DE10224425C5 - Flächiges Bauteil für Kraftfahrzeugkarosserien in Schalenbauweise, insbesondere Frontklappe - Google Patents

Abstract

Flächiges Bauteil für Kraftfahrzeugkarosserien in Schalenbauweise, insbesondere Frontklappe, mit einem äußeren und einem inneren Metallblech (1, 2), bei dem das äußere Metallblech (1) nur an einzelnen, über die Fläche des inneren Metallbleches (2) verteilten Punkten am inneren Metallblech (2) abgestützt und an diesen Punkten mit dem inneren Metallblech (2) verbunden ist, während im übrigen Bereich bis auf die äußeren Ränder der Randbereiche (5, 6, 7, 8) das innere Metallblech (2) mit einem Abstand von mehr als 5 mm vom äußeren Metallblech (1) angeordnet ist, wobei durch im mittleren Bereich des inneren Metallbleches (2) vorgesehene großflächige Ausschnitte (2a, 2b, 2c) Streben (3, 4) und Randbereiche (5, 6, 7, 8) gebildet sind, die ein Versteifungsprofil haben, das zur Bildung von Abstützelementen (3a*, 3b*, 6a*, 7a*) an den Punkten der Abstützung ein Höhenprofil aufweist.

Description

• Die Erfindung betrifft ein flächiges Bauteil für Kraftfahrzeugkarosserien in Schalenbauweise, insbesondere Frontklappe, mit einem äußeren und einem inneren Metallblech.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung weist das U-förmige Versteifungsprofil an den Rändern seiner Schenkel Flansche auf, an denen das Höhenprofil ausgebildet ist.
• Zur weiteren Gewichtsreduzierung können die als Versteifungsprofile ausgebildeten Streben und/oder Randbereiche Aussparungen aufweisen.
• 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.
• Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:
• 1 ein als Frontklappe ausgebildetes Bauteil aus einem äußeren Metallblech und einem inneren Metallblech in Ansicht auf das äußere Metallblech,
• 2 das innere Metallblech des Bauteils gemäß 1 in Aufsicht,
• 3A die Frontklappe gemäß 1 im Schnitt nach Linie A-A der 1,
• 3B die Frontklappe gemäß 1 im Schnitt nach Linie B-B der 1,
• 3C die Frontklappe gemäß 1 im Schnitt nach Linie C-C der 1,
• 3D die Frontklappe gemäß 1 im Schnitt nach Linie D-D der 1,
• 3E die Frontklappe gemäß 1 im Schnitt nach Linie E-E der 1,
• 3F die Frontklappe gemäß 1 im Schnitt nach Linie F-F der 1 und
• 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.

Claims (6)

1. Flächiges Bauteil für Kraftfahrzeugkarosserien in Schalenbauweise, insbesondere Frontklappe, mit einem äußeren und einem inneren Metallblech (1, 2), bei dem das äußere Metallblech (1) nur an einzelnen, über die Fläche des inneren Metallbleches (2) verteilten Punkten am inneren Metallblech (2) abgestützt und an diesen Punkten mit dem inneren Metallblech (2) verbunden ist, während im übrigen Bereich bis auf die äußeren Ränder der Randbereiche (5, 6, 7, 8) das innere Metallblech (2) mit einem Abstand von mehr als 5 mm vom äußeren Metallblech (1) angeordnet ist, wobei durch im mittleren Bereich des inneren Metallbleches (2) vorgesehene großflächige Ausschnitte (2a, 2b, 2c) Streben (3, 4) und Randbereiche (5, 6, 7, 8) gebildet sind, die ein Versteifungsprofil haben, das zur Bildung von Abstützelementen (3a*, 3b*, 6a*, 7a*) an den Punkten der Abstützung ein Höhenprofil aufweist.
2. Flächiges Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Metallbleche (1, 2) miteinander verklebt sind.
3. Flächiges Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Versteifungsprofil U-förmig ist.
4. Bauteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Streben (3, 4) und die Randbereiche (6, 7) mit dem Versteifungsprofil an den Rändern seiner Schenkel Flansche (3a, 3b, 6a, 7a) aufweisen, an denen das Höhenprofil ausgebildet ist.
5. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die als Versteifungsprofile ausgebildeten Streben (3, 4) und/oder Randbereiche (5, 6, 7, 8) gewichtsreduzierende Aussparungen aufweisen.
6. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Metallblech (1) aus Dualphasenstahl besteht.