DE10224423A1

DE10224423A1 - Flächiges Bauteil für Kraftfahrzeugkarosserien in Schalenbauweise, insbesondere Frontklappe

Info

Publication number: DE10224423A1
Application number: DE2002124423
Authority: DE
Inventors: Erik Hilfrich
Original assignee: ThyssenKrupp Stahl AG
Current assignee: ThyssenKrupp Steel Europe AG
Priority date: 2002-06-01
Filing date: 2002-06-01
Publication date: 2003-12-24
Anticipated expiration: 2022-06-02
Also published as: DE10224423B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein flächiges Bauteil für Kraftfahrzeugkarosserien in Schalenbauweise, insbesondere eine Frontklappe, mit einem äußeren und einem inneren Metallblech (1, 2), wobei das innere Metallblech (2) das äußere Metallblech (1) abstützt. Das innere, vorzugsweise als Rahmen mit Streben ausgebildete Metallblech (2) ist vom äußeren Metallblech (1) mit Abstand angeordnet. Zur Abstützung des äußeren Metallbleches sind zwischen beiden Metallblechen (1, 2) an verteilten Stellen Formkörper (9 bis 15) eingesetzt, die im Falle eines Aufpralls unter eigener Verformung eine Verformung des äußeren Metallbleches (1) abgeschwächt auf das innere Metallblech (2) ableiten.

Description

Die Erfindung betrifft ein flächiges Bauteil für Kraftfahrzeugkarosserien in Schalenbauweise, insbesondere Frontklappe, mit einem äußeren und einem inneren Metallblech, bei dem das innere Metallblech das äußere abstützt.

Im Straßenverkehr besteht für ungeschützte Verkehrsteilnehmer wie Fußgänger und Radfahrer im Fall einer Kollision mit einem Kraftfahrzeug auch bei geringen Geschwindigkeiten ein hohes Verletzungsrisiko, weil die an der Kollision beteiligten Bauteile der Kraftfahrzeugkarosserie, darunter auch die Frontklappe, nicht nach Kriterien eines optimalen passiven Schutzes der Fußgänger ausgelegt sind. Bei herkömmlichen Frontklappen ist das innere Metallblech als Rahmen mit Streben gestaltet, wobei der Rahmen und die Streben praktisch auf ihrer gesamten Länge das äußere Blech rückseitig abstützen. Daraus resultieren hohe Massenträgheiten, eine hohe Steifigkeit insbesondere in den Bereichen, wo das äußere Metallblech vom inneren Metallblech abgestützt wird, undefinierte Wechselwirkungen zwischen äußerem und innerem Metallblech und eine ungleiche Belastungsverteilung über die Frontklapenfläche Ab dem Jahre 2005 sind die Kraftfahrzeughersteller aber verpflichtet, ihre Fahrzeuge auch fußgängerfreundlicher, d. h. so zu gestalten, dass im Falle einer Kollision mit einem Fußgänger dessen Verletzungsrisiko im Vergleich zu heute vermindert ist. Die Erfindung beschäftigt sich mit dem Zielkonflikt, Karosserien für Kraftfahrzeuge zu schaffen, die einerseits eine hohe Beulsteifigkeit (Widerstand gegen großflächiges Eindrücken des Bauteils), eine hohe (statische) Beulfestigkeit (Widerstand gegen bleibende Verformung nach Krafteinwirkung), dynamische Beulfestigkeit (Vermeidung von bleibenden Verformungen bei kleinflächigen Belastungen, wie Hagelschlag) und eine ausreichende Struktursteifigkeit (Biegesteifigkeit und Torsionssteifigkeit) haben und andererseits bei einer Kollision mit einem Fußgänger einen besseren Fußgängerschutz bieten.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Bauteil für Kraftfahrzeugkarosserien der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei ausreichender Struktursteifigkeit gute Beulsteifigkeits- und Beulfestigkeitseigenschaften hat und im Falle einer Kollision mit einem Fußgänger nachgiebiger als heutige Bauteile ist. Darüber hinaus soll es bei einfacher Herstellungsweise flexibel an die jeweiligen Anforderungen anzupassen Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Abstützung des äußeren Metallbleches am inneren Metallblech großflächig über einen oder mehrere über die Fläche des äußeren Metallbleches verteilte und zwischen dem äußeren Metallblech und dem inneren Metallblech sitzende Formkörper erfolgt, die aufgrund ihrer Verteilung, ihres Werkstoffes, ihrer Geometrie und/oder Anbindung an das äußere und/oder innere Metallblech eine Verformung des äußeren Metallbleches im Falle eines Aufpralls abgeschwächt auf das innere Metallblech ableiten.

Während beim Stand der Technik im Falle eines Aufpralls das äußere und innere Metallblech gleichzeitig den Stoß aufnehmen und sich verformen, weil das innere Metallblech das äußere Metallblech unmittelbar abstützt, kann sich beim erfindungsgemäßen Bauteil zunächst nur das äußere Metallblech mit seinem es abstützenden Formkörper verformen. Wegen der großflächigen Abstützung an den Formkörpern ergibt sich am Aufschlagpunkt eine Verringerung der Massenträgheit und eine Reduzierung der Steifigkeit des Bauteils sowie eine bessere Verteilung der Belastung über eine größere Fläche des Bauteils. Das führt im Falle einer Kollision zum Beispiel eines Fußgängers mit dem Fahrzeug zu einer Verminderung der Verletzungsgefahr für den Fußgänger. Die nach wie vor vorhandene Abstützung des äußeren Metallbleches über die Formkörper an dem inneren Metallblech in ausgewählten Bereichen gewährleistet vor allem eine gute Beulsteifigkeit.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind im mittleren Bereich des inneren Bleches durch großflächige Ausschnitte Streben und Randbereiche ausgebildet, die ihrerseits als Versteifungsprofile ausgebildet sind. Vorzugsweise sind die Versteifungsprofile U-förmig profiliert. An einem solchen Versteifungsprofil lassen sich auf sehr einfache Art und Weise die Formkörper bei entsprechender Profilierung durch Formschluß festlegen. Die Formkörper können allerdings auch durch Klebung am inneren oder äußeren Metallblech festgelegt sein. Die Formkörper können sich über mehrere Streben und/oder Randbereiche erstrecken. Vorzugsweise sind die Formkörper als zum inneren oder äußeren Blech offene Kästen ausgebildet. Dabei ist besonders vorteilhaft, wenn der Innenraum der Kästen durch Wände oder eine Wabenstruktur ausgesteift ist. Mit diesen Kästen wird ein geringes Gewicht und eine definierte Verformbarkeit erreicht. Weiter können die Formkörper aus begrenzt formsteifem Kunststoff bestehen. Der Kunststoff kann faserverstärkt sein.

Zur weiteren Reduzierung des Gewichtes können die als Versteifungsprofile ausgebildeten Streben und/oder Randbereiche gewichtsreduzierende Aussparungen haben.

Das äußere Metallblech kann aus verschiedenen Materialien bestehen. Wenn Dualphasenstahl, (in der Regel aus 2 unterschiedlichen Gefügen, meist Ferrit mit einem kleinen Anteil Martensit) verwendet wird, dann hat das den Vorteil, dass das äußere Metallblech zum Zwecke der Massenreduzierung vergleichsweise dünn sein kann. Die mit einer dünneren Blechdicke einhergehende verminderte Beulfestigkeit wird durch die höhere Festigkeit des. Dualphasenstahls kompensiert. Es ist aber auch möglich, das äußere Metallblech aus Aluminium zu fertigen. Damit wird nicht nur ein Beitrag zur Gewichtsreduzierung, sondern auch zur Verminderung der Massenträgheit geleistet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:
Fig. 1 ein als Frontklappe ausgebildetes Bauteil aus einem äußeren Metallblech und einem inneren Metallblech in Ansicht auf das äußere Metallblech,
Fig. 2 das mit Formkörpern bestückte innere Metallblech des Bauteils gemäß Fig. 1 in Aufsicht,
Fig. 3A das Bauteil gemäß Fig. 1 im Schnitt nach Linie A-A der Fig. 1,
Fig. 3B das Bauteil gemäß Fig. 1 im Schnitt nach Linie B-B der Fig. 1,
Fig. 3C das Bauteil gemäß Fig. 1 im Schnitt nach Linie C-C der Fig. 1,
Fig. 4 ein als Frontklappe ausgebildetes Bauteil aus einem äußeren Metallblech und einem inneren Metallblech in Ansicht auf das äußere Metallblech in einer zur Fig. 1 anderen Ausführung,
Fig. 5 das Bauteil gemäß Fig. 4 im Schnitt nach Linie D-D der Fig. 1,
Fig. 6 einen kastenförmigen Formkörper für zwei benachbarte Streben bei einem Bauteil gemäß Fig. 1.
Das flächige Bauteil in Form einer schematisch dargestellten Frontklappe eines Kraftfahrzeuges in Schalenbauweise gemäß Fig. 1 besteht aus einem äußeren vollflächigen Metallblech 1 und einem inneren gleichformatigen Metallblech 2. In der Regel wird Stahl für die Metallbleche 1, 2 verwendet. Vor allem für das äußere Metallblech 1 ist allerdings auch Aluminium als leichtgewichtiger Werkstoff einsetzbar. Beide Metallbleche 1, 2 sind an ihrem äußeren, umlaufenden Rand R fest miteinander verbunden. Das innere Metallblech 2 weist im mittleren Bereich mehrere Ausschnitte 2a, 2b, 2c auf, durch die Streben 3, 4 und Randbereiche 5, 6, 7, 8 gebildet werden. Die Streben 3, 4 sowie die Randbereiche 5, 6, 7, 8 sind im wesentlichen U-förmig profiliert und bilden Versteifungsprofile, die auf ihrer gesamten Länge zum äußeren Metallblech 1 einen vergleichsweise großen konstanten Abstand haben. Die Streben 3, 4 und die Randbereiche 5, 6, 7, 8 weisen an ihren Schenkeln nach außen weisende Flansche 3a, 3b, 6a, 7a auf. Zwischen den vom äußeren Metallblech 1, 2 beabstandeten Streben 3, 4und Randbereichen 6, 7, 8 sind in ausgewählten Bereichen Formkörper 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 eingesetzt, die rückseitig am äußeren Metallblech 1 anliegen und so das äußere Metallblech 1 an den Streben 3, 4 und den Randbereichen 6, 7, 8 des inneren Metallbleches 2 verhältnismäßig großflächig abstützen. Diese Formkörper 9 bis 15 sind profiliert und werden durch Formschluß gehalten. Zusätzlich können sie durch Klebung an der Innenseite des äußeren Metallbleches 1 oder dem inneren Metallblech 2 festgelegt sein. Vorzugsweise sind die Formkörper, wie in Fig. 6 dargestellt, kastenförmig ausgebildet. Ihr Rand und ihre Zwischenwände bestehen aus faserverstärktem Kunststoff. Diese Formkörper sind so ausgelegt, daß sie einerseits das äußere Metallblech zur Erzielung einer ausreichenden Beulsteifigkeit gut abstützen, andererseits im Falle eines Aufpralls auf das äußere Metallblech 1 nachgeben und die Kraft abgeschwächt und verteilt auf das innere Metallblech 2 ableiten.
Während beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 3 die Formkörper einzelnen Streben oder Randbereichen zugeordnet sind, erstrecken sie sich beim Ausführungsbeispiel der Fig. 4 und 5 über zwei Streben.

Claims

1. Flächiges Bauteil für Kraftfahrzeugkarosserien in Schalenbauweise, insbesondere Frontklappe, mit einem äußeren und einem inneren Metallblech (1, 2), bei dem das innere Metallblech (2) das äußere Metallblech (1) abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützung des äußeren Metallbleches am inneren Metallblech großflächig über einen oder mehrere über die Fläche des äußeren Metallbleches (1) verteilte und zwischen dem äußeren Metallblech und dem inneren Metallblech (2) sitzende Formkörper (9, 10, 11, 12, 13, 14, 15) erfolgt, die aufgrund ihrer Verteilung, ihres Werkstoffes, ihrer Geometrie und/oder Anbindung an das äußere und/oder innere Metallblech (1, 2) eine Verformung des äußeren Metallbleches im Falle eines Aufpralls abgeschwächt auf das innere Metallblech ableiten.

2. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im mittleren Bereich des inneren Metallbleches (2) durch großflächige Ausschnitte (2a, 2b, 2c) Streben (3, 4) und Randbereiche (5, 6, 7, 8) ausgebildet sind, die ihrerseits als Versteifungsprofile ausgebildet sind.

3. Bauteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungsprofile U-förmig profiliert sind.

4. Bauteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Formkörper (9 bis 15) durch Formschluß an dem entsprechend profilierten inneren Metallblech (2) festgelegt sind.

5. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Formkörper (9 bis 15) an dem äußeren und/oder inneren Metallblech (1, 2) festgelegt sind.

6. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Formkörper sich quer über mehrere Streben und/oder Randbereiche erstrecken.

7. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Formkörper (9 bis 15) als zum inneren und äußeren Metallblech (1, 2) offene Kästen ausgebildet sind.

8. Bauteil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum der Kästen durch Wände oder eine Wabenstruktur ausgesteift ist.

9. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Formkörper (9 bis 15) aus begrenzt formsteifem Kunststoff bestehen.

10. Bauteil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff faserverstärkt ist.

11. Bauteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die als Versteifungsprofile ausgebildeten Streben (3, 4) und/oder Randbereiche (5, 6, 7, 8) gewichtsreduzierende Aussparungen aufweisen.

12. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Metallblech aus Dualphasenstahl besteht.