DE10247425A1 - Front bonnet structure for motor vehicles is of sandwich-construction, has cover layer and lower structure with braking points, and intermediate energy-absorbent layer of metal/plastic - Google Patents

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Abstract

The bonnet structure has an outer cover layer, and inward- facing lower structure, and an energy-absorbent intermediate layer. The lower structure (4) has local rated braking points (7). The cover layer (2) is of laminated fiber material, plastic and/or metal, and the lower structure is of similar material. The energy-absorbent layer (3) is of metal and/or plastic, and may have a foam, honeycomb, and/or ribbed structure. The braking points are formed by altered fiber structures (7') or reduced cross sections (7'').

Description

Die Erfindung betrifft eine Fronthaubenstruktur für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a bonnet structure for a Motor vehicle according to the preamble of patent claim 1.

Eine solche Fronthaubenstruktur ist beispielsweise aus der DE 199 02 311 A1 bekannt. Diese bekannte Fronthaubenstruktur weist eine Deckschicht, eine Unterstruktur und eine energieabsorbierende Zwischenlage auf. In der Deckschicht befinden sich lokale Materialschwächungen. Bei einer Krafteinwirkung auf die Fronthaube, wird die Deckschicht im Bereich der Krafteinwirkung verformt und je nach Stärke der Krafteinwirkung an den lokalen Materialschwächungen aufgerissen. Dadurch kann die Kraft lokal in die Zwischenlage eingeleitet werden, wodurch Energie absorbiert wird. Als nachteilig hat sich erwiesen, daß beim Aufreißen der Deckschicht scharfe Kanten entstehen können.Such a bonnet structure is for example from the DE 199 02 311 A1 known. This known front hood structure has a cover layer, a substructure and an energy absorbing intermediate layer. The top layer contains local material weakenings. When a force acts on the bonnet, the top layer is deformed in the area of the force and torn depending on the strength of the force on the local material weakenings. As a result, the force can be introduced locally into the intermediate layer, whereby energy is absorbed. A disadvantage has been found that sharp edges can occur when tearing the cover layer.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fronthaubenstruktur für ein Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, welche den Fußgängerschutz erhöht.The present invention is the object of a front hood structure for a motor vehicle of the beginning to create said type, which increases the pedestrian protection.

Diese Aufgabe wird durch eine Fronthaubenstruktur mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This task is accomplished by a bonnet structure solved with the features of claim 1.

Die erfindungsgemäße Fronthaubenstruktur, beispielsweise eine Motorhaubenstruktur, ist sandwichartig aus drei Materialschichten, einer Deckschicht, einer Unterstruktur und einer Zwischenlage, zusammengesetzt. Die Deckschicht der Fronthaubenstruktur bildet gleichzeitig deren Außenhaut. Die Unterstruktur ist einem Innenraum zugewandt und weist erfindungsgemäß örtliche Sollbruchstellen auf. Wenn im Zusammenhang mit der Erfindung von Sollbruchstellen die Rede ist, so sind damit Bereiche der Unterstruktur gemeint, die bei Krafteinwirkungen auf die Fronthaubenstruktur zu einem Werkstoffversagen führen. Dieses Versagen aktiviert andere Schichten der Sandwichstrüktur, die Energie absorbieren können, wie beispielsweise die energieabsorbierende Zwischenlage. Im Falle einer Krafteinwirkung auf die Fronthaube, wird die Fronthaube gegen darunterliegende Bauteile gedrückt. Bei einer Krafteinwirkung, die ein vorbestimmtes Maß überschreitet, versagt die Unterstruktur im Bereich der Krafteinwirkung an den materialgeschwächten Stellen, sobald die Bauteile ihr einen bestimmten Widerstand entgegensetzen. Das Versagen der Unterstruktur ermöglicht das Einleiten der Kraft in die Zwischenlage, wobei diese zusammengestaucht wird. Dabei wird Aufprallenergie absorbiert. Da die Unterstruktur mit den Sollbruchstellen dem Innenraum zugewandt ist, entstehen bei einem Aufprall an der Außenhaut der Fronthaube keine scharfen Kanten. Dadurch wird die Verletzungsgefahr bei einem Fußgängeraufprall erheblich reduziert.The front hood structure according to the invention, for example a hood structure, is sandwiched by three layers of material, a cover layer, a substructure and an intermediate layer, composed. The cover layer of the bonnet structure forms at the same time Outer skin. The substructure faces an interior and has local according to the invention Breaking points on. When in connection with the invention of Predetermined breaking points, so are thus areas of the substructure meant that when forces on the bonnet structure to cause a material failure. This failure activates other layers of the sandwich structure, the Can absorb energy, such as the energy absorbing liner. In the event of a force on the bonnet, the bonnet is against underlying components pressed. At a force that exceeds a predetermined level, fails the substructure in the area of the force at the material-weakened sites, as soon as the components oppose it a certain resistance. The Failure of the substructure allows the introduction of the force in the intermediate layer, wherein this compressed becomes. In this case, impact energy is absorbed. Because the substructure with the predetermined breaking points facing the interior arise in a collision on the outer skin the bonnet does not have sharp edges. This will increase the risk of injury in a pedestrian impact considerably reduced.

Nach dem Brechen der Unterstruktur wird die Aufprallenergie hauptsächlich durch die Zwischenlage absorbiert. So wird es möglich, eine örtlich gezielte Energieabsorption durchzuführen, welche durch die Sollbruchstellen begrenzt ist. Sollbruchstellen haben darüber hinaus den Vorteil, daß sie leicht auszulegen sind, wodurch auf einfache Weise das Kraftniveau eingestellt werden kann, ab dem die Zwischenlage aktiviert wird. Es können auch Sollbruch- und Sollknickstellen in die Unterstruktur eingebracht werden. In diesem Fall findet bei Krafteinleitung auch eine Verformung der Unterstruktur statt.After breaking the substructure the impact energy becomes major absorbed by the liner. So it becomes possible, a locally targeted Perform energy absorption, which is limited by the predetermined breaking points. Predetermined breaking points have about it in addition, the advantage that they are easy to interpret, which in a simple way the force level can be adjusted, from which the liner is activated. It can Also predetermined breaking and predetermined bending points introduced into the substructure become. In this case, when force is introduced also a deformation the substructure instead.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Advantageous embodiments are the dependent claims refer to.

Die Deckschicht kann aus einem Faserverbundwerkstoff, wie beispielsweise einer Glasfasermatte, Kunststoff und/oder Metall bestehen. Wenn die Deckschicht die Außenhaut darstellt, hat Metall den Vorteil, daß es gut lackierbar ist und durch Tief ziehen geformt werden kann. Bei faserverstärkten Werkstoffen können die Werkstoffeigenschaften individuell auf bekannte Art und Weise, beispielsweise über die Ausrichtung der eingebrachten Fasern, gestaltet und an die gewünschten Anforderungen angepaßt werden. Kunststoffe haben ein gutes Verformungsverhalten und ein geringes Gewicht, was ebenfalls erhebliche Vorteile bei der Auslegung von Fronthaubenstrukturen mit sich bringt.The cover layer may be made of a fiber composite material, such as a fiberglass mat, plastic and / or metal consist. If the cover layer is the outer skin, metal has the Advantage that it is well paintable and can be formed by deep drawing. at fiber reinforced materials can the material properties individually in a known manner, for example about the orientation of the introduced fibers, designed and to the desired Adapted requirements become. Plastics have a good deformation behavior and a low weight, which also considerable advantages in the design of front hood structures.

Für die Unterstruktur kommen ebenfalls Materialien, wie Faserverbundwerkstoff, Kunststoff und/oder Metall in Frage.For the substructure also come materials, such as fiber composite, Plastic and / or metal in question.

Die Zwischenlage kann beispielsweise aus Metall und/oder Kunststoff gefertigt werden. Die Form kann schaum-, waben- oder rippenförmig sein. Metalle und Kunststoffe bieten den Vorteil, daß sich Stegformen und Abstände einzelner Rippen bzw. Waben einfach variieren lassen. So kann über die Struktur der Zwischenlage auf besonders einfache Art und Weise das Maß der Energieabsorption der Zwischenlage eingestellt werden. Bei Schäumen läßt sich das Maß der Energieabsorption beispielsweise ohne großen Aufwand über deren Dichte verändern. Es sind auch andere Materialien denkbar, wie beispielsweise Pappe.The liner can, for example made of metal and / or plastic. The mold can be foamy, honeycomb or ribbed his. Metals and plastics offer the advantage that web forms and distances single ribs or honeycombs can vary easily. So can about the structure the liner in a particularly simple way the degree of energy absorption the liner are set. With foams, the degree of energy absorption can be for example, without large Effort over change their density. It Other materials are conceivable, such as cardboard.

Bei einer Unterstruktur aus faserverstärkten Kunststoffen können die lokalen Materialschwächungen über lokal veränderte Faserstrukturen entstehen. Durch eine bestimmte Ausrichtung oder eine Unterbrechung der in die faserverstärkten Kunststoffe eingebrachten Fasern können auf einfache Art und Weise Materialschwächungen hergestellt werden. Bei einer Faserunterbrechung werden beispielsweise Fasermatten in Streifen oder Rechtecke geschnitten. Diese Streifen bzw. Rechtecke werden nebeneinander gelegt, ohne daß sie sich überdecken, so daß Bereiche ohne Fasern entstehen, und anschließend mit Harz getränkt. Die Fasermatten können vor dem Tränken mit Harz auch eingeritzt werden, so daß Bereiche mit weniger Fasern entstehen.In a substructure made of fiber-reinforced plastics, the local weakening of the material may be caused by locally altered fiber structures. By a certain orientation or an interruption of the fibers introduced into the fiber-reinforced plastics material weakenings can be produced in a simple manner. In a fiber interruption, for example, fiber mats are cut into strips or rectangles. These strips or rectangles are placed side by side, without overlapping, so that areas without fibers arise, and then impregnated with resin. The fiber mats may also be scored with resin prior to impregnation so that Be rich with fewer fibers.

Desweiteren können sowohl bei Unterstrukturen aus Faserverbundwerkstoffen als auch aus Kunststoff oder Metall die Materialschwächungen durch verringerte Querschnitte, wie beispielsweise eingeritzte oder eingeätzte Nuten, realisiert werden. Es können auch tiefere Vorschädigungen/Schwächungen in die Unterstruktur eingebracht werden als durch Ritzen oder Ätzen. Die lokalen Sollbruchstellen können durch diese Verfahrensschritte nach der Fertigstellung der Fronthaubenstruktur in die Unterstruktur eingebracht werden. So kann die Fronthaube auf einfache Art und Weise individuell an verschiedenste Anforderungen angepaßt werden, wie beispielsweise unterschiedliche Aggregate im Innenraum.Furthermore, both substructures made of fiber composites as well as plastic or metal the material weakenings reduced cross sections, such as scribed or etched grooves, will be realized. It can also deeper previous damage / weakening be introduced into the substructure as by scribing or etching. The local breaking points can through these process steps after completion of the bonnet structure be introduced into the substructure. So can the front hood in a simple way individually to the most diverse requirements customized be such as different units in the interior.

Im folgenden wird die erfindungsgemäße Fronthaubenstruktur anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:The following is the front hood structure according to the invention explained in more detail with reference to the embodiment shown in the drawing. It demonstrate:

1 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Fronthaubenstruktur vor einem Aufprall; 1 a sectional view of a front hood structure according to the invention before an impact;

2 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Fronthaubenstruktur nach einem Aufprall; und 2 a sectional view of a front hood structure according to the invention after an impact; and

3 ebenfalls eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Fronthaubenstruktur nach einem Aufprall. 3 also a sectional view of a front hood structure according to the invention after an impact.

In 1 ist ein Schnitt durch eine Fronthaubenstruktur 1, welche aus einer Deckschicht 2, einer energieabsorbierenden Zwischenlage 3 und einer Unterstruktur 4 besteht, dargestellt. Die einzelnen Schichten 2, 3, 4 sind parallel zueinander ausgerichtet, wobei die Deckschicht 2 nach außen gerichtet ist und die Unterstruktur 4 einem Innenraum, beispielsweise einem Motorraum, zugewandt ist. Die Deckschicht 2 besteht aus Metall, die energieabsorbierende Zwischenlage 3 aus einem Kunststoffschaum und die Unterstruktur 4 aus mit Harz 5 getränkten Glasfasermatten 6. In der Unterstruktur 4 befinden sich Sollbruchtellen 7 in Form von Faserunterbrechungen 7' und verringerten Querschnitten 7''. Für die Faserunterbrechungen 7' wird die Glasfasermatte 6 in einzelne Streifen geschnitten bevor sie mit Harz 5 getränkt wird. Die verringerten Querschnitte 7'' entstehen durch ein Anritzen der Glasfasermatte 6 nach dem Tränken mit Harz 5. Unterhalb der Unterstruktur 4 – im Innenraum – befindet sich ein Aggregat 8, beispielsweise ein Motor.In 1 is a section through a bonnet structure 1 which consists of a topcoat 2 , an energy absorbing liner 3 and a substructure 4 exists. The individual layers 2 . 3 . 4 are aligned parallel to each other, with the cover layer 2 directed outward and the substructure 4 an interior, such as an engine compartment, facing. The cover layer 2 Made of metal, the energy absorbing liner 3 from a plastic foam and the substructure 4 made with resin 5 soaked fiberglass mats 6 , In the substructure 4 are predetermined breaking points 7 in the form of fiber breaks 7 ' and reduced cross sections 7 '' , For the fiber breaks 7 ' becomes the fiberglass mat 6 cut into individual strips before using resin 5 is soaked. The reduced cross sections 7 '' caused by a scratching of the glass fiber mat 6 after soaking in resin 5 , Below the substructure 4 - in the interior - is an aggregate 8th For example, a motor.

In 2 und 3 ist jeweils ein Schnitt durch eine sandwichförmige Fronthaubenstruktur 1 mit einer Deckschicht 2, einer Zwischenlage 3 und einer mehrteiligen Unterstruktur 4 nach einer Krafteinwirkung F dargestellt. Unterhalb der Fronthaubenstruktur 1 befindet sich ein Aggregat 8. Die Unterstruktur 4 ist durch die Krafteinwirkung F in mehrere Teile gebrochen.In 2 and 3 is in each case a section through a sandwich-shaped bonnet structure 1 with a cover layer 2 , a liner 3 and a multi-part substructure 4 represented by a force F. Below the bonnet structure 1 there is an aggregate 8th , The substructure 4 is broken by the force F into several parts.

Im folgenden wird die Funktionsweise der Fronthaubenstruktur 1 anhand der 2 erläutert.The following is the operation of the bonnet structure 1 based on 2 explained.

Im Falle einer Krafteinwirkung F von außen auf die Fronthaubenstruktur 1 wird die Fronthaubenstruktur 1 nach unten in Richtung Innenraum, beispielsweise einem Motorraum, gedrückt. Da sich in der Unterstruktur 4 Sollbruchstellen 7 befinden, reißt die Unterstruktur 4 an den materialgeschwächten Stellen 7', 7'' auf, sobald sie auf einen Widerstand im Innenraum, beispielsweise ein Aggregat 8, stößt. Die Unterstruktur 4 zerbricht in mehrere Abschnitte. Die Abschnitte der Unterstruktur 4, die sich oberhalb des Aggregats 8 befinden, werden in Richtung der Zwischenlage 3 verschoben. Dabei wird die Zwischenlage 3 zusammengepreßt und Energie absorbiert. Durch das lokale Versagen der Unterstruktur 4 kann die Zwischenlage 3 gezielt an der Stelle aktiviert werden, an der die Unterstruktur 4 auf das Aggregat 8 stößt, wodurch gezielt Energie absorbiert wird. Folglich wird die Verletzungsgefahr reduziert. Die beim Versagen der Unterstruktur 4 entstehenden scharfen Kanten befinden sich auf der dem Innenraum zugewandten Seite und stellen somit kein Verletzungspotential dar.In the case of a force F from the outside on the bonnet structure 1 becomes the bonnet structure 1 down towards the interior, such as an engine compartment, pressed. Being in the substructure 4 Predetermined breaking points 7 are located, ruptures the substructure 4 at the material-weakened areas 7 ' . 7 '' on, as soon as they encounter a resistance in the interior, such as an aggregate 8th , pushes. The substructure 4 breaks into several sections. The sections of the substructure 4 that are above the aggregate 8th are in the direction of the liner 3 postponed. This is the liner 3 compressed and absorbed energy. Due to the local failure of the substructure 4 can the liner 3 be selectively activated at the point where the substructure 4 on the aggregate 8th pushes, which targeted energy is absorbed. Consequently, the risk of injury is reduced. The failure of the substructure 4 Emerging sharp edges are located on the side facing the interior and thus pose no injury potential.

Trifft die Unterstruktur 4 nach einer Krafteinwirkung F nicht auf ein darunterliegendes Aggregat 8, so kann es trotzdem aufgrund der Biegung der Deckschicht 2 und der Zwischenlage 3 zu einem Brechen der Unterstruktur 4 kommen (3). Dadurch werden die elastischen Eigenschaften der Fronthaubenstruktur reduziert. Dies wirkt sich positiv auf die Kopfbelastung aus, weil das Maß an Energieabsorption bei einem Aufprall erhöht wird.Meets the substructure 4 after a force F not on an underlying aggregate 8th However, it may still be due to the bending of the topcoat 2 and the liner 3 to a breaking of the substructure 4 come ( 3 ). This reduces the elastic properties of the bonnet structure. This has a positive effect on the head load, because the degree of energy absorption is increased in an impact.

Claims (7)

Fronthaubenstruktur für ein Kraftfahrzeug mit – einer nach außen gerichteten Deckschicht, – einer einem Innenraum zugewandten Unterstruktur und – einer energieabsorbierenden Zwischenlage, welche zwischen Deckschicht und Unterstruktur angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterstruktur (4) lokale Sollbruchstellen (7) aufweist.A bonnet structure for a motor vehicle, having - an outwardly directed cover layer, - a substructure facing an interior, and - an energy absorbing intermediate layer, which is arranged between cover layer and substructure, characterized in that the substructure ( 4 ) local predetermined breaking points ( 7 ) having. Fronthaubenstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (2) aus Faserverbundwerkstoff, Kunststoff und/oder Metall besteht.Front hood structure according to claim 1, characterized in that the cover layer ( 2 ) consists of fiber composite material, plastic and / or metal. Fronthaubenstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterstruktur (4) aus Faserverbundwerkstoff, Kunststoff und/oder Metall besteht.Front hood structure according to claim 1, characterized in that the substructure ( 4 ) consists of fiber composite material, plastic and / or metal. Fronthaubenstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die energieabsorbierende Zwischenlage (3) aus Metall und/oder Kunststoff besteht.Front hood structure according to claim 1, characterized in that the energy absorbing intermediate layer ( 3 ) consists of metal and / or plastic. Fronthaubenstruktur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die energieabsorbierende Zwischenlage (3) eine schaum-, waben- und/oder rippenförmige Struktur hat.Front hood structure according to claim 4, characterized in that the energy absorbing intermediate layer ( 3 ) has a foam, honeycomb and / or rib-shaped structure. Fronthaubenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die lokalen Sollbruchstellen (7) durch veränderte Faserstrukturen (7') gebildet sind.Front hood structure according to one of claims 1 to 5, characterized in that the local predetermined breaking points ( 7 ) by changing fiber structures ( 7 ' ) are formed. Fronthaubenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die lokalen Sollbruchstellen (7) durch verringerte Querschnitte (7'') gebildet sind.Front hood structure according to one of claims 1 to 5, characterized in that the local predetermined breaking points ( 7 ) by reduced cross sections ( 7 '' ) are formed.
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