DE1157935B

DE1157935B - Tragwerk eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE1157935B
Application number: DED27598A
Authority: DE
Inventors: Bela Barenyi
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1958-03-11
Filing date: 1958-03-11
Publication date: 1963-11-21
Also published as: US3171669A; GB841237A

Description

Tragwerk eines Kraftfahrzeuges Die Erfindung betrifft das Tragwerk eines Kraftfahrzeuges, dessen Aufbau so bemessen und gestaltet ist, daß seine Festigkeit im Bereich des Fahrgastraumes am größten ist und nach den Enden zu stetig oder stufenweise abnimmt. Es ist bekannt, daß ein nach diesen Gesichtspunkten gestalteter Aufbau des Tragwerkes den Fahrzeuginsassen bei einem Unfall den besten Schutz bietet, weil der starre Fahrgastraum eine Art Schutzkäfig bildet, während die nachgiebigeren Endteile des Fahrzeuges die bei einem Zusammenprall auftretenden hohen Verzögerungsenergien zum großen Teil in Deformations- oder Zerstörungsarbeit verwandeln und damit vernichten würden. Bei einem bekannten Kraftfahrzeug in Zellenaufbauweise sind deshalb die Endzellen weniger starr ausgebildete als die den Fahrgastraum umschließende Mittelzelle.
Es ist auch schon versucht worden, Schienenfahrzeuge mit Deformationsgliedem zu versehen, um Verforinungen des Rahmens bei übermäßig starken Rangierstößen, die von den normalen Puffereinrichtungen nicht aufgenommen werden können, zu vermeiden. Diese Deformationsglieder haben sich jedoch nicht durchsetzen können, weil sie bei den hohen Beanspruchungen während des Rangierens viel zu häufig beschädigt wurden, um einen praktischen Wert zu erlangen. Im Hinblick auf eine Milderung von Unfallfolgen für die Insassen von Kraftfahrzeugen waren die unternommenen Versuche bei Schienenfahrzeugen ohne Bedeutung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch eine besondere Ausbildung des Kraftfahrzeuges das Fahrzeug selbst und dessen Insassen bei Zusammenstößen noch besser als bisher zu schützen. Insbesondere soll auch das Tragwerk des Fahrzeuges im Bereich des Radstandes vor Deformationen verschont bleiben, die bisher selbst bei den am häufigsten vorkommenden kleineren Zusammenstößen zur Außerbetriebsetzung des Wagens führten. In dieser Hinsicht war gerade auch das bekannte Fahrzeug mit weniger starren Endzellen besonders gefährdet.
Die Erfindung soll in erster Linie bei Personenkraftwagen Anwendung finden, und zwar insbesondere bei solchen, die entsprechend den modernen Bauformen front- und/oder heckseitig an Stelle einer Stoßstange einen rahmen- oder plattenartigen, nach vom bzw. hinten vorstehenden Stoßschutz aufweisen.
Bei den meisten bekannten Fahrzeugen werden die Längsholme über die Radachse hinaus bis unmittelbar hinter die Stoßstange geführt, und die Stoßstange selbst wird an den Längsholmen in deren Höhe befestigt. Von dieser bisherigen Bauweise weicht die Erfindung grundsätzlich ab, die darin besteht, daß die Längsholme des Tragwerkes in an sich bekannter Weise etwa in den Ebenen der hintereinanderliegenden Fahrzeugräder verlaufen und in ebenfalls an sich bekannter Weise von den Längsholmen ausgehende Tragwerksteile bis in den Bereich oberhalb des Scheitelpunktes der Fahrzeugräder reichen, an' die sich als Deformationsglieder ausgebildete Bauelemente anschließen, die sich in Verlängerung der Längsträger und der Tragwerksteile nach vom bzw. nach hinten im wesentlichen bis zum jeweiligen Ende des Fahrzeuges erstrecken und an ihren Enden Bau- und Verbindungselemente tragen, die den front- bzw. heckseitigen Karosseriequerschnitt des Fahrzeuges abschließen und zum Teil als Stoßschutz ausgebildet sind.
Dadurch, daß nach der Erfindung die Längsholme des Tragwerkes durch Bauelemente fortgesetzt werden, die eine von den Radachsen aus nach vom bzw. nach hinten geringer werdende Stoßfestigkeit aufweisen, können Stöße, die front- oder heckseitig auftreffen, soweit sie nicht ein recht erhebliches Maß überschreiten, durch diese Bauelemente aufgenommen werden, die sich zwar elastisch oder plastisch verformen, aber die Stoßkräfte abschwächen und sie nicht mehr in einem gefährlichen Ausmaß an den Rahmen bzw. das zentrale Tragwerk weitergeben. Auf diese Weise wird erreicht, daß eine Deformation des Fahrzeuges bei einem Zusammenstoß nur im Front- oder Heckbereich stattfindet und nicht etwa der Fahrgastraum in Mitleidenschaft gezogen wird. Außerdem ergibt sich neben der erhöhten Sicherheit für die Fahrgäste auch eine Verringerung des Sachschadens.
Ist das Tragwerk des Fahrieuges mit einem rahmen-oder plattenartigen Stoßschutz versehen, so kann in - weiterer Ausgestaltung der Erfindung der Stoßschutz mit einer vorzugsweise wulstartigen Umrandung versehen sein, die leichter plastisch oder elastisch deformierbar ist als die sie tragenden Bauteile, wobei die weiteren Bau- und Verbindungselemente, die in Richtung vom Wagenende zur Wagenmitte hin angebracht sind, außerhalb der international festgelegten Stoßstangenhöhe anschließen und mit wachsender Stoßfestigkeit ausgebildet sind.
Die vorgenannten Bau- und Verbindungselemente können wahlweise je nach Fahrzeugtyp, -größe und zu erwartender Beanspruchung mindestens zum Teil in an sich bekannter Weise als Bruchglieder, Quetschglieder unj/oder als winklig gestaltete Verbindungsglieder mit zur Wagenmitte hin wachsender Festigkeit ausgebildet sein, so daß einer fortschreitenden Stoßbeanspruchung in Richtung zum Wagenzentrum hin ein immer stärker werdender Widerstand entgegengesetzt wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die an die Tragwerksteile anschließenden Deformationsglieder mit Streben verbunden, die ihrerseits über kastenförmige Quetschglieder mit der wulstartigen, im Bereich der Querschnittsöffnung der Karosserie angeordneten Umrandung verbunden sind. Dabei können die Anschlußmitten der Verbindungsstellen zwischen den Deformationsgliedem und den Anschlußstreben außerhalb der international vorgeschriebenen Höhe einer Stoßstange liegen. Außerdem kann die wulstartige Umrandung mit einem zusätzlichen, außen aufgebrachten Wulst versehen sein, der aus einem elastisch verformbaren Material hergestellt sein kann. Endlich kann auch der untere Teil der Umrandung mit Hörnem versehen sein, deren oberer Bereich in der international vorgeschriebenen Stoßstangenhöhe liegt.
Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung kann darin bestehen, daß die Tragwerksteile und die anschließenden Deformationsglieder aus Blechen bestehen, die oberhalb der Radmitten eine Schwachstelle aufweisen, so daß sie an dieser Stelle bei überschreitung einer gewissen Stoßbeanspruchung eine gewollte Verformung erleiden. Auf diese Weise können einerseits wertvollere Bauteile, die ganz außen liegen, vor größeren Schäden bewahrt werden, und andererseits kann eine Stoßbeanspruchung vom Grundrahmen der Fahr-zeuge abgehalten werden. Soweit die Wucht des Zusammenstoßes ein gewisses Maß nicht überschreitet, wäre bei der Reparatur z. B. nur ein bogenförmiges, als verjüngtes Blech ausgebildetes und außerdem winklig gestaltetes Bauteil zu erneuern oder gegebenenfalls nur in seine ursprüngliche Form zurückzubiegen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen zu entnehmen. Es zeigt in schematischer Darstellung Fig. 1 die Seitenansicht eines Personenkraftwagens mit zwei Ausführungsbeispielen des Tragwerkes im Front- bzw. Heckbereich, Fig. 2 einen Grundriß des Wagens nach Fig. 1, Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Tragwerkes in einem größeren Maßstab, Fig. 4 und 5 zwei weitere Modifikationen des Ausführungsbeispiels nach Fig. 3, Fig. 6 die Seitenansicht eines Wagens mit zwei weiteren Ausführungsbeispielen des Tragwerkes mit Front- und Heckbereich, Fig. 7 den Grundriß des Wagens nach Fig. 6.
In den Fig. 1 bis 7 sind gleiche oder ähnliche Bauelemente mit gleichen Bezugsziffem versehen.
Der in Fig. 1 dargestellte Personenkraftwagen 1 besitzt einen Hauptrahmen, der im wesentlichen aus zwei Längsholmen 2 besteht. Gemäß Fig. 1 schließen sich an die Längsholmen Tragwerksteile 3 an, die bis in den Bereich oberhalb des Scheitelpunktes, der Fahrzeugräder reichen und an die sich als Deformationsglieder ausgebildete Bauelemente 3 a anschließen. Die Bauelemente 3 a erstrecken sich in Verlängerung der Längsträger 2 und Tragwerksteile 3 nach vom bzw. hinten im wesentlichen bis zu dem jeweiligen Ende des Fahrzeuges und tragen an ihren Enden Bau- und Verbindungselemente 5 bis 8.
Die Bauelemente 5 bilden gleichzeitig die Träger für den Kühlergrill oder die als Stoßschutz 6 ausgebildete Endwand. An der Peripherie des Kühlergrills sind vier kastenförniige Quetschglieder 7 angebracht, die die wulstartigen Umrandungen 8 abstützen. Die bogenförmigen Tragwerksteile 3 und Bauelemente 3 a sind, wie aus Fig. 2 hervorgeht, nach der Längsmitte des Fahrzeuges vorgeknickt, so daß sich eine winklige Gestalt dieser Bauteile ergibt.
Trifft nun beispielsweise in der international festgelegten Stoßstangenhöhe H ein Stoß (Pfeil 9) auf die wulstartige Umrandung 8, so sind bis etwa zu der vertikalen, durch die Achsen gehenden Querebene mindestens fünf Deformationsteile zwischengeschaltetdie wulstartige Umrandung 8, das Quetschglied 7, der Stoßschutz6 und die Bauelemente5 und 3a. Diese Glieder müssen erst deformiert werden, bevor das Tragwerk und der Innenraum 10 des Fahrzeuges eine Deformation erleiden würden.
Die Fig. 3 bis 5 zeigen Ausführungsbeispiele, bei denen die Bauelemente 3 a mit ihren gradlinigen Fortsetzungen unmittelbar bis an die den heck- bzw. frontseitigen Karosseriequerschnitt des Fahrzeuges abschließenden Teile heranreichen.
Die an die Tragwerksteile 3 anschließenden Deformationsglieder 3 a sind an der Anschlußstelle 11 mit Streben 12 verbunden, die ihrerseits über kastenförmige Quetschglieder 7 mit der wulstartigen Umrandung 8 verbunden sind. In Fig. 4 ist die wulstartige Umrandung 8 zusätzlich noch mit einem Wulst 13 versehen, der aus einem elastisch verformbaren Material hergestellt sein oder nach Fig. 5 mit Hörnern, 14 versehen sein kann. Durch die Anordnung der Bau- und Verbindungselemente nach den Fig. 3 bis 5 wird beim Auftreffen eines Stoßes eine mehrfache Hebelwirkung erzielt.
Eine in der Lage und der Richtung des Pfeiles 9 (Fig. 3) auftretende Kraft würde auf die Mitte der Anschlußstelle 11 ein Drehmoment entsprechend dem Hebelann hi ausüben. Ein weiteres Drehmoment mit dem Hebelarm h. würde im Punkt 4 an der Verbindungsstelle zwischen dem DeformationsgJied 3 a und den Tragwerksteflen 3 selbst zur Wirkung kommen. Nach der Deformation der vorgeschalteten Quetsch-und Biegeglieder tritt also bei einem Zusammenstoß zunächst an der Stelle 11 unter der Hebelwirkung hi ein Bruch auf, sodann wird sich unter der Hebelwirkung h2 das Deformationsglied 3 a verbiegen, insbesondere dann, wenn es eine Vorknickung entsprechend Fig. 2 nach der Längsmitte des Fahrzeuges zu aufweist. Nach Fig. 5 kann den Hebeln hl, h. ein weiterer Hebel lt. durch die Anbringung des Horns 14 vorgeschaltet werden.
In den Fig. 6 und 7 sind die die Räder bogenförmig überspannenden Teile3 und 3a aus Blechen hergestellt, welche die Fortsetzung der äußeren Fahrgestell-Längsholme 2 bilden. Diese Bleche weisen als Schwachstellen wirkende Verjüngungen 15 und 16 auf, die mit einer Knickung 15', 16' (Fig. 7 oben) zusammenfallen können. Die Teile 3 und 3 a können aber auch ohne Vorknickung (Fig. 7 unten) ausgeführt sein. Durch die Schwachstelle 1-5 der frontseitig angebrachten bogenförmigen Bauteile 3 und 3 a wird erreicht, daß bei einem eventuellen Zusammenstoß das als Deformationsglied ausgebildete Teil 3 a an der Stelle 15 bzw. 15' ausgebogen wird oder bricht. Auf diese Weise wird das Fahrzeug vor einer größeren Beschädigung bewahrt. Das Prinzip der stoßfester werdenden Bau- und Verbindungselemente ist in der Reihenfolge der Bauteile 8, 7, 6 eingehalten und über die Schwachstelle 15 bzw. 15' bis zu den Längsholmen 2 weiter fortführt. Dazwischen liegt jedoch ein verstärkter vorderer Teil des Deformationsgliedes 3 a, durch den z. B. die innerhalb der wulstartigen Umrandung 8 liegenden Scheinwerfer weitgehend geschützt werden.
Bei der Tragwerksausgestaltung im Heckbereich des Ausführungsbeispieles nach den Fig. 6 und 7 verjüngt sich der Fortsatz 16 des Tragwerksteiles 3 zum Fahrzeugende hin, so daß sich eine weitere brachempfindliche Stelle gegen das hintere Fahrzeugende zu ergibt.
An die die bogenförinigen Teile 3 und 3 a bildenden Bleche können, wie in Fig. 6 und 7 unten dargestellt, front- und heckseitig Schürzen 17, 18 angeschlossen sein, die den Motor- bzw. Kofferraum als Spritzwand abdecken. Die Ausgestaltung und die Dimensionierung dieser Schürzen 17, 18 kann ebenfalls zur Lösung der gestellten Aufgabe herangezogen werden, da sie in gleicher Weise geeignet sind, die frontal oder von hinten auftreffenden Stöße mit zu übernehmen.
Die gezeigten Ausführungsbeispiele der Tragwerke lasen sich in gleicher Weise für die Heck- wie für die Frontausgestaltung eines Kraftfahrzeuges verwenden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Tragwerk eines Kraftfahrzeuges, dessen Aufbau so bemessen und gestaltet ist, daß seine Festigkeit im Bereich des Fahrgastraumes am größten ist und nach den Enden zu stetig oder stufenweise abnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Längshohne (2) des Tragwerkes in an sich bekannter Weise etwa in den Ebenen der luntereinanderliegenden Fahrzeugräder (4) verlaufen und in ebenfalls an sich bekannter Weise von den Längsholmen ausgehende Tragwerksteile (3) bis in den Bereich oberhalb des Scheitelpunktes der Fahrzeugräder reichen, an die, sich als Deformationsglieder ausgebildete Bauelemente (3a) anschließen, die sich in Verlängerung der Längsträger (2) und der Tragwerksteile (3) nach vom bzw. nach hinten im wesentlichen bis zum jeweiligen Ende des Fahrzeuges erstrecken und an ihren Enden Bau- und Verbindungselemente (5 bis 8) tragen, die den front- bzw. heckseitigen Karosseriequerschnitt des Fahrzeuges abschließen und zum Teil als Stoßschutz ausgebildet sind.
2. Tragwerk nach Anspruch 1 mit einem rahmen- oder plattenartigen Stoßschutz, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoßschutz (6) mit einer vorzugsweise wulstartigen Umrandung (8) versehen ist, die leichter elastisch oder plastisch deformierbar ist als die, sie, tragenden Bauteile, und daß die weiteren Bau- und Verbindungselemente, die in Richtung vom Wagenende zur Wagenmitte hin angebracht sind, außerhalb der international festgelegten Stoßstangenhöhe anschließen und mit wachsender Stoßfestigkeit ausgebildet sind. 3. Tragwerk nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bau- und Verbindungselemente mindestens zum Teil in an sich bekannter Weise als Bruchglieder, Quetschglieder und/oder als winklig gestaltete Verbiegungsglieder mit zur Wagenmitte hin wachsender Festigkeit ausgebildet sind. 4. Tragwerk nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Tragwerksteile (3) anschließenden Deformationsglieder (3 a) mit Streben (12) verbunden sind, die ihrerseits über kastenförmige Quetschglieder (7) mit der wulstartigen, im Bereich der Querschnittsöffnung der Karosserie angeordneten Umrandung (8) verbunden sind. 5. Tragwerk nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußmitten der Verbindungsstellen zwischen den Deformationsgliedem (3a) und den Anschlußstreben (12) außerhalb der international vorgeschriebenen Höhe einer Stoßstange liegen. 6. Tragwerk nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß die wulstartige Um- randung (8) mit einem zusätzlichen, außen aufgebrachten Wulst (13) versehen ist, der aus einem elastisch verfonnbaren Material hergestellt sein kann. 7. Tragwerk nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil der Umrandung (8) mit Hörnern (14) versehen ist, deren oberer Bereich in der international vorgeschriebenen Stoßstangenhöhe liegL 8. Tragwerk nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragwerksteile (3) und die anschließenden Deformationsglieder (3a) aus Blechen bestehen, die oberhalb der Radmitten eine Schwachstelle (15) aufweisen. In Betracht gezogene Druckschriften. Deutsche Patentschriften Nr. 854 157, 821960, 803546.