DE10244455A1

DE10244455A1 - Kotflügelaufbau an Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE10244455A1
Application number: DE10244455A
Authority: DE
Inventors: Sven Lange
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2002-09-24
Filing date: 2002-09-24
Publication date: 2004-05-13
Also published as: DE50306569D1; EP1403175A3; ES2281587T3; ATE354510T1; CN1496906A; EP1403175A2; EP1403175B1; CN100384675C

Abstract

Die Aufgabe, einerseits einen einfachen und kostengünstigen, insbesondere quer zur Längsachse des Kraftfahrzeugs und in Richtung derselben steifen Kotflügelaufbau zu schaffen, der andererseits im Falle einer vertikalen Kraftkomponente infolge eines Zusammenstoßes mit einem Fußgänger und Aufschlagen desselben auf dem oberen Bereich des Kotflügels (3) eine für den betroffenen Fußgänger möglichst schonende Energieabsorption zulässt, wird im Wesentlichen durch ein in Fahrzeuglängsrichtung sich erstreckendes Flächenelement in Form einer Kotflügelbank (1) gelöst, die wenigstens ein Deformationselement (4) aufweist, welches einstückig mit der Kotflügelbank (1) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kotflügelaufbau an Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aufgrund der seit langem bekannten Tatsache, dass bei einer Frontalkollision eines Fußgängers mit einem PKW der Fußgänger vornehmlich mit dem Oberkörper bzw. dem Kopf auf die Frontklappe und/oder angrenzende Karosserieteile, wie Kotflügel aufschlägt und daraus folgend sich beträchtliche Körperschäden zuziehen kann, hat die fahrzeugherstellende Industrie umfangreiche Anstrengungen unternommen, diesem Mißstand zu begegnen, um wenigstens die Körperschäden aus einem eventuellen Zusammenstoß zwischen Fußgänger und Kraftfahrzeug zu minimieren.
Grundsätzlich ist dabei die erforderliche Grundsteifigkeit des Kotflügelaufbaus in Einklang mit einem möglichst hohen Fußgängerschutz zu bringen, der sich insbesondere durch eine möglichst hohe "Weichheit" des oberen Kotflügelbereiches auszeichnet.

Danach ist es bekannt, die Oberkante des Kotflügels mittels sogenannter energieabsorbierenden Elemente abzustützen. Solche Elemente können beispielsweise durch seitlich offene U-Profile gebildet sein, die im Falle einer vertikalen Kraft geeignet sind zusammengepreßt zu werden, wodurch ein energieabsorbierender Deformationsweg geschaffen wird ( DE 29 34 060 A1 ; JP 11321717 A ).

Ebenso ist es bekannt, abstützende Deformationsglieder in Form von bauchig ausgeformten oder gebogenen Blechen vorzusehen, die ihrerseits im Falle einer vertikalen Kraft durch Nachgeben und nachfolgendes Abknicken bzw. Zusammenpressen den benötigten Deformationsweg freigeben ( DE 29 34 060 A1 ; JP 11321717 A ), wobei durch eine Vielzahl in Fahrzeuglängsrichtung angeordneter und voneinander beabstandeter sowie getrennt voneinander wirkender Deformationselemente, auch als Befestigungslappen bezeichnet, die "Weichheit" dieser Kotflügelbereiche einstellbar gestaltet werden kann ( DE 30 47 969 A1 ; DE 199 59 606 A1 ).

All den vorgenannten Lösungen ist gemein, dass zwar eine gewisse "Weichheit" der oberen Kotflügelbereiche gegeben ist, jedoch die Steifigkeit des Kotflügels quer zur Fahrzeuglängsrichtung und in Richtung derselben lediglich durch die Materialwahl und Materialstärke des Kotflügels einstellbar ist, so dass hier sicherlich immer ein gewisser Kompromiß zwischen erforderlicher Steifigkeit des Kotflügels und gewünschter "Weichheit" desselben angezeigt ist.

Um diesem Problem zu begegnen, ist es aus der DE 199 48 732 A1 bekannt, den Kotflügel aus einem Blech mit unterschiedlichen Materialstärken, beispielsweise nach der "Tailored-Blank-Technik" hergestellt, auszubilden, wobei der untere Kotflügelbereich zur Erzielung der gewünschten hohen Steifigkeit eine größere Materialstärke und der obere Kotflügelbereich zur Schaffung einer bestimmten "Weichheit" eine geringere Materialstärke aufweisen. Der obere Kotflügelbereich ist ferner vertikal durch ein Deformationsglied aus energieabsorbierenden Schaum auf einem Längsträger abgestützt. Als besonders nachteilig wird bezüglich dieser Lösung der Herstellungsaufwand der "Tailored-Blank-Bleche" eingeschätzt.

Demgegenüber ist mit der DE 100 09 364 A1 eine Kotflügelanordnung offenbart worden, die ihrerseits das oben erwähnte Deformationselement mit C-förmigen Profilquerschnitt vorsieht, wobei zur Erzielung einer erhöhten Steifigkeit des Kotflügels quer zur Fahrzeuglängsrichtung und in Richtung derselben, dem Deformationselement quer zur Fahrzeuglängsrichtung eine Mehrzahl sogenannter streifenförmiger Abstützteile zugeordnet sind, die sowohl mit der Innenkontur des Kotflügels als auch mit dem unteren Schenkel des Deformationselementes fest verbunden sind. Ferner wird vorgeschlagen, dass sich das Abstützteil in Fahrzeuglängsrichtung gesehen über die gesamte Länge des Deformationselementes erstreckt. Sicherlich kann durch diese Maßnahme sowohl eine gewisse "Weichheit" des Kotflügels durch eine Verringerung der Materialstärke als auch die erforderliche Steifigkeit desselben eingestellt werden, jedoch ist durch die Mehrteiligkeit von Deformationselement und Abstützteil ein erhöhter Fertigungs- sowie Montageaufwand zu verzeichnen, der seinerseits mit erhöhten Kosten einhergeht. Des Weiteren ist als nachteilig einzuschätzen, dass durch den C-förmigen Profilquerschnitt des Deformationselementes, dasselbe zum sogenannten federnden "Aufspringen" neigt, welches einer an sich gewünschten exakten Trennfuge zwischen der Oberkante des Kotflügels und der korrespondierenden Kante der Frontklappe entgegensteht.

In weiterer Verbesserung des Standes der Technik ist es demgemäß Aufgabe der Erfindung, einerseits einen einfachen und kostengünstigen, insbesondere quer zur Längsachse des Kraftfahrzeugs und in Richtung derselben steifen Kotflügelaufbau zu schaffen, der andererseits im Falle einer vertikalen Kraftkomponente infolge eines Zusammenstoßes mit einem Fußgänger und Aufschlagen desselben auf dem oberen Bereich des Kotflügels eine für den betroffenen Fußgänger möglichst schonende Energieabsorption zuläßt.

Überdies ist es Aufgabe der Erfindung, eine exakte Trennfuge zwischen der Oberkante des Kotflügels und der korrespondierenden Kante der Frontklappe zu gewährleisten.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe in Verbindung mit den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gelöst, dass dem Kotflügel ein in Fahrzeuglängsrichtung sich erstreckendes, im Wesentlichen der Innenkontur des Kotflügels folgendes Flächenelement in Form einer Kotflügelbank fest zugeordnet ist, wobei die Kotflügelbank zum einen an der Innenkontur des Kotflügels und zum anderen an dem tragenden Bauteil der Fahrzeugkarosserie festgelegt ist und wobei die Kotflügelbank wenigstens ein Deformationselement aufweist, welches einstückig mit der Kotflügelbank verbunden und vom tragenden Bauteil ausgehend nach oben gegen die Oberkante des Kotflügels gerichtet und mit dieser fest verbunden ist.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann das Deformationselement aus der Struktur der Kotflügelbank herausgeformt sein.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weisen die Kotflügelbank und/oder das Deformationselement Aussparungen, Ausschnitte und/oder Versteifungselemente auf. Des Weiteren wird als erfindungsgemäß angesehen, dass das Deformationselement mit einer oder mehreren Sollknickstellen versehen ist.

Zweckmäßigerweise ist die Kotflügelbank samt Deformationselement als ein Umformteil aus Metallblech oder Kunststoff ausgebildet.

Fernerhin wird vorgeschlagen, dass die Kotflügelbank horizontal oder in einem bestimmten Winkel "α" ansteigend oder abfallend vom tragenden Bauteil der Fahrzeugkarosserie ausgehend gegen die Innenkontur des Kotflügels geführt ist.

Weiterhin wird im Sinne der Erfindung vorgeschlagen, dass die Kotflügelbank zur Befestigung am tragenden Bauteil der Fahrzeugkarosserie und an der Innenkontur des Kotflügels jeweils einen oder mehrere Befestigungsstege aufweist, wobei die Befestigungsstege nahezu parallel zum tragenden Bauteil respektive zur Innenkontur des Kotflügels gerichtet sind. Die Kotflügelbank kann dabei über den/die Befestigungssteg/e am tragenden Bauteil durch Schweißung, Klebung oder mittels mechanischer Befestigungsmittel festgelegt sein. Wie die Erfindung noch vorsieht, ist die Kotflügelbank über den/die Befestigungssteg/e an der Innenkontur des Kotflügels durch Klebung festgelegt.

Schließlich ist erfindungsgemäß die Anzahl der Deformationselemente und deren in Fahrzeuglängsrichtung reichende Erstreckung, die Ausbildung derselben mit Versteifungssicken, Versteifungsstegen und/oder Sollknickstellen, die Ausbildung der Kotflügelbank mit Aussparungen, Ausschnitten, Versteifungssicken und/oder Versteifungsstegen sowie der Winkel "α", unter dem die Kotflügelbank vom tragenden Bauteil der Fahrzeugkarosserie ausgehend gegen die Innenkontur des Kotflügels geführt ist, in Abhängigkeit von einer gewünschten Abstützung des Kotflügels respektive dessen Steifigkeit quer zur Fahrzeuglängsrichtung und in Richtung derselben und einer gewünschten Verzögerung eines mit einer bestimmten vertikalen Aufschlagkraft auf den Kotflügel aufschlagenden Körpers definiert gewählt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
1 die perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Kotflügelbank des Kotflügelaufbaus eines Kraftfahrzeugs,
2 die Ansicht "A" nach 1,
3 den Schnitt "B-B" der Kotflügelbank nach 1 im Zusammenbau mit einem tragenden Bauteil und einem Kotflügel,
4 den Schnitt "C-C" der Kotflügelbank nach 1 im Zusammenbau gem. 3.
Die 1 und 2 zeigen in perspektivischer Ansicht ein umgeformtes Flächenelement in Form einer sogenannten Kotflügelbank 1, die ihrerseits gem. den 3 und 4 sowohl mit einem tragenden Bauteil 2 der Fahrzeugkarosserie, vorliegend einem Längsträger, als auch mit einem Kotflügel 3, welcher als Metallblech- oder Kunststoffumformteil ausgebildet sein kann, fest verbunden ist.
Die Kotflügelbank 1 erstreckt sich im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung und folgt dabei der Innenkontur des Kotflügels 3.
Erfindungsgemäß verfügt die Kotflügelbank 1 über wenigstens ein, vorliegend drei Deformationselemente 4, welche einstückig mit der Kotflügelbank 1 verbunden sind und vom tragenden Bauteil 2 ausgehend nach oben gegen die Oberkante 5 des Kotflügels 3 gerichtet und mit dieser fest verbunden, insbesondere verklebt oder verschweißt sind (3).
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Deformationselemente 4 aus der Struktur der Kotflügelbank 1 mittels beispielsweise einer Umformpresse herausgeformt, wobei Ausgangsplatinen für die Kotflügelbank 1 sowohl aus Metallblech als auch aus Kunststoff Verwendung finden können. Durch diese Maßnahme sind insbesondere Material- und Kostenersparnisse zu verzeichnen.
Fernerhin weist die Kotflügelbank 1 zur Befestigung derselben am tragenden Bauteil 2 der Fahrzeugkarosserie und an der Innenkontur des Kotflügels 3 jeweils einen oder mehrere Befestigungsstege 6; 7 auf, wobei dieselben nahezu parallel zum tragenden Bauteil 2 respektive zur Innenkontur des Kotflügels 3 gerichtet sind (3 und 4).
Wie in den 3 und 4 weiter gezeigt, ist die Kotflügelbank 1 über die Befestigungsstege 6 mittels mechanischer Befestigungsmittel 8, welche beispielsweise nicht näher dargestellte Schraub- oder auch Nietverbindungen sein können, am tragenden Bauteil 2 festgelegt. Ebenso ist es denkbar und wird durch die Erfindung mit erfaßt, die Kotflügelbank 1 am tragenden Bauteil 2 durch Schweißung oder Klebung festzulegen.
Die Festlegung der Kotflügelbank 1 mittels der Befestigungsstege 7 am Kotflügel 3 ist vorzugsweise durch Klebung zu realisieren. Hierdurch werden insbesondere bei Verwendung geringer Blechdicken für den Kotflügel 3 und in Grenzen elastischer Klebeverbindungen 9 Abzeichnungen auf der Außenhaut des Kotflügels 3 vermieden.
Durch sämtliche vorstehenden Maßnahmen wird im Wesentlichen ein quer zur Längsachse des Kraftfahrzeugs und in Richtung derselben steifer Kotflügelaufbau geschaffen. Weiterhin ist infolge der Abstützung der Oberkante 5 des Kotflügels 3 mittels der Deformationselemente 4 die Einhaltung einer exakten Trennfuge 10 zwischen der Oberkante 5 des Kotflügels 3 und der korrespondierenden Kante der Frontklappe 11 auch bei geringen Materialstärken des Kotflügels 3 gewährleistet.
Zur Erzielung bestimmter Steifigkeiten des Kotflügelaufbaus kann die Kotflügelbank 1 beliebig ausgebildete Aussparungen 12, Ausschnitte 13 und/oder Versteifungselemente aufweisen. Vorliegend ist die Kotflügelbank 1 mit fensterähnlichen Aussparungen 12 sowie seitlichen Ausschnitten 13, ferner mit Versteifungselementen in Form von Versteifungssicken 14 und Versteifungsstegen 15 versehen.
Um der Aufgabe einer möglichst schonenden Energieabsorption im Falle einer vertikalen Kraftkomponente infolge eines Zusammenstoßes mit einem Fußgänger und Aufschlagen desselben auf dem oberen Bereich des Kotflügels 3 gerecht zu werden, können die Deformationselemente 4 über eine oder mehrere, vorliegend über eine Sollknickstelle 16, die ihrerseits nach Art einer Kurbel ausgebildet ist, verfügen.
Des Weiteren kann es auch hier angezeigt sein, nach Bedarf Versteifungselemente in Form von Versteifungssicken 14 und/oder Versteifungsstegen 15 sowie fensterähnliche Aussparungen 12 und/oder Ausschnitte 13 vorzusehen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beschränkt sich die zusätzliche Versteifung jedoch auf eine Versteifungssicke 14, die unterhalb der Sollknickstelle 16 angeordnet ist (3).
Wie insbesondere der 4 zu entnehmen, ist die Kotflügelbank 1 in einem bestimmten Winkel "α" ansteigend vom tragenden Bauteil 2 der Fahrzeugkarosserie gegen die Innenkontur des Kotflügels 3 geführt, woraus ein bestimmter auskragender Flächenabschnitt 17 des Kotflügels 3 resultiert. Gleichermaßen besteht die Möglichkeit, die Kotflügelbank 1 horizontal oder in einem bestimmten Winkel "α" abfallend vom tragenden Bauteil 2 der Fahrzeugkarosserie ausgehend gegen die Innenkontur des Kotflügels 3 zu führen (nicht näher dargestellt). Aus Vorstehendem resultiert somit ein in Grenzen beliebig einstellbarer Hebelarm, der, für einen Fachmann sicherlich leicht nachvollziehbar, auf die "Weichheit" des Kotflügels 3 respektive die Verzögerung eines auf denselben aufschlagenden Körperteils eines Fußgängers, erheblichen Einfluß hat.
In umfangreichen Versuchen wurde nämlich gefunden, dass gerade durch die Wahl der Anzahl der Deformationselemente 4 und deren in Fahrzeuglängsrichtung reichende Erstreckung, die Ausbildung derselben mit Versteifungssicken 14, Versteifungsstegen 15 und/oder Sollknickstellen 16, die Ausbildung der Kotflügelbank 1 mit fensterähnlichen Aussparungen 12, Ausschnitten 13, Versteifungssicken 14 und/oder Versteifungsstegen 15 sowie die Wahl des Winkels "α", unter dem die Kotflügelbank 1 vom tragenden Bauteil 2 der Fahrzeugkarosserie ausgehend gegen die Innenkontur des Kotflügels 3 geführt ist, die Abstützung des Kotflügels 3 respektive dessen Steifigkeit quer zur Fahrzeuglängsrichtung und in Richtung derselben und die Verzögerung eines mit einer bestimmten vertikalen Aufschlagkraft auf den Kotflügel 3 aufschlagenden Körpers definiert einstellbar ist.
Die Funktionsweise der Erfindung bezüglich des Fußgängerschutzes ergibt sich im Wesentlichen wie folgt:
Gesetzt den Fall, ein Fußgänger kollidiert frontal mit einem Kraftfahrzeug, welches einen erfindungsgemäß ausgebildeten Kotflügelaufbau umfaßt, so schlägt dieser mit dem Oberkörper und/oder dem Kopf auf den Kotflügel 3 auf. Sobald eine ausreichende vertikale Kraft auf den Kotflügel 3 einwirkt, knickt der betreffende auskragende Flächenabschnitt 17 des Kotflügels 3 unter Energieabsorption nach innen und in der Folge verformt sich wenigstens ein Deformationselement 4 unter weiterer Energieabsorption dauerhaft. Ist das Deformationselement mit einer Sollknickstelle 16 versehen, knickt dieses anfangs definiert innerhalb derselben und bei weiterer erhöhter Krafteinleitung im Bereich der darunter liegenden Versteifung ab.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass in maßgeblicher Verbesserung des Standes der Technik ein Kotflügelaufbau geschaffen wurde, der durch eine einzige, nämlich einstückig ausgebildete Vorrichtung in Form einer Kotflügelbank 1 mit Deformationselementen 4 die gestellte Aufgabe kostengünstig und mit einfachen Mitteln löst.

Claims

Kotflügelaufbau an Kraftfahrzeugen, beinhaltend einen vorderen Kotflügel und wenigstens ein Deformationselement mit welchem die Oberkante des Kotflügels im Wesentlichen vertikal gegen ein tragendes Bauteil der Fahrzeugkarosserie abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Kotflügel (3) ein in Fahrzeuglängsrichtung sich erstreckendes, im Wesentlichen der Innenkontur des Kotflügels (3) folgendes Flächenelement in Form einer Kotflügelbank (1) fest zugeordnet ist, wobei die Kotflügelbank (1) zum einen an der Innenkontur des Kotflügels (3) und zum anderen an dem tragenden Bauteil (2) der Fahrzeugkarosserie festgelegt ist und wobei die Kotflügelbank (1) wenigstens ein Deformationselement (4) aufweist, welches einstückig mit der Kotflügelbank (1) verbunden und vom tragenden Bauteil (2) ausgehend nach oben gegen die Oberkante (5) des Kotflügels (3) gerichtet und mit dieser fest verbunden ist.
Kotflügelaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Deformationselement (4) aus der Struktur der Kotflügelbank (1) herausgeformt ist.
Kotflügelaufbau nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kotflügelbank (1) und/oder das Deformationselement (4) Aussparungen (12), Ausschnitte (13) und/oder Versteifungselemente aufweisen.
Kotflügelaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Deformationselement (4) mit einer oder mehreren Sollknickstellen (16) versehen ist.
Kotflügelaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kotflügelbank (1) samt Deformationselement (4) ein Umformteil aus Metallblech oder Kunststoff ist.
Kotflügelaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kotflügelbank (1) horizontal oder in einem bestimmten Winkel "α" ansteigend oder abfallend vom tragenden Bauteil (2) der Fahrzeugkarosserie ausgehend gegen die Innenkontur des Kotflügels (3) geführt ist.
Kotflügelaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kotflügelbank (1) zur Befestigung am tragenden Bauteil (2) der Fahrzeugkarosserie und an der Innenkontur des Kotflügels (3) jeweils einen oder mehrere Befestigungsstege (6; 7) aufweist, wobei die Befestigungsstege (6; 7) nahezu parallel zum tragenden Bauteil (2) respektive zur Innenkontur des Kotflügels (3) gerichtet sind.
Kotflügelaufbau nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kotflügelbank (1) über den/die Befestigungssteg/e (6; 7) am tragenden Bauteil (2) durch Schweißung, Klebung oder mittels mechanischer Befestigungsmittel (8) festgelegt ist.
Kotflügelaufbau nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kotflügelbank (1) über den/die Befestigungssteg/e (6; 7) an der Innenkontur des Kotflügels (3) durch Klebung festgelegt ist.
Kotflügelaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Deformationselemente (4) und deren in Fahrzeuglängsrichtung reichende Erstreckung, die Ausbildung derselben mit Versteifungssicken (14), Versteifungsstegen (15) und/oder Sollknickstellen (16), die Ausbildung der Kotflügelbank (1) mit Aussparungen (12), Ausschnitten (13), Versteifungssicken (14) und/oder Versteifungsstegen (15) sowie der Winkel "α", unter dem die Kotflügelbank (1) vom tragenden Bauteil (2) der Fahrzeugkarosserie ausgehend gegen die Innenkontur des Kotflügels (3) geführt ist, in Abhängigkeit von einer gewünschten Abstützung des Kotflügels (3) respektive dessen Steifigkeit quer zur Fahrzeuglängsrichtung und in Richtung derselben und einer gewünschten Verzögerung eines mit einer bestimmten vertikalen Aufschlagkraft auf den Kotflügel (3) aufschlagenden Körpers definiert gewählt ist.