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Bild (1/1): Rollendes Chassis in der Werbung, Panhard & Levassor, um 1922 (© Zwischengas Archiv)
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Technik im Gespräch (3) – Chassis und selbsttragende Karosserien

Erstellt am 20. April 2020
Text:
Gerhard Schütz
Fotos:
Daniel Reinhard 
(3)
Archiv Bertone 
(1)
Jacques Breuer 
(1)
Porsche AG / Porsche Schweiz AG 
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Bruno von Rotz 
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Daimler AG 
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Die Kollegen Albert und Exbert diskutieren wieder einmal über Automobile und deren Funktionsweise, genauer über das Thema Chassis-Bauweise und selbsttragende Karosserien …

Exbert: So nachdenklich heute? Hat dich der Robert wieder...

Albert: Sag’ mir nichts. Ja- hat wieder genervt. Hat gemeint,  es sei doch ein Paradox: In einer Carosserie würden sie auch Chassis richten, nicht nur Beulen ausbeulen. Dabei gebe es heute gar keine Chassis mehr.

E: Und jetzt wolltest du fragen, was paradox heisst?

A: Ja, das auch. Hat das nicht irgendwas mit den Zähnen zu tun?

E: Albert, sein nicht albern. Das mit dem Zahnfleisch ist Paradontose.

A: Ich kann doch nichts dafür, dass ich eine Fremdwort- Allergie habe.

E: Wenn du das hast, warum sagst du dann  Allergie?

A: Wie jetzt?

E: Allergie ist ein Fremdwort.

A: Und Chassis und Karosserie auch. Was ist jetzt damit?

E: Das Chassis war ursprünglich das Fahrgestell. Daran werden die Achsen und Räder befestigt und darauf werden Motor, Getriebe, Lenkrad und Sitze montiert. Das war dann ein Rolling Chassis. Und die Karosserie war ein Kasten, den man noch draufsetzte, mit Dach, Fenstern, Türen, oder eine offene Version, und das ursprünglich, wenigstens zum Teil, individuell  nach Kundenwunsch

Chassis Peugeot Type 3 von 1895. Das Kühlwasser wird in die Chassisrohre eingefüllt
© Zwischengas Archiv

A: Aber Chassis gibt’s heute gar nicht mehr, sagt Robert.

E: Jein. Beim Lastwagen und Bussen gibt es sie noch, als Leiterrahmen (interessante Ausnahme: die Kässbohrer-Bus-Marke SETRA=SElbstTRAgend ab 1951) . Beim PW dagegen gibt es das separate Chassis. nicht mehr. Da ist die Karosserie auch das Chassis und umgekehrt. Warum lachst du?

A: Das ist dann sozusagen eine Charosserie.

E: Albert, du kannst ja Wortspiel! Ja, beim modernen PW sind Chassis und Karosserie sozusagen verschmolzen – das nennt man dann eine selbsttragende Bauweise, eine selbsttragende Karosserie, die gleichzeitig Chassis ist. So entsteht quasi eine Schachtel mit Boden, Dach und Wänden, also ein dreidimensionales Gebilde, und das ist prinzipiell stabiler als ein flacher Leiterrahmen mit aufgesetzten, nicht-tragenden Karosserieelementen. Es kann vor allem weniger verdreht werden (sogenannte Torsionssteifigkeit).

A: Und spart das auch Gewicht?

E: Gute Frage.

A: Ich kenne dich. Wenn du sagst «gute Frage», ist die Antwort weder Ja noch Nein.

E: Und das hast du gar nicht gern, ich weiss. Wobei: Schon bei einfachen technischen Fragen gibt es meist nicht einfache Antworten, wie das viele immer gerne hätten – geschweige denn bei komplexen politischen Fragen.

A: Wäre halt bequemer. Aber lassen wir die Politik.

E: Ja, Eindeutigkeit wäre bequemer. Also: Theoretisch wäre ein Auto dann am leichtesten, wenn alle zu seiner Funktion notwendigen Elemente gleichzeitig auch mittragend wären oder anders gesagt, wenn kein Element nur «Last» wäre. In der Praxis ist das natürlich nur teilweise möglich. Im Rennsport baut man z.B. Motoren so, dass sie gleichzeitig als «Rückgratverbindung» zwischen Cockpit und Hinterachse dienen können, also so genannt mittragend sind. So kann man sich  Chassiselemente zur Hinterachse sparen. Allenfalls wird dafür der Motor etwas schwerer, und ein kleiner Reihenvierzylinder eignet sich eher nicht (Ausnahme De Tomaso Vallelunga, siehe weiter unten). Ideal ist ein V- oder ein Flachmotor. Beispiele in der Formel 1: Lancia D50, Ferrari 312B/T und alle mit Cosworth-DFV-Motor ab 1967.

Ferrari 312 B. Der flache 12-Zylinder ist an einem oberen Chassisträger aufgehängt und trägt mit
© Zwischengas Archiv

Ein anderes, überraschendes Beispiel: Beim Porsche 904 oder bei den aktuellen GT-McLaren sind es die Sitze, die quasi mittragend sind, genau genommen die Mulden, welche das zentrale Chassis (Kunststoffverbund oder Carbon) stabiler machen.

Porsche 904 Carrera GTS (1964) - der zentrale Karosserieteil aus GFK
© Archiv Automobil Revue

A: Dafür müssen dann aber die Pedale verstellbar sein.

E: Genau. Ich merke, du selbst trägst meine Gedankengänge mit.

A: Das würde also heissen, eine selbsttragende Konstruktion wäre im Prinzip leichter.

E: Richtig, und zugleich erst noch steifer. Jedes funktionale Teil, das gleichzeitig auch tragende Funktion, also Chassis- Funktion übernehmen kann, spart Gewicht. Ein auf den ersten Blick überraschendes Beispiel: Ein Cabrio ist meist schwerer als das Coupé, von dem es abgeleitet ist.

A: Und das, obschon doch weniger dran ist, kein Dach, keine B- und C-Säulen. Paradox.

E: Du sagst es. Aber weshalb?

A: Ich stelle hier die Fragen.

E: Sorry, natürlich. Also: Eine Limousine oder ein Coupé ist eine Schachtel. Dach und Säulen tragen mit relativ wenig Eigengewicht zur Stabilität bei. Wenn ich die Büchse aufschneide, wird sie zur Badewanne. Um nun beim Cabrio Stabilität (oder wenigstens einen Teil davon) zurückzugewinnen, braucht es Verstärkungen in der Bodengruppe sowie der A-Säulen, die aber meist ein höheres Eigengewicht haben als das abgeschnittene Dach und die B- und C-Säulen. So gesehen ist dann unter Umständen ein offenes Fahrzeug mit einem traditionellen robusten Leiterrahmen- Chassis und einer aufgesetzten Karosserie stabiler und leichter als ein aufgesägtes, selbsttragendes Coupé.

A: Und die Chassis waren früher immer flache Leiterrahmen?

E: Im Rennsport bis in die fünfziger Jahre meistens. Dann entstanden die ersten Rohrkäfig-Chassis, am weitesten entwickelt bei Maserati mit den sogenannten Birdcage-Modellen, den Vogelkäfigen. Die wurden so genannt, weil die Rohre sehr eng angeordnet waren, so dass ein eingeschweisster Vogel eingeschlossen gewesen wäre, so die Legende.

Maserati Birdcage von 1961 - der Frontmotor ist eingebettet und nicht mehr auf das Chassis aufgesetzt
© Zwischengas Archiv

Bei den Nachfolgern mit Mittelmotor wurde diese Bauweise fortgeführt

Maserati Tipo 64 (1962) - Durchsichtszeichnung
© Archiv Automobil Revue

Ein sehr schönes anderes Beispiel ist der Rohrrahmen des Porsche 917, bei dem das Chassis auch gleich die Karosserieform  vorzeichnet.

Porsche 917 (1969) - Rahmen des Wagens mit Chassis-Nummer 21, die blauen Stellen bezeichnen Brüche unterschiedlichen Ausmasses
© Copyright / Fotograf: Jacques Breuer

A: So wie ich dich kenne, ist das noch nicht alles.

E: Erraten. Sehr faszinierend sind die Zentralrohrchassis, weil sie die tragende Konstruktion auf ein Minimum reduzieren. Pioniere waren hier der Volkswagen Käfer von Ferdinand Porsche und die Tatras von Hans Ledwinka, nicht zufällig beides Heckmotorkonstruktionen. Die Steifigkeit musste allerdings zum Teil mit Bodenplatten optimiert werden (Mischbauweise).

VW 1500 (1961) - das Chassis des neuen Volkswagen
© Archiv Automobil Revue

1952 hatte Alfa Romeo mit dem Tipo 160 ein revolutionäres Formel- 1- Projekt, bei dem das tragende Rückgrat nur aus einem 12-Zylinder-Flachmotor und der Getriebe-/ Differentialeinheit an der Hinterachse bestand, verbunden durch ein kurzes Verbindungsrohr von sehr grossem Durchmesser.

Chassis des Alfa Romeo Tipo 160
© Zwischengas Archiv

Panhard brachte in den 50er Jahren Zentralrohr- Konstruktionen mit Frontmotor für Strasse und Rennstrecke.

Panhard CD (1963) - die Serienversion in der Durchsichtszeichnung
© Archiv Automobil Revue

Und Lotus präsentierte 1962 mit dem Elan eine ähnliche Bauweise mit einem Zentralchassis in Gabelform.

Lotus Elan 1500 (1962) - Vorstellung an der London Motor Show in Earls Court 1962, das X-Chassis
© Archiv Automobil Revue

1967 war dann das Konzept bei De Tomaso im Vallelunga und im Mangusta zu finden (beide mit Zentralmotor).

De Tomaso Vallelunga (1965) - Chassis des Mittelmotorsportwagens - Vogelperspektive
© Archiv Automobil Revue

A: Du machst ja mal wieder einen wilden Ritt durch die Autogeschichte.

E: Und du gibst mir mit deinen Fragen die Sporen dazu. – Willst du nicht weiterfragen?

A: Ach so, ja, ich bin dran. Sag’ mal. Du bringst ja jeweils nur ein paar Fahrzeug- Beispiele für ein technisches Merkmal, aber nie alle. Bist du zu bequem dazu?

E: Keineswegs, aber ich möchte deine Aufnahmekapazität nicht überfordern.

A: Kapazität? Klingt nicht gerade nach einem Kompliment.

E: Nein, im Ernst. Es ist doch so. Erstens: Wir machen hier kein Lexikon. Und zweitens und vor allem: Wir wollen unserem vielseitig interessierten, zum Teil spezialisierten, jedenfalls kenntnisreichen Lesepublikum nicht die Freude nehmen, in den Kommentaren zu unseren Gesprächen selber auch noch etwas beitragen zu können.

A: Da hast du allerdings recht. Hatten wir jetzt alle Chassis-Typen?

E: Noch nicht ganz. Ich möchte noch das Plattformchassis erwähnen, das allerdings meist mit einem mittragenden  Karosserie-Aufbau kombiniert wird (überhaupt finden sich im Chassis- Karosseriebau  diverse Mischformen). Es ist sozusagen ein Leiterrahmen, der mit einem Boden oder doppelten Boden geschlossen wird und als Basis für die vertikalen, teilweise mittragenden Aufbauten dient, also für die eigentliche Karosserie.  Ein schönes Beispiel ist der Panhard Dyna Z1 …

Plattform-Chassis des Panhard Z1 aus dem Jahr 1953
© Zwischengas Archiv

… oder der Citroen DS.

Teile des Citroën-Aubaus beim DS
© Zwischengas Archiv

Eine Variante ist der Kastenrahmen , bei dem der Aufbau ebenfalls mittragend sein kann. Eines meiner  Lieblingsbeispiele ist der Porsche 904 von 1964, bei dem ein Stahlkastenrahmen mit der Kunststoffkarosserie verklebt wurde – eine ganz neue Technologie. Die Kunststoffschale war so mittragend. Als man aus dem 904 Coupé einen Bergspider entwickelte, stelle man fest, dass ohne die geschlossene Karosserie die Steifigkeit um 50% abnahm, was mit Massnahmen am Chassis kompensiert werden musste.

Chassis und fertiges Auto - Porsche 904 von 1964
© Zwischengas Archiv

A: Kam bei den selbsttragenden Konstruktionen der Anstoss aus dem Rennsport?

E: Interessanterweise nicht. Die Ersten waren hier Konstrukteure von Alltagswagen, z.B. Lancia mit dem Lambda 1922, in der Grossserie Citroën oder Opel mit dem Olympia 1935.

Lancia Lambda VIII Serie (1929) - aus dem Schaffen von Bertone
© Copyright / Fotograf: Archiv Bertone

Auch Citroën setzte früh auf die selbsttragende Bauweise.

Citroën Légère von 1934 - Der Fahrschemel (Motor, Getriebe, Vorderachse) kann mit vier Schrauben montiert werden
© Zwischengas Archiv

Einer der Gründe für die Verspätung beim Motorsport könnte sein, dass diese Bauweise für Rennwagen, meist Einzelstücke oder Kleinserien, zu teuer war, ein anderer, dass Reparaturen an selbsttragenden Konstruktionen schwieriger und somit ebenfalls teurer sind.

Die allererste Monocoque-Konstruktion im Rennsport war der Voisin C6 1923 (Bild 19b). Entwickelt wurde er von André Lefèbvre- niemand anderem als  dem Konstrukteur der ebenfalls revolutionären Citroën Légère (1934) und DS (1955).

Der Voisin fand aber keine Nachfolger – bis zur selbsttragenden Revolution ab den Sechzigerjahren (abgesehen von Exoten in den Fünfzigern wie Marcos mit einem Sperrholz-Monocoque).

Bau des Monocoque für den Lotus 25
© Zwischengas Archiv

Pionier war 1962 Lotus mit dem Typ 25, dessen sogenannte Monocoque- (Einschalen-) Konstruktion aus Aluminium doppelt so steif war wie das Rohrrahmenchassis des Vorgängers. Bei vielen Monocoque- Einsitzern bildeten Aussenflächen zugleich grosse Teile der «Karosserie».

Chaparral und Ford bauten in den Sechziger- und Siebzigerjahren für ihre Zweisitzer sogenannte Bienenwaben- (Honeycomb-) Chassis aus verschiedenen Kunststoffarten. Die waren so robust, dass die identischen, teuren Chassis  teilweise über Jahre für immer neue Varianten des Fahrzeugs gebraucht werden konnten (z.B.  Chaparral 2D, E, F, G).

Chaparral 2G Aluminiumchassis
© Zwischengas Archiv

Ab den Achzigerjahren wurden dann Renn-Chassis zunehmend aus Kohlefaser gebacken, was zu unglaublichen Verbesserungen der Steifigkeit und natürlich auch der Crash-Sicherheit führte.

Porsche 956 (1982) - die Le Mans Version bei Testfahrten an den Boxen
© Archiv Automobil Revue

A: Das ist ja wirklich ein grosser Fortschritt. Ich weiss nicht, ob ich mir in den Zeiten davor hätte Rennen anschauen wollen, mit all diesen grässlichen Unfällen.

E: In der Tat. Das ist heute undenkbar. Apropos Unfälle: Auch bei den Alltagsfahrzeugen erwies sich die Monocoque- bzw. die selbsttragende Bauweise für die Crash-Sicherheit zunehmend als segensreich. Mit einem gezielten Materialmix und abgestuften Steifigkeitszonen konnte ein hohes Mass an Sicherheit erreicht werden – abgesehen von Sicherheitsgurten und Airbags.

Mercedes-Benz 230 CE (1987) - Crashtest, Unfallversuch
© Copyright / Fotograf: Daimler AG

A: Diese Crash-Sicherheit ist ja auch nötig, bei all den Idioten, die beim Fahren SMS schreiben.

E: Oder die Heizung in einem verschachtelten Menü auf dem Touchscreen umstellen müssen. Beim Oldtimer reichte dafür ein blind bedienbarer Schieberegler oder Drehgriff. Aber das ist ein anderes Thema und soll vielleicht ein anderes Mal aufgegriffen werden.

Weitere Folgen aus der Reihe  “Technik im Gespräch”  finden Sie im entsprechenden Themenkanal. 

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Quelle:

Alle Kommentare

 
 
mo******:
21.04.2020 (08:12)
Für Albert und Expert dürfte Morgan eine unbekannte Firma sein. Immerhin wurden die Morgans bis 2019!!! mit Leiterrahmen gebaut.
Antwort von ta******
21.04.2020 (15:49)
Im Gegenteil: Der Autor kennt Morgan sehr gut, fuhr er doch in den Siebzigern mit grossem Vergnügen einen Plus 4. Aber wie sagt doch Exbert in diesem Beitrag: Der Platz reicht nie für alle Beispiele, und es ist doch schön, wenn die Leser dann ihre Lieblinge einbringen. In diesem Sinne- der Autor
ka******:
21.04.2020 (09:48)
Hat nicht der Rudolf Uhlenhaut nach dem Krieg zuhause am Küchentisch ein Modell eines Gitter-Rohrrahmens "gebastelt" welches dann 1952 im 300SL in stark verbesserter Form gebaut wurde und 1954 und 1955 bei dem W 196 und 300SLR die Fortsetzung fand?
Ein diesbezügliches Ende gab es erst 1962 als die Serie des 300SL Roadster auslief.
ho******:
21.04.2020 (10:08)
Bitte unbedingt auch die Konstruktionen des interessanten, britischen Herstellers Ginetta, nicht vergessen!
Im Gegensatz zu Lotus, wurden bei Ginetta, die Kunststoffteile nicht direkt gestresst, sondern quasi als
Verstärkung bzw. Versteifung der Metallteile einbezogen. Das erklärt auch, warum z.B.an Modellen,
wie die bildschönen G15 keine Haarrisse auftreten, wie z.B. bei vielen Lotus Modellen! Es ist so schade,
dass dieser Hersteller nicht kapitalkräftiger war, denn da hätten noch so viele, tolle Sachen kommen können!
Übrigens, der G15 war der erfolgreichste Seriensportwagen in Großbritannien, mit nur 880 gebauten Einheiten,
wovon die meisten, auf Rennstrecken, eingesetzt wurden. Anfang der 1980 er Jahre, war dieser Wagen so erfolgreich, dass die britische Vereinigung zur Austragung von Sportwagenrennen, diesen Wagen für jegliche
Rennen disqualifizierte!
ne******:
21.04.2020 (12:33)
Das Thema Zentralrohrrahmen ist zwar kurz und knackig erzählt, historisch aber nicht korrekt, wenn es dort heißt: ". Pioniere waren hier der Volkswagen Käfer von Ferdinand Porsche und die Tatras von Hans Ledwinka, nicht zufällig beides Heckmotorkonstruktionen. Die Steifigkeit musste allerdings zum Teil mit Bodenplatten optimiert werden." Das Zentralrohrchassis ist eine für die Firma Tatra patentierte Erfindung von Porsches Landsmann Hans Ledwinka. Porsche hat den Vorteil der Verwindungssteifigkeit natürlich sofort erkannt. Da Deutschland in den dreißiger Jahren äußerst knapp an Devisen war, musste eine Lizenzzahlung an Tatra auf jeden Fall vermieden werden. Also hat Porsche das Zentralrohr der Länge nach durcvhgeschnitte und zunächst unten durch ein angeweißtes Blech verschlossen (siehe Bild 20). Als sich die Torsionssteifigkeit als zu gering erwies, kam die im Käfer verwendete Bosenplatte hinzu. Dies hat Porsche als Patent angemeldet und selbstverständlich den Protest vvon Tatra und einen Prozess vor dem Haager Gerichtshof provoziert. Denn nicht nu rwurde das Patent des Rohrrahmens verletzt, sondern Tatra hatte auch bereits zwei Prototypen eines Kleinwagens fertig, der dem Käfer sehr ähnlich sah. (Einer ist im Tatra-Museum ausgestellt.) Dann kam 1938 das Münchner Abkommen, das die Länder Böhmen und Mähren zum deutsche Protektorat machte. Das wiederum hatte das Ende des Prozesses in Den Haag und das Verbot des Baus des Tatra-Kleinwagens zur Folge. Der Erfolg des Käfers ist bekannt und letztlich hat VW die geistige Urheberschaft von Ledwinka durch eine Einmalzahlung von 200.000 DM in den fünfzier Jahren anerkannt.
Leider fahlt in dem ansonsten ausführlichen Artikel auch Dante Giacosa und die Cisitalia-Typen D46, 202 und 360, ohne die der 300SL-Rahmen wohl kaum entstanden wäre.
Antwort von ta******
21.04.2020 (15:46)
Danke für diese hochinteressanten Ergänzungen und Präzisierungen. Sie verstehen sicher, dass im Rahmen eines solchen Artikels Reduktionen nötig sind. Das Thema Chassis wäre ein eigenes Buch wert, sogar
das des Zentralrohrkonzepts allein eines... Und Exbert sagt ja gerade in diesem Beitrag ausdrücklich, es könnten nie alle Beispiele erwähnt werden, und es sei doch interessant, wenn von Lesern Ergänzungen kommen. Den Passus mit Tatra und VW werde ich aber im Sinne Ihrer Informationen anpassen.
Freundliche Grüsse
Der Autor
PS
Was sind die Quellen für Ihre Informationen?
Antwort von ne******
21.04.2020 (19:30)
Das sind die diversen Ledwinka-Bücher und Besuche im Tatra-Museum und Archiv.. Auch für die Käfer-Bodenplatte hatte Ledwinka im November 1934 das US-Patent eingereicht und im Mai 1937 unter der Nummer 2,079,218 erhalten. Im Falle Giacosa seine Biografie.
Antwort von ka******
27.04.2020 (09:46)
Beten Dank für Ihre Erläuterungen zu Hans Ledwinka und Tatra, er und sein Talent werden leider viel zu wenig erwähnt. Profiteure sind die Deutschen die sich mit fremden Federn schmücken. Tatra das ist Hans Ledwinka und das heisst «Ingenieur vom 1. Rang» grandiose Autos, geniale Technik neue Ideen. Alle «Grossen Deutschen» haben bei Ihm abgekupfert in besonders Dr. Ing. F. A. Porsche, Gotlieb Daimler und Carl Benz. Für weiter Informationen über Hans Ledwinka und seine Arbeit suche im Internet
Antwort von ne******
27.04.2020 (12:44)
Im Sprachgebrauch heißt das "Nur was gut ist, wird kopiert", in der Kunst "beeinflusst von ..."
Strich 8:
26.04.2020 (09:08)
Beulen ausbeulen oder Dellen ausbeulen nicht nur eine Sache des Blinkwinkels!

Die Aussage von Albert: In einer Carosserie würden sie auch Chassis richten, nicht nur Beulen ausbeulen. ist sachlich nicht ganz korrekt.

Schäden an Fahrzeugkarosserien entstehen oft in Folge einer Krafteinwirkung. Ist diese punktuell so groß, dass sich die Oberfläche dauerhaft verformt, wird dies als Oberflächenunvollkommenheit bezeichnet. Zwei dieser entstehenden Unvollkommenheiten der Karosserieoberfläche sind häufig die Delle und manchmal die Beule.
Die Delle entsteht durch Druck von außen nach innen, wie durch Aufprall von Hagelkörnern und Kastanien oder typischen Parkplatzschäden durch Rempler mit Türen oder Einkaufswagen. Als Beule wird eine Verformung von innen nach außen bezeichnet, hervorgerufen etwa durch Stoß rutschender Ladung im Kofferraum.

Optische Unterscheidung
Beule: plastische Verformung nach außen (konvex), Vorwölbung einer Oberfläche.
Delle: plastische Verformung nach innen (konkav), muldenförmige Vertiefung einer Oberfläche.
Mittels Reflexion eines speziellen Linienmusters (Linienspiegelbild) auf einer Karosserieoberfläche lassen sich Unregelmäßigkeiten durch entstehende Krümmungen der Linien erkennen. Bei ebenen und glatten Oberflächen verlaufen die Linien parallel. Bei einer Delle verlaufen die Linien auseinander (um die Delle herum); bei einer Beule verlaufen die Linien im Zentrum der Beule zusammen.

Beseitigung durch Rückverformung
Für Albert: Um eine Delle zu flächen oder glätten, wird diese von innen nach außen herausgedrückt oder von außen herausgezogen. Eine Beule wird durch Druck von außen nivelliert.
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