchbruch
- 22
- hint. Wand
- 23
- Aussparung
- 24
- Flanschen
- 25
- Impaktor
- 26
- Außenhaut
- 27
- Klebstoffraupe
- 28
- Haubenschlossbügel
- 29
- Haubenschlossquerträger
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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