DE1933149B2 - Verformbares Tragwerk eines Kraft fahrzeuges und Verfahren zu seiner Her stellung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Tragwerk eines Kraftfahrzeuges, das so gestaltet ist, daß seine Festigkeit im Bereich des Fahrgastraumes am größten ist und nach seinen Enden zu abnimmt, wobei die in Längsrichtung auftretende Stoßkraft durch Verformung von Rahmenlängsträgern aufgenommen wird.

Der Zweck derartiger Tragwerke ist es, die Personen in einem Fahrzeug gegen einen Initialstoß oder Aufprall zu schützen.

Bei vorbekannten Ausbildungen (vgl. deutsche Patentschrift 854157) sollen durch entsprechend schwächerer Ausbildung von Teilen die Wirkung eines Zusammenstoßes von dem eigentlichen Wagenkasteninnenraum bzw. von den Wageninsassen ferngehalten werden. Wenn auch die absichtlich schwächer gestalteten Teile der vorbekannten Ausbildungen mit dazu beitragen mögen, daß die Wirkungen eines Zusammenstoßes möglichst vom Fahrgastraum ferngehalten werden, so haben doch diese schwächeren Teile eine Spitze in ihrer Formänderungfkurve, die anfänglich auch zu einer größeren Beanspruchung des zu schützenden Mittelteiles des Wagenkastens führt. Zu diesen bekannten Ausbildungen gehören auch solche, die durch eine wellblechfönnige Gestaltung eine anfängliche Belastungsspitze vermeiden, wobei es sich aber (vgl. deutsche Auslegeschrift 1214558) um die Ausbildung eines Armaturenbrettes handelt, aus der die Lehre der Ausbildung des Wagenkastens bz»v. seines Tragwerkes als Ganzes in einer die Wirkung eines Zusammenstoßes mindernden Weise entnommen werden kann. Ferner ist zu beachten, daß die wellenförmige oder stufenförmige Gestaltung durch Hin- und Herbiegen nicht mit der Vorbeanspruchung in Richtung des zu erwartenden Stoßes verglichen werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Tragrahmen für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, bei dem die bei einem Frontalaufprall auftretenden hohen Belastungsspitzen vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Rahmenteile vor ihrer Fertigmontage in Längsrichtung über ihre Elastizitätsgrenze hinaus gestaucht werden.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung bestehen darin, daß bei einer Verformung des Rahmenteiles infolge eines Aufpralls die maximale Stoßfestigkeit wesentlich geringer ist als bei nicht gestauchten Rahmenteilen; bzw., daß die Formänderungsarbeit pro Flächeneinheit des Rahmenteils bei einem Aufprall infolge seiner kontrollierten Stauchung konstant ist.

Schließlich besteht die Erfindung in einem Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Tragwerkes mit verringerter anfänglicher Zusammenstoß-Festigkeit, das die Schritte umfaßt:

a) Herstellen eines Fahrzsug-Rahmens, dessen Länge um ein bestimmtes Maß größer ist als die gewünschte endgüLtige Länge im zusammengebauten Zustand;

b) Ausüben einer Druckbeanspruchung auf den Rahmen über dessen Elastizitätsgrenze hinar.s und

c) Aufrechterbalten der Druckbeanspruchung bis der Rahmen auf die gewünschte endgültige Länge verkürzt und ihm dadurch ein gleichbleibendes Formänderungs-Arbeitsvermögen erteilt ist.

Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß nur ein über den Tragwerk-Mittelteil herausragender Abschnitt des Rahmens einer Druckbeanspruchung über seine Knickgrenze hinaus unterworfen wird.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß diejenigen Teile des Tragwerkes, die bei einem Zusammenstoß zuerst nachgeben sollen, über die Fließgrenze hinaus vorbeansprucht sind und daß hierdurch sich die Vermeidung einer anfänglichen Spitze der Formänderungsarbeit ergibt. Durch Stauchen von Rahmenteilen über die Elastizitätsgrenze hinaus wird ein Tragwerk geschaffen, das eine gleichmäßige Formänderungsarbeit bezogen auf eine Flächeneinheit ergibt.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnungen beschrieben. Darin zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf das Vorderende eines

typischen Tragrahmens mit einem Rahmenlängsträger im ungespannten Zustand und dem anderen Längsträger im vorgespannten oder fertig bearbeiteten Zustand, wobei Teile weggebrochen gezeigt sind_;

F i g. 2 eine Draufsicht auf das vordere Ende eines Kraftfahrzeuges in selbsttragender Bauweise ebenfalls mit weg^.brochen gezeigten Teilen, wobei wiederum der eine Rahmenlängsträger im ungespannten Zustand und der andere im vorgespannten Zustand dargestellt ist,

F i g. 3 eine typische Formänderungskurve für einen Frontalzusammenstoß eines Kraftfahrzeugs und

Fig.4 eine Formändeningskurve für einen Frontalzusammenstoß eines Kraftfahrzeugs mit erfindungsgemäß vorgespannten Bauelementen.

In F i g. 1 ist ein Tragrahmen 10 zu sehen, auf dem die Karosserie eines Fahrzeugs montiert werden soll, wobei der eine seitliche Rahmenlängsträger 12 im ungespannten und der andere Rahmealängsträger 14 im vorgespannten Zustand gezeigt ist. In F i g. 2 ist die Frontstruktur 16 eines selbsttragenden Fahrzeugs dargestellt, wobei wiederum der eine Rahmenlängsträger 18 im ungespannten und der andere Rahmenlängsträger 20 im gespannten Zustand gezeigt ist.

Man hat festgestellt, daß bei einem typischen Kraftfahrzeug-Frontalzusammenstoß eine Formänderungskurve etwa nach F i g. 3 entsteht. Nimmt gemäß Fig.3 die Beanspruchung oder Kraft pro Flächeneinheit zu, so bleibt die Änderung pro Längeneinheit klein, bis das Metall des Fahrzeugs die obere Elastizitätsgrenze bei 22 erreicht. Von diesem Punkt 22 aus beginnt das Metall nachzugeben, bis der Punkt 24 erreicht ist und die fortgesetzte Anwendung einer konstanten Schubkraft von dem Nachgeben des Metalls auf einem im wesentlichen konstanten Schubniveau unter bleibender Verformung des vorderen Fahrzeugendes aufgenommen wird. Es hat sich gezeigt, daß Fahrzeugbauteile und -baugruppen unter kontrollierten Bedingungen soweit gestaucht werden können, daß die Anwendung einer Schubbeanspruchung auf das Fahrzeug eine Kurve gemäß F i g. 4 ergibt, bei der die Schubfonnänderungskurve erst im Punkte beginnt.

Um die gewünschten Eigenschaften der F i g. 4 zu erzielen, werden der Tragrahmen nach F i g. 1 bzw. die vorderen Rahmenlängsträger einer selbsttragenden Karosserie nach Fig.2 zunächst länger hergestellt als es für den endgültigen Zusammenbau erforderlich ist. Der Tragrahmen wird dann in Einspann- und Bearbeitungsvorrichtungen gehalten und die Bauteile in einer Vorzugsrichtvng gestaucht bis das Bauelement die entsprechende nchtige Länge eigibt. Wird nun das vorgespannte Element bzw. die vorgespannte Baugruppe bei einem Zusammenstoß Kräften ausgesetzt, so schiebt sich die Konstruktion unter korrtanter Schubkraft derart zusammen, daß die Eigenschaften der Formänderungskurve nach F i g. 4 erzielt werden.

Unter Bezugnahme auf F i g. 3 und 4 ist ersichtlich, daß die vorgespannte Struktur die hohe Stoßbeanspruchung vermeidet, die erforderlich ist, um bei ungespannten Bauelementen ein Verformen desTragrahmens zu erreichen; die anfängliche hohe Schub- und Stoßbeanspruchung tritt also nicht auf.

Dieses Verfahren läßt sich sowohl bei einzelnen Bauteilen als auch bei dem zusammengebauten Tragrahmen anwenden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Tragwerk eines Kraftfahrzeuges, das so gestaltet ist, daß seine Festigkeit im Bereich des Fahrgastraumes am größten ist und nach seinen Enden zu abnimmt, wobei die in Längsrichtung auftretende Stoßkraft durch Verformung von Rahmenlängsträgern aufgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß Rahmenteile (14, 20) vor ihrer Fenigmontage in Längsrichtung über ihre Elastizitätsgrenze hinaus gestaucht werden.

2. Tragwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Verformung des Rahmenteils (14, 20) infolge eines Aufpralls die maximale Stoßfestigkeit wesentlich geringer ist als bei nicht gestauchten Rahmenteilen (F 1 g. 3 und 4).

3. Tragwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Formänderungsarbeit pro Flächeneinheit des Rahmenteils (14, *20) bei einem Aufprall infolge seiner kontrollierten Stauchung konstant ist.

4. Verfahren zur Herstellung eines Tragwerkes nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit verringerter anfänglicher Zusammenstoß-Festigkeit, gekennzeichnet durch

a) Herstellen eines Fahrzeug-Rahmens, dessen Länge um ein bestimmt .j Maß großer ist als die gewünschte endgültige Länge im zusammengebauten Zustand;

b) Ausüben einer Druckbeanspruchung auf den Rahmen über dessen Elastizitätsgrenze hinaus und

c) Aufrechterhalten der Druckbeanspruchung bis der Rahmen auf die gewünschte endgültige Länge verkürzt und ihm dadurch ein gleichbleibendes Formänderungs-Arbeitsvermögen erteilt ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein über den Tragwerk-Mittelteil herausragender Abschnitt des Rahmens einer Druckbeanspruchung über seine Knickgrenze hinaus unterworfen wird.