DE2148108A1

DE2148108A1 - Tragwerk fuer karosserien bzw. aufbauten von fahrzeugen, insbesondere personenkraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2148108A1
Application number: DE2148108A
Authority: DE
Inventors: Hans Karl Wilhelm Rischer
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: Adam Opel GmbH
Priority date: 1971-09-27
Filing date: 1971-09-27
Publication date: 1973-04-05
Also published as: GB1335340A; FR2155384A5; US3794348A; CA962295A

Description

Patentanmeldung 22. September 1971

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Anmelderin: Adam Opel Aktiengesellschaft, Rüsselsheim/Hessen

Tragwerk für Karosserien bzvr. Aufbauten von Fahrzeugen, insbesondere Personenkraftfahrzeugen.

Gegenstand der Erfindung ist ein aus insbesondere geschlossenen Hohlprofilen bestehendes Tragwerk für Karosserien bzw. Aufbauten von Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen zur Beförderung von Personen, welches nach seinen beiden Enden hin - zur Aufzehrung von Aufprall-Energie durch plastische Verformung eine geringere Drucksteifigkeit aufweist als in seinem Mittelbereich.

Es ist dabei sowohl an Fahrzeugrahmen als auch an rahmenlose Tragwerke (sogenannte selbsttragende Karosserien) gedacht, deren Längsträger bzw. deren Untergurt oder Gitterstreben ein geschlossenes Profil zur Vernichtung von Aufprall-Energie durch Verformung bildet. Mit der Erfindung soll erreicht werden, daß sich das Fahrzeug bei Front- oder Heckaufprall

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zuerst in jener Zone verformt, die außerhalb des Fahrgastraumes liegt.

Ein Tragwerk der vorbezeichneten Art ist beispielsweise durch die deutsche Patentschrift 1 801 960 bekanntgeworden. Bei diesem sind die Enden der Längsträger in bestimmten Abständen an den maximale Drucksteifigkeit aufweisenden Querschnittsstelien (Ecken) mit Löchern versehen, so daß bei nahezu unveränderter Biegesteifigkeit die Drucksteifigkeit herabgesetzt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen entsprechenden Effekt mit technisch und kostenmäßig geringerem Aufwand zu erzielen. Zur Lösung des Problems wird gemäß dem Grundgedanken der Erfindung vorgeschlagen, daß der Längsträger bzw. die Gitterstreben (bei Gitterrohrtragwerken) aus einem oder mehreren nachträglich miteinander verbundenen Profilen besteht, deren Verbindung in denjenigen Zonen, die für eine geringere Drucksteifigkeit vorgesehen sind, an einer oder mehreren Stellen unterbrochen ist.

Durch den Erfindungsgedanken können Schwächungsstellen - im folgenden Sollknickstellen genannt - in einfacher und vorteilhafter Weise an beliebigen Punkten des Hohlträgers durch bloßes Weglassen der Nähte bzw. Verbindungselemente erzeugt werden. Die erfindungsgemäße Maßnahme bedeutet infolge des partiellen Weglassens von Verbindungselementen ein Einsparen von Material- und Arbeitsaufwand gegenüber der Herstellung eines normalen geschlossenen Hohlprofilträgers mit gleichmäßiger Drucksteifigkeit.

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Die Nahtverbindung des Hohlprofils kann grundsätzlich auf beliebige Art, beispielsweise durch Rollnaht, Punktnaht, Nieten, Schrauben etc., erfolgen. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist jedoch gekennzeichnet durch eine punktförraige Verbindung zwischen den parallel angeordneten Profilen, wobei insbesondere an eine Punktschweißung gedacht ist. Neben der wirtschaftlichen Fertigung eines derartigen Hohlprofilträgers einschließlich seiner Sollknickstellen läßt sich durch die Zahl der wegfallenden Schweißpunkte die Energievernichtung steuern und somit die Steifheit des Vorderbaues bzw. Wagenhecks in das gewünschte Verhältnis zur Steifheit der Fahrgastzelle bringen. Ferner eignet sich das Punktschweißverfahren besonders gut für die bei selbsttragenden Karosserien üblichen Blechkonstruktionen.

Es hat sich aus Gründen, die nachstehend erläutert sind, als zweckmäßig erwiesen, wenn die Hohlprofile in an sich bekannter Weise als Kastenträger ausgebildet sind, insbesondere aus einem U-Profil mit Deckblech bestehen.

Das ebene Blech bildet vorzugsweise die Oberseite des kastenförmigen Längsträgers. Es kann sich jedoch auch seitlich oder unten befinden. Im Falle eines Aufpralles biegt sich dann das betreffende Ende des Längsträgers unter gleichzeitigem Zusammendrücken nach der Seite des geringsten Widerstandes aus, nämlich dorthin, wo die Nahtverbindung fehlt.

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Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung setzt der kastenförmige Längsträger sich aus vier an den Kanten miteinander verbundenen Blechen zusammen. In vorteilhafter Weiterbildung dieses Gedankens wird vorgeschlagen, daß in der Reihenfolge der Sollknickstellen abwechselnd die Verbindung gegenüberliegender Bleche von den übrigen Blechen unterbrochen ist.

Auf diese Weise kann gleichzeitig mit der Zusammendrückung des Längsträgers eine zickzackförmige Ausbiegung desselben erreicht werden.

Es ist auch möglich, an den Sollknickstellen jeweils die Verbindung aller vier Bleche zu unterbrechen. Dadurch wird ein Zusammenstauchen des Trägers ohne Ausbiegen erreicht. Dies setzt jedoch voraus, daß die Lastwirkungsgerade im wesentlichen durch den Schwerpunkt des Hohlträgers geht.

Es wurde bereits erwähnt, daß durch die Zahl der wegfallenden Verbindungsstellen, beispielsweise Schweißpunkte, die Drucksteifigkeit des Trägers an der betreffenden Stelle gesteuert werden kann. Darübeijhinaus ist anzustreben, die plastische Verformung stufenweise gegenüber der steifen Fahrgastzelle optimal abzustimmen. Gemäß der Erfindung wird diesbezüglich vorgeschlagen, daß sich die Abstände der Sollknickstellen zum Fahrgastraum hin vergrößern, so daß

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eine stufenförmig zunehmende Drucksteifigkeit des Längsträgers erreicht wird. Eine weitere in dieser Hinsicht ebenfalls wirksame erfindungsgemäße Maßnahme besteht darin, daß die Nahtunterbrechung an der Sollknickstelle zum Fahrgastraum hin kürzer wird, um eine erwünschte progressive Verhärtung des Trägers zur Wagenmitte zu zu erzielen. (Bild)

Um an den Sollknickstellen die Ausbiegung der Rahmenteile zu erleichtern bzw. die Richtung der Ausbiegung vorzubestimmen, können die Rahmenteile an den Sollknickstellen entsprechend vorgewölbt sein. Für die Anwendung der Erfindung ergibt sich natürlich ein weites Feld, sie ist keineswegs auf durchgehende Träger bei der Rahmenbauweise beschränkt. Auch können die Profile die verschiedensten Formen besitzen und auf die unterschiedlichste Weise durch ein einziges
oder mehrere Profile gebildet sein. Bei einem einzigen
Profil, z.B. einem gerollten Rohr aus Band gefertigt, muß dieses natürlich eine entsprechende Längsteilung für die Anbringung der Verbindung besitzen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung können
anhand von Ausführungsbeispielen aus der Zeichnung und der nachstehenden Beschreibung entnommen werden.
Es zeigt:

Fig. 1 einen unverformten kastenförmigen Längsträger eines Tragwerkes für eine PKW-Karosserie,

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- 6 Fig. 2 den Längsträger nach Fig. 1 in verformten! Zustand,

Fig. 3 ein Kraftwagenheck mit einem Längsträger eines Fahrzeugrahmens unterhalb der Bodenabdeckung,

Fig. 4 das Kraftwagenheck nach Fig. 3 nach einem Aufprall,

Fig. 5 eine andere Ausführungsform eines kasten-

förmigen Längsträgers, ebenfalls in verformten Zustand.

Der Längsträger nach Fig. 1 und 2 ist mit IO bezeichnet. Er >osteht aus einem U-Profil 11 mit seitlichen Flanschen 12. Die Flansche 12 dienen zur Befestigung eines Deckbleches 13, welches das U-Profil 11 an der Oberseite abschließt. Wie durch kleine Kreuze 14 veranschaulicht, ist das Deckblech 13 mit den Flanschen 12 des U-Profils 11 durch Punktschweißen verbunden. Die Schweißpunkte 14 sind im gleichen Abstand voneinander angeordnet. Die Reihen der Schweißpunkte 14 sind auf einer Länge a unterbrochen, so daß das Deckblech 13 in diesem Bereich nicht mit dem U-Profil 11 verbunden ist. Wird nun im Falle eines Aufpralles des Fahrzeuges auf ein Hindernis der Längsträger 10 in Pfeilrichtung P stoßartig belastet, so nimmt er die aus Fig. 2 ersichtliche Form an. Infolge der Unterbrechung der Schweißverbindung zwischen Blech 13 und U-Profil 11 weist der Bereich a eine geringere Drucksteifigkeit auf als die übrigen Partien des Längsträgere 10 und wird somit zur Sollknickstelle. Wie Fig. 2 zeigt, erfolgt

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durch die Stoßbelastung ein Ausknicken des losen Bleches 13 nach oben (Pos.15) sowie ein seitliches Ausknicken (Pos.16) der beiden Schenkel des U-Profils 11, wobei der Längsträger in seiner Länge gestaucht wird. Gleichzeitig biegen sich die beiden Enden des Längsträgers nach oben aus. Das Deckblech 13 kann im Bereich der Sollknickstelle etwas nach oben vorgewölbt sein, um sein Ausbiegen nach oben zu erleichtern.

In Fig. 3 und 4, die eine Anwendung des Längsträgere 10 nach Fig. 1 und 2 zeigen, ist die Karosserie 17 des Kraftwagenhecks schematisch dargestellt und läßt die Anordnung der Beleuchtungsanlage 18, der hinteren Stoßstange 19 und der Heckverkleidung 20 erkennen. Im Ileckraum 21 ist ein Radkasten 22 erkennbar. Der Ileckraum 21 wird durch die Bodenabdeckung 23 nach unten hin abgedeckt und von einem Längsträger 10 des Fahrzeugrahmens getragen. Unter der Bodenabdeckung 23 ist zwischen der Heckverkleidung 20 und dem Ende des Längsträgers 10 ein Stützblech 24 angeordnet, über das die Heckverkleidung 20 am Längsträger 10 befestigt ist. Aus Fig. 3 geht ferner hervor, daß der Längsträger 10 drei Sollknickstellen aufweist, die mit 25, 26, 27 bezeichnet sind. Aus Fig. 4 ist darüber hinaus noch die mit 28 bezeichnete Heckscheibe des Fahrzeuges ersichtlich. Fig. 4 zeigt im übrigen das in Fig. 3 dargestellte Kraftfahrzeugheck nach einem Aufprall. Das hintere Ende

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dos Längsträgers 10 hat infolge seiner drei Sollknickstellen 25, 26, 27 eine Verformung erfahren, wie sie bereits oben zu Fig. 2 beschrieben ist. Das die Sollknickstellen 25, 26, 27 aufweisende Ende des Längsträgers hat den Hauptanteil der Aufprallenergie absorbiert, die von der Stoßstange 19 der Heckverkleidung 20 und dem Stützblech 24 übertragen wurde. Wenn die Stoßstange so nahe am Wagenheck liegt, wird das Wagenheck mit verformt; also soll das Wagenheck mit seinem Arbeitsvermögen am Energievernichten beteiligt sein.

In Fig. 5 und 6 sind nun weitere Möglichkeiten dargestellt, wie man den kastenförmigen Längsträger ausbilden und die Sollknickstellen anordnen kann. Gemäß Fig. 5 und 6 besteht der hier mit 29 bzw. 35 bezeichnete kastenförmige Längsträger aus vier Blechen 30, 31, 32, 33, von denen das obere Blech 30 und das untere Blech 31 eben ausgebildet sind. Die beiden seitlichen Bleche 32, 33 weisen jeweils Befestigungsflansche 34 auf zur Punktschweißverbindung mit den Blechen 30, 31.

Bei der Ausführungsform nach Flg. 5 sind die Sollknickstellen so gestaltet, daß die Punktschweißverbindung abwechselnd an den gegenüberliegenden Blechen 30, 31 unterbrochen ist. In Fig. 5 sind beispielsweise zwei Sollknickstellen dargestellt und mit 36, 37 bezeichnet. Durch eine derartige wechselseitige Unterbrechung der Schweißpunktreihen kann zugleich mit der Stauchung des Längsträgers 29 eine zick-

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zackförmige Ausbiegung desselben erreicht werden.

Gemäß Fig. 6 ist dagegen die Punktschweißverbindung jeweils an beiden gegenüberliegenden Blechen 30, 31 unterbrochen. Dabei entstehen Sollknickstellen, wie beispielsweise eine in Fig. 6 dargestellt und mit 38 beziffert ist. Die Stauchung des Längsträgers 35 ist auf diese Weise an jeder einzelnen Sollknickstelle 38 größer als bei den Ausführungsformen nach Fig. 1-5.

Ansprüche:

- 10

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Claims

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Patentansprüche 22. September 1971

Aus insbesondere geschlossenen Ilohlprofilen bestehendes Tragewerk für Karosserien bzw. Aufbauten von Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen zur Beförderung von Personen, welches nach seinen beiden Enden hin - zur Aufzehrung

ψ von Aufprallenergie durch plastische Verformung - eine geringere Drucksteifigkeit aufweist als in seinem Mittelbereich,

dadurch gekennzeichnet, daß der Längsträger bzw. die Gitterstreben (10, 29, 35) aus einem oder mehreren nachträglich miteinander verbundenen Profilen (11, 13 bzw. 30, 31, 32, 33) besteht, deren Verbindung (14) in denjenigen Zonen (a, 15, 16, 25, 26, 27, 36, 37, 38), die für eine geringere Drucksteifigkeit vorgesehen

fe sind, an einer oder mehreren Stellen unterbrochen ist.
2. Tragwerk nach Anspruch 1,

gekennzeichnet durch eine punktförmige Verbindung (14) zwischen den parallel angeordneten Längsprofilen (11, 13 bzw. 30, 31, 32, 33) des Längsträgers (10 bzw. 29, 35).
3. Tragwerk nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die parallel angeordneten Längsprofile (11, 13 bzw. 30, 31, 32, 33) durch Punkt-

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schweißung (14) miteinander verbunden sind.
4. Tragwerk nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß der Längsträger (10, 29, 35) in an sich bekannter Weise als Kastenträger ausgebildet ist.
5. Tragwerk nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß der kastenförmige Längsträger (10) in an sich bekannter Weise aus einem U~Profil (11) und einem dieses abschließende Deckblech (13) besteht.
6. Tragwerk nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, daß das U-Profil (11) seitliche Flansche (12) aufweist zur Verbindung mit dem Deckblech (13).
7. Tragwerk nach Anspruch 5 oder 6,

dadurch gekennzeichnet, daß das ebene Blech (13) die Oberseite des kastenförmigen Längsträgers (10) bildet.
8. Tragwerk nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß der kastenförmige Längsträger (29, 35) sich aus vier an den Kanten miteinander verbundenen, im wesentlichen ebenen Dlechen (30, 31, 32, 33) zusammensetzt.
9. Tragwerk nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet, daß in der Reihenfolge der Sollknickstellen (36, 37) abwechselnd die Verbindung gegenüberliegender Bleche (30, 31) von den übrigen Blechen (32, 33) unterbrochen ist

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10. Tragwerk nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet, daß an den Sollknickstellen (38) jeweils die Verbindung aller vier Bleche (30, 31, 32, 33) unterbrochen ist (Fig. 6).
11. Tragwerk nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß sich die Abstände der Sollknickstellen zum Fahrgastraum hin vergrößern, so daß eine stufenförmig zunehmende Drucksteifigkeit des Längsträgers erreicht wird.
12. Tragwerk nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß die Nahtunterbrechung an den Sollknickstellen zum Fahrgastraum hin kürzer wird, um eine erwünschte progressive Drucksteifigkeit des Trägers zur Wagenmitte zu zu erzielen.
13. Tragwerk nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß an den Sollknickstellen das sich auszubiegende Teil (13, 30, 31, 32, 33) vorgewölbt ist.

OO 5§