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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Fahrzeugvorderteilstrukturen und im Spezielleren eine Fahrzeughabenanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie aus der
JP 2003-226264 A oder aus der
US 7 690 720 B2 bekannt.
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Ferner beschreibt die
JP 2004-082796 A eine Fahrzeughabenanordnung, die sich sandwichartig aus einem Innen- und einem Außenblech zusammensetzt, wobei das Innenbleich ein Lochblech ist.
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HINTERGRUND
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Kraftfahrzeugkarosserien werden in der Regel unter Verwendung von gepressten Metalltafeln gebaut, die eine im Wesentlichen gesamtheitliche Festigkeit und Steifigkeit mit einer glatten, lackierbaren äußeren Oberfläche kombinieren. Speziell im Hinblick auf Fahrzeughaubentafeln (die auf dem technischen Gebiet auch als Motorraumhauben oder Kühlerhaubenstruktur bezeichnet werden) wird der Tafelsteifigkeit oft über die Kombination aus einer relativ hochfesten, gepressten äußeren oder oberen Metalloberfläche, die als eine „A-Oberfläche“ bezeichnet wird, verbunden sind, Rechnung getragen, die mit einer vorgeformten inneren oder unteren Oberfläche, die als eine „B-Oberfläche“ bezeichnet wird und von einer Reihe von motorseitigen oder Verstärkungen mit einem Hut-Querschnitt getragen sind. Die Verstärkungen mit einem Hut-Querschnitt sind in der Regel zwischen den A- und B-Oberflächen der Haube positioniert und umfassen ein Paar obere Flansche, die in Richtung der A-Oberfläche orientiert sind, wie auch einen einzelnen unteren Flansch, der in Richtung der B-Oberfläche orientiert ist, wobei die oberen und unteren Flansche durch einen Stegabschnitt miteinander verbunden sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Fahrzeughabenanordnung zu schaffen, deren Steifigkeitsverhältnisse in Bezug auf Aufpralllasten optimiert ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Diese Aufgabe wird mit einer Fahrzeughabenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die Tafelperforationen können im Wesentlichen äquidistant voneinander beabstandet sein. Das dritte Tafelelement kann eine zentrale Tafelregion ohne Tafelperforationen umfassen. Das dritte Tafelelement kann Rippen umfassen, um die Steifigkeit des dritten Tafelelements zu erhöhen. Die Rippen können sich in der zentralen Tafelregion befinden. Das zweite Tafelelement kann eine Stützplatte umfassen, die ausgestaltet ist, um den gewellten Körper zu stützen. Das Stützelement definiert eine Vielzahl von Stützperforationen, die sich durch die Stützplatte hindurch erstrecken. Das zweite Tafelelement kann einen Tafelabschnitt umfassen, der mit der Stützplatte verbunden ist und eine Vielzahl von Löchern definiert, die sich durch den Tafelabschnitt hindurch erstrecken. Das zweite Tafelelement kann einen Tafelabschnitt umfassen, der monolithisch mit der Stützplatte gebildet ist und eine Vielzahl von Löchern definiert, die sich durch den Tafelabschnitt hindurch erstrecken. Das dritte Tafelelement kann die Stützplatte vollständig abdecken. Das dritte Tafelelement kann die Stützplatte nur teilweise abdecken. Die Stützplatte kann im Wesentlichen flach sein. Das zweite Tafelelement kann eine Vielzahl von Holmen umfassen, die ausgestaltet sind, um den gewellten Körper zu stützen. Jeder der Holme kann einen im Wesentlichen trapezförmigen Querschnitt aufweisen.
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Die vorliegende Offenbarung betrifft auch Fahrzeuge. In einer Ausführungsform umfasst das Fahrzeug eine Fahrzeugkarosserie und eine Haubenanordnung, die mit der Fahrzeugkarosserie beweglich verbunden ist. Die Haubenanordnung definiert eine erste Kante und eine zweite Kante, die der ersten Kante entgegengesetzt ist. Die Haubenanordnung umfasst ein erstes Tafelelement, ein zweites Tafelelement und ein drittes Tafelelement, das zwischen dem ersten Tafelelement und dem zweiten Tafelelement verbunden ist. Das dritte Tafelelement umfasst einen gewellten Körper. Der gewellte Körper definiert ein Wellenformprofil, das sich in einer Längsrichtung von der ersten Kante in Richtung der zweiten Kante ausbreitet. Das dritte Tafelelement definiert eine Vielzahl von Tafelperforationen, die sich durch den gewellten Körper hindurch erstrecken, um eine auf die Haubenanordnung übertragene kinetische Energie abzuschwächen. Das zweite Tafelelement umfasst eine im Wesentlichen flache Stützplatte, die ausgestaltet ist, um den gewellten Körper zu stützen. Das zweite Tafelelement kann eine Vielzahl von Stützperforationen definieren, die sich durch die Stützplatte hindurch erstrecken. Die Stützplatte kann eine zentrale Stützregion ohne Stützperforationen oder Löcher umfassen. Das dritte Tafelelement kann die Stützplatte vollständig abdecken. Das dritte Tafelelement deckt die Stützplatte nur teilweise ab. Die Stützperforationen können unterschiedliche Größen aufweisen. Das Fahrzeug kann ferner Klebestreifen umfassen, die das erste Tafelelement mit dem dritten Tafelelement verbinden.
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Die oben stehenden Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung einiger der besten Arten und anderer Ausführungsformen die Erfindung auszuführen, wie in den angefügten Ansprüchen definiert, in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen ohne weiteres verständlich.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische Querschnitts-Draufsicht eines Fahrzeugs mit einer Haubenanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 2 ist eine schematische perspektivische Explosionsdarstellung einer Haubenanordnung des in 1 gezeigten Fahrzeuges, wobei die Haubenanordnung ein erstes, ein zweites und ein drittes Tafelelement umfasst;
- 3 ist eine schematische Querschnitts-Seitenansicht der Haubenanordnung von 2 entlang der Schnittlinie 3-3 von 1;
- 4 ist eine schematische perspektivische Darstellung des in 2 gezeigten dritten Tafelelements;
- 5 ist eine vergrößerte schematische perspektivische Darstellung eines Abschnitts des dritten Tafelelements von 4 um den Schnitt 5 von 4 herum;
- 6 ist eine schematische perspektivische Darstellung eines dritten Tafelelements gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 7 ist eine schematische Draufsicht einer Haubenanordnung, die eine Kleberverteilung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
- 8 ist eine schematische Draufsicht einer Haubenanordnung, die eine Kleberverteilung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
- 9A ist eine schematische perspektivische Darstellung des zweiten Tafelelements und einer Stützplatte der Haubenanordnung von 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 9B ist eine schematische perspektivische Darstellung eines zweiten Tafelelements und einer zweiten Stützplatte der Haubenanordnung von 1 gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 9C ist eine schematische perspektivische Darstellung einer Stützplatte der Haubenanordnung von 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 9D ist eine schematische perspektivische Darstellung einer Stützplatte der Haubenanordnung von 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 9E ist eine schematische perspektivische Darstellung einer Stützplatte der Haubenanordnung von 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 9F ist eine schematische perspektivische Darstellung einer Stützplatte der Haubenanordnung von 1 gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 10 ist eine schematische perspektivische Explosionsdarstellung einer Haubenanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung; und
- 11 ist eine schematische Querschnittsansicht der Haubenanordnung von 10 entlang der Schnittlinie 11-11.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Bezug nehmend auf die Fig., in denen sich gleiche Bezugsziffern in den verschiedenen Ansichten durchweg auf gleiche Komponenten beziehen, ist 1 eine Draufsicht eines exemplarischen Kraftfahrzeuges, welches allgemein mit 10 bezeichnet ist. 1 ist nur zu Erklärungszwecken vorgesehen und stellt eine Anwendung der vorliegend offenbarten Haubenanordnung in einer vereinfachten IIlustration dar, wobei die Abmessungen derselben zur Klarheit und für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung übertrieben sind. Die vorliegend offenbarte Haubenanordnung ist als solche keinesfalls auf die/den hierin dargestellte/n spezielle/n Struktur oder Aufbau beschränkt. Demzufolge können die vorliegend offenbarten Energie absorbierenden Haubenanordnungen, wenngleich das Fahrzeug 10 in 1 als Standard-Coupe-Personenwagen abgebildet ist, in jede beliebige Fahrzeugplattform (z. B. Limousinen-PKW, Leicht-Lastwagen, Schwerfahrzeuge, Busse, Vans etc.) eingebaut werden.
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Das Kraftfahrzeug 10 weist eine Fahrzeugkarosserie 11 (hierin auch als „Fahrzeugstruktur“ bezeichnet) auf, welche eine bewegbare oder betätigbare Energie absorbierende Fahrzeug-Haubenanordnung (hierin nachfolgend „Haubenanordnung 14“) umfasst, die einen Motorraum 12 vor einem Fahrgastraum 15 überspannt oder abdeckt. Die Haubenanordnung 14 ist, z. B. mithilfe eines oder mehrerer Umfangsscharniere (nicht gezeigt), welche/s benachbart zu einer Windschutzscheibe 13 positioniert ist/sind, bewegbar an/mit der Fahrzeugkarosserie 11 angebracht, verbunden, befestigt oder montiert. Es ist wünschenswert, dass die Haubenanordnung 14 hinreichend dimensioniert und geformt ist, um eine Verschlussplatte bereitzustellen, die geeignet ist, verschiedene Fahrzeugkomponenten, die in dem Motorraum 12 enthalten sind, im Wesentlichen abzudecken und zu schützen, wobei diese Antriebssystemkomponenten, Lenksystemkomponenten, Bremssystemkomponenten und Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungs (HVAC, vom engl. heating, ventilation and air conditioning)-Systemkomponenten, die hierin insgesamt kollektiv als Motor 35 (3) dargestellt sind, umfassen kann, aber nicht darauf beschränkt ist. Der Ausdruck „Motor“ oder „Motorraum“ ist nicht als einschränkend in Bezug auf die Beschaffenheit oder Art des von dem Fahrzeug 10 verwendeten Antriebssystems zu betrachten. Somit kann das Fahrzeug 10 jedes beliebige Antriebssystem wie z. B. einen herkömmlichen Verbrennungsmotor, einen Elektromotor, eine Brennstoffzelle, ein Hybrid-Elektrosystem etc. verwenden.
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Wie in 1 dargestellt, kann sich das Fahrzeug 10 in solch einer Weise entlang einer Längsrichtung des Pfeils A in Richtung eines Objekts 16 (3), welches außerhalb des Fahrzeuges 10 positioniert ist, bewegen oder fahren, dass das Objekt 16 in einer im Wesentlichen Abwärtsrichtung auf die Haubenanordnung 14 während eines Aufpralls zwischen denselben aufprallt, wodurch die Haubenanordnung 14 verschiedenen Spannungen, Kräften und/oder Belastungen unterworfen wird.
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Mit Bezugnahme auf die 1, 2 und 3 umfasst die Haubenanordnung 14 eine innere Sandwich-Struktur 18 (hierin nachfolgend als die „Sandwich-Struktur“ bezeichnet), welche ein erstes oder oberes Tafelelement 20, ein zweites oder unteres Tafelelement 22 und ein drittes oder mittleres Tafelelement 28 umfasst, das zwischen dem ersten Tafelelement 20 und dem zweiten Tafelelement 22 angeordnet ist. Das erste Tafelelement 20 kann auch als die erste oder äußere Schicht bezeichnet werden. Das zweite Tafelelement 22 kann auch als die zweite oder innere Schicht bezeichnet werden. Das dritte Tafelelement 28 kann auch als die mittlere Schicht bezeichnet werden.
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Das erste Tafelelement 20 kann das äußerste Element der Haubenanordnung 14 sein und umfasst eine erste innere Oberfläche 21 und eine erste äußere Oberfläche 23, die der ersten inneren Oberfläche 21 entgegengesetzt ist. Die erste innere Oberfläche 21 ist dem Motor 35 zugewandt, während die erste äußere Oberfläche 23 von dem Motor 35 abgewandt ist.
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Das zweite Tafelelement 22 kann das innerste Element der Haubenanordnung 14 sein und kann im Wesentlichen flach sein. In einer Ausführungsform umfasst das zweite Tafelelement 22 eine zweite innere Oberfläche 29 und eine zweite äußere Oberfläche 33, die der ersten inneren Oberfläche entgegengesetzt ist. Die erste innere Oberfläche 29 ist von dem Motor 35 abgewandt, während die erste äußere Oberfläche dem Motor 35 zugewandt ist. Das zweite Tafelelement 22 kann einen Tafelabschnitt 50 (2), der ausgestaltet ist, um auf der Fahrzeugkarosserie 11 zu ruhen, und ein Stützelement 52 umfassen, das ausgestaltet ist, um das dritte Tafelelement 28 zu stützen. Das Stützelement 52 kann als eine perforierte Stützplatte 54 ausgestaltet sein, wie später im Detail erörtert. Die Stützplatte 54 kann im Wesentlichen flach sein und weist eine Kontur auf, die der Kontur des ersten Tafelelements 20 folgt. In der abgebildeten Ausführungsform ist das Stützelement 52 monolithisch mit dem Tafelabschnitt 50 gebildet. Es wird jedoch in Erwägung gezogen, dass das Stützelement 52 eine eigene Komponente sein kann, die mit dem Tafelabschnitt 50 verbunden ist. In der Ausführungsform, die in 2 gezeigt ist, deckt das dritte Tafelelement 28 das Stützelement 52 vollständig ab. Somit deckt das dritte Tafelelement 28 die Stützplatte 54 vollständig ab. Die Haubenanordnung 14 und der Motor 35 definieren gemeinsam einen Zwischenraum C (3) zwischen dem Motor 35 und der zweiten äußeren Oberfläche 33 des zweiten Tafelelements 22.
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Die Sandwich-Struktur 18 kann ganz oder teilweise aus einem metallischen Material, einem polymeren Material oder einer Kombination daraus hergestellt sein. Das erste und das zweite Tafelelement 20, 22 können z. B. aus einem spröden Kunststoff wie z. B., aber nicht beschränkt auf, Polymethyl-Methacrylat (PMMA) oder einer Reaktionsmasse (BMC, vom engl. bulk mold compound) mit einer Dicke T1 bzw. T2 (3) von ungefähr 0,3 bis 2,8 Millimetern gefertigt sein. Alternativ können das erste und das zweite Tafelelement 20, 22 ganz oder teilweise aus einem Metall-Material wie z. B., aber nicht beschränkt auf, kalt gewalztem Stahl, schmelzgetauchtem, galvanisiertem Stahl, Edelstahl, Aluminium und dergleichen mit einer Dicke T1, T2 von ungefähr 0,3 bis 1,5 Millimetern hergestellt sein. Es können jedoch andere Werte für die Dicke T1 des ersten Tafelelements 20 und die Dicke T2 des zweiten Tafelelements 22 verwendet werden.
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Das erste und das zweite Tafelelement 20, 22 können einteilige Strukturen wie z. B. monolithische Platten sein, die mithilfe von Verfahren wie Pressen, Hydroformen, schnelles plastisches Umformen oder superplastisches Umformen vorgeformt werden können. Alternativ können das erste und das zweite Tafelelement 20, 22 jeweils aus mehreren miteinander verbundenen Strukturen wie z. B. einigen Platten hergestellt sein. Das erste und das zweite Tafelelement 20, 22 können individuell konturiert werden, um vorbestimmten Verpackungs-, Bauform- und Montagebeschränkungen zu entsprechen. Es kann beispielsweise das erste Tafelelement 20 mit ästhetisch ansprechenden Konturen vorgeformt werden.
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Mit fortgesetzter Bezugnahme auf die 2 und 3 umfasst das dritte Tafelelement 28 einen gewellten Körper 37 mit einer dritten inneren Oberfläche 34 und einer dritten äußeren Oberfläche 36, die der dritten inneren Oberfläche 34 entgegengesetzt ist. Die dritte innere Oberfläche 34 ist in Richtung des zweiten Tafelelements 22 gewandt, während die dritte äußere Oberfläche 36 in Richtung des ersten Tafelelements 20 gewandt ist. Der gewellte Körper 37 weist ein im Wesentlichen Wellenformprofil 30 auf, wie unten stehend im Detail beschrieben. Demzufolge umfasst der gewellte Körper 37 eine Vielzahl von Wellenbergen oder Rücken 42 und Wellentälern oder Mulden 44. Das Wellenformprofil 30 kann eine symmetrische oder asymmetrische, polygonale, sinusförmige oder trapezförmige Geometrie aufweisen. Wie hierin verwendet, sind die Ausdrücke „asymmetrisch“ und „unsymmetrisch“ so zu definieren oder zu interpretieren, dass sie eine Komponente oder ein Element mit einem geometrischen Profil kennzeichnen, das auf den beiden Seiten einer mittleren Trennlinie oder -ebene nicht identisch ist. In ähnlicher Weise ist der Ausdruck „Wellenform“ wie hierin verwendet, nicht so zu definieren oder zu interpretieren, dass er das Wiederholen oder Ausbreiten einer geometrischen Form mit einer Vielzahl von Wellenbergen und Wellentälern und einer entsprechenden Amplitude und Wellenlänge bedeutet. In der abgebildeten Ausführungsform ist die Amplitude 45 eine Metrik des Abstandes von einem Wellenberg 42 bis zu einem vorhergehenden oder nachfolgenden Wellental 44 in einer normalen Richtung. Die Wellenlänge 47 bezieht sich auf den Abstand zwischen sich wiederholenden Einheiten des Wellenformprofils 30 in der Richtung parallel zu dem Tafelelement 20. Außerdem definiert der gewellte Körper 37 eine Vielzahl von Kanälen 31 zwischen den Rücken 42 und den Wellentälern 44. Es kann/können ein komprimierbares, Energie absorbierendes Schaummaterial (nicht gezeigt) wie z. B. ein Polyurethanschaum, ein Polystyrolschaum und andere ähnliche Materialien oder Kombinationen daraus verwendet werden, um die Kanäle 31 zu füllen.
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Das dritte Tafelelement 28 ist zwischen dem ersten Tafelelement 20 und dem zweiten Tafelelement 22 verbunden. Im Speziellen ist das dritte Tafelelement 28 mit der ersten inneren Oberfläche 21 des ersten Tafelelements 20 verbunden. Insbesondere kann ein Kleber 46 einen oder mehrere Rücken 42 des dritten Tafelelements 28 mit der ersten inneren Oberfläche 21 des ersten Tafelelements verbinden. Eine oder mehrere starre Verbindungen 51 können ein oder mehrere Wellentäler 44 mit der zweiten inneren Oberfläche 29 des zweiten Tafelelements 22 verbinden. Wie hierin verwendet, können die starren Verbindungen 51 ohne Einschränkung Verbindungselemente wie z. B. einen Niet oder eine Klammerung oder Schweißen wie z. B. eine Punktschweißnaht umfassen. Alternativ kann die gesamte Sandwich-Struktur 18 durch Strangpressen oder ein anderes Formpressverfahren in einer Massenproduktion gefertigt werden. Die Menge und Beabstandung der starren Verbindungen 51 können verändert werden, um die Steifigkeit der Haubenanordnung 14 zu steuern.
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Das dritte Tafelelement 28 kann eine einteilige Struktur wie z. B. eine monolithische Platte sein, die mithilfe von Verfahren wie Pressen, Hydroformen, schnelles plastisches Umformen oder superplastisches Umformen vorgeformt wird. Das dritte Tafelelement 28 kann ganz oder teilweise aus einem Material erzeugt werden, das zur Verwendung in der Haubenanordnung 14 geeignet ist. Das dritte Tafelelement 28 kann z. B. ganz oder teilweise aus einem Kunststoffpolymer (z. B. PMMA oder BMC) hergestellt sein, und seine Dicke T3 kann in einem Bereich zwischen 1,1 und 1,9 Millimetern liegen. Alternativ kann das dritte Tafelelement 28 ganz oder teilweise aus einem metallischem Material (z. B. Walzstahl, schmelzgetauchtem, galvanisiertem Stahl, Edelstahl, Aluminium und dergleichen) hergestellt sein, und seine Dicke T3 kann in einem Bereich zwischen etwa 0,5 und 1,9 Millimetern liegen. Es ist vorstellbar, dass das dritte Tafelelement 28 mit einer korrosionsbeständigen, sehr dauerhaften Beschichtung (z. B. einer galvanischen Verzinkung) endbearbeitet werden kann. Das dritte Tafelelement 28 kann mehrere miteinander verbundene Tafeln umfassen, die jeweils ein ähnliches oder eigenes geometrisches Profil aufweisen.
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Das dritte Tafelelement 28 umfasst ferner eine Vielzahl von Zwischenabschnitten 39 (z. B. Zwischenschichtabschnitt oder Zwischentafelabschnitt), die jeweils einen Rücken 42 und ein Wellental 44 miteinander verbinden. Jeder Zwischenabschnitt 39 kann unter einem ersten schrägen Winkel 48 wie z. B. einem spitzen Winkel bezüglich des Wellentales 44 orientiert sein. In ähnlicher Weise kann jeder Zwischenabschnitt 39 unter einem zweiten schrägen Winkel 49 wie z. B. einem spitzen Winkel bezüglich des Rückens 42 orientiert sein. Der erste schräge Winkel 48 kann von dem zweiten schrägen Winkel 49 verschieden sein.
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Die Sandwich-Struktur 18 weist verschiedene strukturelle Eigenschaften einschließlich, aber nicht beschränkt auf, geometrische Eigenschaften - z. B. Dicken T1, T2, T3, eine Amplitude 45, eine Wellenlänge 47 und erste und zweite schräge Winkel 48, 49, und Materialeigenschaften - z. B. einen Elastizitätsmodul, eine Fließgrenze und eine Dichte auf, die selektiv beeinflusst werden können, um ein vorbestimmtes oder „abstimmbares“ und im Wesentlichen konstantes oder gleichmäßiges Aufprallverhalten für eine gegebene Schwellenbelastung bereitzustellen. Wenn ein erstes Objekt 16 auf die erste äußere Oberfläche 23 des ersten Tafelelements 20 prallt, kombinieren sich die tatsächliche und die relative Masse, Geschwindigkeit und Beschleunigung des Objekts 16 und des Fahrzeuges 10 (siehe 1), um eine Belastung (allgemein durch den Pfeil B dargestellt) in einer allgemeinen Abwärtsrichtung, z. B. unter einem Winkel D (siehe 2) zu erzeugen. Die Belastung B wird daher von dem ersten Tafelelement 20 in Richtung des zweiten Tafelelements 22 durch das dritte Tafelelement 28 hindurch geleitet und besitzt eine spezifische Größe. Jedes der entsprechenden Tafelelemente 20, 22 und 28 kann aufgrund ihrer individuellen strukturellen Eigenschaften - d. h. geometrischen und Materialeigenschaften einzeln konstruiert werden, um eine relativ hohe Zug- und Druckfestigkeit oder Steifigkeit aufzuweisen, um ein bevorzugtes Aufprallverhalten bereitzustellen, wenn die Haubenanordnung 14 einer Belastung B unterworfen ist. Das Wellenformprofil 30 definiert erste und zweite schräge Winkel 48, 49 bei jeder Ausbreitung, die selektiv ausgestaltet ist, um an das dritte Tafelelement 28 ein vorbestimmtes Aufprallverhalten bereitzustellen.
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Mit erneuter Bezugnahme auf 1 ist die Haubenanordnung 14 in mehr als eine Region unterteilt. In der abgebildeten Ausführungsform umfasst die Haubenanordnung 14 fünf Regionen R1-R5. Die erste, R1, die zweite, R2, und die dritte, R3, Region zergliedern die Haubenanordnung 14 in eine vordere Region, eine mittlere Region bzw. eine rückwärtige Region. Anders ausgedrückt erstreckt sich die erste Region R1 von einer ersten oder vorderen Kante 17A der Haubenanordnung 14 bis zu einer Distanz L, die sich rückwärtig entlang der Fahrzeugkarosserie 11 erstreckt. Außerdem erstreckt sich die zweite Region R2 von der Distanz L eine weitere Distanz M rückwärtig entlang der Fahrzeugkarosserie 11. Die dritte Region R3 erstreckt sich von der Distanz M (d. h. einer Distanz L+M von der vorderen Kante 17A der Haubenanordnung 14) bis zu einer zweiten oder rückwärtigen Kante 17B, wie in 1 gezeigt. Die vierte, R4, und der fünfte, R5, Region zergliedern, falls sie umfasst sind, die Haubenanordnung 14 weiter in ein oder mehrere seitliche Segmente. Beispielsweise erstreckt sich die vierte Region R4 von einer dritten oder rechten seitlichen Kante 17C der Haubenanordnung 14 eine Distanz O einwärts, während sich die fünfte Region R5 von einer vierten, linken seitlichen Kante 17D eine Distanz P einwärts erstreckt, wie ebenfalls in 1 illustriert. Man beachte, dass die in 1 für die Regionen R1 bis R5 gezeigten Abmessungen rein exemplarisch sind und zu beschreibenden Zwecken bereitgestellt sind, d. h., die Länge und die Breite der fünf Regionen R1 bis R5 können unbegrenzt variieren. Des Weiteren kann eine einzige Region eingesetzt werden oder es können mehr als fünf Regionen verwendet werden, die jeweils gleiche oder unterschiedliche geometrische Ausgestaltungen aufweisen.
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Die Sandwich-Struktur 18 (2) für jede entsprechende Region R1-R5 wird unabhängig von der anderen für einen Aufprall mit Objekten variierender Abmessungen und Massen optimiert. Beispielsweise kann die Sandwich-Struktur 18 für die erste Region R1 (in 1 gezeigt) eine Amplitude 45 (2) von etwa 4 mm, eine Wellenlänge 74 (2) von etwa 60 mm, eine Fließgrenze in einem Bereich zwischen 90 und 140 MPa und einen Elastizitätsmodul von etwa 69 GPa aufweisen. Die zweite Region R2 kann eine variable Amplitude 45 von weniger als 6 mm, eine variable Wellenlänge 47 von weniger als 90 mm, eine Fließgrenze in einem Bereich zwischen 90 und 140 MPa und einen Elastizitätsmodul von etwa 69 GPa aufweisen. Außerdem kann die Sandwich-Struktur 18 für die dritte Region R3 (in 1 gezeigt) eine Amplitude 45 (2) von 8 mm, eine Wellenlänge 47 (2) von 80 mm, eine Fließgrenze in einem Bereich zwischen 90 und 140 MPa und einen Elastizitätsmodul von etwa 69 GPa aufweisen. Überdies kann der Zwischenraum C nicht weniger als 90 mm betragen. Die vierten und fünften Regionen R4 und R5 weisen bevorzugt keine Sandwich-Struktur 18 auf, sondern stellen vielmehr einen sanften Übergang von den Regionen R1-R3 bereit, wobei das erste Tafelelement 20 an der rechten und der linken seitlichen Kante 17C, 17D eine Kurve macht.
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Mit Bezugnahme auf die 2 und 3 ist die Sandwich-Struktur 18 ausgestaltet, um eine hinreichende anfängliche Steifigkeit bereitzustellen, um bei einem Aufprall mit einem Objekt 16 sobald und hoch wie möglich eine starke anfängliche Abbremsung zu erzeugen. Die innere Sandwich-Struktur 18 wirkt zusammen mit dem Kleber 46 als eine hinzugefügte, gleichförmig verteilte Masse für die Haubenanordnung 14.
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Mit Bezugnahme auf 4 definiert das dritte Tafelelement 28 eine oder mehrere Tafelperforationen 56 (z. B. Löcher), die sich durch den gewellten Körper 37 hindurch erstrecken und die die Steifigkeit und Masse des dritten Tafelelements 28 verändern, um dabei zu helfen, die Abbremsung des Objekts 16 zu steuern, wenn das Objekt 16 auf die Haubenanordnung 14 prallt, wie oben beschrieben. Jede Perforation 56 kann sich durch den gewellten Körper 37 hindurch zwischen der dritten äußeren Oberfläche 36 und der dritten inneren Oberfläche 34 (3) entlang einer ersten Richtung erstrecken, die durch den Pfeil 58 angezeigt ist. In der abgebildeten Ausführungsform kann/können eine oder mehrere Tafelperforationen 56 entlang einer zweiten Richtung verlängert sein, die durch den Pfeil 60 angezeigt ist. Die durch den Pfeil 60 angezeigte zweite Richtung kann im Wesentlichen rechtwinklig zu der durch den Pfeil 58 angezeigten ersten Richtung stehen. Jede Perforation 56 definiert eine Länge 64. Das umfasst Tafelelement 28 Tafelperforationen 56 mit unterschiedlichen Längen 64 umfassen. Die Tafelperforationen 56 können in Reihen angeordnet sein, die sich entlang der durch den Pfeil 62 angezeigten dritten Richtung erstrecken. Demzufolge sind die Tafelperforationen 56 entlang der dritten Richtung 62 voneinander beabstandet. Außerdem sind die Tafelperforationen 56 auch entlang der durch den Pfeil 60 angezeigten zweiten Rich-. tung voneinander beabstandet sein. Die Tafelperforationen 56 können asymmetrisch oder symmetrisch entlang des dritten Tafelelements 28 angeordnet sein. Die Tafelperforationen 56 befinden sich nur in den Wellentälern 44 (3) und können im Wesentlichen äquidistant voneinander sein. Erfindungsgemäß befinden sich keine Tafelperforationen 56 in einer zentralen Tafelregion 66 des dritten Tafelelements 28, wenngleich einige Tafelperforationen 56 im Wesentlichen äquidistant voneinander sind. Die zentrale Tafelregion 66 des dritten Tafelelements 28 kann sich an der gleichen Stelle der zweiten Region R2 (1) der Haubenanordnung 14 befinden. Es ist wünschenswert, die Tafelperforationen 56 in der zentralen Tafelregion 66 wegzulassen, sodass die zentrale Tafelregion 66 eine höhere Steifigkeit aufweist, als der Rest des dritten Tafelelements 28.
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Mit Bezugnahme auf 5 kann das dritte Tafelelement 28 zusätzlich zu den Tafelperforationen 56 im Wesentlichen steife Sicken oder Rippen 68 umfassen, um die Steifigkeit des dritten Tafelelements 28 an eine gewünschte Stelle anzupassen. In der abgebildeten Ausführungsform sind beispielsweise die Rippen 68 in den Wellentälern 44 an der zentralen Tafelregion 66 angeordnet und sind entlang der durch den Pfeil 62 angezeigten dritten Richtung verlängert. Die Rippen 68 können jedoch an anderen Stellen entlang des dritten Tafelelements 28 angeordnet sein.
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6 illustriert schematisch eine andere Ausführungsform eines dritten Tafelelements 28A. In dieser Ausführungsform sind die Tafelperforationen 56A symmetrische entlang des gesamten dritten Tafelelements 28 angeordnet. Somit sind alle Tafelperforationen 56A im Wesentlichen äquidistant voneinander angeordnet. Es ist wünschenswert, die Tafelperforationen im Wesentlichen äquidistant voneinander anzuordnen, um die Steifigkeit des dritten Tafelelements 28A anzupassen.
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7 illustriert eine Kleberverteilung 72 der Haubenanordnung. Wie oben erörtert, kann ein geeigneter Kleber 46 verwendet werden, um das dritte Tafelelement 28 mit dem ersten Tafelelement 20 zu verbinden. Es ist jedoch vorstellbar, dass die Kleber 46 alternativ oder zusätzlich verwendet werden können, um das zweite Tafelelement 22 mit dem dritten Tafelelement 28 zu verbinden. Die Kleber können daher zwischen dem zweiten Tafelelement 22 und dem dritten Tafelelement 28 angeordnet sein. Unabhängig von ihrer Stelle sollten die Kleber 46 eine hinreichende Bindekraft, Haltbarkeit und Elastizität für die vorgesehene Anwendung der Energie absorbierenden Fahrzeughaubenanordnung 14 aufweisen. Geeignete Kleber 46 umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, elastomere Kleber auf Silikon- und Acrylbasis, polymere Kleber und Epoxidkleber. Die Kleber 46 können als Klebestreifen oder -raupen 70 ausgestaltet sein. In der Ausführungsform, die in 7 abgebildet ist, umfasst die Kleberverteilung 72 eine Vielzahl von Klebestreifen 70, die einen äußeren Kleberumfang 76 definieren. Der äußere Kleberumfang 76 umfasst eine Vielzahl eigenständiger Klebestreifen 70, die voneinander beabstandet sind. Ferner kann der äußere Kleberumfang 76 im Wesentlichen entlang (oder benachbart) des dritten äußeren Umfanges 78 (2) des dritten Tafelelements 28 (2) oder im Wesentlichen entlang (oder benachbart) des zweiten äußeren Umfanges 80 (2) des Stützelements 52 angeordnet sein. Die Kleberverteilung 72 kann ferner eine Vielzahl von eigenständigen Klebestreifen 70 umfassen, die entlang der durch den Pfeil 60 angezeigten zweiten Richtung verlängert sind und eine zentrale Klebeverteilungsregion 82 definieren. Die zentrale Klebeverteilungsregion 82 umfasst eine Vielzahl von Klebestreifen 70, die entlang der durch den Pfeil 60 angezeigten zweiten Richtung und der durch den Pfeil 62 angezeigten dritten Richtung voneinander beabstandet sind. Insbesondere können die Klebestreifen 70 in der zentralen Klebeverteilungsregion 82 symmetrisch in Reihen entlang der durch den Pfeil 60 angezeigten zweiten Richtung angeordnet sein. Alle benachbarten Klebestreifen 70 können als solche äquidistant voneinander entlang der durch den Pfeil 60 angezeigten zweiten Richtung um eine erste Distanz 84 beabstandet sein. Die erste Distanz 84 kann für alle benachbarten Klebestreifen 70, welche die zentrale Klebeverteilungsregion 82 definieren, im Wesentlichen die gleiche sein. Außerdem können alle benachbarten Klebestreifen 70 im Wesentlichen äquidistant voneinander entlang der durch den Pfeil 62 angezeigten dritten Richtung um eine zweite Distanz 86 beabstandet sein. Somit kann die zweite Distanz 86 für alle benachbarten Klebestreifen 70, welche die zentrale Klebeverteilungsregion 82 definieren, im Wesentlichen die gleiche sein. Überdies können alle Klebestreifen 70, welche die zentrale Klebeverteilungsregion 82 definieren, im Wesentlichen ähnliche oder identische Streifenlängen 88 aufweisen.
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8 illustriert schematisch eine Kleberverteilung 72 gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Die Kleberverteilung ist der in 7 gezeigten Kleberverteilung 72 ähnlich. Allerdings ist die erste Distanz 84A zwischen benachbarten Klebestreifen 72 in dieser Ausführungsform größer als die erste Distanz 84 in der Ausführungsform, die in 7 gezeigt ist. Auch ist die Streifenlänge 88A der Klebestreifen 70 in dieser Ausführungsform kleiner als die Streifenlänge 88 in der Ausführungsform, die in 7 gezeigt ist. Insgesamt weist die Kleberverteilung 72 mehr Kleber 46 auf als die Kleberverteilung 72, die in 7 gezeigt ist. Es ist wünschenswert, die erste Distanz 84A, die Streifenlänge 88A und die Menge an Klebstoff 46 anzupassen, um die Steifigkeit der Haubenanordnung 14 anzupassen. Die Anordnung und die Menge des Klebers 46 können gesteuert werden, um die Steifigkeit der Haubenanordnung 14 anzupassen.
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Mit Bezugnahme auf 9A umfasst das zweite Tafelelement 22 den Tafelabschnitt 50 und das Stützelement 52, wie oben erörtert. Das Stützelement 52 kann monolithisch mit dem Tafelabschnitt 50 gebildet oder mit diesem verbunden sein. Der Tafelabschnitt 50 umfasst eine vordere Wand 110, eine hintere Wand 112, eine erste Seitenwand 114 und eine zweite Seitenwand 116. Ferner kann der Tafelabschnitt 50 ein oder mehrerer Löcher 118 (z. B. Perforationen) umfassen, welche sich durch die vordere Wand 110, die hintere Wand 112, die erste Seitenwand 112 und/oder die zweite Seitenwand 116 hindurch erstrecken, um die Steifigkeit des zweiten Tafelelements 22 anzupassen. Das Stützelement 52 kann eine perforierte Stützplatte 54 sein. Das Stützelement 52 kann als solches im Wesentlichen flach sein und umfasst einen Stützkörper 90. Das Stützelement 52 definiert eine oder mehrere Stützperforationen 92 (z. B. Löcher), die sich durch den Stützkörper 90 hindurch entlang der durch den Pfeil 58 angezeigten ersten Richtung erstrecken. Anders ausgedrückt erstrecken sich die Stützperforationen 92 durch die Stützplatte 54 hindurch. Die Stützperforationen 92 beeinflussen die Steifigkeit und die Masse der Haubenanordnung 14 und sind daher hilfreich, um die Abbremsung des Objekts 16 zu steuern, wenn das Objekt 16 auf die Haubenanordnung 14 prallt. In der Ausführungsform, die in 9A abgebildet ist, umfassen die Stützperforationen seitliche Stützperforationen 94 und zentrale Stützperforationen 102. Die seitlichen Stützperforationen 94 befinden sich benachbart zu der ersten und der zweiten Kante 98, 100 des Stützelements 52 und können entlang der durch den Pfeil 60 angezeigten zweiten Richtung verlängert sein. Ferner können die seitlichen Stützperforationen 94 in einer oder mehrere Reihen angeordnet sein und können entlang der durch den Pfeil 62 angezeigten ersten Richtung voneinander beabstandet sein. Abgesehen von den seitlichen Stützperforationen 94 umfassen die Stützperforationen 92 zentrale Stützperforationen 102, die sich an einer zentralen Stützregion 104 des Stützelements 52 befinden. Die zentralen Stützperforationen 102 können sich zwischen zwei Reihen von seitlichen Stützperforationen 94 befinden und können eine andere Größe aufweisen als die seitlichen Stützperforationen 94. Beispielsweise können die seitlichen Stützperforationen 94 größer sein als die zentralen Stützperforationen 102.
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In der Ausführungsform, die in 9A gezeigt ist, sind die zentralen Stützperforationen 102 entlang einer Reihe angeordnet, die sich in die durch den Pfeil 62 angezeigte erste Richtung erstreckt. Es ist jedoch vorstellbar, dass die zentralen Stützperforationen 94 in mehr als einer Reihe angeordnet sein können. In der Ausführungsform, die in 9B gezeigt ist, definiert z. B. ein Stützelement 52 zwei Reihen von zentralen Stützperforationen 102. Ferner definiert in der Ausführungsform, die in 9C gezeigt ist, ein Stützelement 52B vier Reihen von zentralen Stützperforationen 102. Alternativ umfasst in 9D ein Stützelement 52C nur zwei Reihen von seitlichen Stützperforationen 94, und das Stützelement 52c definiert keine zentralen Stützperforationen 102. Somit kann das Stützelement 52C eine zentrale Stützregion 122 ohne Stützperforationen 92 oder Löcher umfassen. Außerdem können die zentralen Stützperforationen 102 und die seitlichen Stützperforationen 94 unterschiedliche Größen aufweisen. In der Ausführungsform, die in 9E gezeigt ist, umfasst beispielsweise ein Stützelement 52D zentrale Stützperforationen 102 mit unterschiedlichen Größen. In der Ausführungsform, die in 9F gezeigt ist, umfasst ein Stützelement 52E jedoch zentrale Stützperforationen 102 und seitliche Stützperforationen 94 mit im Wesentlichen ähnlichen oder identischen Größen.
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Mit Bezugnahme auf die 10 und 11 ist die Haubenanordnung 14A der in 2 gezeigten Haubenanordnung 14 im Wesentlichen ähnlich und umfasst somit das erste Tafelelement 20 und das zweite Tafelelement 22. Allerdings umfasst die Haubenanordnung 14A ein anderes drittes Tafelelement 28A und ein anderes Stützelement 52A. Die Struktur und der Betrieb des dritten Tafelelements 28A sind im Wesentlichen ähnlich wie bei dem dritten Tafelelement 28 (2), aber das dritte Tafelelement 28A deckt nicht das gesamte Stützelement 52A ab. Vielmehr deckt das dritte Tafelelement 28A das Stützelement 52A nur teilweise ab. In der Ausführungsform, die in 10 abgebildet ist, deckt das dritte Tafelelement 28A nur eine zentrale Stützregion 106 des Stützelements 52A ab. Es wird nichtsdestoweniger in Erwägung gezogen, dass das dritte Tafelelement 28A alternativ oder zusätzlich andere Regionen des Stützelements 52A abdecken kann.
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Mit fortgesetzter Bezugnahme auf die 10 und 11 umfasst das Stützelement 52 eine Holmanordnung 108 anstelle einer flachen Platte. Die Holmanordnung 108 umfasst eine Vielzahl von Holmen 120, die mit dem Tafelabschnitt 50 verbunden oder monolithisch damit gebildet sind. Jeder Holm 120 kann einen im Wesentlichen trapezförmigen Querschnitt definieren, wie in 11 gezeigt, und kann als ein umgedrehter Holm bezeichnet werden. Es wird nichtsdestoweniger in Erwägung gezogen, dass die Holme 120 andere geeignete Querschnittsformen aufweisen können. Beispielsweise können die Holme 120 einen I-förmigen Querschnitt aufweisen. Unabhängig von ihrer Querschnittsform sind die Holme 120 ausgestaltet, um das dritte Tafelelement 28A zu stützen. Wie oben erörtert, deckt in der Ausführungsform, die in den 10 und 11 gezeigt ist, das dritte Tafelelement 28A nur einen Abschnitt des Stützelements 52A ab. Es ist jedoch vorstellbar, dass das dritte Tafelelement 28 (2) über dem gesamten Stützelement 52A angeordnet sein kann. Demzufolge würde das dritte Tafelelement 28 (2) das gesamte Stützelement 52 abdecken.
