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Die
Erfindung betrifft ein flächiges
Bauteil für Kraftfahrzeugkarosserien
in Schalenbauweise, insbesondere Frontklappe, mit einem äußeren und
einem inneren Metallblech.
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Im
Straßenverkehr
besteht für
Fußgänger 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
Fronthauben 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 Frontklappenfläche. 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.
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Bei
einem bekannten flächigen
Bauteil für Kraftfahrzeugkarosserien
in Schalenbauweise (
DE 101
04 334 A1 ) aus einem äußeren und
einem inneren Metallblech weist das innere Metallblech eine Vielzahl
von pyramidenstumpfähnlichen
Ausprägungen
auf, an denen das äußere Metallblech
abgestützt ist.
Auch können
zur Gewichtsreduzierung Ausnehmungen in dem inneren Metallblech
vorgesehen sein. Sofern eine Ausprägung eine längliche Form hat, kann auch
einmal aufgrund einer Aussparung eine Strebe mit einem Versteifungsprofil
entstehen, wie es beim Ausführungsbeispiel
der
2 an einem Rand
der Fall ist. Im übrigen
sind aber über
die Fläche
verteilt keine Streben mit Versteifungsprofilen vorgesehen.
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Der
Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Bauteil für Kraftfahrzeugkarosserien
der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei ausreichender Beulsteifigkeit
und Beulfestigkeit eine gute Struktursteifigkeit hat und im Falle
einer Kollision mit einem Fußgänger nachgiebiger
als heutige Bauteile ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einem
flächigen
Bauteil für
Kraftfahrzeugkarosserien in Schalenbauweise, insbesondere einer
Frontklappe, mit einem äußeren und
einem inneren Metallblech, bei dem das äußere Metallblech nur an einzelnen, über die
Fläche
des inneren Metallbleches verteilten Punkten am inneren Metallblech
abgestützt und
an diesen Punkten mit dem inneren Metallblech verbunden ist, während im übrigen Bereich
bis auf die äußeren Ränder der
Randbereiche das innere Metallblech mit einem Abstand von mehr als
5 mm vom äußeren Metallblech
angeordnet ist, wobei durch im mittleren Bereich des inneren Metallbleches vorgesehene
großflächige Ausschnitte
Streben und Randbereiche gebildet sind, die ein Versteifungsprofil haben,
das zur Bildung von Abstützelementen
an den Punkten der Abstützung
ein Höhenprofil
aufweist.
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Während beim
zuerst beschriebenen Stand der Technik die beiden Metallbleche über eine
größere Anzahl
von langen Strecken verbunden und damit auch das äußere Metallblech
auf diesen langen Strecken unmittelbar abgestützt ist, sind die Metallbleche bei
der Erfindung nur an einzelnen ausgewählten Abstützpunkten miteinander verbunden,
während
im übrigen
Bereich das äußere Metallblech
wegen des vergleichsweise großen
Abstandes zum inneren Metallblech nicht abgestützt ist. Durch diese weitgehende
Entkopplung des äußeren Metallbleches
vom inneren Metallblech ergibt sich im Falle einer Kollision am
Aufschlagpunkt eine Verringerung der Massenträgheit und eine ausgewogene
Reduzierung der Steifigkeit sowie eine bessere Verteilung der Belastung über eine
größere Fläche des
Bauteils. Das führt im
Falle einer Kollision z.B. eines Fußgängers mit dem Fahrzeug zu einer
Verminderung der Verletzungsgefahr für den Fußgänger. Die nach wie vor vorhandene
Abstützung
des äußeren Bleches
an dem inneren Metallblech, allerdings an nur einzelnen ausgewählten und über die
Fläche
des Bauteils verteilten Punkten, gewährleistet eine noch ausreichende
Beulsteifigkeit und Beulfestigkeit. Vor allem zeichnet sich das
Baiteil durch eine gute Struktursteifigkeit und einen einfachen
Aufbau aus, der ohne zusätzliche
Bauteile eine konventionelle Fertigung erlaubt.
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Beim
gattungsbildenden Stand der Technik sind zwar Abstützpunkte über eine
größere Fläche verteilt,
doch werden durch die Aussparungen nicht gezielt über die
Fläche
verteilt Streben mit Versteifungsprofil gebildet, die aufgrund ihres
Höhenprofils die
Abstützung
an bestimmten Punkten erlauben, vielmehr besteht das Prinzip des
Standes der Technik darin, das innere Blech in großen Bereichen
zu erhalten, um aus dem Blech heraus eine Vielzahl von Abstützungspunkten
durch Ausprägungen
zu bilden. Das bedeutet, dass auf diese Art und Weise keine optimale
Gewichtsreduzierung möglich
ist. Mit dem erfindungsgemäßen Prinzip
dagegen ist eine Gewichtsoptimierung des Bauteils möglich. Auch
im besonders beulanfälligen
mittleren Bereich des äußeren Bleches
kann dieses abgestützt
werden. Dabei ist besonders vorteilhaft, dass an den das Versteifungsprofil
aufweisenden Streben selbst durch das Höhenprofil die Abstützpunkte
gebildet werden. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind die
beiden Metallbleche miteinander verklebt. Vorzugsweise ist das Versteifungsprofil
U-förmig.
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Nach
einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung weist das U-förmige Versteifungsprofil
an den Rändern
seiner Schenkel Flansche auf, an denen das Höhenprofil ausgebildet ist.
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Zur
weiteren Gewichtsreduzierung können die
als Versteifungsprofile ausgebildeten Streben und/oder Randbereiche
Aussparungen aufweisen.
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Wird
für das äußere Metallblech
ein Dualphasenstahl (in der Regel aus 2 unterschiedlichen Gefügen, meist
Ferrit mit einem kleinen Anteil Martensit) verwendet, 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. Aber auch andere Materialien,
wie Aluminium insbesondere für
das äußere Metallblech
können
eingesetzt werden, mit denen nicht nur ein Beitrag zur Gewichtsreduzierung sondern
auch zur Verminderung der Massenträgheit geleistet wird.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung näher
erläutert.
Im einzelnen zeigen:
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1 ein
als Frontklappe ausgebildetes Bauteil aus einem äußeren Metallblech und einem
inneren Metallblech in Ansicht auf das äußere Metallblech,
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2 das
innere Metallblech des Bauteils gemäß 1 in Aufsicht,
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3A die
Frontklappe gemäß 1 im Schnitt
nach Linie A-A der 1,
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3B die
Frontklappe gemäß 1 im Schnitt
nach Linie B-B der 1,
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3C die
Frontklappe gemäß 1 im Schnitt
nach Linie C-C der 1,
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3D die
Frontklappe gemäß 1 im Schnitt
nach Linie D-D der 1,
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3E die
Frontklappe gemäß 1 im Schnitt
nach Linie E-E der 1,
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3F die
Frontklappe gemäß 1 im Schnitt
nach Linie F-F der 1 und
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3G die
Frontklappe gemäß 1 im Schnitt
nach Linie G-G der 1, Das flächige Bauteil in Form einer
schematisch dargestellten Frontklappe eines Kraftfahrzeuges in Schalenbauweise besteht
aus einem äußeren vollflächigen Metallblech 1 und
einem inneren gleichformatigen Metallblech 2. In der Regel
wird Stahl für
die Metallbleche 1, 2 verwendet. Insbesondere
ist für
das äußere Metallblech auch
Aluminium wegen seines kleinen spezifischen Gewichtes geeignet.
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 Streben 3, 4 und
die Randbereiche 5, 6, 7, 8 weisen
an ihren Schenkeln nach außen
weisende Flansche 3a, 3b, 6a, 7a auf.
In Längsrichtung
sind sie derart höhenprofiliert,
dass die Flansche 3a, 3b, 6a, 7a zum äußeren Metallblech
vorspringende Abstützelemente 3a*, 3b*, 6a*, 7a* bilden,
die das äußere Metallblech 1 an seiner
Unterseite abstützen.
Die Abstützelemente 3a*, 3b*, 6a*, 7a* sind
an dem äußere Metallblech 1 angeklebt.
Die wenigen lokalen Verklebungspunkte sind über die gesamte Fläche verteilt.
In 1 sind sie durch eine Kreuzschraffierung gekennzeichnet.