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Dokumentenidentifikation DE102005026284B3 09.11.2006
Titel Träger, insbesondere Längsträger
Anmelder Dr.Ing.h.c. F. Porsche AG, 70435 Stuttgart, DE
Erfinder Adamski, Pawel, 72218 Wildberg, DE
DE-Anmeldedatum 08.06.2005
DE-Aktenzeichen 102005026284
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 09.11.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.11.2006
IPC-Hauptklasse B62D 21/15(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F16F 7/12(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft einen Träger, insbesondere einen Längsträger, für ein Kraftfahrzeug, mit einem ersten Rohr (11), das zwei Rohrstücke (18, 19) aufweist, die durch eine Sollbruchstelle (23) miteinander verbunden sind, die bei Aufbringung einer Sollbruchbelastung bricht, um eine Relativbewegung der Rohrstücke (18, 19) in Längsrichtung zu ermöglichen.
Der Träger (1) ist durch ein zweites Rohr (12) verbessert, das eine gemeinsame Abstützstelle (14) und eine gemeinsame Einleitstelle (16) mit dem ersten Rohr aufweist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Träger, insbesondere einen Längsträger, für ein, Kraftfahrzeug, mit einem ersten Rohr, das zwei Rohrstücke aufweist, die durch eine Sollbruchstelle miteinander verbunden sind, die bei Aufbringung einer Sollbruchbelastung bricht, um eine Relativbewegung der Rohrstücke in Längsrichtung zu ermöglichen.

Aus der deutschen Auslegeschrift DE 1 750 521 B eine Vorrichtung zum Absorbieren von kinetischer Energie bekannt, die aus zwei koaxial zueinander angeordneten Rohren aus plastisch kaltverformbarem Material besteht. Die beiden Rohre sind über eine Hülse zentriert, die fest mit einem der Rohre verbunden ist. Das andere Rohr ist mit Hilfe einer Anzahl von Scherstiften an der Hülse gehalten, die bei einem bestimmten axialen Stoß brechen sollen. Aus der britischen Patentschrift GB 1 215 193 ist ein Stoßdämpfer bekannt, der ein äußeres elastomeres Rohr und ein inneres Rohr umfasst. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 102 52 175 A1 ist ein Hülsenpuffer mit einer Sollbruchverbindung bekannt, die bei Überschreiten einer maximalen Belastung oder bei Erreichen eines maximalen Verschiebungswegs eines Stößels abreißt. Der Bruch der Sollbruchverbindung bedeutet, dass sich eine Verlängerungsbuchse in das Innere eines rohrförmigen Abschnitts des Stößels teleskopartig verschieben kann. Eine weitere Verschiebebewegung des Stößels wird durch die Deformation einer Hülse gedämpft. Außerdem ist in der DE 603 00 810 T2 ein Träger beschrieben, der zumindest zwei benachbart zueinander angeordnete Rohre aufweist, die parallel zueinander verlaufend zwischen einer gemeinsamen Abstützstelle, hier beispielsweise einem Querelement, und einer gemeinsamen Krafteinleitstelle, hier beispielsweise einem Stoßfänger, angeordnet sind. Über ihre Länge gesehen sind die beiden Rohre jedoch durchgehend einteilig zwischen der Abstützstelle und der Krafteinleitstelle ausgeführt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten Träger, insbesondere einen Längsträger, für ein Kraftfahrzeug, mit einem ersten Rohr zu schaffen, das zwei Rohrstücke aufweist, die durch eine Sollbruchstelle miteinander verbunden sind, die bei Aufbringung einer Sollbruchbelastung bricht, um eine Relativbewegung der Rohrstücke in Längsrichtung zu ermöglichen. Insbesondere soll bei großen Beschleunigungen die Anbindung von Insassen an das Kraftfahrzeug verbessert werden.

Die Aufgabe ist bei einem Träger, insbesondere einem Längsträger, für ein Kraftfahrzeug, mit einem ersten Rohr, das zwei Rohrstücke aufweist, die durch eine Sollbruchstelle miteinander verbunden sind, die bei Aufbringung einer Sollbruchbelastung bricht, um eine Relativbewegung der Rohrstücke in Längsrichtung zu ermöglichen, dadurch gelöst, dass der Träger ein zweites Rohr umfasst, das eine gemeinsame Abstützstelle und eine gemeinsame Krafteinleitstelle mit dem ersten Rohr aufweist. Der die beiden Rohre umfassende Träger besitzt bei einer Anfangsbelastung eine hohe Steifigkeit, so dass bei einem Aufprall, insbesondere bei einem Frontalaufprall, ein relativ großer Geschwindigkeitsabbau auf einem relativ kurzen Verformungsweg möglich ist. Bei einer gewissen Belastung des Trägers, die als Sollbruchbelastung bezeichnet wird, bricht die Sollbruchstelle des ersten Rohres, das eine deutlich höhere Steifigkeit als das zweite Rohr aufweist. Durch das Brechen der Sollbruchstelle wird die Verbindung zwischen den Rohrstücken des ersten Rohres gelöst, so dass eine zumindest nahezu kraftfreie Relativbewegung der Rohrstücke in Längsrichtung zueinander ermöglicht wird. Dann kann sich das zweite Rohr auf einem relativ langen Verformungsweg auf einem relativ niedrigen Verzögerungsniveau allein verformen. Das heißt, durch das zweite Rohr wird eine relativ lange Deformationsstrecke für die Insassen zur Verfügung gestellt. Außerdem werden die Insassen früher als bei herkömmlichen Trägern an das Kraftfahrzeug gebunden. Die Beschleunigung erreicht direkt nach einem Aufprall einen absoluten Spitzenwert, geht dann aber schnell auf ein niedriges Verzögerungsniveau zurück. Dadurch ist es möglich, mit einem kurzen Träger die Insassenbelastung stark abzusenken und auf einem entsprechenden Niveau zu etablieren.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Trägers ist dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Rohr so verformbar ist, dass es sich nach dem Brechen der Sollbruchstelle verformt. Das zweite Rohr weist eine deutlich geringere Steifigkeit als das erste Rohr auf. Dadurch wird nach dem Brechen der Sollbruchstelle eine relativ lange Deformationsstrecke mit einem niedrigen Verzögerungsniveau für die Insassen zur Verfügung gestellt.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Trägers ist dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Rohr so gestaltet und ausgelegt ist, dass es sich nach dem Brechen der Sollbruchstelle durch Faltenbeulen verformt. Die Verformung des zweiten Rohres endet zum Beispiel dann, wenn sich beide Rohrstücke an der gemeinsamen Abstützstelle und/oder an der gemeinsamen Krafteinleitstelle in Anlage befinden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Trägers ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Rohre koaxial ineinander angeordnet sind. Vorzugsweise haben Rohre jeweils einen runden Querschnitt. Die Rohre können aber auch einen eckigen, insbesondere einen rechteckigen Querschnitt aufweisen.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Trägers ist dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rohr in dem zweiten Rohr angeordnet ist. Das liefert den Vorteil, dass der erfindungsgemäße Träger nur wenig Bauraum benötigt. Außerdem ist die an dem ersten Rohr vorgesehene Sollbruchstelle innerhalb des zweiten Rohres geschützt angeordnet.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Trägers ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Rohre die gleiche Länge aufweisen, solange die Sollbruchstelle intakt ist. Dadurch wird die Montage des Trägers vereinfacht.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Trägers ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Rohrstücke des ersten Rohres teleskopartig ineinander verschiebbar sind. Das liefert den Vorteil, dass der erfindungsgemäße Träger nur wenig Bauraum benötigt.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Trägers ist dadurch gekennzeichnet, dass die Sollbruchstelle eine Schweißnaht umfasst, durch welche die beiden Rohrstücke des ersten Rohres miteinander verbunden sind. Die Schweißnaht ist so ausgelegt, dass sie aufgeht, wenn die Sollbruchbelastung erreicht wird.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Trägers ist dadurch gekennzeichnet, dass die Sollbruchstelle ein Gewinde umfasst, durch das die beiden Rohrstücke des ersten Rohres miteinander verbunden sind. Vorzugsweise ist das Gewinde an einer Gewindehülse vorgesehen, die an einem der Rohrstücke befestigt ist. Das Gewinde umfasst ein Innengewinde, das sich mit einem Außengewinde in Eingriff befindet. Wenn die Sollbruchbelastung erreicht wird, dann löst sich das Innengewinde aus dem Eingriff mit dem Außengewinde, oder umgekehrt.

Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug mit einem vorab beschriebenen Träger.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen:

1 eine perspektivische Darstellung eines Trägers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;

2 den Träger aus 1 im Längsschnitt im unverformten Zustand;

3 eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts III aus 2;

4 eine vergrößerte Darstellung des Trägers aus 1 im Längsschnitt im verformten Zustand;

5 eine perspektivische Darstellung eines Trägers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;

6 den Träger aus 5 im Längsschnitt im unverformten Zustand;

7 eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts VII aus 6 und

8 eine vergrößerte Darstellung des Trägers aus 5 im Längsschnitt im verformten Zustand.

In den 1 und 2 ist ein Längsträger 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel perspektivisch dargestellt. Der Längsträger 1 umfasst ein erstes Rohr 11 und ein zweites Rohr 12. Das erste Rohr 11 hat einen runden Querschnitt und ist innerhalb des zweiten Rohres 12 angeordnet, das einen achteckigen Querschnitt aufweist. Das erste Rohr 11 wird auch als inneres Rohr bezeichnet. Das zweite Rohr 12 wird auch als äußeres Rohr bezeichnet. Die beiden Rohre 11 und 12 haben die gleiche Länge und sind mit einem ihrer Enden an einer Platte 14 befestigt. Die Platte 14 bildet eine gemeinsame Abstützstelle für die beiden Rohre 11 und 12.

An ihren der Platte 14 abgewandten Enden weisen die Rohre 11, 12 eine gemeinsame Krafteinleitstelle 16 auf, die auch als Kraftangriffsstelle bezeichnet wird.

Das erste Rohr 11 umfasst ein erstes Rohrstück 18 und ein zweites Rohrstück 19. Der Innendurchmesser des ersten Rohrstücks 18 ist etwas größer als der Außendurchmesser des zweiten Rohrstücks 19. Etwa in der Mitte des zweiten Rohres 12 überlappen sich die beiden Rohrstücke 18 und 19 des ersten Rohres 11 in einem Überlappungsabschnitt 20. In dem Überlappungsabschnitt 20 ist eine Sollbruchstelle zwischen den beiden Rohrstücken 18 und 19 vorgesehen.

In 3 ist ein Ausschnitt III aus 2 vergrößert dargestellt. In 3 sieht man, dass die Sollbruchstelle von einer Schweißnaht 23 gebildet wird, durch welche die beiden Rohrstücke 18, 19 stoffschlüssig miteinander verbunden sind.

Das erste Rohr 11 besitzt eine größere Steifigkeit als das zweite Rohr 12. Dadurch weist der Längsträger 1 bei einer Anfangsbelastung eine hohe Steifigkeit auf, so dass bei einem Frontalaufprall ein relativ großer Geschwindigkeitsabbau möglich ist. Bei einer gewissen Belastung des Längsträgers 1 bricht die Sollbruchstelle 23, wodurch das Rohrstück 18 relativ zu dem Rohrstück 19 verschoben werden kann, bis es an der Platte 14 zur Anlage kommt. Das äußere Rohr kann sich nach dem Brechen der Sollbruchstelle 23 verformen.

In 4 ist angedeutet, dass das äußere Rohr 12 einen relativ großen Verformungsbereich 32 aufweist, in dem es sich durch Faltenbeulen plastisch verformen kann.

In 5 ist ein Längsträger 41 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel perspektivisch dargestellt. Der in den 5 bis 8 dargestellte Längsträger 41 ähnelt dem in den 1 bis 4 dargestellten Längsträger 1. Zur Bezeichnung gleicher Teile werden um 40 erhöhte Bezugszeichen verwendet. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die vorangegangene Beschreibung der 1 bis 4 verwiesen. Im Folgenden wird hauptsächlich auf die Unterschiede zwischen den beiden Ausführungsbeispielen eingegangen.

In den 5 bis 7 sieht man, dass der Überlappungsbereich 60 zwischen den beiden Rohrstücken 58 und 59 relativ klein ist. Die beiden Rohrstücke 58 und 59 sind auch nicht direkt miteinander verbunden, sondern über eine Gewindehülse 62. Die Gewindehülse 62 weist an ihrem der Platte 54 abgewandten Ende radial außen einen Absatz 64 auf. Der Absatz 64 dient zum Positionieren des der Platte 54 abgewandten Endes des Rohrstücks 58 an der Gewindehülse 62. Die Befestigung des Rohrstücks 58 an der Gewindehülse 62 erfolgt durch eine in Umfangsrichtung verlaufende Schweißnaht 65.

Die Gewindehülse 62 weist ein Innengewinde 66 auf, in das ein Außengewinde 67 eingreift, das an dem der Platte 54 abgewandten Ende des Rohrstücks 59 ausgebildet ist. An der der Platte 54 abgewandten Stirnseite des Rohrstücks 59 ist eine Kreisringscheibe 68 mit Hilfe einer Schweißnaht 69 befestigt. An der Kreisringscheibe 68 befindet sich die der Platte 54 abgewandte Stirnseite der Gewindehülse 62 in Anlage.

Das Gewinde 66, 67 bildet eine Stollbruchstelle zwischen den Rohrstücken 58 und 59 des ersten Rohres 51. Wenn eine Sollbruchbelastung erreicht wird, dann bricht die Sollbruchstelle, das heißt, mindestens eines der Gewinde 66, 67 wird abgeschert.

In 8 ist der Längsträger 41 im verformten Zustand dargestellt. Die Gewindehülse 62 befindet sich in Anlage an der Platte 54. Der Verformungsbereich 72 des äußeren Rohres 52 ist durch Faltenbeulen plastisch verformt.

Bei den in den 1 bis 8 dargestellten Längsträgern 1, 41 handelt es sich um Träger einer Tragstruktur eines (nicht dargestellten) Kraftfahrzeugs. In einem Zeitraum, in welchem das Kraftfahrzeug und mindestens ein Insasse bei einem Zusammenstoß noch nicht synchron beschleunigt werden, kann durch die sehr hohe Steifigkeit des erfindungsgemäßen Trägers auf sehr kurzem Weg relativ viel Geschwindigkeit abgebaut werden. Nach dem Brechen der Sollbruchstelle steht eine längere Deformationsstrecke für die Insassen zur Verfügung. Durch den erfindungsgemäßen Träger ist es möglich, zuerst einen äußerst steifen Vorderbau zu erhalten, der dann aber, sobald der Fahrer mit beschleunigt wird, auf ein niedrigeres Verzögerungsniveau absinkt. Das wird dadurch erreicht, dass ein sehr steifes inneres Rohr 11; 51 in das zweite Rohr 12; 52 montiert wird. Bei einer bestimmten Belastung, vorzugsweise der zweifachen Normalbelastung, bricht die Sollbruchstelle 23; 66, 67. Dann können sich die beiden Rohrstücke 18, 19; 58, 59 ineinander schieben und die Steifigkeit des Trägers 1; 41 geht schlagartig zurück. Die Beschleunigung erreicht direkt nach einem Aufprall einen absoluten Spitzenwert, geht dann aber sehr schnell auf ein relativ niedriges Verzögerungsniveau zurück.


Anspruch[de]
Träger, insbesondere Längsträger, für ein Kraftfahrzeug, mit einem ersten Rohr (11; 51), das zwei Rohrstücke (18, 19) aufweist, die durch eine Sollbruchstelle (23; 66, 67) miteinander verbunden sind, die bei Aufbringung einer Sollbruchbelastung bricht, um eine Relativbewegung der Rohrstücke (18, 19; 58, 59) in Längsrichtung zu ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (1; 41) ein zweites Rohr (12; 52) umfasst, das eine gemeinsame Abstützstelle (14; 54) und eine gemeinsame Krafteinleitstelle (16; 56) mit dem ersten Rohr (11; 51) aufweist. Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Rohr (12; 52) so verformbar ist, dass es sich nach dem Brechen der Sollbruchstelle (23; 66, 67) verformt. Träger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Rohr (12; 52) so gestaltet und ausgelegt ist, dass es sich nach dem Brechen der Sollbruchstelle (23; 66, 67) durch Faltenbeulen verformt. Träger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Rohre (11, 12; 51, 52) koaxial ineinander angeordnet sind. Träger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rohr (11; 51) in dem zweiten Rohr (12; 52) angeordnet ist. Träger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Rohre (11, 12; 51, 52) die gleiche Länge aufweisen, solange die Sollbruchstelle (23; 66, 67) intakt ist. Träger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Rohrstücke (18, 19; 58, 59) des ersten Rohres (11; 51) teleskopartig ineinander verschiebbar sind. Träger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollbruchstelle eine Schweißnaht (23) umfasst, durch welche die beiden Rohrstücke (18, 19) des ersten Rohres (51) miteinander verbunden sind. Träger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollbruchstelle ein Gewinde (66, 67) umfasst, durch das die beiden Rohrstücke (58, 59) des ersten Rohres (51) miteinander verbunden sind. Kraftfahrzeug mit einem Träger (1; 41), insbesondere einem Längsträger, nach einem der vorhergehenden Ansprüche.






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