Flächiges Außenbauteil, insbesondere Fronthaube

Die vorliegende Erfindung betrifft ein flächiges Außenbauteil, insbesondere eine Fronthaube, für Karosserien von Kraftfahrzeugen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Die DE 100 59 759 A1 beschreibt eine Fronthaube für Karosserien von Kraftfahrzeugen, die zur verbesserten Aufnahme von Aufprallenergie mit einem flächigen Außenteil, einem U-förmig nach hinten offenen Rahmen und einer dazwischen angeordneten Versteifungsstruktur ausgebildet ist. Die Versteifungsstruktur besteht aus mehreren Streben, die über einen festen, deformierbaren Schaumstoff mit dem Außenteil verbunden sind und die teilweise baueinheitlich den Rahmen bilden. Zweck der vorgeschlagenen Konstruktion ist es u.a., den Fußgängerschutz des Kraftfahrzeuges zu verbessern und insbesondere das Kopfverletzungskriterium (HIC - Head Injury Criterion) im Bereich der Versteifungsstruktur zu vermindern. Da die Versteifungsstruktur der Fronthaube in deren Rahmen übergeht, sind aber nicht nur die einschlägigen Verformungswerte (HIC-Werte), sondern auch die allgemeine Steifigkeit der Fronthaube zu berücksichtigen.

Aufgabe der Erfindung ist es, den unterschiedlichen Anforderungen in allgemeiner Festigkeit und der Dämpfung von Aufprallenergie im besonderen an einem flächigen Außenbauteil, insbesondere an einer Fronthaube für Karosserien von Kraftfahrzeugen, in noch verbessertem Umfange zu entsprechen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass der Rahmen mit dem Außenteil und der Versteifungsstruktur derart verbunden ist, dass er im wesentlichen nur die Steifigkeit des Außenbauteiles sicherstellt und dass auf die Fläche des Außenteils im wesentlichen senkrecht oder schräg wirkende Aufprallenergie nahezu ausschließlich von dem Außenteil und der Versteifungsstruktur aufgenommen wird. Mit anderen Worten wird die Aufprallenergie von dem Außenteil und der Versteifungsstruktur zu mindestens 90% aufgenommen. Schlagwortartig wird vorgeschlagen, den Rahmen und die Versteifungsstruktur in ihren Funktionen weitgehendst zu trennen. Während der entsprechend ausgeführte Rahmen eine den üblichen Betriebsbelastungen des Außenbauteiles bzw. der Fronthaube gerecht werdende Steifigkeit sicherstellt, können eine die Aufprallenergie im Falle einer Kollision zufriedenstellend dämpfende Funktion und eine ausreichende Beulsteifigkeit von dem Außenteil und der darunter liegenden Versteifungsstruktur übernommen werden, deren konstruktive Auslegung demzufolge mit mehr Freiheitsgraden erfolgen kann.

In bevorzugter Weise kann der Rahmen zumindest überwiegend ein geschlossenes Hohlprofil aufweisen und um das gesamte Außenteil herum verlaufen. Ein derart geschlossener Rahmen erreicht auch bei geringen Abmessungen und Wandstärken eine hohe Steifigkeit, wobei z.B. bei einer Fronthaube die Scharnierträger deren Schwenklagerung und der Schließmechanismus einer Haubenverriegelung problemlos an dem Rahmen anschließbar sind.

In besonders vorteilhafter weise kann der Rahmen zumindest teilweise mit definiertem Abstand unterhalb des Außenteiles verlaufen und nur über eine nach oben abgestellte Flanschverbindung mit dem Außenteil verbunden sein. Dies ergibt einerseits eine wirkungsvolle Abkopplung in den besagten unterschiedlichen Anforderungen an das Außenbauteil und stellt einen zusätzlichen Deformationsweg bzw. eine noch verbesserte Aufpralldämpfung nahezu über die gesamte Außenfläche des Außenteiles sicher.

In an sich bekannter Weise kann die Verbindung zwischen dem Rahmen und dem Außenteil weitgehendst durch Umbördeln des Außenteils um Flansche des Rahmens bewerkstelligt sein. Bevorzugt können ferner an höher dauerbelasteten Stellen des Rahmens (z.B. im Verriegelungsbereich und an den Scharnierbereichen) zusätzliche Klebeverbindungen zwischen dem Rahmen und dem Außenteil vorgesehen sein.

Fertigungstechnisch günstig kann der umlaufende Rahmen durch ein unteres Profilblech und ein oberes Schließblech gebildet sein, die stoffschlüssig insbesondere durch elektrisches Widerstandsschweißen bzw. Punktschweißen miteinander verbunden sind.

Des weiteren kann in vorteilhafter Ausgestaltung das Hohlprofil des Rahmens zumindest teilweise derart ausgeführt sein, dass das obere Schließblech von der Außenkontur des Außenteils weg schräg nach unten unter Vergrößerung des definierten Abstandes zum Außenteil verläuft. Dies ergibt einen zur Mitte des Außenteiles zunehmenden Verformungsweg zwischen dem flächigen Außenteil und dem darunter liegenden Rahmen und trägt somit ebenfalls zu einem verbesserten Abbau von Aufprallenergie bei. Der umlaufende Rahmen kann mittels einer Blechplatine gefertigt werden. Aus Gründen einer besseren Materialnutzung der Blechplatine kann der umlaufende Rahmen durch mehrere Rahmenholme gebildet sein, die fest - insbesondere durch Punktschweißen - miteinander verbunden sind.

Dabei kann der Rahmen bevorzugt in vier Rahmenholme unterteilt sein, die im wesentlichen längs- und quer verlaufend im Bereich deren jeweiliger Richtungsänderung miteinander verbunden sind.

Ferner kann zweckmäßigerweise bei im wesentlichen um 90 Grad abknickender Richtungsänderung der Rahmenholme jeweils der Verbindungsbereich außerhalb der Abknickung vorgesehen sein. Insbesondere bei sich überlappenden Verbindungsbereichen ist somit ein einfacher Toleranzausgleich zwischen den Rahmenholmen herstellbar.

Des weiteren können Verbindungsbereiche der Rahmenholme durch zueinander versetzte Ausklinkungen im unteren Profilblech und/oder im Schließblech einander in Rahmenlängsrichtung gesehen überlappen und damit mit geringem fertigungstechnischem Mehraufwand die Steifigkeit des Rahmens zusätzlich erhöhen. Dabei können ferner an Ausklinkungen im Verbindungsbereich des unteren Profilbleches und/oder des Schließbleches in den Hohlraum des Rahmens ragende Versteifungsflansche vorgesehen sein.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Versteifungsstruktur innerhalb des Rahmens durch eine Gitterstruktur mit längs- und querverlaufenden Streben gebildet sein, die sich durch die Anzahl der Streben, deren Abstände zueinander und durch deren Konfiguration hervorragend an die geforderten Dämpfungseigenschaften und das Deformationsverhalten anpassen lassen und relativ einfach herstellbar ist.

Bevorzugt können die Streben der Gitterstruktur ein etwa hutförmiges Querschnittsprofil aufweisen und nach unten offen angeordnet sein, wobei die Streben mittels Klebeverbindungen mit dem Außenteil fest verbunden sind. Dabei kann der Basisabschnitt der Streben jeweils gegenüber dem Außenteil gekrümmt ausgeführt und über eine entlang den Streben aufgebrachte Kleberaupe im wesentlichen linienförmig mit dem Außenteil verklebt sein. Die Streben sind dementsprechend nach unten bzw. von dem flächigen Außenteil abgewandt offen ausgeführt und lediglich mit ihrem Basisabschnitt linienförmig mit dem Außenteil verbunden. Daraus resultiert eine größere Nachgiebigkeit der Gitterstruktur in sich bzw. eine gleichmäßigere, aufprallbedingte Dämpfungswirkung über einen vorgegebenen Deformationsweg des Außenteiles.

Zur Montagevereinfachung und einer verbesserten Prozesssicherheit kann ferner die Gitterstruktur mit den Streben über in Längs- und Querrichtung ausgerichtete Laschen mit dem Rahmen verbunden sein, wobei die Laschen so orientiert sind, dass sie in Richtung des auftreffenden Impaktors weitgehend wirkungslos sind bzw. keine Aufprallenergie absorbieren.

Schließlich können in Eckbereichen des Rahmens an dessen unteres Profilblech und/oder Schließblech verbreiternde Abdeckbleche mit Dichtabschnitten für darunter liegende Karosseriebauteile angeformt sein. Die Abdeckbleche können im Falle einer Fronthaube z.B. den Wasserkasten der Heizungs- und/oder Klimaanlage des Kraftfahrzeuges gegenüber einem davor liegenden Motorraum abdichten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt in:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Fronthaube für Karosserien von Kraftfahrzeugen, die sich aus einem nur abschnittsweise dargestelltem, flächigem Außenteil, einem um dessen Außenkontur verlaufendem Rahmen und einer Versteifungsstruktur zusammensetzt;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie Il - Il der Fig. 1 durch den Rahmen der Fronthaube;

Fig. 3 einen quer verlaufenden Schnitt entlang der Linie III - III der Fig. 1 durch die gesamte Fronthaube;

Fig. 4 einen weiteren, längs verlaufenden Schnitt gemäß Linie IV -IV der Fig. 1 durch die gesamte Fronthaube;

Fig. 5 eine Draufsicht auf die Fronthaube gemäß den Fig. 1 bis 4, jedoch mit entferntem Außenteil und Darstellung der Klebeverbindungen zwischen Gitterstruktur einerseits und Rahmen andererseits mit dem Außenteil; Fig. 6 eine Einzelheit Z gemäß Fig. 5 des Rahmens der Fronthaube im Verbindungsbereich vorne rechts mit zueinander versetzten Ausklinkungen des Schließbleches; und

Fig. 7 einen teilweisen Querschnitt gemäß Linie VII - VII der Fig. 6 durch den Rahmen bzw. dessen oberes Schließblech im dargestellten Verbindungsbereich.

In der Fig. 1 ist mit 1 ein flächiges Außenbauteil bzw. eine Fronthaube für eine Karosserie eines Personen-Kraftfahrzeuges bezeichnet, die sich im wesentlichen aus einem flächigen, dünnwandigen und den Außenstrak bildenden Außenteil (oder Außenhaut) 2, einem darunter liegenden, kastenförmigen Rahmen 3 und einer Versteifungsstruktur bzw. Gitterstruktur 4 zusammensetzt. Die besagten Bauteile sind aus Tiefziehblech hergestellt, könnten ggf. aber auch zumindest teilweise aus Kunststoffbauteilen bestehen. Das Außenteil 2 ist nur abschnittweise dargestellt.

Der Rahmen 3 ist in der Draufsicht gesehen etwa rechteckförmig ausgeführt und erstreckt sich wie ersichtlich im wesentlichen entlang der Außenkontur des Außenteiles 2 und um dieses herum, wobei er aus zwei längs verlaufenden Rahmenholmen 5, 6 und zwei quer verlaufenden Rahmenholmen 7, 8 zusammengesetzt ist.

Der Rahmen 3 ist, wie die Fig. 2 , 3 und 4 zeigen, mit einem geschlossenen Hohlprofil ausgeführt und weist je Rahmenholm 5, 6, 7, 8 ein unteres Profilblech 3a und ein oberes Schließblech 3b auf, die an angeformten Flanschabschnitten 3c (vgl. insbesondere Fig. 2, Rahmenholm 6) durch elektrisches Widerstandsschweißen bzw. Punktschweißen miteinander fest verbunden sind.

Ferner ist an das Profilblech 3a ein weiterer, nach oben abgekanteter Randflansch 3d angeformt, der durch Umbördeln des Randbereiches 2a des Außenteiles 2 mit dem Außenteil 2 fest verbunden ist. Die Geometrie des Randflansches 2a in der Draufsicht zeigt auch die Fig. 1 ; sie entspricht im wesentlichen der Außenkontur des Außenteiles 2.

Durch den nach oben abgestellten Randflansch 3d ist der Rahmen 3 zumindest an den längs verlaufenden Rahmenholmen 5, 6 und an dem hinteren, quer sich erstreckenden Rahmenholm 8 in einem definierten Abstand s zum Außenteil 2 positioniert, woraus sich eine von der Fronthaubenmitte nach außen vergrößerte Deformationszone bei senkrecht oder schräg dazu ausgeübter Aufprallenergie ergibt. Ferner ist das Schließblech 3b des Rahmens 3 - wie insbesondere Fig. 2 zeigt - zur Ebene des Außenteiles 2 schräg nach innen unten verlaufend gestaltet, so dass sich der besagte Abstand s der Fronthaubenmitte zu weiter vergrößert und somit zusätzlichen Deformationsweg nach unten sicherstellt.

Der vordere Rahmenholm 7 des Rahmens 3 ist abweichend zum Vorbeschriebenen derart ausgebildet und angeordnet, dass kein Abstand s vorliegt bzw. das Schließblech 3b in direktem Kontakt zum Außenteil 2 verläuft. Diese Auslegung ist aus Platzgründen mit Bezug zu darunter liegenden Karosserieteilen des Kraftfahrzeuges erforderlich, hat aber keine nachteiligen Auswirkungen auf die angestrebte Aufpralldämpfung, da dieser nach unten abfallende Frontbereich außerhalb der angenommenen Kopfaufprallzone liegt und deshalb sogar günstig das Frontdeformationsverhalten der Karosserie beeinflusst.

\n nicht dargestellter Weise sind an die längs verlaufenden Rahmenholme 5, 6 des Rahmens 3 Scharnierträger von eine Schwenkbewegung der Fronthaube 1 ermöglichenden, an der anschließenden Karosserie angelenkten Scharnieren befestigt.

Des weiteren trägt der vordere Rahmenholm 7 des Rahmens 3 eine nach unten abragende Schlossfalle (nicht dargestellt), die mit einem Verriegelungsschloss an einem darunter angeordneten Schließblech der Karosserie des Kraftfahrzeuges zusammenwirkt und die Fronthaube 1 in einer geschlossenen Stellung hält.

Wie aus dem in der Fig. 5 gezeigten Klebeplan hervorgeht, sind im Bereich der besagten Scharnierträger an den längs verlaufenden Rahmenholmen 5, 6 und am vorderen Rahmenholm 7 zur zusätzlichen Aussteifung der Fronthaube 1 Kleberaupen 9 (schraffiert dargestellt) aufgebracht, die neben der Bördelverbindung mit dem Außenteil 2 eine zusätzliche Klebeverbindung herstellen.

Die Klebeverbindung 9 ist jeweils zwischen dem Schließblech 3b und dem Außenteil 2 gebildet. Dabei sind im Falle der Rahmenholme 5, 6 die Schließbleche 3b im dargestellten Bereich (Linie 9) so ausgeführt, dass der Abstand s zum Außenteil 2 zur Herstellung der Klebeverbindung 9 entsprechend vermindert ist.

An das Profilblech 3a an den längs verlaufenden Rahmenholmen 5, 6 und dem hinten quer verlaufenden Rahmenholm 8 sind Abdeckbleche 3e angeformt (vgl. Fig. 1 , rechtes Abdeckblech, die linke Seite ist spiegelbildlich gleich), die einen darunter liegenden Wasserkasten einer Heizungs- und Klimatisierungseinrichtung des Kraftfahrzeuges gegenüber einem davor liegenden Motorraum abdichten. Die Abdeckbleche 3e können nicht dargestellte Dichtlippen oder Schlauchdichtungen tragen.

Die Verbindungsbereiche zwischen den Rahmenholmen 5, 6, 7, 8 sind unter Bezugnahme auf die Fig. 5 wie folgt hergestellt:

Zur Verbindung der Rahmenholme 5, 6 mit dem hinteren Rahmenholm 8 ist der Rahmenholm 8 außerhalb seiner etwa 90°-Abknickung 8a an einer Stoßstelle 10 abgelängt und in überlappender Weise durch Punktschweißen mit den angrenzenden Rahmenholmen 5, 6 fest verbunden.

Zur Verbindung der Rahmenholme 5, 6 mit dem vorderen Rahmenholm 7 (vgl. Fig. 5 bis 7) sind deren Profilbleche 3a und Schließbleche 3b mit stufenförmigen Ausklinkungen (allgemein mit 11 bezeichnet) versehen, die sich an ihren Randbereichen überlappen und somit eine besonders biegesteife Verbindung darstellen.

Die Fig. 6 und 7 zeigen den Verbindungsbereich mit den Ausklinkungen 11 an den Schließblechen 3b der Rahmenholme 5, 7, die nach dem Zusammenfügen durch Punktschweißverbindungen 12 fest miteinander verbunden sind.

Zudem ist an das Schließblech 3b des Rahmenholmes 7 bzw. an der Ausklinkung 11 ein Versteifungsflansch 3f angeformt, der um ca. 90 Grad abgeknickt in den Hohlraum des Rahmens 3 einragt.

Der Verbindungsbereich zwischen dem längsverlaufenden Rahmenholm 6 und dem vorderen Rahmenholm 7 ist spiegelbildlich gleich ausgeführt.

Die Gitterstruktur 4 der Fronthaube 1 setzt sich, wie insbesondere aus den Fig. 1 und 5 ersichtlich ist, aus längs- und querverlaufenden, und an den Kreuzungspunkten miteinander verbundenen Streben 13 und 14 aus dünnwandigem Stahlblech zusammen. Die Streben 13, 14 sind aus einer Blechtafel entsprechend herausgestanzt.

Die Streben 13, 14 sind im Querschnitt gesehen etwa hutförmig mit nach unten offenem Profil (vgl. Fig. 3 und 4) ausgeführt. Deren Basisabschnitt 13a, 14a ist derart gekrümmt, dass diese nur eine Linienberührung zu dem flächigen Außenteil 2 aufweisen. Die Gitterstruktur 4 ist über mehrere längs und quer angeordnete Laschen 15 aus Stahlblech mit dem Rahmen 3 fest verbunden. Gegebenenfalls können die Gitterstruktur 4 und das Profilblech 3a aus einer Blechplatine geformt sein.

Zur Herstellung der Fronthaube 1 wird wie folgt verfahren:

Zunächst wird die Gitterstruktur 4 durch Stanzen und entsprechendes Verformen der Streben 13, 14 hergestellt. Die Laschen 15 können an die Streben 13, 14 unmittelbar angeformt oder angeschweißt werden.

Der Rahmen 3 aus Tiefziehblech wird hergestellt durch Formen der Profilbleche 3a und der Schließbleche 3b. Sodann werden die Profilbleche 3a zu einem Unterrahmen und die Schließbleche 3b zu einem Oberrahmen zusammengeschweißt. Danach werden Unterrahmen und Oberrahmen zu dem Rahmen 3 durch Punktschweißverbindungen an deren Flanschen 3c zusammengefügt.

Anschließend werden diese Unterstruktur aus Rahmen 3 und Gitterstruktur 4 mit dem Außenteil 2 zu der Fronthaube 1 verbunden.

Dazu werden wie in Fig. 5 dargestellt auf die besagten Bereiche des Rahmens 3 die Kleberaupen 9 aufgebracht. Ferner werden auf die Streben 13, 14 Kleberaupen 16 (schraffiert gezeigt) über deren Längserstreckung - also längs- und querverlaufend - aufgebracht.

Sodann werden die Unterstruktur 3, 4 mit dem Außenteil 2 in einer Spannvorrichtung (nicht dargestellt) zusammengefügt und die Bördelverbindung 2a hergestellt.

Schließlich werden die nicht dargestellten Scharnierträger und die besagte Schlossfalle und ggf. andere Anbauten an der Fronthaube 1 angebracht. Bezugszeichenliste

Fronthaube

Außenteil a Randbereich des Außenteils

Rahmen a Profilblech b Schließblech c Flansch d Randflansch . e Abdeckblech f Versteifungsflansch

Gitterstruktur

Rahmenholm

Rahmenholm

Rahmenholm

Rahmenholm a Abknickung

Kleberaupe 0 Stoßstelle 1 Ausklinkungen 2 Punktschweißverbindungen 3 Streben 3a Basisabschnitt 4 Streben 4a Basisabschnitt 5 Laschen 6 Kleberaupen