DE1680029C3

DE1680029C3 - Sicherheitstragwerk für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE1680029C3
Application number: DE1968D0055577
Authority: DE
Inventors: Karl 7016 Gerlingen Wilfert
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1968-03-14
Filing date: 1968-03-14
Publication date: 1980-03-13
Also published as: DE1680029A1; DE1680029B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitstragwerk für ein Kraftfahrzeug, das im Bereich des Fahrgastraumes verformungssteif und zur Aufnahme von Verformungsenergie im Bereich der vorderen und/oder hinteren Endteile verformungsweich ausgebildet ist, die an den Bereich des Fahrgastraumes anschließende Längsträger aufweisen, die in Längsrichtung geteilt sind.

Es war bekannt (DE-PS 8 54 157) das Fahrgestell und den Aufbau eines Kraftfahrzeuges so zu bemessen, daß die Festigkeit im Bereich des Fahrgastraumes am größten ist und zu den Enden des Fahrzeugs hin stetig oder stufenweise abnimmt Bei der bekannten Bauart wurde das Fahrzeug in einer sogenannten Zellenbauweise hergestellt, wobei die Endzellen eine geringere Festigkeit als die Mittelzelle besitzen sollen. Dabei wird noch vorsehen (Fig. 4), daß die Endzellen in Rahmen unterteilt sind, die im Bereich der Querträger durch auf einen begrenzten Wert belastbare Verbindungsmittel miteinander verbunden sind. Durch die bekannte Bauart wird die Sicherheit der Fahrgäste wesentlich erhöht,

jedoch bereitet es in der Praxis erhebliche Schwierigkeiten, vor allem die Endteile so auszubilden, daß in einem ausreichenden Maße und in einer definierten Höhe die bei Kollisionen vorhandene Energie vernichtet wird, während dennoch im normalen Fahrbetrieb eine ausreichende Festigkeit vorhanden ist

Es war auch bekannt (US-PS 30 44 822), einen Endteil eines Kraftfahrzeuges getrennt von dem Hauptteil des Fahrzeugs herzustellen und nachträglich anzubringen. Der Hauptteil des Fahrzeuges enthält alle funktionswesentlichen Teile, insbesondere den Motor und die Radaufhängungen. Der Endteil soll die Aufgabe haben, durch seine Demontage oder durch eine nachträgliche Montage eine gute Zugänglichkeit des Motorraums zu gewährleisten. Der Hauptteil weist zwei Längsträger auf, die sich nach vorne bis zu dem Fahrzeugende erstrecken und auf die der Endteil mit entsprechenden Aussparungen aufgesteckt ist. Bei dieser Bauart werden keine Maßnahmen getroffen, um die Verformbarkeit im Bereich des an den Fahrgastraum anschließenden Teils

j5 zu erhöhen.

Bei einer anderen bekannten Bauart (US-PS 28 96 735) enthält der vordere Endteil eines Fahrzeuges zwei nach vorne zur Fahrzeugmitte hin spitz zulaufende Träger, die in der Draufsicht mit einem hinteren Querträger ein Dreieck bilden. An den schräg liegenden Trägern sind außen Halter mittels abscherbaren Stiften befestigt, die die Radaufhängungen ebenso wie Abstützungen für eine vor dem Fahrzeug befindliche, geteilte Stoßstange aufnehmen. Die Halter sollen nach Zerstören der Scherstifte bei einem Unfall mittels Wälzlagern auf den schrägen Längsträgern gleiten. Durch diese Bauart wird kein wirkliches Sicherheitstragwerk geschaffen, da nur in sehr ungenügendem Maße überhaupt eine Energieaufnahme möglich ist. Energie wird nur bei dem Zerstören der Scherstifte aufgenommen, während danach die Halter mit den Rädern praktisch ohne nennenswerten Widerstand an dem Fahrzeugrahmen entlang gleiten.

Es war auch bekannt (US-PS 29 97 325), eine Stoßstange eines Kraftfahrzeuges mit Federelementen an Längsträgern des Fahrzeuges zu befestigen, die sich bis in den Bereich des vorderen Fahrzeugendes erstrecken. Die Federelemente bestehen bei dieser Bauart aus teleskopartig ineinandergesteckten Teilen.

Der innere Teil ist mit einer Druckfeder gegen einen Kolben abgestützt, der an dem äußeren Teil mit Scherstiften befestigt ist. Wenn bei dieser Bauart die Belastung zu groß wird, werden die Scherstifte des kolbenartigen Teils gebrochen, so daß dieser kolbenarti-

b5 ge Teil dann gegen ein in dem Teil befindliches Medium drückt, das über eine Drosselstelle nach außen abtransportiert wird. Diese Bauart bietet nur einen Schutz bei relativ leichten Unfällen, da nur relativ

geringe Anteile der bei einem Unfall vorhandenen kinetischen Energie über die stoßdämpferartigen Halterungen vernichtet werden können.

Es war auch bekannt (US-PS 28 37 176), eine Halterung für eine Stoßstange eines Fahrzeuges in Führungen von bis zum Fahrzeugende reichenden Längsträgern unterzubringen und mittels Scherstiften in ihrer Lage zu befestigen. Bei einem Unfall soll durch Abscheren der hintereinander angeordneten und unterschiedlich festen Scherstifte eine Energieaufnahme durchgeführt werden. Die Energieaufnahme ist nur relativ beschränkt möglich, so daß diese Bauart allenfalls (ähnlich wie die Bauart nach der US-PS 29 97 325) als Zusatzeinrichtung eingesetzt werden kann, die jedoch das Tragwerk eines Fahrzeuges noch nicht zu einem Sicherheitstragwerk werden läßt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitstragwerk der eingangs genannten Art zu schaffen, das auch bei größeren Kollisionen eine definierte Art der Verformung vorschreibt und mit einer definierten Aufnahme der bei einem Unfall vorhandenen kinetischen Energie verbindet Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die durch nur von in Fahrtrichtung wirkenden Kräften zerstörbaren Befestigungsmittel verbundenen Teils der Längsträger jeweils teleskopartig in der Art von Kolben und Zylindern ausgebildet sind, die zwischen sich durch Zusammendrücken plastisch verformbare Mittel aufnehmen.

Durch diese Ausbildung wird erreicht, daß einerseits die betriebsmäßig notwendige Festigkeit sicher gewährleistet werden kann, da sich die sogenannten Sollhruch-Befestigungsmittel relativ einfach so dimensionieren lassen, daß sie für den normalen Fahrbetrieb eine ausreichende Festigkeit besitzen. Im Falle einer Kollision werden sie zerstört, so daß dabei und vor allem danach eine definierte Energieaufnahme innerhalb der Endteile erfolgt, die mit einer vorgeschriebenen Art der Verformung verbunden ist

Zweckmäßigerweise können die Enden der Längsträger des oder der Endteile durch einen Querträger verbunden sein, der als Stoßfänger ausgebildet ist. Vorteilhaft können die Längsträger des oder der Endteile über annähernd vertikal verlaufende Träger an dem Fahrgastraum angeschlossen sein.

Eine baulich äußerst vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung erhält man, wenn ein Endteil vier Längsträger aufweist, die auf jeder Seite paarweise übereinander angeordnet sind. Dabei können vorteilhaft die vom Fahrgastraum abliegenden Zylinder oder Kolben der jeweils übereinanderliegenden Längsträger aus einem einzelnen, etwa U-förmigen Teil bestehen. Zur Aufnahme von Energie können innerhalb der Zylinder als plastisch verformbare Mittel an sich bekannte Tellerscheiben vorgesehen sein. Es ist auch möglich, als plastisch verformbares Mittel Schaumstoff vorzusehen.

In baulich äußerst einfacher Weise können als zerstörbare Befestigungsmittel zwischen den Kolben und den Zylindern querliegende Scherschrauben vorgesehen sein. Bei derartigen Schrauben läßt sich die Größe der Scherkraft leicht bemessen und begrenzen. Zweclcmäßigerweise können d\° Zylinder und Kolben innerhalb der vorbestimmten Belastungsgrenze elastisch nachgiebig miteinander verbunden sein.

Um zu verhindern, daß schon bei leichten Kollisionen das Fahrwerk beschädigt wird, können die Fahrwerksteile an den am Fahrgastraum anschließenden Zylindern oder Kolben gelagert sein.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand von einigen Ausführungsformen beispielsweise dargestellt Es zeigt

F i g. 1 eine einfache Ausbildung eines erfindungsgemäßen Sicherheitstragwerkes,

F i g. 2 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf das Sicherheitstragwerk nach F i g. 1,

Fig.3 eine weitere Ausführungsform eines erfindungi.jemäßen Sicherheitstragwerkes,

Fig. 4 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf das Sicherheitstragwerk nach F i g. 3 und

F i g. 5 eine Einzelheit der Verbindung der Teile des Sicherheitstragwerkes nach den F i g. 1 und 2 oder 3 und 4.

Das Sicherheitstragwerk nach F i g. 1 besteht aus dem in nicht näher dargestellter Weise verformungssteif ausgebildeten Fahrgastraum 1 und dem daran anschließenden, zur Aufnahme von Verformungsenergie ausgebildeten Endteil. Als Endteil dienen zwei Längsträger 2, die an vertikale, an der Spritzwand des Fahrgaitraumes 1 angeordneten Träger 3 angeschlossen und an ihrem Ende mittels eines Querträgers 4 verbunden sind. Die Längsträger bestehen aus zwei Teilen, die in der Art von einem Kolben 5 und einem Zylinder 6 ausgebildet sind. Die Verbindung der beiden Teile erfolgt über zwei Scherschrauben 7, die als sogenannte Sollbruch-Befestigungsmittel dienen, indem ihre übertragbare Scherkraft auf einen bestimmten Wert begrenzt ist Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Kolben 5 an den vertikalen Trägern 3 an dem Fahrgastraum 1 angeschlossen, während die beiden Zylinder 6 nach vorne bzw. nach hinten ragen.

Innerhalb der Zylinder 6 ist ein energieverzehrendes plastisch verformbares Mittel 8, beispielsweise Schaumstoff, angeordnet das im Falle einer Kollision nach Zerstörung der Scherschrauben 7 zum Einsatz kommt, wenn sich die Zylinder 6 über die Kolben 5 schieben. Dabei wird von dem plastisch verformbaren Mittel 8 in den Zylindern 6 Energie von einer definierten Größe absorbiert.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 bestehen die Endteile, die ebenfalls über vertikale Längsträger 3 an den Fahrgastraum 1 angeschlossen sind, aus vier Längsträgern 3, die paarweise übereinander angeordnet sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Zylinder 10 an die vertikalen Träger 3 angeschlossen und mit nach vorne bzw. nach hinten ragenden Kolben 11 versehen. Die Kolben 11 zweier übereinanderliegender Zylinder 10 bestehen aus einem etwa U-förmigen Teil 12. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Querträger 13 vorgesehen, der die Längsträger 9 miteinander verbindet und in vorteilhafter Weise einen Stoßfänger darstellt. Innerhalb der Zylinder 10 können energieverzehrende plastisch verformbare Mittel 14 wie Schaumstoff (obere Hälfte der Fig.4) oder an sich bekannte Deformationsglieder wie Tellerscheiben 15 (untere Hälfte der Fig.4) angeordnet sein. Die Verbindung der Kolben und Zylinder erfolgt ebenfalls durch sogenannte Sollbruch-Befestigungsmittel, die auch bei diesem Ausführungsbeispiel aus Scherschrauben 16 bestehen können. Um zu verhindern, daß bei leichten Kollisionen, bei denen die Scherschrauben 16 zerstört werden, schon das Fahrwerk beschädigt wird, werden zweckmäßigerweise die Lagerstellen 17 der kadschwingen und die Lagerstellen der Lenkungsteile an den jeweils dem Fahrgastraum 1 zugewendeten Teilen, in dem Ausführungsbeispiel den Zylindern 10 vorgesehen. Demgegenüber ist es ohne weiteres

möglich, an den vorderen Kolben 11 z. B. den Motor aufzuhängen.

In F i g. 5 ist in größerem Maßstab die Verbindung der beiden Teile 5 und 6 mittels Scherschrauben dargestellt. Sie bestehen aus einer Schraube 7, die zur Begrenzung der Scherkraft mit Eindrehungen 18 versehen sind. Um zu erreichen, daß diese Schrauben 7 nur auf Scherkraft beansprucht werden, sind in die Bohrungen des Zylinders 6 Ringscheiben 19 eingesetzt, an die sich Scherbüchsen 20 anschließen. Gleichzeitig kann eine

elastische Lagerung zwischen Kolben 5 und Zylinder < erzielt werden, so daß die Scherbüchsen 20 als innen Lagerteile von Gummilagern 21 dienen, die mit ihrei äußeren Lagerteilen 22 in den Zylindern 6 gehalten sind Um eine möglichst großflächige Belastung der energie verzehrenden plastisch verformbaren Mittel 8 innerhall der Zylinder 6 zu erzielen, können auf die aus zwe Blechpreßteilen bestehenden Kolben 5 Platten 2. aufgesetzt sein, die annähernd dem Innendurchmesse der Zylinder 6 entsprechen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Sicherheitstragwerk für ein Kraftfahrzeug, das im Bereich des Fahrgastraumes verformungssteif und zur Aufnahme von Verformungsenergie im Bereich der vorderen und/oder hinteren Endteile verformungsweich ausgebildet ist, die an den Bereich des Fahrgastraumes anschließende Längsträger aufweisen, die in Längsrichtung geteilt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die durch nur von in Fahrtrichtung wirkenden Kräften zerstörbaren Befestigungsmittel (Scherschrauben 7, 16) verbundenen Teile der Längsträger jeweils teleskopartig in der Art von Kolben (5, 11) und Zylindern (6,10) ausgebildet sind, die zwischen sich durch Zusammendrücken plastisch verformbare Mittel (8,14) aufnehmen.

2. Sicherheitstragwerk nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Längsträger (2, 9) des oder der Endteile durch einen Querträger (4, 13) verbunden sind, der als Stoßfänger ausgebildet ist

3. Sicherheitstragwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsträger (2, 9) des oder der Endteile über annähernd vertikal verlaufende Träger (3) an den Fahrgastraum (1) angeschlossen sind.

4. Sicherheitstragwerk nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Endteil vier Längsträger (9) aufweist, die auf jeder Seite paarweise übereinander angeordnet sind.

5. Sicherheitstragwerk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Fahrgastraum abliegenden Zylinder oder Kolben der jeweils übereinander liegenden Längsträger (9) aus einem einzelnen, etwa U-förmigen Teil (12) bestehen.

6. Sicherheitstragwerk nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als plastisch verformbare Mittel an sich bekannte Tellerscheiben (15) vorgesehen sind.

7. Sicherheitstragwerk nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als plastisch verformbares Mittel Schaumstoff vorgesehen ist.

8. Sicherheitstragwerk nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als zerstörbare Befestigungsmittel zwischen den Kolben (5, 11) und Zylindern (6, 10) querliegende Scherschrauben (7,16) vorgesehen sind.

9. Sicherheitstragwerk nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder (6,10) und Kolben (5,11) innerhalb der vorbestimmten Belastungsgrenze elastisch nachgiebig miteinander verbunden sind.

10. Sicherheitstragwerk nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrwerksteile an den am Fahrgastraum anschließenden Zylindern (10) oder Kolben (5) gelagert sind.