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Die Erfindung betrifft Karosserieträger mit
einer Sicke gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Es sind Karosserieträger bekannt,
die symmetrische kerbenförmige
Sicken im Kantenbereich aufweisen, die den Verformungsverlauf bei
einem Aufprall beeinflussen. Diese Karosserieträger sind aus Aluminium und
weisen einen rechteckigen Querschnitt auf. Die einzelnen Sicken
befinden unter einem 45° Winkel
auf der Kante. Das heißt
jede Sicke ragt symmetrisch, jeweils zur Hälfte in die beiden durch die
Kante begrenzten, benachbarten Außenflächen des Karosserieträgers. Sie
bewirken ein Faltenbeulen bzw. ein Zusammenstauchen des Trägers. Hier
sind entlang des Querschnitts an jeder Kante Sicken angeordnet,
wobei sich diese Anordnung in bestimmten Abständen wiederholt. Durch die
Symmetrie der Sicken und der Symmetrie der Sickenanordnung wird
bewirkt, dass der Karosserieträger
entlang seiner Längsachse
symmetrisch zusammengestaucht werden kann.
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Nachteilig hierbei ist jedoch, dass
bei Verwendung dickerer Wandungen tiefere Sicken benötigt werden
um das Faltenbeulen zu realisieren, da das Material ansonsten beim
Faltenbeulen brechen könnte
und somit keine großen
Energiemenge mehr aufgenommen werden können. Durch das Einbringen
tieferer Sicken wird der Kantenbereich überproportional schwächer, was
die geforderte Stabilität
des gesamten Karosserieträgers
in Frage stellen kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es eine
Alternative zu den tieferen Sicken aufzuzeigen, bei der auch Karosserieträger mit
dickeren Wandungen zusammengestaucht werden können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale im Patentanspruch 1 gelöst.
Hierbei wird die Sicke asymmetrisch auf den Karosserieträger eingebracht,
so dass ein größerer Teil
der Sicke in eine der beiden durch die Kante begrenzten, benachbarten
Außenflächen des
Karosserieträgers ragt.
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Die Vorteile der Erfindung bestehen
darin, dass mit solchen asymmetrischen Sicken das Zusammenstauchen
in eine bevorzugte von der ehemaligen Längsachse abweichenden Richtung
beeinflusst werden kann, so dass sich der Karosserieträger beim
Zusammenstauchen nicht nur verkürzt
sondern auch in eine bestimmte Raumrichtung zum Beispiel nach oben
oder nach unten verbiegt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass
eine solche Anordnung wesentlich mehr Energie aufnehmen kann, da
z.B. zum Faltenbeulen dickerer Wände
wesentlich mehr Energie benötigt
wird.
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Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben
sich aus den Unteransprüchen.
Hierbei werden Sickenpaare, die aus asymmetrischen Sicken bestehen
auf dem Karosserieträger
angeordnet, wodurch ein gleichmäßiges Faltenbeulen
erzielt werden kann, wobei die Außenfläche an welcher der größte Teil
des Sickenpaares eingebracht ist an dieser Stelle gefaltet werden
kann, während
sich die verbleibende Teilbereiche einbeulen. Werden die Sickenpaare
auf gegenüberliegende
Außenflächen des
Karosserieträgers
angebracht so kann der Karosserieträger gleichmäßig zusammengestaucht werden,
wobei die Faltenbeulen eine regelmäßige Struktur aufweisen. Werden
eine unterschiedliche Anzahl von Sickenpaaren auf gegenüberliegenden
Außenflächen eingebracht,
so kann ein Verbiegen des Karosserieträgers in eine von der ursprünglichen
Längsachse
abweichende Raumrichtung unterstützt
oder auch abgeschwächt
werden werden.
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Die Erfindung soll nachfolgend anhand
von Ausführungsbeispielen
und Figuren näher
erläutert werden.
Es zeigen:
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1:
Querschnitt durch einen Karosserieträger mit paarweise angeordneten
asymmetrischen Sicken.
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2:
Zwei Karosserieträger
mit asymmetrischer Sickenanordnung vor einem Aufprall.
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3:
Zwei Karosserieträger
mit asymmetrischer Sickenanordnung nach einem Aufprall.
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1 zeigt
einen Querschnitt durch einen Karosserieträger 1 mit Sickenpaaren 10, 12,
die aus asymmetrischen Sicken 5 bestehen. Der Karosserieträger 1 weist
einen rechteckigen Querschnitt auf, mit einer Oberseite 2,
einer Unterseite 3 und zwei Seitenwänden 4, 16.
Das erste Sickenpaar 10 befindet sich an der Oberseite 2.
Die Oberseite 2 wird von der Seitenfläche 16 durch die Kante 13 getrennt.
In diesem Kantenbereich befindet sich die eine Sicke 5 des
Sickenpaares 10. Der größere Teil 7 dieser
Sicke 5 befindet sich in der Oberseite 2, während ein
kleinerer Teil 17 der Sicke 5 in der Seitenwand 16 ist.
Im Ausführungsbeispiel
beträgt
die Wandstärke
d = 3 mm. Der Sickenwinkel α,
unter dem die Sicke 5 in die Wand eingebracht wird, beträgt in diesem
Ausführungsbeispiel
ca. α =
15°. Die
andere zu diesem Sickenpaar 10 gehörige Sicke 5 befindet
sich auf der gegenüberliegenden
Seite im Bereich der Kante 6, welche die Oberseite 2 von
der anderen Seitenfläche 4 trennt.
Auch diese asymmetrische Sicke 5 ragt mit ihrem größeren Teil 7 in
die Oberseite 2 und mit ihrem kleineren Teil 17 in
die andere Seitenfläche 4.
Sie weist den gleichen Sickenwinkel α auf, wie die andere zum Sickenpaar 10 gehörige Sicke 5.
Dieses Sickenpaar 10 befindet sich im Ausführungsbeispiel
in einer, senkrecht zum Träger
stehenden Ebene. Die Sicken 5 des Sickenpaares 10 sind
in diesem Ausführungsbeispiel
nicht versetzt zueinander angeordnet. Jedoch wäre das grundsätzlich auch
möglich. Gegenüber des
an der Oberseite 2 befindlichen Sickenpaares 10 ist
ein weiteres Sickenpaar 12 auf der Unterseite 3 des
Karosserieträgers 1 angeordnet. Die
Unterseite 3 wird von der Seitenfläche 16 durch die Kante 14 getrennt.
In diesem Kantenbereich 14 befindet sich die eine Sicke 5 des
Sickenpaares 12. Der größere Teil 7 dieser
Sicke 5 befindet sich in der Unterseite 3, während ein
kleinerer Teil 17 der Sicke 5 in der Seitenwand 16 ist.
Die Wandstärke
d und der Sickenwinkel α sind
auf der Unterseite 3 äquivalent zur
Oberseite 2 ausgebildet. Jedoch könnten auch andere Wandstärken mit
anderen Sickenwinkeln verwendet werden. Die andere zu diesem unteren
Sickenpaar 12 gehörige
Sicke 5 befindet sich auf der gegenüberliegenden Seite im Bereich
der Kante 15, welche die Unterseite 3 von der
anderen Seitenfläche 4 trennt.
Auch diese asymmetrische Sicke 5 ragt mit ihrem größeren Teil 7 in
die Unterseite 3 und mit ihrem kleineren Teil 17 in
die andere Seitenfläche 4. Sie
weist den gleichen Sickenwinkel auf, wie die andere zum Sickenpaar 12 gehörige Sicke 5.
Dieses Sickenpaar 12 befindet sich im Ausführungsbeispiel
in der gleichen Ebene wie das Sickenpaar 10. Die Sicken 5 des
Sickenpaares 12 und auch die Sickenpaare 10, 12 sind
in diesem Ausführungsbeispiel nicht
versetzt zueinander angeordnet. Jedoch wäre das grundsätzlich auch
möglich.
Die dargestellte Anordnung der Sicken bewirkt, dass sich bei einem
Aufprall die Wand an der Oberseite und an die Wand an der Unterseite
nach innen einbeult, während
sich die beiden Seitenwände
nach außen
falten.
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Der Begriff der Sicke 5 soll
auch die Kerbe und andere Formen umfassen, die ein ähnliches
Aussehen aufweisen unabhängig
davon wie sie in die Oberfläche
eingebracht werden.
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2 zeigt
zwei Karosserieträger 1 mit asymmetrischen
Sicken 5 vor einem Aufprall. In diesem Ausführungsbeispiel
sind zwei Karosserieträger 1 dargestellt,
die nicht parallel zueinander angeordnet sind und der untere Träger 1 nicht
wie allgemein üblich
bei Fahrzeugen parallel zur Fahrbahn angeordnet ist. Bei dem in
der Figur dargestellten oberen Träger 1 sind auf seiner
Oberseite 2 zwei Sickenpaare 10, 11 in
einem bestimmten Abstand zueinander angeordnet. Auf der Unterseite 3 des
oberen Trägers 1 befindet
sich ein weiteres Sickenpaar 12 , das sich wie bereits
in 1 dargestellt in der
gleichen Ebene wie das oberen Sickenpaar 10 befindet. Die
Sickenpaare 10, 11, 12 bestehen, wie
in 1 dargestellt aus
asymmetrischen Sicken 5, die unter einem von der ursprünglichen Wandstärke abhängigen Sickenwinkel
eingebracht sind, der geringer ist als 45°. Das heißt α < 45°.
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Der untere Träger 1 weist auf seiner
Oberseite nur ein Sickenpaar 12 auf, das wie bereits vorab beschrieben
aus asymmetrische Sicken 5 besteht, die sich hauptsächlich auf
seiner Oberseite 2 befinden, weil sie unter einem flacheren
Winkel eingebracht wurden. In der Unterseite des unteren Trägers befinden
sich zwei weitere Sickenpaare 10, 11, wobei das
eine Sickenpaar 10 direkt unter dem auf der Oberseite des
unteren Trägers 1 befindlichen
Sickenpaar 12 angeordnet ist.
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3 zeigt
die zwei Karosserieträger
aus 2 mit asymmetrischer
Sicken 5 nach einem Aufprall. In diesem Ausführungsbeispiel
weisen die zwei Karosserieträger 1 im
Aufprallbereich Faltenbeulen 8 auf. Bei dem in der Figur
dargestellten oberen, horizontalen Träger 1 hat das Zusammenstauchen
den Träger
verkürzt.
Auf diesen horizontalen Träger
wirkt die Aufprallkraft gleichfalls horizontal ein, so dass sich
ein gerader Kraftverlauf ergibt, der den horizontalen Träger 1 nicht
oder nur in geringem Ausmaß verbiegt.
Das Zusammenstauchen wird durch die Anordnung der Sickenpaare 10, 11, 12 auf
dem Träger 1 bewirkt.
Der obere Träger 1 weist
aufgrund seiner Sickenstruktur eine engere Zusammenstauchung auf seiner
Oberseite 2 auf, weil dort durch die Anordnung von zwei
Sickenpaaren 10, 11 eine größere Materialschwächung gegeben
ist als auf der Unterseite 3 durch das eine Sickenpaar 12.
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Auch der untere, geneigte, nicht
horizontal angebrachte Träger 1 wird
beim Zusammenstauchen verkürzt.
Jedoch verändert
er auch seine axiale Ausrichtung 9, da der Kraftverlauf
bei ihm nicht gerade ist. Ohne Gegenmaßnahmen würde er nach oben abknicken
und die Sicken könnten
die Deformationsenergie nicht aufnehmen. Als Gegenmaßnahme werden
am unteren, geneigten Träger
auf der Unterseite 3 mehr Sickenpaare angebracht als auf
der Oberseite 2. Da der Träger jetzt auf seiner Unterseite
leichter deformierbar ist, wirkt diese Sickenstruktur der nach oben
gerichteten Bewegung des unteren Trägers entgegen. Als weitere
Maßnahme
dient die Abstützung
des unteren Trägers
am oberen Träger.
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Die Raumrichtungen (nach oben, nach
unten, nach außen,
nach innen) in die sich die Träger verbiegen
sollen können
durch verschiedene Sickenanordnungen bewerkstelligt werden.
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In diesem Anwendungsbeispiel handelt
es sich um eine Aluminium-Sportwagenkarosserie.
Die Aluminiumprofile für
Sportwagenkarosserien weisen aufgrund ihren höheren Belastungen dickere Wandstärken auf,
wie z.B. die Profile von gewöhnlichen Kleinwagen.
Der Vorderwagen der hier dargestellten Sportwagenkarosserie könnte unter
bestimmten Aufprallbedingungen ohne eine solche Sickenanordnung,
bedingt durch den unteren nach oben gerichteten Längsträger 1 nach
oben abknicken. Eine Umwandlung der Aufprallenergie in Umformungsenergie könnte dann
nicht mehr erfolgen. Durch die Sickenanordnung erfolgt beim Verformen
die gewünschte Ausrichtung
des Trägers.
Die Ausrichtung ist umso stärker
je stärker
die Verformung ist. Durch das Herunterdrücken des sich bei einem Aufprall
nach oben bewegenden unteren Trägers
lässt sich
eine besonders stabile Tragestruktur erreichen.
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Unter den Sickenanordnungen sind
auch Einkerbungsanordnungen oder andere materialabschwächende Anordnungen
zu verstehen, die im Kantenbereich angeordnet sind.