DE60126673T2

DE60126673T2 - Verkleidungskonstruktion für motorhaube eines personenwagenaufbaus

Info

Publication number: DE60126673T2
Application number: DE60126673T
Authority: DE
Inventors: T co Kobe Corp.Res. Lab.K.K.K. SeikoSh FUJIMOTO
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2000-12-13
Filing date: 2001-12-13
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2021-12-14
Also published as: DE60126673D1; EP1357018B1; US7150496B2; KR20080065315A; KR100955550B1; WO2002047961A1; EP1357018A4; US20040021342A1; KR20030074656A; EP1357018A1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeugmotorhauben-Verkleidungsstruktur, welche sich in der Kopfaufschlagwiderstandsfähigkeit zum Schützen eines Fußgängers auszeichnet und aus einem Material, wie einem Aluminiumlegierungsstahl, gefertigt bzw. hergestellt ist, der in der Biegesteifigkeit, der Verwindungs- bzw. Torsionssteifigkeit und dgl. exzellent ist.
Stand der Technik
Üblicherweise verwendet die Verkleidungskonstruktion bzw. -struktur von Fahrzeugkörper- bzw. -karosseriegliedern, wie für Automobile, eine Struktur mit geschlossenem Querschnitt durch Räume in Kombination mit einer Außenplatte bzw. einem Außenpaneel (nachfolgend der Einfachheit halber als eine Außenseite bezeichnet) und einer Innenplatte bzw. einem Innenpaneel (nachfolgend der Einfachheit halber als eine Innenseite bezeichnet).
Die Paneel- bzw. Plattenstrukturen bzw. Verkleidungskonstruktionen für eine Fahrzeugmotorhaube, ein Dach, Türen und dgl. verwenden insbesondere mechanische Löt- und Klebemittel, wie Harze, um die Außenseite bzw. das Äußere und die Innenseite bzw. das Innere zu kombinieren, welches an einer Seite der Außenseite zu dem Boden des Fahrzeugkörpers bzw. der Fahrzeugkarosserie angeordnet ist, um die Außenseite zu verstärken.
Das Innere oder sowohl das Innere als auch das Äußere für diese Fahrzeugmotorhauben-Verkleidungsstrukturen verwenden nunmehr hochsteife und formbare Aluminiumlegierungsplatten, wie AA oder JIS-Standard entsprechende 3000, 5000, 6000 und 7000 Serien aus Gewichtseinsparungsgründen zusätzlich zu oder statt dem konventionell verwendeten Stahl. Nachfolgend wird Aluminium einfach als Al bezeichnet.
Seit neuem müssen Fahrzeugverkleidungskonstruktionen bzw. -paneel- bzw. -plattenstrukturen, beinhaltend die Al-Legierungsplatten, hochsteif ebenso wie dünn und leichtgewichtig sein. Die Gliedcharakteristika bzw. -eigenschaften müssen in der Biegesteifigkeit der Torsionssteifigkeit und Zugsteifigkeit (Eindellungswiderstand) exzellent sein.
Konventionellerweise sind Fahrzeugmotorhauben-Innenseiten bzw. -teile in der Träger- bzw. Balkenart und der Kegel- bzw. Konusart verfügbar. Die Balkenart-Innenseiten stellen jede Platte bzw. jedes Paneel mit einem Trimmabschnitt zur Gewichtseinsparung zur Verfügung. Die Kegel- bzw. Konus-Typ-Innenseiten haben keinen Trimmabschnitt auf der Basis der geschlossenen Querschnittsstruktur. Relative große konvexe Abschnitte (Vorsprünge bzw. Erhebungen), welche Kegel genannt sind bzw. werden, sind an der konusartigen bzw. Konus-Typ-Innenseite in einem regelmäßigen Intervall angeordnet. Jeder Konus hat eine trapezoidale Schnittansicht. In bezug auf die Zugsteifigkeit bzw. -festigkeit und die Biegesteifigkeit ist eine Motorhaubenstruktur unter Verwendung dieses Inneren (Konus-Typ-Haubenstruktur) äquivalent zu einer Struktur, die das Balkenart-Innere (balkenartige Haubenstruktur) in Übereinstimmung mit dem Steifigkeitsdesign der Haube aufweist. Andererseits ist in bezug auf die Torsionssteifigkeit die konusartige Haubenstruktur etwa zwei Mal so steif wie die balkenartige Haubenstruktur.
In letzter Zeit wurde spezielle Aufmerksamkeit auf die konusartige Haubenstruktur gerichtet.
Neulich tendieren aus dem Gesichtspunkt eines Schützens von Fußgängern die Motorhaubendesignerfordernisse dazu, die Sicherheit gegen einen Aufschlag bzw. Aufprall eines Fußgängerkopfs zu berücksichtigen. Betreffend die balkenartige Haubenstruktur gibt es zahlreiche Offenbarungen (JP-A Nr. 165120/1995, 285466/95 und 139338/93). Zusätzlich spezifiziert die EEVC (European Enhanced VeHICle-Safety Committee) einen HIC-Wert von 1000 oder weniger als eine Haubenbedingung in bezug auf den Aufprall- bzw. Aufschlagwiderstand für Erwachsenen- und Kinderköpfe (beschrieben in dem Report der EEVC Arbeitsgruppe 17, Verbesserte Testverfahren zum Evaluieren von Fußgängerschutz durch Kraftfahrzeuge, Dezember 1998).
Jedoch ist der Stand der Technik durch die folgenden Probleme begleitet.
(1) [Problem 1] Erhöhen der Zugsteifigkeit
Hier können Fälle auftreten, wo die konventionellen konusartigen und balkenartigen Innenseiten bzw. -teile nicht dem Erfordernis für eine erhöhte Steifigkeit genügen können, wenn sie verdünnt werden und leichtgewichtig gemacht werden.
13(a) ist eine Längsschnittansicht einer Innenseite. 13(b) ist eine Draufsicht auf die Innenseite bzw. das Innere. Wie dies in diesen Figuren gezeigt ist, werden bzw. sind zahlreiche konische konvexe Abschnitte (Vorsprünge) 14 in einem regelmäßigen Intervall bzw. Abstand an der Ober fläche einer konusartigen bzw. Kegel-Typ-Innenseite 13 angeordnet. Es wird ein ebener bzw. flacher Abschnitt oder ein konkaver Abschnitt 16 zwischen den konvexen Abschnitten 14 ausgebildet. Das Bezugszeichen 21 bezeichnet einen hufeisenförmigen Wulst, der an einem Außenseitenumfang der Platte bzw. des Paneels zur Verfügung gestellt ist. Der Wulst 21 wird allgemein für das Verstärken der Steifigkeit der Innenseite verwendet.
Wie dies in 13(a) gezeigt ist, ist die konusartige Innenseite 13 mit einer Al-Legierungs-Außenseite 12 verbunden, die eine spezifische Krümmung aufweist, um die geschlossene Querschnittsstruktur durch Räume bzw. Abstände auszubilden und um in eine Paneel- bzw. Plattenstruktur 11 integriert zu werden. In dem Beispiel von 13(a) wird eine Harzschicht 15 auf einer ebenen Oberseite 14a der konvexen Seite 14 an der Innenseite 13 zur Verfügung gestellt. Die Harzschicht 15 wird verwendet, um die konvexe Seite 14 der Innenseite 13 mit einer rückwärtigen Oberfläche 12a der Außenseite 12 zu verbinden. Der Plattenumfang ist gesäumt bzw. eingefaßt (gebogen), um in die Plattenstruktur integriert zu werden.
14 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel eines Anwendens der balkenartigen Innenseite an einer Fahrzeugkörpermotorhaube zeigt. Wie dies in 14 gezeigt ist, umfaßt die balkenartige Innenseite 17 Träger bzw. Balken 19, die geeignet in Längsrichtung, Querrichtung und geneigt unter bezug auf eine Ebenenrichtung der Platte kreuzen. Die balkenartige Innenseite hat eine Zuricht- bzw. Verkleidungs- bzw. Trimmstruktur, die einen getrimmten Raumabschnitt 20 zwischen den Balken 19 aufweist. Die balkenartige Innenseite 17 ist auch mit der rückwärtigen Oberfläche einer Außenseite 18 verbunden, um die geschlossene Querschnittsstruktur durch Räume auszubilden und um in eine Plattenstruktur integriert zu werden.
Die Plattenstruktur ist lokal durch verstärkende bzw. Verstärkungsglieder, wie eine Gelenk- bzw. Scharnierverstärkung 21 und eine Rasten- bzw. Klinkenverstärkung 22 verstärkt, beinhaltend die konusartige Innenseite.
Diese konusartigen bzw. Kegel-Typ-Motorhaubenstrukturen sind etwa zwei Mal so steif wie konventionell verwendete balkenartige Motorhaubenstrukturen für allgemeine Zwecke, und es kann angenommen werden, daß sie exzellent in dem steifen Design sind. Dies deshalb, da sich die geschlossene Querschnittsstruktur der konusartigen Haubenstruktur in der Steifigkeit gegen eine Verwindungs- bzw. Torsionslast auszeichnet. Zusätzlich hat die konusartige Haubenstruktur die Biegesteifigkeit äquivalent zu jener der balkenartigen Haubenstruktur. Die konusartige Motorhaubenstruktur muß nicht notwendigerweise die ausreichende Zugsteifigkeit bzw. -festigkeit zur Verfügung stellen. Von der konusartigen Haubenstruktur ist gefordert, die Zugfestigkeit bzw. Zugsteifigkeit zu erhöhen.
Als ein Ergebnis muß eine relativ große dicke Platte für das Paneel unter Opferung einer Gewichtseinsparung verwendet werden, um die Zugsteifigkeit der konventionellen konusartigen Innenseite zu erhöhen.
Daher ist es ein Ziel bzw. Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine Fahrzeugmotorhauben-Verkleidungsstruktur zur Verfügung zu stellen, die fähig ist, eine Anforderung nach erhöhten Steifigkeiten, wie der Zugsteifigkeit, zu erfül len, um eine Gewichtseinsparung durch ein Verdünnen der Platte bzw. des Paneels unter der Annahme einer hohen Torsionssteifigkeitscharakteristik der konventionellen geschlossenen Querschnittstruktur zu nutzen.
(2) [Problem 2] Verbessern der Kopfaufschlagwiderstandsfähigkeit für ein Schützen von Fußgängern
Allgemein wird die Kopfaufschlagwiderstandsfähigkeit in Übereinstimmung mit dem folgenden HIC (Head Injury Criteria, Kopfverletzungskriterien-) Wert in bezug auf Automobile Technical Handbook, Vol. 3, Test and Evaluation, 2. Aufl. (Society of Automotive Engineers of Japan, Inc., Juni 15, 1992) ausgewertet.
wo a eine zusammengesetzte 3-Achsen-Beschleunigung (in Einheiten von G) am Kopfzentrum und t1 und t2 Zeiten sind, die die Beziehung von 0 < t1 < t2 aufweisen, um einen maximalen HIC-Wert zu bewirken. Eine Betätigungszeit (t2-t1) ist spezifiziert, 15 ms oder weniger zu sein.
Der Report der EEVC Arbeitsgruppe 17 spezifiziert einen HIC-Wert von 1000 oder weniger für jeden von Aufschlagwiderständen für Erwachsenen- und Kinderköpfe als eine Bedingung, die der Motorhaube zuzuschreiben sind. In diesem Bericht verwendet der Kopfaufschlag- bzw. -aufpralltest eine Kopfaufschlaggeschwindigkeit von 40 km/h. Der Test spezifiziert ein Gewicht von 4,8 kg, einen externen Durchmesser von 165 mm und einen Aufprall- bzw. Aufschlagwinkel von 65 Grad für einen Erwachsenenkopf; und ein Gewicht von 2,5 kg, einen externen Durchmesser von 130 mm und einen Aufschlagwinkel von 50 Grad für einen Kinderkopf.
Während des Kopfaufschlagtests schlägt der Kopf des Fußgängers zuerst auf der Außenseite bzw. dem Außenteil auf. Dann schreitet der Deformationsprozeß fort, um eine reaktive Kraft auf starre bzw. steife Teile, wie einen Motor in dem Motorraum über das Innere bzw. Innenteil zu übertragen, was einen übermäßigen Aufschlag bzw. Schlag auf den Kopf bewirkt. Der Kopf wird einer ersten Beschleunigungswelle und einer zweiten Beschleunigungswelle unterworfen. Die erste Beschleunigungswelle ist bzw. wird hauptsächlich durch den Aufschlag gegen die Außenseite etwa innerhalb von 5 ms vom Beginn des Aufschlags generiert bzw. erzeugt. Wenn das Innere bzw. die Innenseite auf einen starren Gegenstand aufschlägt, wird die zweite Beschleunigungswelle etwa 5 ms oder später vom Beginn des Aufschlags generiert. Die elastische Steifigkeit des Außenteils bestimmt hauptsächlich die Größe bzw. Größenordnung der ersten Beschleunigungswelle. Die elastoplastische Steifigkeit der Innenseite bestimmt hauptsächlich die Größe der zweiten Beschleunigungswelle. Verformungs- bzw. Deformationsenergien der Außenseite und der Innenseite absorbieren die kinetische Energie an dem Kopf. Wenn die Kopfbewegungsdistanz ein Spiel zwischen der Außenseite und einem starren Gegenstand, wie einem Motor, übersteigt, wird der Kopf direkt einer reaktiven Kraft von dem steifen Gegenstand bzw. Objekt unterworfen. Folglich wird der Kopf einer fatalen Beschädigung unterworfen, die äquivalent einem übermäßigen Aufschlag ist, der stark den maximalen HIC-Wert von 1000 übersteigt.
(3) [Problem 2-1] Fähigkeit, den HIC-Wert abzusenken, trotz eines kleinen Kopfbewegungsabstands
Demgemäß kann, da bzw. wenn ein Spiel bzw. Freiraum zwischen dem Äußeren und einem starren Gegenstand, wie dem Motor, erhöht wird, der Kopfbewegungsabstand erhöht werden. Dies ist vorteilhaft, um den HIC-Wert zu reduzieren. Jedoch ist das Motorhaubendesign in unvermeidbarer Weise durch Beschränkungen begleitet. Es besteht ein Erfordernis für eine Motorhaubenstruktur fähig zu sein, den HIC-Wert trotz eines kleinen Spiels bzw. Abstands und einer kurzen Kopfbewegungsdistanz zu reduzieren.
Strengere Aufschlagbedingungen sind erforderlich insbesondere für den Aufschlag eines Erwachsenenkopfs als für den Kinderkopfaufschlag. Ein zusätzliches Spiel muß zwischen der Außenseite und der Oberfläche des starren Gegenstands über die Erlaubnis des Designs hinaus zur Verfügung gestellt sein bzw. werden (wie dies in dem Report der EEVC Arbeitsgruppe 17 beschrieben ist).
Als ein weiteres Problem ist es schwierig, den HIC-Wert von 1000 für sowohl Kinder als auch für Erwachsene mit unterschiedlichen Aufschlagcharakteristika entlang der Linie WAD1500 zu erfüllen, welche eine Möglichkeit von Kopfaufschlägen für sowohl Kinder als auch Erwachsene zur Verfügung stellt. Die Linie WAD1500 zeigt einen Abstand von 1500 mm entlang der Grenzlinie von der Bodenoberfläche an der Fahrzeugkörpervorderseite bis zur Motorhaubenaufschlagposition an. Spezifischer ist die Linie WAD1500 für eine Motorhaube einer großen Limousine unmittelbar über dem Motor angeordnet, so daß gerade ein kleines Spiel zwischen der Außenseite und der Oberfläche des starren Gegenstands belassen ist, das eine Erfordernis für effektive Gegenmaß nahmen bewirkt (beschrieben in dem Report der EEVC Arbeitsgruppe 17).
(4) [Problem 2-2] Einheitlicher bzw. gleichförmiger HIC-Wert, unabhängig von Aufschlagabschnitten
In Hinblick auf die Kopfaufschlagpositionen resultiert ein großer HIC-Wert unmittelbar über dem Rahmen für die balkenartige Motorhaubenstruktur oder an dem Konusscheitel für die konusartige Motorhaubenstruktur. Dies deshalb, da diese Abschnitte eine hohe lokale Steifigkeit zur Verfügung stellen, eine kleine Deformation bewirken, wenn sie auf einen starren Gegenstand aufschlagen, und einer hohen Reaktionskraft von dem starren Gegenstand unterworfen sind. Aus dem Gesichtspunkt der Sicherheit bestand ein Erfordernis für eine Hauben- bzw. Motorhaubenstruktur, welche einen etwa gleichmäßigen HIC-Wert unabhängig von Aufschlagabschnitten zur Verfügung stellen kann.
(5) [Problem 2-3] Anwendbarkeit von Aluminiummaterial
Das dritte Problem, das zu lösen ist, ist es, eine exzellente Kopfaufschlagwiderstandsfähigkeit trotz der Verwendung eines Aluminiummaterials, das zu einer Gewichtseinsparung fähig ist, als ein Motorhaubenmaterial zur Verfügung zu stellen. Das Aluminiummaterial wird häufig für ein Verringern des Gewichts der Haube verwendet. Verglichen mit der Verwendung von Stahlmaterial wird jedoch die Verwendung von Aluminiummaterial allgemein als nachteilig aus dem Gesichtspunkt eines Schützens von Fußgängern betrachtet. Dies hauptsächlich deshalb, da der Elastizitätsmodul und das spezifische Gewicht von Aluminiummaterial etwa ein Drittel von jenen von Stahlmaterial sind. Wenn die Haube verwendet wird, um die kinetische Energie des Kopfs zu absorbieren, sind die Membransteifigkeit bzw. -festigkeit und das Gewicht der Aluminiumhaube als die Paneel- bzw. Plattenstruktur unzureichend, verglichen mit jenen der Stahlhaube.
Die Biegesteifigkeit eines Plattenmaterials ist proportional ET³, wobei E ein Young'scher Modul ist und T eine Plattenstärke bzw. -dicke. Die Membransteifigkeit davon ist proportional zu ET. Wenn das Stahlmaterial (Young'scher Modul Es, Plattendicke Ts und spezifisches Gewicht γs) durch das Aluminiummaterial (Young'scher Modul Ea, Plattendicke Ta und spezifisches Gewicht γa) ersetzt wird, wird die Plattenstärke wie folgt so bestimmt, daß dieselbe Biegesteifigkeit resultiert. EaTa3 = EsTs3 Ea/Es = 1/3
Somit Ta/Ts = 31/3 = 1,44
Ein Membransteifigkeitsverhältnis der Aluminiumhaube zu der Stahlhaube wird: (EaTa)/EsTs = 1,44/3 = 0,48
Ein Gewichtsverhältnis davon wird: (Taγa)/(Tsγs) = 1,44/3 = 0,48
Die Membransteifigkeit und das Gewicht der Aluminiumhaube bzw. -motorhaube sind nur 0,48 mal so groß wie jene der Stahlhaube. Als ein Ergebnis erhöht sich, wenn der Kopf auf die Haube aufschlägt, die Kopfbewegungsdistanz und der Kopf schlägt leicht auf ein starres Objekt auf. Die Außenseite absorbiert wenig Energie bei der ersten Beschleunigungswelle, was die zweite Beschleunigungswelle erhöht. Dementsprechend erhöht die konventionelle Haubenstruktur den HIC-Wert, was es sehr schwierig macht, Grenzwerte des HIC-Werts zu erfüllen.
Selbstverständlich stellt, indem Ta gleich einem Dreifachen von Ts gemacht wird, dies dasselbe Membransteifigkeitsverhältnis und Gewichtsverhältnis wie jene für die Stahlhaube zur Verfügung. Jedoch bewirkt dies übermäßige Kosten, die für das Design unpraktisch sind.
Auf diese Weise ist es sehr schwierig, das Aluminiummaterial für die Haube und beschränkende Bedingungen für den Kopfaufschlag unter dieser Bedingung zu verwenden. Selbstverständlich kann, wenn hier eine Aluminiumhaubenstruktur gefunden wird, welche diese Bedingung erfüllt, eine Stahlhaube, die diese Struktur anwendet, weiter den HIC-Wert absenken.
Wie oben erwähnt, summiert das Folgende Probleme, die für die Haubenstruktur aus dem Gesichtspunkt eines Fußgängerschutzes als einen weiteren Gegenstand der vorliegenden Erfindung zu lösen sind.

(a) Fähigkeit eines Absenkens des HIC-Werts trotz eines kleinen Kopfbewegungsabstands;
(b) Bereitstellen des etwa gleichmäßigen HIC-Werts unabhängig von Aufschlagabschnitten auf der Haube; und
(c) Fähigkeit eines ausreichenden Absenkens des HIC-Werts, selbst wenn eine Aluminiumhaube verwendet wird.

EP 0 992 418 A2 offenbart eine Motorhaube, umfassend ein oberes Teil und ein unteres Teil, die Längsrippen aufweisen.
US 5 884 962 offenbart ein Aufprall- bzw. Stoßabsorptionsglied, umfassend ein Blatt bzw. Blech aus knitterbarem Material, das gekrümmte bzw. krummlinige Vorsprünge aufweist.
WO 00/35612 offenbart dreidimensionale zelluläre Strukturkomponenten, die aus zwei Blättern hergestellt sind, die eine dreidimensionale komplexe Form bzw. Gestalt aufweisen.
US 5 124 191 offenbart eine strukturelle bzw. Strukturplatte, umfassend ein erstes metallisches Blatt und ein zweites Kunststoffversteifungsblatt. Das Kunststoffblatt umfaßt unregelmäßige schalenförmige Elemente, die zur Verfügung gestellt sind, um eine gewünschte Stärke und Steifigkeit zu erhalten.
Es ist das Ziel der Erfindung, eine Motorhaubenplatte bzw. -verkleidung zur Verfügung zu stellen, welche eine Verletzung eines Fußgängers in dem Fall einer Kollision mit einem Auto verhindern oder reduzieren kann.
Dieses Ziel wird durch eine Motorhaubenplatte bzw. -verkleidung erfüllt, die die in Anspruch 1 geoffenbarten Merkmale aufweist. Bevorzugte Ausbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Es wird die Innenseite bzw. das Innenteil zur Verfügung gestellt, die bzw. das einen gewellten Querschnitt aufweist (nachfolgend als das gewellte Innere bezeichnet), wie dies oben erwähnt ist. Wenn die Fahrmotorhauben-Verkleidungsstruktur, die die gewellte Innenseite verwendet (nachfolgend als die gewellte Haubenstruktur bezeichnet), die Außenseite bzw. das Äußere und die Innenseite bzw. das Innere verwendet, welche verdünnt sind, ist es möglich, drastisch die Zugfestigkeit der Haubenstruktur zu verbessern. Zusätzlich können die Biegesteifigkeit und die Verwindungs- bzw. Torsionssteifigkeit ebenfalls ausreichend sichergestellt werden. Als ein Ergebnis kann die Haube gehindert werden, gegen externe Lasten deformiert zu werden.
Weiterhin ist es im Hinblick auf einen Fußgängerschutz möglich, den Widerstand gegenüber einem Stoß bzw. Aufprall zwischen dem Kopf und der Haube für eine höhere Sicherheit zu verbessern. Folglich können die folgenden Merkmale zur Verfügung gestellt werden.

(a) Fähigkeit eines Absenkens des HIC-Werts trotz eines kleinen Kopfbewegungsabstands;
(b) Bereitstellen des etwa gleichmäßigen HIC-Werts unabhängig von Aufprall- bzw. Stoßabschnitten auf die Haube; und
(c) Fähigkeit eines ausreichenden Absenkens des HIC-Werts selbst unter Verwendung einer Aluminiumhaube.

Zusätzlich zeigt die Paneel- bzw. Verkleidungs- bzw. Plattenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung eine einfache Konfiguration unter Verwendung des oben erwähnten gewellten Inneren. Es ist möglich, die Zugsteifigkeit und die Biegesteifigkeit zu erhöhen und eine Gewichtseinsparung ohne Erhöhen der Innenplattendicke zu ermöglichen, wie dies konventionellerweise praktiziert wird. Eine ebene bzw. flache Platte kann leicht in das oben erwähnte gewellte Innere preßgeformt werden, was eine Herstellung des Inneren selbst leicht macht.
Darüber hinaus ist, wie dies oben erwähnt ist, die Plattenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung fähig, die Steifigkeit als der Verkleidungs- bzw. Plattenstruktur selbst zu erhöhen. Wie dies in Anspruch 4 beschrieben ist, ist es möglich, eine leichtgewichtige Aluminiumlegierung als ein Material für die Außen- und die Innenseite zu verwenden.
Aus dem Gesichtspunkt einer Haubengewichtseinsparung kann die Haubentorsionssteifigkeit drastisch mittels der gewellten Innenseite und der gewellten Haubenstruktur unter Verwendung derselben gemäß der vorliegenden Erfindung verbessert werden, wie dies in Ansprüchen 1 bis 11 ausgeführt wird. Es ist möglich, die Haubenstruktur zur Verfügung zu stellen, die vollständig die Torsionssteifigkeit und die Biegesteifigkeit zeigt. Aus dem Gesichtspunkt eines Fußgängerschutzes ist es möglich, die Haubenstruktur zur Verfügung zu stellen, die exzellent in dem Kopfaufschlagwiderstand ist. In diesem Fall kann die Haubenstruktur, falls sie aus Aluminium hergestellt ist, ausreichend HIC-Werte selbst durch einen kleinen Freiraum zwischen der Außenseite und dem starren Gegenstand absenken und kann etwa gleichmäßige HIC-Werte unabhängig von Aufprall- bzw. Aufschlagpositionen auf der Haube zur Verfügung zu stellen. Weiterhin ist es, wie dies in Anspruch 12 ausgeführt ist, möglich, die konusartige Haubenstruktur unter Verwendung der Stahlaußenseite zur Verfügung zu stellen, die exzellent im Kopfaufschlagwiderstand für einen Fußgängerschutz ist.
Um diese Effekte zu erzielen, folgt die oben erwähnte gewellte Form vorzugsweise einer Sinuskurve oder einer Sinus kurve zur n-ten Potenz, wie dies in Anspruch 2 ausgeführt ist. Die Sinuskurve zur n-ten Potenz bezieht sich auf eine Gruppe von Kurven unter Verwendung sinⁿ(θ), wo θ einen Parameter anzeigt, der eine Position repräsentiert, und n eine ganze Zahl größer oder gleich 1 anzeigt. Die statische Steifigkeit der Haube kann durch die Verwendung des gewellten Inneren verbessert werden, dessen gewellte Form der Sinuskurve oder der Sinuskurve n-ter Ordnung bzw. Potenz folgt. Darüber hinaus ist es möglich, die Kopfbeschleunigung für einen Kopfaufschlag bzw. -aufprall aus dem Gesichtspunkt eines Fußgängerschutzes abzusenken.
Zusätzlich ist es, wie dies in Anspruch 3 ausgeführt ist, bevorzugt, daß die Mehrzahl von gewellten Wülsten in irgendeiner Anordnung zur Verfügung gestellt ist, die aus jenen gewählt ist, welche parallel oder geneigt entlang einer längeren Richtung der Paneel- bzw. Plattenstruktur, konzentrisch etwa um das Zentrum der Plattenstruktur und doppelt gewellt als eine Kombination dieser Anordnungen angeordnet sind. Da das gewellte Innere die Mehrzahl von gewellten Wülsten verwendet, die in irgendeiner Anordnung zur Verfügung gestellt sind, gewählt aus jenen, welche parallel oder geneigt gegen eine längere Richtung der Plattenstruktur, konzentrisch ungefähr um das Zentrum der Plattenstruktur und doppelt gewellt als eine Kombination dieser Anordnungen sind, kann die statische Steifigkeit der Haube verbessert werden. Darüber hinaus ist es möglich, die Kopfbeschleunigung für einen Kopfaufschlag aus dem Gesichtspunkt eines Fußgängerschutzes abzusenken.
Wie dies in Anspruch 5 ausgeführt ist, ist es möglich, einen bevorzugten Bereich der Wellungslänge p des gewellten Inneren basierend auf einer Sinuswelle unter Bezugnahme auf einen Außenseitenkopfdurchmesser d wie folgt in dem Fall eines Kopfaufschlags für einen Fußgängerschutz aus dem Gesichtspunkt einer Aufschlagwiderstandsverbesserung zu formulieren. 0,7 < p/d < 1,7
Dieser Bereich ist für ein Absenken von HIC-Werten effektiv.
Wie dies in Anspruch 6 ausgeführt ist, ist es möglich, einen bevorzugten Bereich einer Wellungshöhe h des gewellten Inneren basierend auf einer Sinuswelle unter Bezugnahme auf einen Außenseitenkopfdurchmesser d wie folgt in dem Fall eines Kopfaufschlags für einen Fußgängerschutz aus dem Gesichtspunkt einer Stoß- bzw. Aufprallwiderstandsverbesserung zu formulieren. 0,15 < h/d < 0,4
Dieser Bereich ist für ein Absenken von HIC-Werten effektiv.
D.h. HIC-Werte nehmen stark durch die Verwendung des gewellten Inneren ab, dessen Wellungshöhe und Wellungslänge die bevorzugten Bereiche erfüllen, wie dies in Ansprüchen 5 und 6 ausgeführt ist. Es ist möglich, die Haubenstruktur exzellent in dem Kopfaufschlagwiderstand zur Verfügung zu stellen.
Wenn die Innenplatte lokal mit einer verstärkten bzw. Verstärkungsplatte versehen ist, wie dies in Anspruch 7 ausgeführt ist, kann die Kopfaufschlagwiderstandsfähigkeit an der verstärkten Position erhöht werden. Es ist möglich, die Haubenstruktur zur Verfügung zu stellen, die fähig ist, lokal den Kopfaufprallwiderstand an einer Position zu verbessern, wo ein kleiner Freiraum zwischen der Außenseite und der Oberfläche des starren Gegenstands besteht.
Wenn das Verfahren zum weichen Verbinden der Außenseite und der Innenseite zur Verfügung gestellt wird, wie dies in Anspruch 8 ausgeführt ist, ist die Oberseite der gewellten Innenseite mit lokalen Verbindungsabschnitten in einer quervernähten oder verteilten Weise versehen, wie dies in Anspruch 9 ausgeführt ist. Da sehr weiche Verbindungsabschnitte zur Verfügung gestellt sind, gibt es kein Opfern einer Rückvibration zwischen der Außenseite und der Innenseite während eines Kopfaufschlags aus dem Gesichtspunkt des Fußgängerschutzes. Als ein Ergebnis wird die Kopfbeschleunigungswellenform gestört, um zu ermöglichen, daß der HIC-Wert abgesenkt wird.
Die Erfindung, wie sie in Anspruch 10 ausgeführt ist, verwendet das Innere bzw. die Innenseite (nachfolgend als das Spline- bzw. Keilwellennut-Typ-Innere bezeichnet), dessen gewellte Form durch eine Spline-Funktion definiert ist. Folglich kann das gewellte Innere unter Berücksichtigung einer Anordnung von komplizierten starren Teilen in einem Motorraum ausgebildet bzw. konstruiert sein. Es ist möglich, HIC-Werte abzusenken und den Kopfaufschlagwiderstand zu verbessern.
Die Erfindung, wie sie in Anspruch 11 ausgeführt ist, kann effizient eine Kopfaufschlagenergie mittels der Stahlaußenseite absorbieren, die eine große Membransteifigkeit und ein großes Gewicht aufweist, die erste Beschleunigungswelle des Kopfs auf eine geeignete Größe steuern bzw. regeln und effizient die verbleibende Stoßenergie mittels des gewellten Aluminiumlegierungs-Inneren oder dgl. absorbieren, das exzellent in der Biegesteifigkeit ist. Als ein Ergebnis ist es möglich, die leichtgewichtige und ökonomische Haubenstruktur zur Verfügung zu stellen, die exzellent in der Kopfaufschlagwiderstandsfähigkeit ist.
Aus demselben Grund wie für Anspruch 11 kann die Erfindung, wie sie in Anspruch 12 ausgeführt wird, eine ökonomische und leichtgewichtige Haubenstruktur zur Verfügung stellen, die exzellent in der Kopfaufschlagwiderstandsfähigkeit ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel eines Inneren bzw. Innenteils bzw. einer Innenseite gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine Schnittansicht entlang von Linien A-A einer gewellten Haubenstruktur unter Verwendung des Inneren in 1;
3 ist eine perspektivische Ansicht der gewellten Haubenstruktur in 2;
4 ist eine perspektivische Ansicht, die ein weiteres Beispiel des gewellten Inneren gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
5 ist eine perspektivische Ansicht, die noch ein weiteres Beispiel des gewellten Inneren gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 ist eine perspektivische Ansicht, die noch ein weiteres Beispiel des gewellten Inneren gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
7 ist eine perspektivische Ansicht, die noch ein weiteres Beispiel des gewellten Inneren gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
8 ist eine perspektivische Ansicht, die noch ein weiteres Beispiel des gewellten Inneren gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
9 ist eine perspektivische Ansicht, die noch ein weiteres Beispiel des gewellten Inneren gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
10 ist eine perspektivische Ansicht, die schließlich noch ein weiteres Beispiel des gewellten Inneren gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
11 illustriert Lastbedingungen auf die Haubenstruktur, wobei 11A eine perspektivische Ansicht ist, die eine Biegelast zeigt, und 11B eine perspektivische Ansicht ist, die eine Torsionslast zeigt;
12 zeigt eine schematische Schnittansicht der gewellten Haubenstruktur unter Verwendung eines Spline-Typ-Inneren entlang einer Autobreitenrichtung an dem Haubenzentrum;
13 zeigt eine konventionelle konusartige Haubenstruktur, wobei 13A eine Längsschnittansicht der konusartigen Haubenstruktur ist und 13B eine Draufsicht auf das konusartige Innere ist;
14 ist eine perspektivische Ansicht, die eine konventionelle balkenartige Haubenstruktur zeigt;
15 ist ein Analysen-Modelldiagramm des konusartigen Inneren in 13B;
16 ist ein schematisches Diagramm (Seitenansicht), das ein Kopfaufschlagmodell für das gewellte Innere gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
17 ist ein schematisches Diagramm (Vorderansicht), das das Kopfaufschlagmodell für das gewellte Innere gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
18 ist ein Modelldiagramm (perspektivische Ansicht), das das gewellte Innere und das Kopfmodell zeigt;
19 ist ein Modelldiagramm (perspektivische Ansicht), das das konventionelle balkenartige Innere und das Kopfmodell zeigt;
20 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel eines verstärkten Abschnitts des gewellten Inneren gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
21 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel eines gebondeten bzw. verbundenen Teils zwischen dem Äußeren und dem gewellten Inneren gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
22 ist ein erläuterndes Diagramm, das Kopfbeschleunigungswellenformen für die balkenartige Haubenstruktur und die gewellte Haubenstruktur zeigt;
23 ist ein erläuterndes Diagramm, das Effekte von gewellten bzw. Wellungslängen für die gewellte Haubenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung auf HIC-Werte zeigt;
24 ist ein erläuterndes Diagramm, das Effekte von Wellungshöhen für die gewellte Haubenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung auf HIC-Werte zeigt;
25 ist eine perspektivische Ansicht der gewellten Haubenstruktur, die Kopfaufschlagpositionen zeigt;
26 ist ein erläuterndes Diagramm, das Effekte eines Spiels bzw. Freiraums L zwischen dem Äußeren und einer Seite eines starren Gegenstands auf HIC-Werte durch eine Kombination eines Erwachsenenkopfaufschlags, eines Kinderkopfaufschlags, der gewellten Haubenstruktur und der balkenartigen Haubenstruktur zeigt;
27 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Beispiel des gewellten Inneren zeigt, das mit einem gewellten Wulst an einer Haubenperipherie versehen ist;
28 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Spline-Typ-Inneres unter Berücksichtigung einer Anordnung eines starren Gegenstands in dem Motorraum zeigt;
29 ist ein erläuterndes Diagramm des Spline-Typ-Inneren, das eine Seitenposition eines starren Gegenstands in dem Motorraum, Aufschlagpositionen 1 bis 4 entlang von WAD1500 und Aufschlagpositionen 5 bis 8 entlang von WAD1100 zeigt, wobei die Position des starren Gegenstands 70 mm senkrecht unter dem Äußeren zur Verfügung gestellt ist;
30 zeigt eine Kopfbeschleunigungswellenform für den Kinderkopfaufschlag an der Aufschlagposition 1;
31 zeigt eine Kopfbeschleunigungswellenform für den Erwachsenenkopfaufschlag an der Aufschlagposition 1;
32 zeigt ein Analysenergebnis des Kinderkopfaufschlags;
33 zeigt ein Analysenergebnis des Erwachsenenkopfaufschlags;
Beste Art zum Ausführen der Erfindung
Zahlreiche bevorzugte Beispiele der gewellten Haubenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung werden unten unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
Zuerst wird ein Beispiel der gewellten Haubenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. 1 ist eine perspektivische Ansicht des Inneren bzw. der Innenseite. 2 ist eine Schnittansicht entlang von Linie A-A von 1. 1 ist für ein einfaches Verständnis der gewellten Form gemäß der vorliegenden Erfindung gitterartig dargestellt.
Ein Inneres bzw. Innenteil bzw. eine Innenseite 1a in 1 und 2 ist aus einem leichtgewichtigen und Hochspannungs-Metall, wie einer Aluminiumlegierung, und einer Hochspannungs-Stahlplatte gefertigt bzw. hergestellt. Es wird eine Mehrzahl von gewellten Wülsten (konvexer Streifen) 2a ungefähr parallel entlang der Fahrzeuglängsrichtung über die gesamte Platte bzw. das gesamte Paneel mit Ausnahme von Rändern bzw. Umfängen 9a (zu der Fahrzeugvorderseite), 9b (zu dem Fahrersitz) 10a und 10b (entlang der Fahrzeugseite) zur Verfügung gestellt. Die etwa parallele Beziehung ist nicht nur auf gerade gewellte Wülste angewandt, sondern auch auf gekrümmte gewellte Wülste, wie konzentrische Kreise und Ovale, die später zu beschreiben sind.
Wie dies in der Schnittansicht von 2 gezeigt ist, bildet ein gewellter Wulst 2a eine gewellte Form bzw. Gestalt, umfassend eine kontinuierliche Sinuskurve entlang der Fahrzeugbreite. Der gewellte Wulst 2a umfaßt einen konvexen Streifen 5 und einen konkaven Streifen 6. Der konvexe Streifen 5 ragt zu der Rückseite der Außenseite bzw. des Äußeren vor und hat einen Querschnitt, der einen sanften Bogen oder eine Rippe in der längeren Richtung ausbildet. Im Gegensatz dazu ist der konkave Streifen 6 vertieft und hat in ähnlicher Weise einen Querschnitt, der einen sanften Bogen oder eine Rippe in der längeren Richtung ausbildet. In 1 und 2 sind sieben gerade gewellte Wülste 2a etwa parallel unabhängig voneinander (mit einem Intervall bzw. Abstand) auf der Oberfläche der Innenseite 1a zur Verfügung gestellt.
Die gewellten Wülste 2a in 1 und 2, beinhaltend konkave Streifen 6, haben etwa dieselbe Breite über die längere Richtung. Jedoch müssen die gewellten Wülste 2a, beinhaltend die konkaven Streifen 6, nicht immer dieselbe Breite über die längere Richtung aufweisen. Aus einem planaren Gesichtspunkt kann es beispielsweise bevorzugt sein, eine lokal einschnürende bzw. verschmälernde Einschnürung oder eine Einbeulung zur Verfügung zu stellen, die als ein Startpunkt für die gesamte Deformation bzw. Verformung des Inneren im Fall einer Fahrzeugkollision dient, um einen Stoß zu absorbieren und mitfahrende Passagiere zu schützen. Alternativ können die gewellten Wülste 2a ausgebildet sein, um sich stufenweise bzw. zunehmend in Übereinstimmung mit dem Fahrzeugdesign zu verschmälern oder aufzuweiten.
Die Bedingungen für die gewellten Wülste 2a und die konkaven Streifen 6, wie die Querschnittsform (Breite, Höhe, Neigungswinkel für die Neigung), die Anzahl der Wülste, die Länge und dgl. sind nicht auf diese Ausbildung beschränkt. Unter Berücksichtigung der Optimierung der Steifigkeit und der Einfachheit eines Formens ist es bevorzugt, die Wellungshöhe h von dem Bereich zwischen 10 und 60 mm und die Wellungslänge p von dem Bereich zwischen 90 und 300 mm zu wählen.
Beispielsweise ist es möglich, die Steifigkeit des Inneren oder der Paneel- bzw. Verkleidungs- bzw. Plattenstruktur entsprechend zu erhöhen, da bzw. wenn die gewellten Wülste, beinhaltend die konkaven Streifen, eine große Querschnittsform bilden, zahlreiche gewellte Wülste zur Verfügung gestellt sind und gewellte Wülste über die gesamte Platte zur Verfügung gestellt sind.
Dementsprechend sind die Querschnittsform und die Bedingung der gewellten Wülste 2a und der konkaven Streifen 6 geeignet unter Berücksichtigung der Beziehung zwischen der Zugsteifigkeit, der Verwindungs- bzw. Torsionssteifigkeit und der Biegesteifigkeit, die für das Steifigkeitsdesign erforderlich sind, und einem Kriterium gewählt, ob ein Formen möglich oder leicht ist (Formbarkeit).
Für ein weiteres Gewichtserleichtern des Inneren kann es bevorzugt sein, den gewellten Wulst 2a und den konkaven Streifen 6 mit einem Raum oder einem Ausschnitt (jegliche Form, wie ein Kreis, ein Rechteck oder dgl.) zu versehen, indem teilweise die Platte so getrimmt wird, um nicht die Steifigkeit und die Festigkeit zu beeinflussen.
Weiterhin kann es bevorzugt sein, geeignet weitere Steifigkeitsverstärkungsmittel zu kombinieren. Beispielsweise kann das Innere als ein Zuschnitt gefertigt bzw. hergestellt sein, um den Außenumfang der Innenseite verglichen mit der zentralen Plattenstärke bzw. Dicke der zentralen Platte zu verdicken und um die Biegesteifigkeit der Platte oder der Paneel- bzw. Plattenstruktur gegen eine Biegelast zu verbessern, die auf die Kante der Platte oder der Verkleidungs- bzw. Plattenstruktur aufgebracht ist.
(Querschnittsformen des Inneren)
Wie dies in Anspruch 2 beschrieben ist, können Querschnittsformen des Inneren gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Sinuswellen-Wellung oder eine Sinuswelle n-ter Potenz definiert werden. Weiterhin kann es bevorzugt sein, die lokale Steifigkeit durch ein Bereitstellen von kleinen konkaven und konvexen Bereichen auf der Sinuskurve oder der Sinuskurve n-ter Potenz zur Verfügung zu stellen bzw. einzustellen.
(Anordnen der gewellten Wülste auf dem Inneren)
Perspektivische Ansichten in 4 bis 10 zeigen Beispiele eines Anordnens von gewellten Wülsten auf dem gewellten Inneren gemäß der vorliegenden Erfindung. Eine Integration des Inneren und des Äußeren folgt grundsätzlich derselben Weise oder demselben Verfahren wie für die Plattenstruktur, die in 2 beschrieben ist. Ähnlich zu 1 sind 4 bis 10 ebenfalls gitterförmig dargestellt.
Wenn das gewellte Innere gemäß der vorliegenden Erfindung aus einem ebenen bzw. planaren Gesichtspunkt beobachtet bzw. betrachtet wird, ist es bevorzugt, die gewellten Wülste parallel zueinander so, um parallel oder geneigt gegen die längere Richtung der Haube zu sein, konzentrisch oder oval etwa um das Zentrum des gewellten Inneren und doppelt gewellt als eine Kombination dieser Anordnungen anzuordnen. Die gewellten Wülste, die in diesen Weisen angeordnet sind, konfigurieren eine Querschnittsform des Inneren über die gesamte Platte bzw. Verkleidung. Es sollte festgehalten werden, daß diese spezifischen Anordnungen nicht strikt spezifiziert sind. Die Spezifikation bzw. Beschreibung beinhaltet die Bedeutung einer Annäherung, wie "etwa parallel" oder "etwa konzentrisch" in bezug auf ein Erlauben von zulässigen Toleranzen, sofern ein Effekt eines Verbesserns der Steifigkeit nicht verschlechtert wird.
Ein Inneres 1b in 4 ist mit einer Mehrzahl von gewellten Wülsten 2b etwa parallel zueinander und konzentrisch über die gesamte Platte versehen.
Ein Inneres 1c in 5 ist mit einer Mehrzahl von gewellten Wülsten 2c und 2d etwa parallel zueinander und oval über die gesamte Platte versehen.
Ein Inneres 1d in 6 ist mit einer Mehrzahl von gewellten Wülsten 2a und 2e vertikal und horizontal unter rechten Winkeln zueinander versehen, um einen Adhäsions- bzw. Klebebereich zwischen dem Äußeren und dem Inneren zu erhöhen. In gleicher Weise ist ein Inneres 1e in 7 mit einer Mehrzahl von gewellten Wülsten 2a (vertikaler Wulst) und 2e (horizontaler Wulst) vertikal und horizontal unter rechten Winkeln zueinander versehen, um einen Adhäsions- bzw. Anhaftungsbereich zwischen dem Äußeren und dem Inneren zu verringern.
Innenseiten bzw. Innenteile 1f und 1g in 8 und 9 zeigen Ausbildungen von etwa parallel verteilenden gewellten Wülsten 2f und 2g in einer V- oder U-Form bzw. -Gestalt.
Ein Inneres 1h in 10 zeigt eine Ausbildung eines Kreuzens von schrägen bzw. geneigten bzw. gewellten Wülsten 2f und 2g in 8 und 9 miteinander.
(Motorhaubenstruktur)
Das Folgende beschreibt die Motorhauben- bzw. Haubenstruktur als eine Integration bzw. einen Zusammenbau des Inneren bzw. Innenteils und des Äußeren bzw. Außenteils.
Die Haubenstruktur in 2 verwendet eine Harzschicht bzw. -lage 7, die auf einer Oberseite 5a eines gewellten Wulstes 5 des Inneren 1a angeordnet ist. Die Harzschicht arbeitet als ein Kleber, um eine ebene bzw. flache Oberseite 3 des gewellten Wulstes 2a mit der Rückseite eines Äußeren 4a zu verbinden, das in einen sanften Bogen ausgebildet ist, um in eine geschlossene Querschnittsstruktur durch Räume bzw. Abstände integriert bzw. aufgenommen zu werden.
Das Innere 1a und das Äußere 4 sind miteinander mit dem Kleber verbunden bzw. verschlossen, um in die Haubenstruktur durch Einfassen eines Saums 4b um das Äußere 4 verbunden zu werden.
Die Harzschicht 7 kann mit dämpfenden, tonabsorbierenden (schalldichten), stoßabsorbierenden Effekten versehen sein und dgl., indem die Harzcharakteristika und -arten ausgewählt werden. Um diese Effekte zu verbessern, kann es bevorzugt sein, die Harzschicht, ein dämpfendes bzw. Dämpfungsmaterial und dgl. nicht nur an der Oberseite 5a des gewellten Wulstes 5, sondern auch auf dem konkaven Streifen 6, d.h. in einen Spalt zwischen dem Inneren 1a und dem Äußeren 4 einzufüllen.
3 ist eine perspektivische Ansicht der gewellten Haubenstruktur in 2. In 3 sind das Innere 1a und das Äußere 4 in eine gewellte Haubenstruktur zusammengebaut, welche lokal durch verstärkende bzw. Versteifungsglieder, wie die Gelenk- bzw. Scharnierverstärkung 21 und Klinken- bzw. Riegelverstärkung 22 ähnlich der üblichen konusartigen Haubenstruktur und einer balkenartigen Haubenstruktur versteift werden kann, wie dies oben erwähnt ist.
(Mechanismus zum Verbessern der Steifigkeit)
Das Folgende beschreibt den Mechanismus zum Verbessern der lokalen Biegesteifigkeit der Platte bzw. des Paneels und zum Verbessern der Steifigkeit des Inneren oder der gewellten Haubenstruktur durch ein Verwenden des gewellten Wulstes 2a und durch ein Wellen des Inneren.
Zuerst ist die Zugsteifigkeit eine lokale Steifigkeit unter Bezugnahme auf die konzentrierte Last im Zentrum des Äußeren bzw. Außenteils. Die konzentrierte Last wirkt senkrecht auf die äußere Oberfläche von dem Äußeren zu dem Inneren.
Zweitens ist die Biegesteifigkeit eine Steifigkeit gegen eine Biegelast, die auf die Haubenstruktur aufgebracht ist bzw. wird, die in 11A gezeigt ist. Die Biegelast Fb wirkt hauptsächlich auf das Ende der Haube in der vertikalen Richtung. Die Biegelast Fb ist eine konzentrierte Last, die auf beide Enden D und E an der Vorderseite basierend auf drei Lagerpunkten der Haube 1, nämlich Enden A und B an der Fahrersitzseite und dem Zentrum C der Vorderseite wirkt. Die Biegesteifigkeit Kb ist ein Wert, der als ein Verhältnis der Biegelast Fb zur Verlagerung Ub (Kb = Fb/Ub) an den Lastpunkten D und E definiert ist.
Und drittens ist die Torsionssteifigkeit eine Steifigkeit gegen eine Torsionslast, die auf die Haubenstruktur in 11B aufgebracht bzw. angewandt ist. Die Torsionslast, die als Ft dargestellt ist, wirkt hauptsächlich auf das Haubenvorderende in der vertikalen Richtung (von dem Boden zu der Oberseite). Die Torsionslast Ft ist eine konzentrierte Last, die auf ein Ende D an der Vorderseite basierend auf drei Lagerpunkten der Haube 1, nämlich Enden A und B an dem Fahrersitzende und einem Ende E auf der Vorderseite wirkt.
Die Torsionssteifigkeit Kt ist ein Wert, der als ein Verhältnis der Torsionslast Ft zur Verlagerung bzw. Verschiebung Ut (Kt = Ft/Ut) an dem Lastpunkt D definiert ist.
Von diesen Steifigkeiten ist die Torsionssteifigkeit wie folgt charakterisiert bzw. gekennzeichnet. Verglichen mit der konusartigen Haubenstruktur erhöht die gewellte Haubenstruktur, die mit dem gewellten Inneren versehen ist, lokale Biegesteifigkeiten aufgrund von konkaven und konvexen Bereichen an dem Zentrum des gewellten Inneren. Zusätzlich erhöht sich der verbundene Bereich zwischen dem Inneren und dem Äußeren. Die Lastübertragung von dem Äußeren zu dem Inneren ist über einen weiten Bereich verteilt, wobei dies die Verlagerung an Belastungs- bzw. Lastpunkten unterdrückt. Als ein Ergebnis steigt die Torsionssteifigkeit an.
Die Biegesteifigkeit ist wie folgt gekennzeichnet. Verglichen mit der konusartigen Haubenstruktur erhöht die gewellte Haubenstruktur einen Querschnittsbereich, der für ein Verbessern der Biegesteifigkeit aufgrund der gewellten Form effektiv ist. Als ein Ergebnis steigt die Haubenbiegesteifigkeit an.
Weiterhin ist die Torsionssteifigkeit wie folgt gekennzeichnet. Die geschlossene Querschnittsstruktur, die für die konusartige Haubenstruktur und die gewellte Haubenstruktur verwendet wird, hilft, die Torsionssteifigkeit zu verbessern. Grundsätzlich stellt die geschlossene Querschnittsstruktur die Torsionssteifigkeit etwa zwei Mal so groß wie die konventionelle balkenartige Haubenstruktur zur Verfügung. Jedoch wirken die Konkavitäten bzw. konkaven Bereiche und Konvexitäten bzw. konvexen Bereiche an dem Zentrum des gewellten Inneren, um geringfügig die Torsionssteifigkeit abzusenken. Dementsprechend wird die Torsionssteifigkeit der gewellten Haubenstruktur etwa gleich wie oder geringfügig kleiner als jene der konusartigen Haubenstruktur. Andererseits stellt die geschlossene Querschnittsstruktur ursprünglich eine hohe Torsionssteifigkeit zur Verfügung und kann zufriedenstellend die Designbedingung erfüllen, selbst wenn die ursprüngliche Torsionssteifigkeit geringfügig absinkt.
Auf diese Weise ist die gewellte Haubenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung besser als die konusartige Haubenstruktur in der Zugfestigkeit und der Biegesteifigkeit, jedoch geringfügig unter der konusartigen Haubenstruktur in der Torsionssteifigkeit. Da die Designbedingung vollständig erfüllt ist, kann jedoch die gewellte Haubenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung die Haubenstruktur zur Verfügung stellen, die hohe Steifigkeiten in Hinblick auf die Haubendesignerfordernisse aufweist.
(Mechanismus zum Verbessern der Kopfaufschlagwiderstandsfähigkeit zum Schützen von Fußgängern)
Aus dem Gesichtspunkt eines Lösens von Problemen betreffend einen Aufschlag bzw. Aufprall zwischen dem Kopf und der Haube für den Zweck eines Schützens von Fußgängern kann das gewellte Innere sehr zufriedenstellend die kinetische Energie des Kopfs absorbieren und stark den HIC-Wert absenken. Dies ist aufgrund des Folgenden:

(a) Wellungslänge p des gewellten Inneren ist definiert, um ein Wert entsprechend dem Außenkopfdurchmesser zu sein. Wenn ein Kopfaufschlag stattfindet, unterstützt eine Wel lung ungefähr den Kopf und generiert bzw. erzeugt eine Deformation bzw. Verformung, um sacht den Kopf einzufangen. Als ein Ergebnis reduziert sich die zweite Beschleunigungswelle, um den HIC-Wert abzusenken.
(b) Wenn ein Kopfaufschlag stattfindet, bewirken das Äußere und das Innere eine Spiel- bzw. Nachschwingvibration, um die Kopfbeschleunigungswellenform zu stören. Als ein Ergebnis ist es möglich, stark die zweite Beschleunigungswelle zu reduzieren, um den HIC-Wert abzusenken.

Wie dies in Anspruch 7 beschrieben ist, kann ein kleines Spiel bzw. ein kleiner Freiraum zwischen dem Äußeren und der Oberfläche des starren Objekts bzw. Gegenstands generiert werden, wenn der Kopf beispielsweise unmittelbar über dem Motor aufschlägt. In einem derartigen Fall kann es bevorzugt sein, eine verstärkende bzw. Verstärkungsplatte auf dem entsprechenden Teil des gewellten Inneren zur Verfügung zu stellen, um die lokale Steifigkeit zu erhöhen. Dies kann den Aufschlagwiderstand erhöhen und den HIC-Wert in Austausch für einen geringen Anstieg in dem Gewicht absenken.
Wie in Ansprüchen 8 und 9 beschrieben, kann es bevorzugt sein, das sanfte Verbindungsverfahren zwischen dem Äußeren und dem Inneren anzuwenden, um Oberseiten des gewellten Inneren mit lokalen Bonding- bzw. Verbindungsabschnitten in einer quervernähten oder verteilten Weise zur Verfügung zu stellen. Es gibt keine Opferung einer Nachschwing- bzw. Rückvibration zwischen dem Äußeren und dem Inneren während eines Kopfaufschlags aus dem Gesichtspunkt des Fußgängerschutzes. Als ein Ergebnis ist bzw. wird die Kopfbe schleunigungswellenform gestört, um es dem HIC-Wert zu ermöglichen abgesenkt zu werden.
Wenn das Spline-Typ-Innere angewandt wird, wie dies in Anspruch 10 beschrieben ist, wird ein realistischeres Design unter Berücksichtigung der Anordnung von steifen Teilen, wie eines Motors, einer Batterie, eines Gebläses und dgl. in dem Motorraum verfügbar.
Das Design des gewellten Inneren muß die Anordnung von steifen bzw. starren Teilen, wie des Motors, der Batterie, des Gebläses und dgl. in dem Motorraum berücksichtigen. Die Anordnung dieser Teile hängt stark von Autos bzw. Fahrzeugen ab. Die Querschnittsform des gewellten Inneren muß von einer einfachen regelmäßigen Form in eine gewellte Form mit unregelmäßig variierenden Wellungslängen, -höhen und -formen modifiziert werden. Aus diesem Grund muß die gewellte Querschnittsform prinzipiell mit einer übereinstimmen, wie dies in 12 gezeigt ist, welche durch Formfunktionen definiert werden kann, die fähig sind, jegliche dreidimensionale Formen darzustellen, wie eine Spline-Funktion. Hier soll das Innere definiert werden, daß es eine derartige gewellte Form gemäß einer Spline-Funktion als ein Spline-Typ-Inneres aufweist, von welchem angenommen wird, eine Art von gewellten Inneren zu sein.
12 zeigt eine Querschnittsform bei einem gegebenen Querschnitt entlang der längeren Richtung der Haube, beinhaltend ein Äußeres, ein Spline-Typ-Inneres und eine Oberfläche eines starren Gegenstands in dem Motorraum. Wenn eine Betrachtung betreffend die Positionsbeziehungen zwischen dem Spline-Typ-Inneren und der Oberfläche des starren Gegenstands gemacht wird, müssen sie konfiguriert werden, daß Böden der Wellungen etwa gleichmäßig auf der Oberfläche des starren Gegenstands aufschlagen und daß eine reaktive bzw. Reaktionskraft von der Oberfläche des starren Objekts zu der gesamten Oberfläche des gewellten Inneren fortschreitet. An Position B1 gibt es ein kleines Spiel bzw. einen kleinen Freiraum zwischen dem Äußeren und der Oberfläche des starren Gegenstands, um unvermeidbar einen Aufschlag zwischen dem Kopf und dem starren Gegenstand zu bewirken. Die Querschnittsform muß so konfiguriert sein, daß Position B1 gleichmäßig an Böden D1 und D2 der Spline-Wellung abgestützt ist. Dasselbe gilt für Positionen B2, B3 und B4. Im Gegensatz dazu gibt es an Position A1 ein ausreichendes Spiel, um keinen Aufschlag auf dem starren Gegenstand zu bewirken. In diesem Fall muß die Querschnittsform so konfiguriert sein, daß eine ausreichende Wellungslänge sichergestellt ist und die Position A1 gleichmäßig an Böden D2 und D3 der Spline-Wellung abgestützt ist. Wenn die Wellungslänge verkürzt wird und eine Mehrzahl von Wellungen an dieser Position zur Verfügung gestellt wird, sinkt die Biegesteifigkeit des Inneren entlang der Autobreitenrichtung ab. Folglich erhöhen sich Verlagerungen in der vertikalen Richtung, um den Kopfaufschlagwiderstand zu verringern. Eine Wellung muß verwendet werden, um einen Abstand von Positionen D2 bis D3 abzudecken. Dasselbe gilt für Position A2. Solange der HIC-Wert klein ist, gibt es kein Problem eines Bereitstellens von geeigneten Wellungen. Im Hinblick auf einen Kopfaufschlag an Böden C1, C2, C3, C4 und C5 der Wellung wird eine Last zuerst zu den inneren Oberseiten übertragen und dann zu der Oberfläche des starren Gegenstands über die inneren Böden übertragen. Der Aufschlagwiderstand wird etwa derselbe wie jener für einen Aufschlag auf den Oberseiten. Auf diese Weise kann ein Spline-Typ-Inneres den etwa konstanten Kopf aufschlagwiderstand unabhängig von der Anordnung von starren Gegenständen in dem Motorraum zur Verfügung stellen, während eine derartige Anordnung von einem Auto zum anderen variiert.
Die Anordnung von starren Gegenständen in dem Motorraum ist sehr kompliziert. Höhen und Längen von Spline-Wellungen müssen flexibel in der Autobreitenrichtung und der längeren Richtung des Autos variieren. Dementsprechend ist das Spline-Typ-Innere geformt, um eine komplex gekrümmte Oberfläche zu sein.
An einer Position, welche Gegenstand eines unzureichenden Spiels bzw. Freiraums und eines unzureichenden Kopfaufschlagwiderstands ist, ist es bevorzugt, das Innere mit einer Verstärkungsplatte zu versehen, lokal das Spline-Typ-Innere mit Konkavitäten und Konvexitäten (d.h. einer Prägeendbearbeitung) zu versehen, oder kleine Wellungen in der längeren Richtung der Haube zu überlappen. Auf diese Weise ist es möglich, die lokale Steifigkeit des Inneren zu erhöhen und die Kopfaufschlagwiderstandsfähigkeit zu verbessern.
Anspruch 11 beschreibt die gewellte Haubenstruktur, umfassend eine äußere Platte, die aus Stahl gefertigt bzw. hergestellt ist, und eine innere Platte, die aus einer Aluminiumlegierung hergestellt ist. Diese Haubenstruktur kann ein leichtes Gewicht und einen großen bzw. hohen Kopfaufschlagwiderstand zur Verfügung stellen. Es ist möglich, effektiv den HIC-Wert insbesondere für den Aufschlag des Kopfs des Erwachsenen abzusenken, welcher einen hohen Kopfaufschlagwiderstand erfordert.
Weiterhin beschreibt Anspruch 12 die konusartige Haubenstruktur, umfassend eine äußere Platte, die aus Stahl hergestellt ist, und eine innere Platte, die aus einer Aluminiumlegierung hergestellt ist. Diese Haubenstruktur kann ein leichtes Gewicht und einen hohen Kopfaufschlagwiderstand zur Verfügung zu stellen. Es ist möglich, effektiv den HIC-Wert insbesondere für den Aufschlag des Kopfs des Erwachsenen abzusenken, welcher einen hohen Kopfaufschlagwiderstand erfordert.
Die Haube einer großen Limousine erfordert beispielsweise Kopfaufschläge sowohl für Kinder als auch Erwachsene zu erfüllen. Die Folge klärt, daß die leichtgewichtige und ökonomische Haube vorzugsweise strukturiert ist, um eine Außenseite, die aus Stahl hergestellt ist, und eine Innenseite zu umfassen, die aus einer Aluminiumlegierung hergestellt ist. Gemäß einem öffentlich bekannten Dokument (Okamoto, Concept of hood design for possible reduction in head injury (Konzept für Haubendesign für eine mögliche Verringerung an Kopfverletzung), 14. ESV Konferenz, 1994) ist es bekannt, daß eine ideale Kopfbeschleunigungswellenform den HIC von etwa 1000 veranlaßt, wenn die erste Beschleunigungswelle etwa 200 G beträgt. Nach Ausführen einer Analyse wurde gefunden, daß diese Bedingung äquivalent dem Fall ist, wo ein Kinderkopf auf eine Stahlaußenseite bzw. ein Stahl-Äußeres von 0,7 mm Dicke aufschlägt. Der HIC-Wert wird 1000.
Es ist möglich zu sagen, daß Funktionen, die für die Außenseite erforderlich sind, die erste Beschleunigungswelle so weit wie möglich erhöhen, vertikale Verlagerungen des Kopfs soweit wie möglich mittels der Absorption einer Stoßenergie des Äußeren bzw. Außenteils absenken, und die zweite Beschleunigungswelle aufgrund eines Aufschlags bzw. Aufpralls zwischen dem Inneren und der Oberfläche des starren Gegenstands absenken. (Es sollte festgehalten werden, daß die maximale Plattendicke etwa 0,7 mm für eine Stahlplatte ist. Ein Übersteigen dieser Plattenstärke bzw. -dicke bewirkt einen nicht geeigneten Effekt, daß nur die erste Beschleunigungswelle für einen Kinderkopfaufschlag einen HIC-Wert generiert, der 1000 übersteigt). Das Gewicht und die Membransteifigkeit der Außenseite sind für ein Verbessern der Energieabsorption durch die Außenseite erforderlich. Ein bevorzugtes Material ist Stahl aus dem ökonomischen Gesichtspunkt. Eine Aluminiumlegierung ist fähig, Gewicht einzusparen, und ist äquivalent zu Stahl in bezug auf die Biegesteifigkeit. Jedoch ist die Aluminiumlegierung als ein Außenmaterial ungeeignet, da sein leichtes Gewicht nachteilig Engpässe ausbildet.
Andererseits sind Funktionen, die für das Innere erforderlich sind, ein Absorbieren einer überschüssigen bzw. Überschußenergie, die von Energien resultiert, die für einen Aufschlag bzw. Stoß zwischen dem Kopf und der Außenseite verbraucht sind, und ein Absenken der zweiten Beschleunigungswelle aufgrund einer Reaktionskraft von einer Oberfläche eines starren Gegenstands, wie des Motors. Wenn die gewellte Haubenstruktur deformiert wird, bis der Kopf die Oberfläche des starren Gegenstands berührt, übersteigt der HIC-Wert stark 1000. Wenn die gewellte Haubenstruktur angenommen wird, ist eine Funktion, die für das Innere erforderlich ist, vollständig die verbleibende Energie mittels einer Deformation des gebogenen Inneren innerhalb eines spezifischen Spiels bzw. Freiraums zu absorbieren. In diesem Fall ist ein bevorzugtes Material die Aluminiumlegierung, die fähig ist, Gewicht einzusparen und eine hohe Biegesteifigkeit zur Verfügung zu stellen. Gemäß diesen Gründen stellt die gewellte Haubenstruktur, umfassend das Stahl-Äußere und das Aluminiumlegierungs-Innere, leichtgewichtige und ökonomische Hauben für große Limousinen und dgl. zur Verfügung, welche Kopfaufschläge von sowohl Kindern als auch Erwachsenen erfüllen bzw. diesen genügen müssen.
(Anwendbare Metalle)
Metalle, die für die Platte bzw. Verkleidung bzw. das Paneel gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, sind geeignet aus allgemein verwendeten Al-Legierungs-Platten gewählt, hochzugfesten Stahlplatten und dgl. Jedoch ist die Verwendung von Harz nicht praktikabel und wird nicht an der Platte bzw. Verkleidung gemäß der vorliegenden Erfindung angewandt. Dies deshalb, da das Harz aufgrund seiner Charakteristika, wie der Materialstärke, extrem verdickt werden muß, um die für die vorliegende Erfindung erforderliche Steifigkeit zur Verfügung zu stellen.
Die Verwendung einer Al-Legierung ist für eine weitere Gewichtseinsparung des Fahrzeugkörpers bevorzugt. Die gewellte Haubenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung ist vollständig aufgrund von hoher Steifigkeit ohne die Verwendung von hochzugfesten Stahlplatten oder speziellen hochzugfesten Al-Legierungen anwendbar.
Unter Berücksichtigung desselben ist es bevorzugt, Materialien für die Innenseite bzw. das Innere und die Außenseite bzw. das Äußere gemäß der vorliegenden Erfindung für Fahrzeugkörper bzw. -karosserien aus hoch lagerfähigen bzw. tragfähigen Al-Legierungsplatten für allgemeine Zwecke (Standard), wie AA oder JIS-Standard entsprechend 3000, 5000, 6000 und 7000 Serien auszuwählen, welche allgemein für diese Art von Platten bzw. Blechen bzw. Paneelen verwendet werden. Diese Al-Legierungs-Platten werden durch normale Verfahren, wie Metallwalzen, hergestellt und sind bzw. werden geeignet Konditionierverfahren zur Verwendung unterworfen.
(Beispiele von ansteigenden Steifigkeiten gemäß Problem 1)
Es wurde dann eine FEM-Analyse für die Paneel- bzw. Plattenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt und die Biegesteifigkeit, die Torsionssteifigkeit und die Zugfestigkeit der gewellten Haubenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung mit jener der konventionellen konusartigen Struktur verglichen.
Tabelle 1 zeigt ein Analysenergebnis. Erfindungsbeispiele 1 bis 8 entsprechen Beispielen in 1 und 4 bis 10. In Tabelle 1 werden die Werte für das Biegesteifigkeitsverhältnis, das Torsionssteifigkeitsverhältnis und das Zugsteifigkeitsverhältnis unter Bezugnahme auf die entsprechenden Werte jeweils mit 1 für die konusartige Haubenstruktur (Vergleichsbeispiel 9) angenommen.
Vom Analysemodell wird angenommen, daß es eine normale Limousinen-Motorhaube ist, und es umfaßt lediglich ein Äußeres und ein Inneres, die beide aus einer Al-Legierung gefertigt bzw. hergestellt sind. Das Analysenmodell ist ein einfaches Modell, das konfiguriert ist, um eine Doppelplattenstruktur zu sein, die doppelte Krümmungen aufweist, d.h. eine Krümmung von 3100 mm in einer längeren Richtung der Haube und eine Krümmung von 4300 mm in einer Breitenrich tung. Das Äußere bzw. die Außenseite hat eine Plattenstärke von 1,0 mm. Das Innere bzw. die Innenseite hat eine Plattenstärke von 0,8 mm.
Die Querschnittsform des Inneren gemäß der vorliegenden Erfindung folgt einer Sinuskurve. Die Wellungslänge ist 174 mm. Die Wellungshöhe ist 25 mm. Die Querschnittsform eines einzigen Konus in dem konusartigen Inneren hat einen außenliegenden Bodendurchmesser von 140 mm und einen außenliegenden Oberseitendurchmesser von 20 mm. Die Kegel- bzw. Konushöhe ist 25 mm. Es sind gleichmäßig 33 derartige Kegel in einem Abstand bzw. Intervall von 170 mm angeordnet, wie dies durch eine perspektivische Ansicht in 15 dargestellt bzw. illustriert ist.
Das Erfindungsbeispiel 1 (der vertikale gewellte Wulst in 1) zeigt eine bemerkenswerte Verbesserung in der Zugsteifigkeit und einen 10 %-igen Anstieg in der Biegesteifigkeit. Die Torsionssteifigkeit ist äquivalent zu jener des konusartigen Inneren. Insgesamt kann verstanden werden, daß die Steifigkeiten stark ansteigen.
Wie Erfindungsbeispiel 1 erhöht Erfindungsbeispiel 2 (der konzentrisch gewellte Wulst in 4) die Zugsteifigkeit und die Biegesteifigkeit, senkt jedoch die Torsionssteifigkeit um 5 % ab. Wie oben erwähnt, stellt jedoch die konusartige Haubenstruktur die Torsionssteifigkeit zur Verfügung, die zwei Mal so groß wie jene der konventionellen derartigen Haubenstruktur ist. Es kann verstanden werden, daß die Torsionssteifigkeit dieses Erfindungsbeispiels vollständig die Designbedingungen erfüllt und daß als ein Ergebnis die Steifigkeiten stark insgesamt ansteigen.
Erfindungsbeispiel 3 (der oval gewellte Wulst in 5) ist etwa gleich wie Erfindungsbeispiel 2. Es kann verstanden werden, daß die Steifigkeiten stark insgesamt ansteigen.
Erfindungsbeispiel 4 (der vertikal und horizontal doppelt gewellte Wulst in 6) erhöht den verbundenen Bereich bzw. die gebondete Fläche zwischen dem Inneren und dem Äußeren. Dementsprechend kann verstanden werden, daß die Biegesteifigkeit und die Torsionssteifigkeit geringfügig absinken, jedoch die Zugsteifigkeit ansteigt.
Erfindungsbeispiel 5 (der vertikal und horizontal doppelt gewellte Wulst in 7) senkt den verbundenen Bereich zwischen dem Inneren und dem Äußeren ab. Dementsprechend kann verstanden werden, daß die Biegesteifigkeit und die Zugsteifigkeit ansteigen.
Erfindungsbeispiel 6 (der umgekehrte V-förmige gewellte Wulst in 8) und Erfindungsbeispiel 7 (der V-förmig gewellte Wulst in 9) erhöhen die Biegesteifigkeit und die Zugsteifigkeit bzw. -festigkeit um 20 %. Es kann verstanden werden, daß die Steifigkeiten stark insgesamt ansteigen.
Erfindungsbeispiel 8 (der geneigte doppelt gewellte Wulst in 10) erhöht die Zugsteifigkeit um 10 %. Es kann verstanden werden, daß die Steifigkeiten stark insgesamt ansteigen.
Gemäß diesen Ergebnissen erhöht die gewellte Haubenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung stark die Zugsteifigkeit und die Biegesteifigkeit. Als ein Ergebnis ist es möglich, das Innere und das Äußere für eine Gewichtseinsparung zu verdünnen bzw. dünner auszugestalten. Tabelle 1
Gemäß diesen Ergebnissen erhöht die gewellte Haubenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung stark die Zugsteifigkeit und Biegesteifigkeit. Als ein Ergebnis kann die vorliegende Erfindung das Innere und das Äußere für eine Gewichtseinsparung dünner ausbilden.
(Beispiele zum Verbessern von Kopfaufschlagwiderständen gemäß Problem 2)
Es wurde ein einfaches Analysenmodell betreffend eine Verbesserung von Kopfaufschlagwiderständen für einen Fußgängerschutz gebaut und es wurden Effekte der gewellten Haubenstruktur überprüft. Es wurde die Überprüfung unter den Bedingungen gemacht, daß der gewellte Querschnitt eine Sinuswelle ist und Wellungen parallel zueinander entlang einer längeren Richtung der Haube verteilt sind.
Das Analysenmodell ist wie folgt konfiguriert. 16 ist eine Seitenansicht, die schematisch ein Fußgängerkopfaufschlagmodell für das gewellte Innere gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. 17 ist eine Vorderansicht des Modells. 18 ist eine perspektivische Ansicht, die das Kopfaufschlagmodell in 16 und 17 zeigt.
In 16 und 17 bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein gewelltes Inneres, 4 ein Äußeres, 23 einen Fußgängerkopf, 24 eine Oberfläche eines starren Gegenstands und 30 einen Kleber, wie ein Harz. In bezug auf Messungen bezeichnet das Bezugssymbol d einen äußeren Kopfdurchmesser, V eine Aufprall- bzw. Aufschlaggeschwindigkeit, α einen Aufschlagwinkel, L ein Intervall bzw. einen Abstand zwischen dem Äußeren und der Oberfläche des starren Gegenstands entlang einer Aufschlagrichtung, c eine Kleberstärke bzw. -dicke, h eine Wellungshöhe des gewellten Inneren, und p eine Wellungslänge des gewellten Inneren.
19 zeigt ein Modell eines balkenartigen Inneren als ein Vergleichsbeispiel gemeinsam mit einem Fußgängerkopfmodell. 20 zeigt ein Modell des gewellten Inneren, das mit einer lokal verstärkten Platte versehen ist, um den HIC-Wert abzusenken, der später zu beschreiben ist. 21 zeigt ein Beispiel eines Anordnens von Biegeabschnitten auf das gewellte Innere.
Tabelle 2 listet Analysenbedingungen für die Fußgängerkopfmodelle in 16, 20 und 21 auf. Tabelle 3 listet Formen bzw. Gestalten von Fußgängerkopfmodellen auf. Tabelle 2
Tabelle 3
Die folgenden Punkte werden für das Analysenmodell berücksichtigt bzw. betrachtet.

(a) Es ist schwierig, ein detailliertes Kopfaufschlagmodell auf der Annahme von tatsächlichen Gegenständen bzw. Objekten aufzubauen. Der Kopf wird in ein kugelförmiges Kopfmodell geformt. Der Fahrzeugkörper ist in ein einfaches Mo dell, umfassend eine Haubenstruktur und eine Oberfläche eines starren Gegenstands ausgebildet.
(b) Die Oberfläche des starren Gegenstands simuliert starre Gegenstände bzw. Objekte, beinhaltend einen Motor, welche schwierig in dem Motorraum zu modellieren sind. Die Oberfläche des starren Gegenstands ist parallel zur Außenseite gekrümmt und stellt ein Spiel bzw. einen Freiraum L in der Aufschlagrichtung zur Verfügung. Autoteile, wie ein Stoßfänger, eine Fensterscheibe und eine Aufhängung, sind nicht geformt bzw. modelliert.
(c) Das Haubenmodell ist für eine normale Limousine gedacht und umfaßt das Innere aus einem Aluminiummaterial Serie 5000 und das Äußere aus einem Aluminiummaterial Serie 6000. Die Haube ist als ein einfaches Modell zur Verfügung gestellt, die konfiguriert ist, um eine elastoplastische, doppelte gewellte Struktur zu sein, die doppelte Krümmungen aufweist, d.h. die Krümmung von 3100 mm in der längeren Richtung der Haube und die Krümmung von 4300 mm in der Breitenrichtung.
(d) Der Verbindungsabschnitt zwischen dem Äußeren und dem Inneren ist nicht modelliert. Die Dicke c des Verbindungsabschnitts ist modelliert, um einen Spalt zu ermöglichen. Drei schwarze Dreiecke in 18 und 19 arbeiten als Unterstützungsabschnitte. Die anderen Positionen sind nicht beschränkt. Die Haubenstruktur schlägt auf einen Kopf auf, um ihn stark zu deformieren. Ein Aufschlagabschnitt schlägt auf die Oberfläche des starren Gegenstands auf.
(e) Die Kopfmodelle folgen Kinder- und Erwachsenenkopfmodellen, die in den EEVC/WG10 Erfordernissen angedeutet bzw. angegeben sind. Die Köpfe sind einfach als starre Kugeln modelliert, deren Außenumfänge mit einer Haut abdeckt sind, die eine gleichmäßige Dicke aufweist. Es wurde ein elastisches Material für die Haut verwendet und sein Elastizitätsmodul so bestimmt, daß eine Beschleunigungsantwort einen spezifischen Bereich während eines Falltests erfüllt, der durch EEVC/WG10 gefordert ist bzw. wird. Tabelle 2 listet die physikalischen Werte auf.
(f) Es wurden die Höhe, die Länge, die Plattendicke usw. des gewellten Inneren nach detaillierten Überprüfungen aus dem Gesichtspunkt eines Absenkens des HIC-Werts bestimmt. Es wurde zuerst die Aufmerksamkeit auf einen Kinderkopf gerichtet, welcher eine kleine kinetische Energie generiert und keine strengen Aufschlagbedingungen erfordert. Nach verschiedenen Überprüfungen wurden die Werte in der Tabelle in bezug auf Abmessungen der gewellten Haubenstruktur bestimmt.

Die folgende Ähnlichkeitsregel gilt einem Aufschlagproblem. Es soll angenommen werden, daß zwei ähnliche Strukturen derselben Aufschlaggeschwindigkeit unterworfen sind und durch dieselben physikalischen Werte, wie einen Elastizitätsmodul, eine Steckgrenze, ein spezifisches Gewicht und dgl. gekennzeichnet sind. Dann wird eine Beschleunigungsantwort, die an einer spezifischen Position der Strukturen auftritt, umgekehrt proportional zu einem Größenverhältnis. Die größere Struktur produziert eine kleinere Beschleunigung.
Wenn das Kindanalysenmodell auf das Erwachsenenanalysenmodell ausgeweitet wird, sind beide derselben Aufschlaggeschwindigkeit unterworfen, während die Aufschlagwinkel dif ferieren. Unter der Annahme, daß die Ähnlichkeitsregel anwendbar ist, soll die gewellte Haubenstrukturgeometrie durch ein Verhältnis von Außenkopfdurchmessern (ein Größen- bzw. Skalierungsverhältnis von 1,27 Mal) multipliziert werden, um die gewellte Haubenstruktur für ein Erwachsenenkopfaufschlagmodell zu bestimmen. Dann sollte die Kopfbeschleunigung auf 0,79 mal reduziert sein bzw. werden, um den HIC-Wert zu verringern. Jedoch wird dasselbe Spiel für beide verwendet. Die Ähnlichkeitsregel kann nicht als solche bzw. unverändert angewandt werden. Im Gegensatz dazu tendiert der HIC-Wert anzusteigen. Hier wurden zahlreiche numerische Analysen für die verbleibenden Parameter durchgeführt, um eine Form für den Aufschlag bzw. Aufprall eines Erwachsenenkopfs zu bestimmen.
Zuerst wird die Wellungshöhe mit dem Skalierungsverhältnis multipliziert. Dann werden die Wellungslänge und die Außenseitenplattendicke auf dieselben wie die Abmessungen für den Kinderkopfaufschlag festgelegt. Die Innenplattendicke wird geringfügig erhöht. Tabelle 3 listet Abmessungen für den Erwachsenenkopfaufschlag auf. Dieselbe Wellungslänge wird aus dem folgenden Grund verwendet. Wenn die Haube ausgebildet bzw. konstruiert wird, bewirkt der Kinderkopfaufschlag ein Problem vor WAD1500, und ein Erwachsenenkopfaufschlag bewirkt ein Problem hinter WAD1500. Wenn eine konstante Wellungslänge in dem Grenzbereich von WAD1500 sichergestellt wird, kann die formale Diskontinuität vermieden werden. Dies ist für das Design günstig.

(g) Die balkenartige Haubenstruktur basiert auf der gewellten Haubenstruktur und wendet eine Träger- bzw. Balkenform lediglich für die Struktur des Inneren bzw. Innenteils an. Die Querschnittsform des Rahmens ist etwa konfiguriert, um trapezoidal in bezug auf existierende Designbeispiele zu sein.

(1) Beispiel 1: Vergleich zwischen balkenartiger Haubenstruktur und der gewellten Haubenstruktur
22 zeigt Analysenergebnisse von Kopfaufschlägen auf die balkenartige Haubenstruktur und die gewellte Haubenstruktur. Das Erwachsenenkopfmodell wird verwendet. Es gibt einen Freiraum L von 84 mm zwischen der Außenseite und der Oberfläche des starren Gegenstands entlang der Aufschlagrichtung. Eine Aufschlagposition wird im Zentrum der Haube festgelegt, wie dies in 18 und 19 gezeigt ist. Aus 22 kann das Folgende gefunden werden. Die balkenartige Haubenstruktur ergibt den HIC-Wert von 2059. Die gewellte Haubenstruktur senkt die zweite Beschleunigungswelle stark ab. Als ein Ergebnis sinkt der HIC-Wert stark auf 940. Die Sinusform des gewellten Inneren ist für ein Absorbieren eines Stoßes bzw. Aufpralls während des Kopfaufschlags geeignet. Der Kopfaufschlag bzw. -aufprall bewirkt eine Rückvibration zwischen dem Äußeren und dem Inneren, um die Kopfbeschleunigungswellenform zu stören. Dies senkt den Spitzenwert ab und verringert den HIC-Wert stark.
(2) Beispiel 2: Bonden bzw. Verbinden des gewellten Inneren an das Äußere
Als Analysenmodelle sind bzw. werden das Äußere und das Innere modelliert, um einen 4 mm Spalt an dem Verbindungsabschnitt frei zu lassen. Tatsächlich muß der Verbindungsabschnitt minimiert werden, um eine optimale Zugsteifigkeit für die Haube zur Verfügung zu stellen. Nach Überprüfungen wurde das Folgende bestätigt. Um nicht eine Rückvibration bzw. ein Nachschwingen zu behindern, hat die Kontaktquerschnittsform vorzugsweise einen relativ beschränkten Bereich. Wie dies in 21 gezeigt ist, ist es bevorzugt, die Verbindungsabschnitte auf Oberseiten des gewellten Inneren in einer kreuzvernähten oder verteilten Weise unter Verwendung von sehr weichem schaumartigem Kleber anzuordnen. Es wurde auch die folgende Tendenz bestätigt. Wenn die Querschnittsfläche des Verbindungsabschnitts oder die Klebesteifigkeit ansteigen, werden das Äußere und das Innere integriert bzw. verbunden, um leicht vibriert zu werden, wodurch ein Nachschwingen vermieden wird. Als ein Ergebnis erhöht sich die zweite Beschleunigungswelle, um den HIC-Wert zu erhöhen.
(3) Beispiel 3: Bevorzugte Bereiche von Wellungslänge p und Wellungshöhe h
Es wurde ein Effekt der Wellungslänge und der Wellungshöhe des gewellten Inneren auf HIC-Werte untersucht. Die Außenseiten-Plattendicke ist auf 1 mm festgelegt. Die Innenseiten-Plattendicke ist auf 0,8 mm festgelegt. In bezug auf Analysenergebnisse des Kinderkopfaufschlags zeigt 23 einen Effekt der Wellungslänge auf HIC-Werte. 24 zeigt einen Effekt der Wellungshöhe auf HIC-Werte. Gemäß 23 kann ein bevorzugter Bereich einer Wellungslänge p formuliert werden, der für ein Absenken des HIC-Werts effektiv ist, wie dies unter Verwendung eines Außenkopfdurchmessers d folgt. 0,7 < p/d < 1,7
Gemäß 24 kann ein bevorzugter Bereich einer Wellungshöhe h wie folgt auch unter Verwendung eines Außenkopfdurchmessers d formuliert werden. 0,15 < h/d < 0,4
Wenn die Wellungslänge p kleiner als dieser Bereich ist, steigt die Biegesteifigkeit des gewellten Inneren entlang der längeren Richtung der Haube an. Im Gegensatz sinkt die Biegesteifigkeit entlang der Breitenrichtung der Haube ab. Dies senkt bzw. verringert die innere Steifigkeit in dem Fall des Kopfaufschlags ab und erhöht den HIC-Wert. Wenn die Wellungslänge p größer als dieser Bereich ist, steigt die Biegesteifigkeit entlang der Breitenrichtung der Haube an. Im Gegensatz sinkt die Biegesteifigkeit entlang der längeren Richtung der Haube ab. Dies senkt die innere Steifigkeit in dem Fall des Kopfaufschlags ab und erhöht den HIC-Wert. Auf diese Weise gibt es einen bevorzugten Bereich für eine Wellungslänge p. Der Bereich deckt vorzugsweise ungefähre Werte in bezug auf den Außenkopfdurchmesser ab. Dies aufgrund der folgenden Tatsache. Im Falle des Kopfaufschlags verwendet die Struktur ungefähr eine Wellung, um den Kopf zu unterstützen, und deformiert, um weich den Kopf einzufangen. Als ein Ergebnis kann der HIC-Wert abgesenkt werden.
Wenn die Wellungshöhe h kleiner als der oben erwähnte Bereich ist, ist das gewellte Innere einer unzureichenden lokalen Biegesteifigkeit unterworfen. Es ist unmöglich, eine Kopfaufschlagenergie zu absorbieren. Der Kopf schlägt auf die Oberfläche des starren Gegenstands auf, um den HIC-Wert zu erhöhen. Wenn die Wellungslänge h größer als der Bereich ist, ist das gewellte Innere einer übermäßigen lokalen Biegesteifigkeit unterworfen. Da die Haubensteifigkeit zu hoch ist, steigt der HIC-Wert an. Auf diese Weise gibt es auch einen bevorzugten Bereich für eine Wellungshöhe h. Es ist bevorzugt, die Querschnittsform des gewellten Inneren basierend auf den oben erwähnten bevorzugten Bereichen auszubilden.
Wenn das Spiel bzw. der Freiraum konstant ist, steigt der HIC-Wert für den Erwachsenenkopfaufschlag im Vergleich mit dem HIC-Wert für den Kinderkopfaufschlag an. In diesem Fall wird jedoch der bevorzugte Bereich von Wellungshöhen als höchstens gleich jenem für den Kinderkopfaufschlag betrachtet.
(4) Beispiel 4: Effekt von Kopfaufschlagpositionen
25 zeigt Kopfaufschlagpositionen für den Kinderkopfaufschlag unter der Bedingung von 75 mm Freiraum L zwischen dem Äußeren und der Oberfläche des starren Gegenstands. Tabelle 4 listet HIC-Werte für die entsprechenden Aufschlagpositionen. Aus dieser Tabelle kann verstanden werden, daß die HIC-Werte etwa konstant sind, selbst wenn die Kopfaufschlagpositionen variieren. Die Gleichmäßigkeit von HIC-Werten für Aufschlagpositionen ist ein sehr nützliches Merkmal der gewellten Haubenstruktur. Tabelle 4 WIRKUNGEN AUFGRUND DES AUFSCHLAGPUNKTS FÜR HIC_WERT KINDER_KOPF, FREIRAUM_L = 75MM
(5) Beziehung zwischen HIC-Wert und Freiraum L
26 zeigt die Beziehung zwischen einem HIC-Wert und einem Freiraum L. Es wurden die balkenartige Haubenstruktur, die gewellte Haubenstruktur und eine gewellte Haubenstruktur untersucht, wobei das innere Zentrum durch ein Erhöhen der Plattendicke in bezug auf den Kinderkopfaufschlag und den Erwachsenenkopfaufschlag verstärkt wurde.
Aus den Analysenergebnissen kann das Folgende geschlossen werden.

(a) Die gewellte Haubenstruktur senkt stark HIC-Werte verglichen mit der balkenartigen Haubenstruktur ab.
(b) Es kann verstanden werden, daß die gewellte Haubenstruktur geringfügig HIC-Werte absenkt, um den Freiraum L abzusenken, indem die Plattendicke an dem inneren Zentrum verstärkt wird. Es ist möglich, den Freiraum L nur durch lokales Erhöhen des Gewichts des Inneren abzusenken. Dies ist für das Design sehr verwendbar bzw. nützlich.
(c) Das Folgende zeigt eine Regressionsgleichung für Versuchswerte im Fall des Erwachsenenkopfaufschlags auf die Stahlträger-Typ-Haubenstruktur (MATSUI and ISHIKAWA, Crush Characteristics and HIC Values in Front Windshield Areas in Pedestrian Head Impacts, JARI Research Journal, April 2000, Vol. 22, Nr. 4). 26 zeigt ein Ergebnis.

YHIC = 5,4 × 106X-1,95

_HIC

Der Freiraum L zwischen dem Äußeren und der Oberfläche des starren Gegenstands ist für die Regressionsgleichung für experimentelle bzw. Versuchswerte unbekannt. Die Gleichung verwendet dynamische Deformationsgrößen bzw. -ausmaße entlang der Kopfaufschlagrichtung als Argumente. Es ist unmöglich, einen direkten Vergleich mit den Analysenergebnissen durch ein Auftragen des Freiraums L zwischen dem Äußeren und der Oberfläche des starren Gegenstands auf der Abszisse zu machen. Jedoch entsprechen beide Tendenzen ungefähr einander. Der minimale Freiraum von 82,2 mm erfüllt den HIC-Wert 1000, der für das Versuchsergebnis erhalten wird. Dies ist ungefähr derselbe Wert wie 83 mm, der aus dem Analysenergebnis erhalten wird. Auf den ersten Blick scheint die gewellte Haubenstruktur keine Vorteile zur Verfügung zu stellen. Gemäß der Analyse senkt jedoch die gewellte Haubenstruktur bemerkenswert HIC-Werte, verglichen mit der balkenartigen Haubenstruktur. Die HIC-Werte, die hier für das einfache Modell erhalten werden, sind exzessiv für den Zweck einer Vereinfachung berechnet. Es wird erachtet, daß Versuchswerte einen bedeutend kleineren Wert als den minimalen Wert des Freiraums L für die gewellte Haubenstruktur zeigen werden. Hier wurde kein Experiment betreffend die gewellte innere Struktur aus ökonomischen Gründen durchgeführt. Wir nehmen an, daß dieser Punkt in der Zukunft bestätigt werden wird.
(6) Beispiel 6: Absenken von HIC-Werten an dem Haubenumfang
Der Kopfaufschlagwiderstand für einen Fußgängerschutz ist Effekten von hochsteifen Positionen, wie einem Stoßfänger, dem Boden eines Fensterfeldrahmens und dgl., an dem Haubenumfang unterworfen. Es ist bekannt, daß ein hoher HIC-Wert resultiert, wenn der Kopf auf diesen Positionen aufschlägt. Gemäß zahlreichen konventionellen Designbeispielen hat der Wulst, der an dem Haubenumfang zur Verfügung gestellt ist, die Querschnittsform ungefähr eines Trapezoids. Die Querschnittsform bewirkt hohe HIC-Werte. Als eine Gegenmaßnahme dazu ist es bevorzugt, den Innenumfang bzw. Innenseitenumfang mit gewellten Wülsten zu versehen, deren Querschnittsform etwa eine oder gleich einer Sinuswelle ist. Diese Wülste können HIC-Werte an den oben erwähnten Positionen absenken.
27 zeigt ein Beispiel. Die Wellungslänge, die Wellungshöhe und die Querschnittsform an diesen Umfängen sind bzw. werden unter Berücksichtigung der Biegesteifigkeit, der Torsionssteifigkeit und dgl. bestimmt. Die Wellungslänge und die Wellungshöhe müssen nicht gleichmäßig auf der gesamten Oberfläche der Haube sein. Die bevorzugteste Wellungslänge und Wellungshöhe sollten unter Berücksichtigung der Designerfordernisse an entsprechenden Haubenpositionen bestimmt werden. Der Haubenumfang ist insbesondere Effekten von hochsteifen Positionen, wie dem Stoßfänger, dem Boden des Fensterfeldrahmens und dgl., unterworfen. Beispielsweise wird, indem die Wellungslänge halbiert wird, ein Spiel bzw. Freiraum zwischen dem Äußeren und dem Inneren sichergestellt, um HIC-Werte abzusenken.
(7) Beispiel 7: Gewellte Haubenstruktur, umfassend ein Stahl-Äußeres und ein Aluminiumlegierungs-Spline-Typ-Inneres
Die folgende Beschreibung verwendet das Spline-Typ-Innere gemäß Anspruch 10 und stellt ein Beispiel der gewellten Haubenstruktur gemäß Anspruch 11 zur Verfügung, umfassend das Stahl-Äußere und das Aluminiumlegierungs-Innere. 28 zeigt die Form bzw. Gestalt des Inneren. 29 zeigt die Positionsbeziehung zwischen dem Inneren und der Oberfläche des starren Gegenstands und Kopfaufschlagpositionen.
Dieses Modell verwendet zahlreiche Oberflächen eines starren Objekts bzw. Gegenstands parallel zu dem Äußeren, um einfach die oberen Oberflächen von starren Gegenständen, wie einem Motor, einer Batterie und dgl., modellartig darzustellen. Der Einfachheit halber wird ein gleichmäßiger Freiraum von 70 mm zwischen dem Äußeren und der Oberfläche des starren Gegenstands in der vertikalen Richtung zur Verfügung gestellt. Das Äußere ist aus einer SS330-äquivalenten Stahlplatte mit 0,7 mm Dicke gefertigt bzw. hergestellt. Das Innere ist aus einer Aluminium-5000-Serie-Legierung mit 1,2 mm Dicke hergestellt. Aufschlagpositionen für den Erwachsenenkopf sind auf der WAD1500-Linie (Aufschlagposition 1 bis 4) zugeteilt. Aufschlagpositionen für den Kinderkopf sind auf der WAD1500-Linie (Aufschlagposi tion 1 bis 4) und auf der WAD1100-Linie (Aufschlagposition 5 bis 8) angeführt bzw. zugeteilt. 30 zeigt eine Kopfbeschleunigungswellenform für den Kinderkopfaufschlag an der Aufschlagposition 1. 31 zeigt eine Kopfbeschleunigungswellenform für den Erwachsenenkopfaufschlag an der Aufschlagposition 1. Tabelle 5 listet Analysenergebnisse auf.
Die Analysenergebnisse haben die folgenden Tatsachen klar gemacht.

(a) Mit Ausnahme der Aufschlagposition 4 ist die Bedingung des HIC-Werts 1000 nahezu für den Erwachsenen und das Kind erfüllt, was ein gutes Ergebnis ergibt.
(b) Im Fall des Kinderkopfs zeigt die erste Beschleunigungswelle etwa 200 G, was eine ideale Kopfbeschleunigungswellenform produziert. Das Äußere absorbiert im wesentlichen die gesamte kinetische Energie. Die zweite Beschleunigungswelle beeinflußt die Berechnung von HIC-Werten nicht. Dies wird durch die Tatsache bestätigt, daß Zeitbereiche t1 und t2 für ein Berechnen der HIC-Werte in 30 nur auf die erste Beschleunigungswelle anwendbar sind.
(c) Im Fall des Erwachsenenkopfs ist der HIC-Wert von 1000 etwa erfüllt mit Ausnahme der Aufschlagposition 4. Die Werte für die Aufschlagposition 1 und 2 übersteigen geringfügig den HIC-Wert von 1000. Dieser Grad von Fluktuationen kann leicht durch ein Überprüfen der Form des Inneren der Plattendicke und dgl. im Detail gelöst werden.
(d) Die HIC-Werte für die entsprechenden Haubenpositionen sind entsprechend gesteuert bzw. geregelt bzw. kontrol liert. Es wurde ein Effekt eines Ausbildens des Spline-Typ-Inneren unter Berücksichtigung eines Aufschlags auf starre Gegenstände bestätigt, die komplex in dem Motorraum angeordnet sind.

Der Erwachsenenkopf wird einer Kopfaufschlagenergie von 1,92 Mal größer als der Kinderkopfaufschlag unterworfen. Wenn die oben erwähnte Ähnlichkeitsregel angewandt wird, wird das Stahl-Äußere, das die erste Beschleunigungswelle von 200 G bewirkt, die Plattendicke von 0,9 mm aufweisen, d.h. 1,27 Mal so groß wie die Stärke von 0,7 mm. Jedoch bewirkt diese Plattendicke einen Wert, der den HIC-Wert von 1000 für den Kinderkopfaufschlag übersteigt, und ist für den Kinderkopfaufschlag ungeeignet. Aus diesem Grund ist die maximale Plattendicke des Stahl-Äußeren 0,7 mm unter Berücksichtigung von sowohl dem Erwachsenen als auch des Kinds. In diesem Fall reicht die erste Beschleunigungswelle für den Erwachsenenkopf von 120 bis 150 G gemäß Tabelle 5. Das Äußere absorbiert unzureichend die Aufschlagenergie. Die zweite Beschleunigungswelle muß die verbleibende kinetische Energie absorbieren. Gemäß der vorhergehenden numerischen Analyse ist die für Aluminiumlegierungs-Innere erforderliche Plattendicke mit 1,2 mm gefunden. Das oben erwähnte Analysenmodell verwendet diesen Wert.
Das Analysenergebnis zeigt hier, daß der HIC-Wert von 1000 nahezu erfüllt ist mit der Ausnahme der Aufschlagposition 4.
Wenn das Äußere aus einer Aluminiumlegierung hergestellt ist, muß die Masse des Äußeren gleich jener der Stahlplatte sein. In diesem Fall wird die Plattendicke des Äußeren 2,1 mm, was die Kosten erhöht. Dementsprechend stellt die Ver wendung des Aluminium-Äußeren keinerlei Vorteile zur Verfügung.
Wenn das Innere aus Stahl hergestellt ist, wird die Stahlplattendicke unter der Bedingung gefunden, daß das Innere dieselbe Biegesteifigkeit wie jene der Aluminiumlegierungsplatte mit 1,2 mm zur Verfügung stellt. Unter der Annahme derselben Biegesteifigkeit, wie oben erwähnt, gibt es ein Plattendickenverhältnis von 1,44 zwischen der Aluminiumlegierung und der Stahlplatte. Die Stahlplattendicke wird mit 0,83 mm gefunden, indem 1,2 mm durch 1,44 dividiert wird. In diesem Fall wiegt das Stahl-Innere etwa das Doppelte des Aluminiumlegierungs-Inneren. Dies ist in bezug auf eine Gewichtseinsparung nachteilig.
Als ein Ergebnis wurde klar gemacht, daß die gewellte Haubenstruktur, umfassend das Stahl-Äußere und das Aluminiumlegierungs-Innere, leichtgewichtige und billige bzw. kostengünstige Hauben für große Limousinen und dgl. zur Verfügung stellt, die zum Erfüllen von sowohl Kinder- als auch Erwachsenenkopfaufschlägen erforderlich sind.
Im Gegensatz zu großen Limousinen können mittelgroße oder kleine Autos eine vollkommen aus Aluminium bestehende, gewellte Haubenstruktur für ihre Hauben verwenden, wenn nur der Kinderkopfaufschlag berücksichtigt werden muß und ein ausreichend großer Freiraum zwischen dem Äußeren und der Oberfläche des starren Gegenstands sichergestellt werden kann. Wenn ein ausreichend großer Freiraum nicht zwischen dem Äußeren und der Oberfläche des starren Gegenstands sichergestellt werden kann, ist es effektiv, die erwähnte gewellte Haubenstruktur, umfassend das Stahl-Äußere und das Aluminiumlegierungs-Innere, zu verwenden.
Die konusartige Haubenstruktur, umfassend das Stahl-Äußere und das Aluminiumlegierungs-Innere, stellt einen bestimmten Effekt eines Absenkens von HIC-Werten zur Verfügung, der nicht mit dem gewellten Inneren so vergleichbar ist. Tabelle 5
Ein Sternchen * bedeutet, daß die zweite Beschleunigungswelle nicht zur Berechnung von HIC-Werten beiträgt.
(8) Beispiel 8: Konusartige Haubenstruktur, umfassend ein Stahl-Äußeres und Aluminiumlegierungs-Konus-Typ-Inneres
Beispiel 8 beschreibt die konusartige Haubenstruktur, umfassend das Stahl-Äußere und das Aluminiumlegierungs-Innere, gemäß Anspruch 12. D.h. daß dieses konusartige Innere in einer Weise ähnlich zu jener von Beispiel 7 analysiert wurde. Es wurden Kopfaufschlagpositionen in zwei Fällen überprüft, d.h. einem Kegel- bzw. Konusscheitel an dem Haubenzentrum und einer Mitte zwischen zwei Konusscheiteln. 32 zeigt ein Analysenergebnis für den Kinderkopfaufschlag. 33 zeigt ein Analysenergebnis für den Erwachsenenkopfaufschlag. Gemäß diesen Figuren ist klar, daß ein HIC-Wert zwischen den Konusscheiteln größer als ein HIC-Wert an dem Konusscheitel ist. Dies ist aus dem folgenden Grund. Wenn der Kopf auf einer Mitte zwischen den Konusscheiteln aufschlägt, senkt die Kegel- bzw. Konusdeformation stark eine Absorption der Aufschlagenergie ab. Der Kopf schlägt auf dem Äußeren auf und dann gerade auf dem starren Gegenstand. Es kann auch gesehen werden, daß ein HIC-Wert für den Erwachsenenkopfaufschlag größer als ein HIC-Wert für den Kinderkopfaufschlag ist. Diese Tendenz ist dieselbe wie jene für die gewellte Haubenstruktur. Weiterhin wurde bestätigt, daß ein Verändern des Materials des Äußeren von der Aluminiumlegierung zu dem Stahl stark den HIC-Wert absenkt. Als ein Ergebnis wurde bestätigt, daß ähnlich der gewellten Haubenstruktur die konusartige Haubenstruktur unter Verwendung des Stahl-Äußeren effektiv HIC-Werte absenkt.
Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Paneel- bzw. Verkleidungs- bzw. Plattenstruktur, die für Fahrzeugmotorhauben verwendet wird.

Claims

Fahrzeugmotorhauben-Verkleidungsstruktur als eine geschlossene Querschnittsstruktur, umfassend eine Kombination einer Außenplatte bzw. eines Außenpaneels (4) und einer Innenplatte bzw. eines Innenpaneels (2) durch Abstände, wobei eine Mehrzahl von gewellten Wülsten (2a) parallel zueinander auf einer gesamten Oberfläche der Innenplatte (2) vorgesehen ist und eine Querschnittsform der Innenplatte (2) gewellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine querschnittsgewellte Form der Innenplatte 0,7 < p/d < 1,7 erfüllt, wo p eine Wellungslänge und d ein Außenseitenkopfdurchmesser eines Fußgängers ist, wobei der Kopfdurchmesser d 130 mm beträgt.
Fahrzeugmotorhauben-Verkleidungsstruktur nach Anspruch 1, wobei die gewellte Form einer Sinuskurve oder einer Sinuskurve n-ter Ordnung bzw. Potenz folgt.
Fahrzeugmotorhauben-Verkleidungsstruktur nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl von gewellten Wülsten (2a) in irgendeiner Anordnung zur Verfügung gestellt ist, die aus jene gewählt ist, welche parallel oder geneigt zu einer längeren Richtung der Paneel- bzw. Verkleidungs- bzw. Plattenstruktur konzentrisch etwa um das Zentrum der Verkleidungsstruktur und doppelt gewellt als eine Kombination dieser Anordnungen ist.
Fahrzeugmotorhauben-Verkleidungsstruktur nach Anspruch 1, wobei die Außenplatte (4) oder die Innenplatte (2) ein Metall, wie eine Aluminiumlegierung oder Stahl ist.
Fahrzeugmotorhauben-Verkleidungsstruktur nach Anspruch 1, wobei eine querschnittsgewellte Form der Innenplatte 0,15 < h/d < 0,3 erfüllt, wo h eine Wellungshöhe und d ein Außenseitenkopfdurchmesser eines Fußgängers ist, wobei der Kopfdurchmesser 130 mm beträgt.
Fahrzeugmotorhauben-Verkleidungsstruktur nach Anspruch 1, wobei eine Verstärkungsplatte an einem Teil der Innenplatte (2) zur Verfügung gestellt ist.
Fahrzeugmotorhauben-Verkleidungsstruktur nach Anspruch 1, wobei die Innenplatte (2) und die Außenplatte (4) weich bzw. sanft an einem gewellten Wulst (2a) der Innenplatte (2) verbunden sind.
Fahrzeugmotorhauben-Verkleidungsstruktur nach Anspruch 1, wobei die Innenplatte (2) mit der Außenplatte (4) an dem gewellten Wulst (2a) mittels weicher Verbindungsabschnitte verbunden ist, welche in einer quer vernadelten Weise angeordnet sind.
Fahrzeugmotorhauben-Verkleidungsstruktur nach Anspruch 1, wobei die gewellte Form durch eine Spline-Funktion definiert ist, und definiert ist, so daß eine Position in der Außenplatte (4), wo ein kleines Spiel zwischen der Außenplatte (4) und einem starren Gegenstand besteht, an welchem die Fahrzeugkörpermotorhaubenstruktur festgelegt ist, gleichmäßig an Böden der gewellten Form unterstützt bzw. getragen ist, und daß eine Position in der Außenplatte (4), wo ein großes Spiel bzw. ein großer Freiraum zwischen der Außenplatte (4) und dem starren Gegenstand besteht, gleichmäßig an Böden der gewellten Form unterstützt ist.
Fahrzeugmotorhauben-Verkleidungsstruktur nach Anspruch 1, wobei die Außenplatte (4) Stahl ist und die Innenplatte (2) eine gewellte Innenplatte einer Aluminiumlegierung ist.