DE2420052A1

DE2420052A1 - Fahrzeugaufbau

Info

Publication number: DE2420052A1
Application number: DE2420052A
Authority: DE
Inventors: William Duane Casey; William Robert Frank; Antonino Simonte
Original assignee: General Motors Corp
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1973-05-10
Filing date: 1974-04-23
Publication date: 1974-11-21
Also published as: AU6814374A; CA1006560A; AU473532B2; US3819224A

Description

W/Vh-3039 23.4.74

General Motors Corporation, Detroit, Mich., V.St.A.

Fahrzeugaufbau

Die Erfindung bezieht sich auf einen Fahrzeugaufbau mit einem starr ausgebildeten Fahrgastteil, von dem sich in Längsrichtung eine erste Abstützung nach vorn erstreckt, deren vorderes Ende ein relativ verformbares Bauteil trägt, das sich bei einem Zusammenstoss unter Energieverzehr verformt.

Eine derartige Anordnung ist beispielsweise durch die US-PS 3 663 034 bekannt. Im Falle eines Zusammenstosses, der zu einer Verformung des Bauteils führt, wird dieses in seiner Gesamtheit verformt und muss daher als Ganzes ausgewechselt werden, um die Betriebsfähigkeit wieder herzustellen. Die besondere Formgebung des Bauteils erschwert auch eine Beherrschung des Verformungsvorganges und damit der Snergieverzehr während des Zusainmens toss es.

409847/0344

-z-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fahrzeugaufbau der eingangs erwähnten Art so weiter auszugestalten, dass eine verbesserte gesteuerte Verformung des Bauteils erzielt wird. Als zusätzliche Aufgabe soll die Möglichkeit einer von der Grosse der Zusammenstosskraft abhängige stufenweise Verformung des Bauteils geschaffen werden, die nach einem Zusammenstoss eine billigere Wiederherstellung der Betriebsfähigkeit ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass sich vom Fahrgastteil in Längsrichtung nach vorn eine zweite Abstützung in senkrechtem Abstand von der ersten Abstützung erstreckt, und dass der relativ verformbare Bauteil mit einer Aussenwandung aus plastisch verformbarem Werkstoff als Polyeder ausgebildet ist, der zwei im wesentlichen in der Senkrechten liegende, einander gegenüberliegende Flächen im wesentlichen in Form eines mit der Spitze nach vorn gerichteten Dreiecks aufweist, und der Bauteil mit dem einen Ende der Gfundseite des Dreiecks starr mit der ersten Abstützung, mit dem anderen Ende der Grundseite des Dreiecks starr mit der zweiten Abstützung verbunden ist, und im Bereich der Spitze des Dreiecks eine Stoßstangeneinheit befestigt ist .und dass mit der Aussenwandung im Bereich der Grundseite des Dreiecks eine die in der Senkrechten liegenden B'lächen verbindende Strebe starr verbunden ist, so dass die Aussenwandung des Bauteils durch eine

—3— 409847/0344

Zusammenstosskraft ziehharmonikaartig unter plastischer Verformung und unter Energieverzehr zusammenfaltbar ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der relativ verformbare Bauteil aus zwei in Längsrichtung hintereinander liegenden Teilen besteht, die starr miteinander verbunden sind, und die Aussenwandung des dem Fahrgastteil abgewandten Teils gegenüber der Aussenwandung des anderen Teils ao ausgebildet ist, dass der erstgenannte Teil bei einer geringeren Zusammenstosskraft unter Fnergieverzehr verform-bar ist als der andere Teil. Es ergibt sich hierdurch eine zweistufige Verformung des Bauteils bei einem Zusammenstoss, wobei bei einer geringeren Zusammenstosskraft nur der vordere Teil verformt wird und daher auch nur zur Wiederherstellung der Betriebsfähigkeit zu ersetzen ist.

Bei einer derartigen Ausgestaltung ist es ferner vorteilhaft, wenn zwischen den im wesentlichen senkrechten Flächen des dem Fahrgastteil zugewandten Teils des relativ verformbaren Bauteils starr befestigt eine Verstärkung aus plastisch verformbarem Werkstoff vorgesehen ist, die so ausgebildet ist, dass ihre Verformung erst nach einer vorgegebenen Verformung der Aussenwandung des dem Fahrgastteil zugewandten Teils des Bauteils beginnt.

-4-

409847/0344

Auf diese ¥eise wird eine dritte Stufe der Verformung geschaffen, wenn eine Zusammenstosskraft aufgeommen v/erden muss.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, in den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Teilansicht eines

Vorderteils eines Kraftfahrzeuges mit einem Fahrzeugaufbau gemäss der Erfindung,

E'ig. 2 eine schematische Teilseitenansicht zu Fig. 1 in grösserem Maßstabe,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 in Fig.2 in Richtung der Pfeile gesehen in grösserem Maßstäbe,

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 in Fig.2 in Richtung der Pfeile gesehen in grösserein Maßstäbe,

Fig. 5 einen Teilschnitt nach der Linie 5-5 in Fig. 2 in Richtung der Pfeile gesehen in grösserem Maßstabe und

Fig. 6 eine zum Teil weggebrochene perspektivische Darstellung eines relativ verformbaren Bauteils gemäss der Erfindung.

-5-

A09847/0344

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Fahrzeugaufbau 10 enthält einen Brandschott 12, der die vordere Begrenzung eines Fahrgastabteils darstellt, das im wesentlichen als starre Konstruktion ausgebildet ist. Der Brandschott 12 trägt zwei vordere Dachpfeiler 14, die mit dem Brandschott zusammen einen Rahmen für eine vordere Windschutzscheibe 16 bilden. Unterhalb der Windschutzscheibe 16 bildet der Brandschott eine verstärkte Halterung 18 für die Motorhaube und eine verstärkte untere Abstützung 20. Von der unteren Abstützung 20 erstrecken sich vom Fahrgastabteil nach vorn zwei zueinander parallele untere Tragarme 22, die an ihren vorderen Enden durch einen Querriegel Zk miteinander verbunden sind.

Die Tragarme 22 sind gegenüber dem Brandschott starr und dienen in üblicher Weise zur Aufnahme der .Antriebsmaschine und des Getriebes des Kraftfahrzeugs, die der Einfachheit halber nicht dargestellt sind. Die unteren Tragarme 22 liegen einwärts der Querabmessungen des Fahrzeugaufbaues 10, um Raum für zwei Radnaben 32 freizulassen, die nicht dargestellte Räder tragen. Die Radnaben sind mit dem Fahrzeug-aufbau in der üblichen Weise über Lenker verbunden, die nicht dargestellt sind, und senkrechte Relativbewegungen zwischen diesen Teilen zulassen, wozu übliche Schraubendruckfedern zwischen dem Fahrzeugaufbau 10 und Lenkern an jeder Radnabe vorgesehen

-O-

409847/0344

sind, um als primäre Aufhängung des Fahrzeugaufbaues zu arbeiten.

Mit der Halterung 18 sind starr zwei in Längsrichtung nach vorn gerichtete obere Tragarme 34 befestigt, die durch dreieckige Knotenbleche 36 an der Halterung 18 versteift sind. Die oberen Tragarme 34 liegen in Querrichtung ausserhalb der unteren Tragarme 22 und erstrecken sich im wesentlichen parallel zu den unteren Tragarmen. Die vorderen Enden der unteren Tragarme 22 und der oberen Tragarme 34 an jeder Fahrzeugseite sind durch Bauteile 38 miteinander verbunden, die die Form von Polyedern haben und im Falle eines Zusammenstosses der Energieverzehr dienen.

Wie die Fig. 1 und 3 bis 6 zeigen, sind die Bauteile 38 einander gleich ausgebildet und liegen in Ebenen, die durch die zugeordneten unteren und oberen Tragarme 22 bzw. gehen. Wie die Fig. 3 und 6 zeigen, besteht jedes Bauteil aus zwei kleineren Teilen 40 und 42, wobei der Teil 42 als Kappe ausgebildet ist und mit dem Teil 40 längs einer Naht starr verbunden ist.

Der Teil 40, der dem Fahrgastabteil des Fahrzeugs zugewandt ist, hat eine Aussenwandung 46, die ein Polyeder bildet, der zwei einander gegenüberliegende im wesentlichen in der Senkrechten liegende Flächen 48 und zwei konvergierende Flächen 50 aufweist. Der gebildete Polyeder hat daher eine verjüngte Form zur Naht 44 und hat in einer senkrechten Querebene

-7-

409847/0344

den Querslchnitts eines Rhomboids. Die Flächen 50 erstrecken sich über den eigentlichen Körper hinaus und bilden zwei Befestigungsflansche 54. Zwischen den Flächen 48 des Teils 40 ist eine Verstärkung 56 vorgesehen, die zwei abgebogene Flanschen. 58 aufweist. Diese greifen zwischen die zugeordnete Fläche 48 und einen Flansch 60 einer Querstrebe 62, die die Flächen 48 nahe der Grundseite des gebildeten Dreiecks miteinander verbindet. Die Flansche 58 und 60 sind starr mit den Flächen 48 des Teils 4o verbunden, im Ausfuhrungsbeispiel durch Schweissen. Es v/erden hierdurch diese Flächen versteift, so dass bei einem Zusammenfalten in Längsrichtung einseitiges Ausbiegen vermieden wird.

Die Aussenwandung 46 ist so ausgebildet, dass sie einer plastischen Kaltverformung fähig ist. Hierzu und aus Gründen einer billigen Herstellung besteht die Aussenwandung vorzugsweise aus üblichem Metallblech, das bei ausreichender Druckbeanspruchung sich plastisch verformt und zusammenfaltet. Die besondere Formgebung des Teils 40 ergibt ein harmonikaartiges Zusammenfalten der Flächen 48 und 50, wenn senkrecht zur Ebene der Naht 44 eine Druckkraft ausgeübt wird, die als Reaktions<— punkt die Flanschen 54 erhält. Ferner wurde festgestellt, dass die gewählte Formgebung einen im wesentlichen gleichmässigen Widerstand während der Verformung der Flächen 48 und 50 ergibt,

-8-

409847/0344

-s-

also eine vorteilhafte Verformung gewährleistet.

Die Fig. 2, 3 und 6 zeigen, dass der zweite Teil 42, der als kleinere Kappe ausgebildet ist, ebenfalls die Form eines Polyeders hat. Er hat eine Aussenwandung, die aus zwei gegenüberliegenden Flächen 64 und zwei gegenüberliegenden Flächen 66 besteht, wobei diese Flächen zügig in die Flachen 48 und 50 des Teils 40 übörgehen, wenn beide Teile miteinander verbunden sind. Die Aunsenwandung der Kappe 42 endet in einer quadratischen öffnung 68, die eine Platte 70 aufnimmt, die mit der Ka₁.pe durch Schweissen starr verbunden ist.

Die Aussenwandung 64, 66 der Kappe 42 besteht ebenso wie die Aussenwandung 46 des Teils 40 aus einem Werkstoff, der der plastischen Kaltverformung f.v.hig ist, also bei der bevorzugten Ausführungsform ebenfalls aus Metallblech besteht. Die Aussenwandung 64,66 der Kappe 42 kann sich daher ebenfalls bei der Ausübung einer Druckkraft ziehharmonikaähnlich plastisch verformen. Die Aussenwandung 64, 66 der Kappe 42 ist ,jedoch aus einem Werkstoff hergestellt, der sich bereits bei einer geringeren Druckkraft verformt. Es wird daher für die Kappe 42 ein weicheres Blech als für d.en Teil verwendet.

In abgewandelter Weise kann aber auch bei Vervrendung gleicher Bleche die Wandstärke der Aussenwandung der

409847/0344

Kappe 42 kleiner gewählt werden.

Die miteinander verbundenen Teile 42 und 40 bilden einen Polyeder, der von der Seite gesehen eine im wesentlichen dreieckige Gestalt hat, wobei sich die Spitze des Dreiecks im Bereich der Platte 70 "befindet und die Grundseite im wesentlichen durch die Kanten 52 der Aussenwandung 46 des Teils 40 · gegeben ist. Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, sind die oberen Befestigungsflansche 54 beider Bauteile 38 mit je einem der oberen Tragarme 34 in üblicher, nicht dargestellter Weise verbunden. In gleicher Weise sind die unteren Befestigungsflansche 54 jedes Bauteils 38 starr mit dem zugeordneten unteren Tragarm 22 verbunden. Die unteren Tragarme 22, die oberen Tragarme 34, die Bauteile 38, sowie der Querriegel 24 stellen somit eine starre Konstruktion vor dem Brandschott 12 dar.

An. den Platten 70 der Bauteile 38 ist eine übliche Stoßstangeneinheit 72 befestigt. Diese Befestigung kann starr ausgebildet sein oder in abgewandelter Weise auch durch übliche Federn oder hydropneumatische energieverzehrende Bauteile erfolgen, durch die der Stoßstangeneinheit eine begrenzte Verlagerung nach hinten gestattet wird. Ferner können übliche Schutzbleche, wie beispielsweise 74 in Fig. 2, vorgesehen sein,

-10-

409847/0344

-ΙΟ-

die der Verkleidung des vorderen Fahrzeugteils dienen.

Bei einem leichten Zusammenstoss während des

Betriebes auf die Stoj3stangeneinheit widerstehen die Bauteile 3S dieser Kraft, wenn sie von der 8tOi3dsmpfereinheit allein aufgenommen werden kann. Bei einer grösseren Zusammenstosskraft, die die Aufnahmefähigkeit der Stoßstangeneinheit übersteigt, erfolgt eine plastische Verformung der Aussenwandung 64,66 der Kappe 42, wobei eine Energieverzehr eintritt. Bei einer Zusammenstosskraft mittlerer Grosse kann die Verformung der Kappe 42 ausreichen, um die Zusammenstossenergie aufzunehmen, so dass der Teil 40 unverformt bleibt und lediglich die Kappe 42 auszuwechseln ist, um die Betriebsfähigkeit wieder herzustellen.

Bei einer₍stärkeren Zusammenstosskraft erfolgt ein vollständiges Zusammendrücken der Kappe 42, wobei die Platte 70 bis in den Bereich der Naht 44 gedrückt wird, worauf dann das ziehharmonikaartige Zusammenfalten der Aussenwandung 46 des Teils 40 beginnt. Da die Widerstandsfähigkeit der Aussenwandung 46 stärker als die der Aussenwandung der Kappe 42 ist, erhöht sich die V/iderstandskraft, so dass die Zusammenstossenergie nunmehr in stärkerem Ausmasse verzehrt wird. Da Jeder Teil der Bauteile 38 eine im wesentlichen konstante Energieverzehr bewirkt, ergibt sich eine rechteckige Kurve für die

-11-

409847/0344

2 A 2 O O 5 2

WiderStandskräfte, in der ein schneller Anstieg zum Höchstwert erfolgt, worauf die Widerstandskraft während der folgenden Verformung im wesentlichen konstant bleibt, ΐ/enn die beiden Bauteile 38 soweit zusammengedruckt sind, dass die Platte 70 gegen die Verstärkung 56 zur Anlage kommt, erfolgt eine wintere Energieverzehr durch die plastische Verformung der Verstärkung 56, die im Ausführungsbeisoiel aus Metallblech besteht und daher auch einer plastischen Verformung f -hig ist. Die Querstrebe 62 verhindert während der gesamten Verformung der- Bauteile 38 ein Auswärtsbiegen der von ihnen verbundenen Flöchen der Bauteile, so dass der in einer Querebene liegende Querschnitt der Bauteile während der Verformung im wesentlichen erhalten bleibt.

409847/0344

Claims

PatentansOrüche

1Λ Fahrzeugaufbau mit einem starr ausgebildeten Fahrgastteil, von dem sich in Längsrichtung eine erste Abstützung nach vorn erstreckt, deren vorderes Ende ein relativ verformbares Bauteil trägt, das sich bei einem Zusammenstoss unter Energieverzehr verformt, dadurch gekennzeichnet, dass sich vom Fahrgastteil in Längsrichtung nach vorn eine zweite Abstützung (34) in senkrechtem Abstand von der ersten Abstützung (22) erstreckt, und dass der relativ verformbare Bauteil mit einer Aussenwandung (46) aus plastisch verformbarem Werkstoff als Polyeder ausgebildet ist, der zwei im wesentlichen in der Senkrechten liegende, einander gegenüberliegende Flächen (48) im wesentlichen in Form eines mit der Spitze nach vorn gerichteten Dreiecks aufweist, und der Bauteil mit dem einen Ende der Grundseite des Dreiecks starr mit der ersten Abstützung, mit dem anderen Ende der Grundseite des Dreiecks starr mit der zweiten Abstützung verbunden ist, und im BEreich der Spitze des Dreiecks eine Stoßstangeneinheit (72) befestigt ist und dass mit der Aussenwandung im Bereich der Grundseite des Dreiecks eine die in der Senkrechten liegenden Flächen verbindende Querstrebe (62) starr verbunden ist, so das$

-13-

409847/0344

die Aussenwandung des Bauteils durch eine Zusammenstosskraft ziehharmonikaartig unter plastischer Verformung und unter Energieverzehnr zusammenfaltbar ist.
2. Fahrzeugaufbau nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, dass der relativ verformbare Bauteil (38) aus zwei in Längsrichtung hintereinander liegenden Teilen (40 und 42) besteht, die starr (Naht 44) miteinander verbunden sind, und die Aussenwandung (64,66) des dem Fahrgastteil abgewandten Teils (42) gegenüber der Aussenwandung (46) des anderen Teils (40) so ausgebildet ist, dass der erstgenannte Teil bei einer geringeren Zusammenstosskraft unter Energieverzehr verformbar ist als der andere Teil(40).
3. Fahrzeugaufbau nach Anspruch 2, dadurch

gekennzeichnet, dass zwischen den im wesentlichen senkrechten Flächen (48) des dem Fahrgastteil zugewandten Teils (40) des relativ verformbaren Bauteils (38) starr befestigt eine Verstärkung (56) aus plastisch verformbarem Werkstoff vorgesehen ist, die so ausgebildet ist, dass ihre Verformung erst nach einer vorgegebenen Verformung der Aussenwandung (46) des dem Fahrgastteil zugewandten Teals (40) des Bauteils beginnt.

409847/0344