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Patent Searching and Data


Title:
VEHICLE BODY COMPRISING AN ELASTICALLY MOUNTED BONNET
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/004319
Kind Code:
A1
Abstract:
Prior art disclosed a method designed to minimalise the injuries of a pedestrian during a collision with a vehicle by elastically mounting the bonnet of a vehicle on the vehicle body by means of energy absorbing components. Solutions in prior art however were not satisfactory. The invention relates to a crash box (8), which is rigid, but can be deformed plastically and which yields when a specified load is exceeded during the force of impact caused by a collision. The crash box (8) can be positioned between an upper and a lower strut (2, 3) of the hinge (1), between the lower strut (3) and the vehicle body, or in a bow-shaped hinged lever (15) of the bonnet hinge. A crash box of this type (8) is simple to implement and can be easily connected to existing hinge designs.

Inventors:
BITTMANN WERNER (DE)
SCHMITZ ALOIS (DE)
Application Number:
PCT/DE2002/002419
Publication Date:
January 16, 2003
Filing Date:
July 03, 2002
Export Citation:
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Assignee:
OPEL ADAM AG (DE)
BITTMANN WERNER (DE)
SCHMITZ ALOIS (DE)
International Classes:
B62D25/10; B60R21/34; E05D3/06; E05D11/00; (IPC1-7): B60R21/34
Domestic Patent References:
WO2000072101A12000-11-30
Foreign References:
EP1104728A22001-06-06
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1995, no. 03 28 April 1995 (1995-04-28)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1999, no. 04 30 April 1999 (1999-04-30)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2000, no. 01 31 January 2000 (2000-01-31)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 008, no. 061 (M - 284) 23 March 1984 (1984-03-23)
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Claims:
Patentansprüche
1. Fahrzeugkarosserie mit einer nachgiebig gelagerten Fronthaube, mit jeweils einem Scharnier (1) zwi schen der Fahrzeugkarosserie und einem Seitenrand der Fronthaube, damit diese um eine von den Schar nieren (1) definierte Schwenkachse aufgeklappt werden kann, und mit mindestens einer unter Belas tung nachgiebigen Baueinheit an jedem Seitenrand zum Lagern der Fronthaube an der Fahrzeugkarosse rie, dadurch gekennzeichnet, dass die Baueinheit als eine stabile aber sich plastisch verformende Crashbox (8) ausgebildet ist, die oberhalb einer bestimmten Belastung während einer stoßartigen Krafteinwirkung nachgibt.
2. Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Crashbox (8) mindesten zwei Stützwände (11,12) aufweist, die im Wesent lichen parallel zur Kraftrichtung angeordnet sind.
3. Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Crashbox (8) aus einem im Querschnitt quadratischen Rohr besteht, dessen Längsachse im Wesentlichen parallel zur Kraftrich tung angeordnet ist.
4. Fahrzeugkarosserie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Crash box (8) ein integraler Bestandteil des Scharniers (1) ist und dazu zwischen einer oberen Strebe (2) und einer unteren Strebe (3) des Scharniers (1), die über mindestens einen Klapphebel (4,5) mit einander verbunden sind, angeordnet ist.
5. Fahrzeugkarosserie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Crashbox (8) zwischen einer unteren Strebe (3) des Scharniers (1) und der Fahrzeugkarosserie angeordnet ist.
6. Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der oberen und der unteren Strebe (2,3) ein kürzerer und ein länge rer Klapphebel (4,5) angeordnet ist, wobei die Klapphebel (4,5) relativ eng nebeneinander an der oberen Strebe über Gelenke (6,6') befestigt sind, und dass die Crashbox (8) nahe den eng beieinander liegenden Gelenken (6,6') angeordnet ist.
7. Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Scharnier (1) einen in einem Bogen verlaufenden Klapphebel (15) aufweist, wobei das eine Ende des Klapphebels (15) mit einer oberen Strebe (2) fest verbunden ist, wobei der sich daran anschließende vordere Bogenabschnitt (17) in etwa senkrecht zur Fronthaube verläuft und wobei das andere Ende des Klapphebels (15) drehbar an der Karosserie gelagert ist und die Crashbox (8) im vorderen Bogenabschnitt (17) aus gebildet ist.
8. Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Crashbox (8) mindesten zwei Stützwände (11) aufweist, die im Wesentlichen parallel zur Kraftrichtung angeordnet sind.
9. Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Crashbox (8) durch Schwä chungen des Klapphebels (15) im vorderen Bogenab schnitt (17) gebildet ist.
10. Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwächung von einer oder mehreren im vorderen Bogenabschnitt (17) verlau fenden Sicken (18) erreicht ist, wobei diese sich im Wesentlichen quer zum Bogenabschnitt (17) erstrecken.
Description:
Beschreibung Fahrzeugkarosserie mit einer nachgiebig gelagerten Fronthaube Die Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeugkarosserie mit einer nachgiebig gelagerten Fronthaube, mit jeweils einem Scharnier zwischen der Fahrzeugkarosserie und ei- nem Seitenrand der Fronthaube, damit diese um eine von den Scharnieren definierte Schwenkachse aufgeklappt werden kann, und mit mindestens einer unter Belastung nachgiebigen Baueinheit an jedem Seitenrand zum Lagern der Fronthaube an der Fahrzeugkarosserie.

Eine solche Fahrzeugkarosserie ist in der DE 27 11 339 Al beschrieben. Der dort vorgeschlagenen Lagerung der Fronthaube liegt folgende Überlegung zu Grunde : Es pas- sieren immer wieder Unfälle, bei denen ein Fahrzeug ei- nen die Straße querenden Fußgänger frontal erfasst. Der Körper und der Kopf des Fußgängers schlagen dadurch auf die Fronthaube, wodurch schwere Verletzungen hervorge- rufen werden. Deshalb gehen die Bemühungen der Fahr- zeughersteller dahin, die Fahrzeugkarosserie und insbe- sondere den Vorderbau mit der Fronthaube so zu gestal- ten, dass eine Verletzung zwar nicht ausgeschlossen, wohl aber die Verletzungsschwere gemildert wird. Um insbesondere schwere Kopfverletzungen zu vermeiden, wird die Fronthaube nachgiebig gelagert. Die bei einem Kopfaufschlag auftretenden Kopfverzögerungen sollen da- durch einen zeitlichen Verlauf nehmen, der einen HIC- Wert < 1000 aufweist. Der HIC-Wert ist eine Kenngröße, um die gerade noch ertragbare Belastung des menschli- chen Kopfes zu beschreiben. Die genaue Definition die- ses Wertes kann der Fachliteratur entnommen werden.

Die oben schon erwähnte Offenlegungsschrift schlägt vor, die Fronthaube mittels nachgiebiger, Energie ver- zehrender Bauelemente an der Fahrzeugkarosserie zu la- gern, die zum Teil im Scharnier ausgebildet sind. Wie ein solches Element konkret gestaltet sein könnte, kann der Schrift aber nicht entnommen werden. Außerdem be- steht das Problem, dem Element eine ausreichende Grund- steifigkeit zu geben, damit es bei üblichen statischen Belastungen nicht nachgibt, sondern nur bei einer stoß- artigen Belastung, wie sie bei einem Körper-bzw. Kopf- aufprall auftritt Die Lösung dieses Problems besteht in einer Fahrzeugka- rosserie gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, die da- durch gekennzeichnet ist, dass die Baueinheit als eine stabile aber sich plastisch verformende Crashbox ausge- bildet ist, die oberhalb einer bestimmten Belastung während einer stoßartigen Krafteinwirkung nachgibt.

Gemäß einer einfachen Ausgestaltung der Erfindung be- steht die Crashbox aus zwei parallelen Stützwänden pa- rallel zur Stoßrichtung. Bei einer statischen Belastung nehmen die Stützwände die Belastung ohne auszuknicken auf. Bei einer stoßartigen Krafteinwirkung werden die Stützwände irreversible gebogen und verzehren dabei Energie. Die Dicke und Ausdehnung der Stützwände bestimmen ihre statische Steifigkeit und das Maß der Energieaufnahme.

Eine besonders vorteilhafte Konstruktion besteht aus einem im Querschnitt quadratischen Rohr, dessen Längs- achse im Wesentlichen parallel zur Kraftrichtung ange- ordnet ist. Derartige Crashboxen sind in deutlich grö- ßerer Dimensionierung bekannt als Halter von Fahrzeug- stoßstangen oder als Fahrzeuglängsträger. In der Regel

handelt es sich um Rohre mit einem geschlossen quadra- tischen Querschnitt, die so angeordnet werden, dass sie bei einem Stoß in Längsrichtung belastet werden. Wenn dabei eine bestimme Belastung überschritten wird, kni- cken die Kanten der Rohre wechselnd nach innen und außen aus, wobei sich die die Kanten verbindenden Sei- tenflächen in Falten legen. Da diese Vorgänge irrever- sible sind, wird die dem Stoß innewohnende Energie ver- zehrt. Da die Kanten dem Rohr an sich eine gewisse Steifigkeit verleihen, kann es durchaus statisch belas- tetet werden, ohne auszuknicken. Es ist damit geeignet, auch als Träger oder Verbundstrebe innerhalb einer Struktur zu dienen. Durch den rohrartigen Aufbau erge- ben sich weitere Parameter, so dass sich die Grundstei- figkeit und die Energieaufnahme bei einer stoßartigen Belastung noch besser aufeinander abstimmen lassen.

Besonders kritisch ist die Lagerung der Fronthaube im Bereich der Scharniere, da dort eine unmittelbare Ver- bindung zur Fahrzeugkarosserie besteht. In der schon erwähnten Offenlegungsschrift wird vorgeschlagen, dass das Scharnier mindesten einen drehfedernden Kurbellen- ker als nachgiebige Baueinheit hat. Einen solchen zu realisieren, ist ziemlich aufwendig. Eine weitere Aus- gestaltung der Erfindung sieht daher vor, dass die Crashbox ein integraler Bestandteil des Scharniers ist und dazu zwischen einer oberen Strebe und einer unteren Strebe des Scharniers, die über mindestens einen Klapp- hebel miteinander verbunden sind, angeordnet ist. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass die übliche Bauweise des Scharniers nicht geändert werden braucht. Vielmehr braucht lediglich in den Zwischenraum zwischen den bei- den Streben eine Crashbox integriert zu werden.

Es kann aber auch daran gedacht werden, die Crashbox zwischen der unteren Strebe und der Fahrzeugkarosserie anzuordnen. Auch hier ist der Konstruktionsaufwand ge- ring. Das Scharnier als solches kann unverändert blei- ben. Lediglich seine Auflage an der Fahrzeugkarosserie muss tiefer gelegt werden, um Platz für die Crashbox zu schaffen.

Bei Scharnieren, die einen kürzeren und einen längeren Klapphebel aufweisen, so dass die Fronthaube beim Auf- klappen um eine Schwenkachse geklappt werden kann, die dabei einen Versatz erfährt, wird gemäß der Erfindung vorgesehen, dass die Crashbox nahe den eng beieinander liegenden Gelenken der Klapphebel an der oberen Strebe angeordnet ist, so dass die in das Scharnier eingelei- teten Stoßkräfte optimal aufgenommen werden.

Einarmige Scharniere weisen einen in einem Bogen ver- laufenden Klapphebel auf, wobei das eine Ende des Klapphebels mit einer oberen mit der Fronthaube verbun- denen Strebe fest verbunden ist, wobei der sich an die- ses Ende anschließende vordere Bogenabschnitt in etwa senkrecht zur Fronthaube verläuft und wobei das andere Ende des Klapphebels drehbar an der Karosserie gelagert ist. Für diese Art von Scharnieren bietet sich folgende Lösung an : Die Crashbox ist im vorderen Bogenabschnitt ausgebildet.

Dies hat den Vorteil, dass kein zusätzlicher Bauraum benötigt wird, da lediglich ein bisher steif ausgeführ- ter Abschnitt des Klapphebels eine neue zusätzliche Funktion erhält. Da der vordere Bogenabschnitt des Klapphebels in Aufschlagsrichtung verläuft, muss ledig- lich dafür gesorgt werden, dass dieser bei einem Auf-

schlag gestaucht wird, was durch eine Crashbox leicht erreicht werden kann.

So kann die Crashbox wie bei der schon zuvor beschrie- benen Lösung mindestens zwei Stützwände aufweisen, die im Wesentlichen parallel zur Kraftrichtung und damit im Wesentlichen parallel zum vorderen Bogenabschnitt des Klapphebels angeordnet sind. Durch die Zahl und Anord- nung der Stützwände lässt sich der Grad der Energiever- zehrung konstruktiv einstellen und dem jeweiligen Fahr- zeugtyp anpassen.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Crashbox durch Schwächungen des Klapphebels im vorderen Bogenab- schnitt zu bilden. Während bei der zuvor beschriebenen Lösung die Stützwände über quer angeordnete Platten un- tereinander und mit dem Klapphebel verbunden werden müssen, was einen gewissen Aufwand bedeutet, lassen sich die Schwächungen am Klapphebel selbst vornehmen, was relativ einfach schon bei der Herstellung berück- sichtigt werden kann. Auch hier besteht ein großer kon- struktiver Spielraum, den Grad der Energieaufnahme ein- zustellen.

Besondere einfach zu realisieren sind im vorderen Bo- genabschnitt verlaufende Sicken, die sich im Wesentli- chen quer zum Bogenabschnitt erstrecken. Insbesondere wenn diese wechselseitig angeordnet werden, ergibt sich ein Ziehharmonikaeffekt beim Stauchen des Klapphebels, was mit einem relativ gleichmäßigen Kraftverlauf ver- bunden ist.

Im Folgenden soll die Erfindung anhand von vier Ausfüh- rungsbeispielen näher erläutert werden. Dazu zeigen

Fig. 1 eine erste Ausführungsform, bei dem eine Crashbox im Scharnier angeord- net ist, Fig. 2 eine zweite Ausführungsform, bei der eine Crashbox unterhalb eines Scharniers liegt.

Fig. 3 eine dritte Ausführungsform, bei der eine Crashbox Bestandteil eines Klapphebels des Scharniers ist, Fig. 4 eine dritte Ausführungsform, bei der die Crashbox durch Schwächung des Klapphebels erzielt ist.

Beide Figuren zeigen ein Scharnier 1 für eine Front- haube, die hier nicht näher dargestellt ist. Das Schar- nier 1 besteht aus einer oberen Strebe 2, die mit der Fronthaube verschweißt oder verschraubt ist, und einer unteren Strebe 3, die mit der Fahrzeugkarosserie ver- schraubt ist. Zwischen den beiden Streben 2,3 erstre- cken sich zwei Klapphebel 4,5, die jeweils in Gelenken 6, 6', 7,7'drehbar an den Streben 2,3 gelagert sind.

Damit beim Aufklappen die Fronthaube sich nach oben und nach vorne bewegt, um eine Kollision ihrer hinteren Kante mit einem die Fronthaube einfassenden Rahmen zu vermeiden, ist der eine Klapphebel 4 länger als der an- dere Klapphebel 5 und die Gelenke 6, 6'an der oberen Strebe 2 enger zusammen als die Gelenke 7, 7'an der unteren Strebe 3. Auf diese Weise erfährt die Schwenk- achse der Fronthaube beim Aufklappen einen Versatz nach vorne.

Gemäß der Ausführung nach Fig. 1 befindet sich zwischen den beiden Streben 2,3 im Bereich der nah beieinander liegenden Gelenke 6, 6'an der oberen Strebe 2 eine Crashbox 8. Diese besteht aus einer oberen Platte 9 und einer unteren Platte 10, die flächig an den Streben 2, 3 anliegen. Zwischen den Platten 9,10 erstrecken sich parallel und beabstandet zueinander zwei Stützwände 11, 12, die senkrecht zu den Streben 2,3 ausgerichtet sind. Die untere Platte 10 ist mit der unteren Strebe 3 verschweißt. Die obere Platte 9 bildet einen Anschlag für die obere Strebe 2, wodurch die Schließlage des Scharniers 1 definiert ist.

Gemäß der Ausführung nach Fig. 2 befindet sich die Crashbox 8 zwischen der unteren Strebe 3 und der Fahr- zeugkarosserie, wozu diese einen hier nicht näher dar- gestellten Absatz aufweist. Die Schließlage der Front- haube und damit die Schließlage des Scharniers 1 wird durch Anschläge gewährleistet. Ein Anschlag 13 ist in Fig. 2 schematisch dargestellt.

Die Ausführung der Crashbox 8 ist in beiden Fällen gleich. In beiden Fällen können die beiden Stützwände 11,12 auch durch weitere Stützwände ergänzt werden.

Diese können parallel zu den gezeigten stehen aber auch senkrecht dazu und mit diesen ein im Querschnitt quad- ratisches Rohr bilden.

Wenn ein Körper auf die Fronthaube schlägt, wird eine stoßartige Kraft auf das Scharnier 1 gemäß dem Pfeil 14 ausgeübt. Die Kräfte werden über die obere Strebe 2 auf die Crashbox 8 übertragen, wodurch die Stützwände 11, 12 nach außen oder innen irreversibel ausbeulen und da- bei Verformungsenergie aufnehmen. Die Dicke und die la- terale Ausdehnung der Stützwände 11,12 bestimmen den

dabei auftretenden Verzögerungsverlauf, der in Überein- stimmung mit dem zu erzielenden HIC-Wert gebracht wer- den kann.

Bei der Ausführung nach Fig. 2 gibt unter der Wirkung des Kopfaufschlages gemäß Pfeil 14 zunächst der An- schlag 13 nach. Die beiden Streben 2,3 werden unter Durchbiegung der Klapphebel 4,5 aneinander gelegt, so dass das gestauchte Scharnier 1 gegen die Crashbox 8 gedrückt wird, die-wie oben beschrieben-unter einem definierten Verzögerungsverlauf nachgibt.

In den Figuren 3 und 4 ist eine Ausführung der Erfin- dung für ein Scharnier 1 mit einem Klapphebel 15 darge- stellt. Typischerweise weist dieser eine Bogenform auf, so dass das Scharniergelenk 16 unterhalb eines Karosse- rieblechs in Verlängerung der Fronthaube angeordnet werden kann. Beim Aufklappen der Fronthaube greift der Klapphebel 15 mit seiner Bogenform um die der Front- haube zugewandten Kante des Karosserieabschnittes herum.

Da der vordere Bogenabschnitt 17 in der geschlossenen Stellung der Fronthaube in etwa senkrecht-also in Richtung des Kopfaufschlages-verläuft, ist er geeig- net, eine energieabsorbierende Einrichtung oder Crash- box 8 aufzunehmen. Eine Lösung, bei der die Crashbox 8 Stützwände 11 aufweist, ist in Fig. 3 dargestellt. Dazu ist der Klapphebel 15 im vorderen Bogenabschnitt 17 aufgetrennt und die Crashbox 8 mit mehreren, parallel zueinander verlaufenden Stützwänden 11 eingesetzt, die sich zwischen zwei Platten 9,10 erstrecken, mit deren Außenseiten die beiden Enden der Auftrennung mit der Crashbox 8 verbunden sind.

Eine weitere Ausführung einer Crashbox ist in der Fig.

4 dargestellt. Die Crashbox 8 besteht aus einer einzi- gen Stützwand 11, die ein Abschnitt des Klapphebels 15 ist. Um die gewünschte Nachgiebigkeit zu erhalten, wird die Stützwand 11, das heißt ein entsprechender Ab- schnitt im vorderen Bogenabschnitt 17 des Klapphebels 15, zu beiden Seiten mit quer verlaufenden Sicken 18 versehen, die bewirken, dass der Klapphebel 15 bei ei- ner stoßartigen Belastung ziehharmonikaartig gestaucht wird.

Bezugszeichenliste 1 Scharnier 2 obere Strebe 3 untere Strebe 4 Klapphebel 5 Klapphebel, 6, 6'Gelenk 7, 7'Gelenk 8 Crashbox 9 Platte 10 Platte 11 Stützwand 12 Stützwand 13 Anschlag 14 Pfeil 15 Klapphebel 16 Scharniergelenk 17 vordere Bogenabschnitt 18 Sicken