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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
DE 100 38 812 A1 ist eine Fronthaube für ein Kraftfahrzeug mit einer Außenhaut und einem unter der Außenhaut angeordneten, die Außenhaut versteifenden Rahmen bekannt. Der Rahmen umfasst einen inneren und einen äußeren Profilabschnitt, die beide an der Außenhaut befestigt sind, der äußere Profilabschnitt unmittelbar am Rand der Außenhaut und der innere in einem gewissen Abstand von dem Rand, so dass eine zwischen den Profilabschnitten eingetiefte Rinne des Rahmens zusammen mit der sich darüber erstreckenden Außenhaut ein Hohlprofil bildet. Der Rahmen versteift im Wesentlichen den Rand der Außenhaut, nicht aber einen zentralen Bereich. Um auch diesem die Steifigkeit zu verleihen, die erforderlich ist, um ein Durchschlagen eines Fußgängers auf unter der Haube liegende, nicht nachgiebige Teile des Fahrzeugs zu vermeiden, ist an der Unterseite der Außenhaut ein Spriegel verklebt, der auf beiden Seiten jeweils kurz vor dem inneren Profilabschnitt endet.
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Dieser Spriegel bewirkt nicht nur die erwünschte Erhöhung der Steifigkeit der Haube in dem von ihm unterstützten zentralen Bereich der Außenhaut, sondern auch an den Enden des Spriegels, wo die Steifigkeit bereits durch den dort verlaufenden Rahmen hoch ist. Es ist daher weiterhin schwierig, die erforderliche Steifigkeit im zentralen Bereich der Haube mit einer für die Einhaltung gesetzlich vorgegebener Werte des HIC (Head Impact criterium) Nachgiebigkeit an deren Rand zu kombinieren.
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Aufgabe einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist, eine Fronthaube für ein Kraftfahrzeug anzugeben, deren Konstruktionsprinzip eine flexible Einstellung der Nachgiebigkeit an verschiedenen Stellen der Haubenoberfläche erlaubt und es insbesondere ermöglicht, übermäßige Abweichungen zwischen der Nachgiebigkeit der Haube in einem zentralen Bereich und an den Enden eines den zentralen Bereichs versteifenden Spriegels zu vermeiden.
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Die Aufgabe wird einer Ausgestaltung der Erfindung zu Folge gelöst, indem bei einer Fronthaube für ein Kraftfahrzeug mit einer Außenhaut, einem unter der Außenhaut angeordneten, die Außenhaut versteifenden Rahmen, der einen rinnenförmigen Querschnitt mit einer an einem Rand der Außenhaut befestigten äußeren Seitenwand und einer eine Öffnung des Rahmens umgebenden inneren Seitenwand aufweist, und wenigstens einem sich über die Öffnung erstreckenden, an der Außenhaut befestigten Spriegel der Spriegel sich zwischen innerer Seitenwand und Außenhaut hindurch bis in einen Zwischenraum zwischen innerer und äußerer Seitenwand des Rahmens erstreckt. Indem der Spriegel die innere Seitenwand und die Außenhaut wenigstens lokal voneinander trennt, unterbricht er die Versteifungswirkung der inneren Seitenwand, so dass eine kumulative Versteifung durch den Spriegel und die innere Seitenwand am Ort des Zusammentreffens von Spriegel und Rahmen vermieden werden kann.
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In einem unverformten Ruhezustand der Haube kann die innere Seitenwand von dem sie kreuzenden Spriegel durch einen Spalt getrennt sein. Dieser Spalt kann leer sein; in diesem Fall ist die versteifende Wirkung der inneren Seitenwand beim Aufschlag eines Fußgängers zumindest so lange auf null reduziert, bis durch die Verformung der Fronthaube der Spriegel gegen die innere Seitenwand gedrückt wird.
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Insbesondere dann, wenn der Spalt leer ist, kann beim Zusammenbau der Haube entweder der Spriegel zunächst an der Außenhaut befestigt und dann die Baugruppe aus Außenhaut und Spriegel mit dem Rahmen verbunden werden, oder der Spriegel muss an anderer stelle mit dem Rahmen verbunden werden, bevor die Außenhaut auf Spriegel und Rahmen aufgezogen wird. Zu diesem Zweck kann der Spriegel an der äußeren Seitenwand des Rahmens abgestützt sein.
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In den Spalt kann aber auch ein im Vergleich zu Spriegel und Rahmen leicht nachgiebiges Material, insbesondere eine die innere Seitenwand mit dem Spriegel verbindende Klebstoffschicht, eingebracht sein. Über Dicke und Ausdehnung dieses Materials ist das Ausmaß der Abstützung des Spriegels durch die innere Seitenwand kontinuierlich variabel, so dass ein für die Anfangsphase eines Aufschlags gewünschter HIC-Wert in diesem Bereich der Fronthaube eingestellt werden kann. Wenn das Material eine Klebstoffschicht ist, kann es außerdem den Zusammenbau der Haube erleichtern, indem es Spriegel und Rahmen zu einer Baueinheit verbindet, auf der anschließend die Außenhaut angebracht werden kann.
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Damit die versteifende Wirkung des Spriegels sich bis in dessen in den Zwischenraum des Rahmens eingreifenden Endabschnitt erstreckt, kann der Spriegel wenigstens in dem Endabschnitt und in einem in der Öffnung des Rahmens erstreckenden Mittelabschnitt an der Außenhaut befestigt sein.
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Wenn die Fronthaube in einem Kraftfahrzeug eingebaut ist, ist deren vordere Kante üblicherweise durch einen Haubenschlossträger abgestützt und dadurch zusätzlich versteift. Da in Folge der Trennung von innerer Seitenwand des Rahmens und Außenhaut durch den Spriegel eine Versteifung der Haube im Übergangsbereich von Rahmen und Spriegel vermieden wird, kann ein Endabschnitt des Spriegels bei der erfindungsgemäßen Fronthaube in einen sich entlang einer Vorderkante der Haube erstreckenden Abschnitt des Zwischenraums eingreifen, ohne dort zu einer übermäßigen Versteifung zu führen.
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Um die Nachgiebigkeit der Haube entlang ihrer Vorderkante zusätzlich zu fördern, kann ein den besagten Abschnitt des Zwischenraums begrenzender Bereich der inneren Seitenwand mit Durchbrüchen versehen sein.
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Der Spriegel kann sich in Fahrzeuglängsrichtung erstrecken. Da die Öffnung des Rahmens im Allgemeinen breiter als lang ist, können so insbesondere mehrere Spriegel nebeneinander verteilt sein, wobei über Stärke und Material der Spriegel und Dichte ihrer Anordnung die Steifigkeit der Haube im Bereich der Öffnung des Rahmens genau gesteuert werden kann.
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Der Spriegel kann insbesondere an der Außenhaut verklebt sein.
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Durch eine Klebstoffschicht kann auch eine galvanische Trennung zwischen Spriegel und Außenhaut hergestellt werden, die die Verwendung verschiedener, galvanisch inkompatibler Metalle für die Außenhaut und den Spriegel ermöglicht.
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So kann zur Gewichtseinsparung die Außenhaut, die das größte und schwerste Bauteil der Fronthaube bildet, aus Leichtmetall-, insbesondere aus Aluminiumblech gefertigt sein.
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Um die Steifigkeit der Außenhaut im Bereich der Öffnung des Rahmens wirksam zu erhöhen, kann der Spriegel aus Stahl gefertigt sein, insbesondere-aus hochfestem presshärtendem Stahl (PHS-Stahl).
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Um andererseits die Nachgiebigkeit der Fronthaube im Bereich der inneren Seitenwand zu verbessern, kann vorgesehen sein, dass diese nicht nur von dem sie kreuzenden Spriegel durch einen Spalt getrennt ist, sondern auch in einem an den Spriegel seitwärts angrenzenden Bereich mit der Außenhaut unverbunden ist. Auch hier kann ein Spalt zwischen Außenhaut und innerer Seitenwand vorgesehen sein, so dass die Außenhaut zunächst ein Stück weit nachgeben kann, ohne durch die innere Seitenwand unterstützt zu werden. Wenn sich innere Seitenwand und Außenhaut berühren, ohne miteinander verbunden zu sein, erhöht dies auch die Nachgiebigkeit, da die Seitenwand unter einem auf die Außenhaut wirkenden Druck an der Außenhaut entlang gleiten und dabei ohne Stauchung flach gedrückt 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 eine Draufsicht auf den Rahmen einer erfindungsgemäßen Haube mit mehreren Spriegeln;
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2 einen Querschnitt durch einen Spriegel und dessen Umgebung entlang der Linie II-II aus 1;
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3 einen Längsschnitt durch die Haube entlang der Linie III-III aus 2;
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4 einen Längsschnitt durch einen vorderen Bereich der Haube gemäß einer ersten abgewandelten Ausgestaltung; und
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5 einen Längsschnitt durch einen vorderen Bereich der Haube gemäß einer zweiten abgewandelten Ausgestaltung.
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1 zeigt in einer Draufsicht einen aus Aluminiumblech tiefgezogenen Rahmen 1 einer Kraftfahrzeug-Fronthaube sowie mehrere sich über eine zentrale Öffnung 2 des Rahmens 1 erstreckende Spriegel 3. Der Rahmen 1 und die Spriegel 3 sind symmetrisch bezüglich einer sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden Spiegelebene 6. Im hier betrachteten Fall ist die Zahl der Spriegel 3 ungerade, und einer der Spriegel 3 erstreckt sich in der Spiegelebene 6. Alternativ könnte auch eine gerade Zahl von Spriegeln rechts und links von der Spiegelebene 6 vorgesehen sein.
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Der Rahmen 1 kann begrifflich unterteilt werden in einen vorderen Profilabschnitt 7, der sich entlang einer Vorderkante der Haube erstreckt, einen hinteren Profilabschnitt 8, der sich entlang eines hinteren, zu einer Windschutzscheibe der Fahrzeugkarosserie benachbarten Randes der Haube erstrecken, und zwei seitliche Profilabschnitte 9. Alle diese Profilabschnitte 7, 8, 9 haben einen vorzugsweise rinnenförmigen Querschnitt, wie er für die Profilabschnitte 7 und 8 in 3 gezeigt ist, mit einer der Öffnung 2 zugewandten inneren Seitenwand 10 und einer äußeren Seitenwand 11 an einer von der Öffnung 2 abgewandten Seite des Profilabschnitts.
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Wie insbesondere in 2 zu erkennen, ist die innere Seitenwand 10 der Profilabschnitte 7, 8 mit Ausschnitten 12 versehen, durch die sich die Spriegel 3 bis in einen Zwischenraum 13 (s. 3) zwischen den Seitenwänden 10, 11 erstrecken, ohne dabei die Seitenwände 10, 11 unmittelbar zu berühren.
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Entlang der Oberkante der äußeren Seitenwand 11 ist ein Flansch 14 nach außen abgewinkelt, und eine wie der Rahmen 1 aus Aluminiumblech geformte Außenhaut 15 ist an dem Rahmen 1 befestigt, indem ein Randbereich 16 der Außenhaut um den Flansch 14 herumgebördelt ist.
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Ein zu dem Flansch 14 analoger, zur Öffnung 2 hin abgewinkelter Flansch 17 ist auch an den inneren Seitenwänden 10 der Profilabschnitte 7, 8, 9 vorgesehen. Der Flansch 17 kann an den Ausschnitten 12 der Profilabschnitte 7, 8 unterbrochen sein und lediglich seitwärts an die Spriegel 3 angrenzende Bereiche 18 umfassen. Im Fall der 2 und 3 umfasst der Flansch 17 auch Bereiche 19, die, jeweils der Kontur der Ausschnitte 12 folgend, die Spriegel 3 kreuzen und die Bereiche 18 miteinander verbinden, so dass sich der Flansch 17 kontinuierlich rings um die Öffnung 2 erstreckt.
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Die Spriegel 3 haben, wie exemplarisch in 2 gezeigt, wie die Profilabschnitte 7, 8, 9 einen rinnenförmigen Querschnitt mit einem Boden 20, beiderseits des Bodens ansteigenden Seitenwänden 21 und an den Oberkanten der Seitenwände 21 abgewinkelten Flanschen 22. Die Werkstoffe, aus denen die Spriegel 3 bestehen, ihre Querschnittsabmessungen und Wandstärken können je nach für die Umgebung des betreffenden Spriegels gewünschter Steifigkeit der Haube variieren. Als Werkstoff für die Spriegel 3 kommt sowohl Kunststoff, insbesondere faserverstärkter Kunststoff, als auch Metall in Betracht.
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Spriegel 3, die aus einem mit dem Aluminium des Rahmens 1 und der Außenhaut 15 galvanisch inkompatiblen Metall wie etwa Stahlblech, insbesondere presshärtendem Stahl, bestehen, sollten gegen den Rahmen 1 und die Außenhaut 15 galvanisch isoliert sein. Zu diesem Zweck ist der Spriegel 3 in 2 von der inneren Seitenwand 10 des Rahmens bzw. von deren Flansch 17 durch einen Spalt 23 getrennt, und die Flansche 22 des Spriegels 3 sind an der Außenhaut 15 durch eine elektrisch nicht leitende Klebstoffschicht 24 befestigt. Die Klebstoffschicht 24 kann sich kontinuierlich entlang der Flansche 22 erstrecken; in dem in 3 gezeigten Fall besteht sie aus diskreten Klebestellen 25, zwischen denen Spriegel 3 und Außenhaut 15 jeweils durch einen Luftspalt 26 getrennt sind.
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Wenigstens eine Klebestelle 25 ist jeweils an einem in den Zwischenraum 13 des vorderen bzw. hinteren Profilabschnitt 7, 8 eingreifenden Endabschnitt 27 des Spriegels 3 vorgesehen, so dass sich die versteifende Wirkung des Spriegels 3 bis über diese Profilabschnitte 7, 8 erstreckt. Die Endabschnitte 27 reichen nicht bis zur äußeren Seitenwand 11 der Profilabschnitte 7, 8 und sind nicht an diesen abgestützt. Die Versteifungswirkung basiert darauf, dass, wenn beim Aufschlag eines Fußgängers der Spriegel 3 lokal getroffen wird, die dabei einwirkende Kraft über die Länge des Spriegels verteilt und über die Klebstoffschicht 24 durch Zug an nicht unmittelbar belastete Teile der Außenhaut 15 übertragen wird.
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Die innere Seitenwand 10 kann im unverformten Normalzustand der Haube auf ihrer gesamten Länge von der Außenhaut 15 durch den Spalt 23 beabstandet sein. So kann die Außenhaut 15 einem Aufschlag zunächst nachgeben, indem sie zusammen mit einem vom Aufschlag betroffenen Spriegel 3 nach unten ausweicht, bis sie oder der Spriegel 3 die Seitenwand 10 berührt. Die Seitenwand 10 kann dem Druck des Aufschlags durch eine quer zur Ausweichbewegung der Außenhaut 15 in die Öffnung 2 hinein gerichtete Schwenkbewegung nachgeben. So kann eine unzweckmäßig große Diskrepanz zwischen der Steifigkeit der Haube über der Öffnung 2 und über der Seitenwand 10 vermieden werden.
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2 zeigt einzelne Klebestellen 28 zwischen dem Bereich 18 des Flansches 17 und der diesem gegenüberliegenden Außenhaut 15. Eine solche Verklebung verhindert Schwingungen der Außenhaut 15, insbesondere unter dem Einfluss von Fahrtwind, die zu ungewünschter Geräuschentwicklung führen können, wenn sich die Außenhaut zeitweilig vom Flansch 17 löst und anschließend wieder dagegen schlägt. Außerdem verringert sie die Gefahr, dass die Außenhaut 15 zwischen den Spriegeln 3 bereits durch eine schwache, nicht unfallbedingte Kraft verformt wird. Eine bei einem Aufschlag auf die Haube auftretende Scherbelastung darf zum Aufreißen der Klebestellen 29 führen.
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Eine feste Klebung zwischen der Außenhaut 15 und dem Flansch 17 kann die oben beschriebene Ausweichbewegung der Seitenwand 10 in Richtung der Öffnung 2 im Falle eines Aufschlags verhindern; in einem solchen Fall muss die Seitenwand 10 durch Stauchung nachgeben. Ausreichend große Durchbrüche 30 in der Seitenwand 10 können eine solche Stauchung erleichtern.
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Entsprechende Klebestellen 29 können, wie in 2 und 3 jeweils als gestrichelter Umriss dargestellt, auch zwischen dem Spriegel 3 und dem Bereich 19 des Flansches 17 vorgesehen sein. Da der Bereich der Außenhaut 15, unter dem der Spriegel 3 verläuft, bereits durch diesen Spriegel 3 wirksam stabilisiert ist, beschränkt sich die Funktion der Klebestelle 29 im Wesentlichen darauf, einen galvanischen Kontakt zwischen Spriegel 3 und Seitenwand 10 auszuschließen.
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4 zeigt einen Schnitt durch einen vorderen Bereich der Fronthaube gemäß einer abgewandelten Ausgestaltung. Die Schnittebene ist hier so gelegt, dass, anders als in 2, auch eine Seitenwand 21 des Spriegels 3 zu sehen ist. Der Boden des Spriegels 3 ist nach vorn durch eine Zunge 31 verlängert, die sich an der äußeren Seitenwand 11 über einen galvanisch isolierenden Puffer 32 abstützt. Der Puffer 32 kann eine Klebestelle aus demselben Klebstoff wie die Klebestellen 29 sein. Er bietet dem Spriegel 3 im Rahmen 1 Halt. wenn beim Zusammenbau. der Haube erst der Spriegel 3 in den Rahmen 1 eingelegt und dann die Außenhaut 15 montiert wird.
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Die Zunge 31 wird nicht benötigt, wenn als Puffer z. B. ein Farmkörper aus Kunststoff verwendet wird, der sich bis unter den Boden des Spriegels 3 erstreckt.
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Bei der Variante der 5 ist die äußere Seitenwand 11 am vorderen Profilabschnitt 7 des Rahmens 1 entfallen; stattdessen ist eine Vorderkante der Außenhaut 15 bis unter Bodenhöhe des Spriegels 3 heruntergezogen.
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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
- Rahmen
- 2
- Öffnung
- 3
- Spriegel
- 6
- Spiegelebene
- 7
- Profilabschnitt
- 8
- Profilabschnitt
- 9
- Profilabschnitt
- 10
- innere Seitenwand
- 11
- äußere Seitenwand
- 12
- Ausschnitt
- 13
- Zwischenraum
- 14
- Flansch
- 15
- Außenhaut
- 16
- Randbereich
- 17
- Flansch
- 18
- Bereich von 17
- 19
- Bereich von 17
- 20
- Boden
- 21
- Seitenwand
- 22
- Flansch
- 23
- Spalt
- 24
- Klebstoffschicht
- 25
- Klebestelle
- 26
- Luftspalt
- 27
- Endabschnitt
- 28
- Klebestelle
- 29
- Klebestelle
- 30
- Durchbruch
- 31
- Zunge
- 32
- Puffer
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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