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Die
Erfindung betrifft ein Fahrzeugchassis aus mittels Schrauben und/oder
Nieten miteinander verbundenen Metallblechen, wobei die verbundenen Bleche
im Verbindungsbereich im wesentlichen parallel verlaufen und das
ein Blech mit einer daran ausgebildeten, aus der Parallelebene vorspringenden Verformung
in eine Öffnung
oder Aussparung des jeweils anderen Blechs eingreift, und wobei
innerhalb der Parallelebene der Eingriffsbereich versetzt zu der Schraub-/Nietverbindung und
getrennt von dieser angeordnet ist.
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Ein
solches Fahrzeugchassis ist zum Einsatz in Fahrzeuganhängern aus
der
DE 26 07 154 A1 bekannt.
Hauptkomponenten des Chassis sind zwei profilartige Längsträger, die
jeweils in zwei Holme unterteilt sind. Die Holme sind beidseits
an Achsträgerschilden
befestigt, wozu eine Verbindung mit ineinander greifenden Profilierungen
verwendet wird. Bei diesen Profilierungen handelt es sich um kalottenartig
gestaltete Verformungen der beteiligten Metallbleche des Holms einerseits
und des Achsträgerschildes
andererseits. Die Verformung des einen Bleches greift spielfrei
in die entsprechend gestaltete Verformung des jeweils anderen Blechs
ein. Zentral zwischen mehreren so gestalteten Verformungen befindet
sich eine beide Bleche durchdringende Verschraubung.
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Bei
dem Fahrzeugchassis nach der
DE 26 07 154 A1 werden die auf die Bleche
einwirkenden Kräfte
nicht durch die Verschraubung aufgenommen, sondern durch die sich
ineinander legenden kalottenförmigen
Verformungen, wodurch eine formschlüssige Verbindung entsteht,
die höhere
Kräfte
und Drehmomente übertragen
kann, als dies bei Verschraubung alleine möglich wäre. Der bei dem bekannten Fahrzeugchassis
verwirklichte Formschluß läßt sich jedoch
nur dann auch auf Dauer aufrechterhalten, wenn die Oberflächen der
beteiligten Bleche so exakt gestaltet sind, daß diese flächig und ohne dazwischen befindliche
Spalte aneinander liegen. In der Praxis wird ein gattungsgemäßes Fahrzeugchassis jedoch
aus verzinkten Blechen zusammengesetzt, die infolge des Verzinkungsprozesses
keine wirklich glatte Oberfläche
aufweisen. Verschraubt man derartige Bleche miteinander, liegen
diese anfangs häufig nicht
exakt flächig
aneinander, sondern oft nur punktweise, etwa an Stellen erhöhter Zinkansammlung.
Infolge der dynamischen Belastung des Fahrzeugchassis kommt es mit
der Zeit zu einem Abarbeiten oder Abschleifen dieser Punktkontakte,
und damit zu einer unerwünschten
und auf längere
Sicht kritischen Lockerung der Blechverbindung.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeugchassis aus miteinander
verbundenen Metallblechen dahingehend weiterzuentwickeln, daß durch
dynamische Belastungen verursachte Setzerscheinungen zu keiner Schwächung der
Verbindung zwischen den Metallblechen führen können.
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Zur
Lösung
wird bei einem Fahrzeugchassis der eingangs genannten Art vorgeschlagen,
daß die Verformung
form- und kraftschlüssig
in die Öffnung bzw.
Aussparung eingreift, wobei der Kraftschluß Folge einer senkrecht zu
der Parallelebene wirkenden Vorspannung ist, indem die verbundenen
Bleche entlang der Linie zwischen Eingriffsbereich und Schraub-/Nietverbindung
unter Biegebelastung stehen.
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Bei
einem solcher Art ausgebildeten Fahrzeugchassis sind die Metallbleche
unter dauernder Vorspannung miteinander verbunden. Bei Auftreten von
Setzerscheinungen, wie sie z. B. für verzinkte Teile eines Fahrzeugchassis
häufig
zu beobachten sind, führt
die weiterhin wirkende Vorspannung zu einem Ausgleich solcher Setzungsprozesse,
so daß diese
nicht zwangsläufig
zu einer Schwächung
der Verbindung zwischen den Blechen führen. Auch bei häufigen und
länger
währenden
dynamischen Belastungen des Fahrzeugchassis kann es daher zu keiner Lockerung
in dem kritischen Verbindungsbereich zwischen den miteinander verschraubten
oder vernieteten Metallprofilen kommen.
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Die
zur Aufrechterhaltung der Vorspannung erforderliche Biegung kann
in jedem der beiden beteiligten Bleche überwiegend vorliegen, oder
auch in beiden Blechen zu gleichen Teilen. Abhängig ist die Größe der Biegung
vor allem von dem Material der verwendeten Bleche, der Blechdicke
und der Form der Bleche.
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Eine
weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrzeugchassis ist charakterisiert
durch zwei im Abstand zueinander angeordnete Eingriffsbereiche,
wobei sich die Schraub-/Nietverbindung auf der Verbindungslinie
zwischen den beiden Eingriffsbereichen befindet, vorzugsweise mit
gleichen Abständen
zu beiden Eingriffsbereichen.
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Eine
alternative Ausführungsform
ist charakterisiert durch zwei im Abstand zueinander angeordnete
Schraub-/Nietverbindungen, wobei sich der Eingriffsbereich auf der
Verbindungslinie zwischen den beiden Schraub-/Nietverbindungen befindet, vorzugsweise
mit gleichen Abständen
zu beiden Schraub-/Nietverbindungen.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrzeugchassis wird vorgeschlagen,
daß sich
die Verformung mit einer kegel- oder kegelstumpfförmigen Stützfläche in der Öffnung bzw. Aussparung
abstützt.
Eine solche kegel- oder kegelstumpfförmige Stützfläche hat sich als besonders
geeignet herausgestellt, um zwischen den beiden beteiligten Blechen
sowohl einen Kraftschluß wie
auch einen ausreichenden Formschluß sicherzustellen. Vorzugsweise
weist die Öffnung
bzw. Aussparung im Bereich der Abstützung eine konische Anlagefläche auf, deren
Neigung gleich der Neigung der kegel- oder kegelstumpfförmigen Stützfläche der
Verformung ist. Hierdurch ergibt sich an den unter Druck aneinander liegenden
Stütz-
und Anlageflächen
ein nicht punkt- oder linienförmiger,
sondern weitgehend flächiger Kontakt.
Hierdurch wird der Gefahr vorgebeugt, daß sich unter den dauernd einwirkenden
Druckkräften das
Material der Verformung zunehmend in das Material der Öffnung bzw.
Aussparung einarbeitet, und somit die konstruktiv vorgesehene Vorspannung
im Laufe der Zeit geringer wird.
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Mit
einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, daß die Bleche
mit zueinander fluchtenden Durchgangsöffnungen für die Schraub-/Nietverbindung versehen
sind, und daß die
Schraube bzw. das Niet die Durchgangsöffnung mit radialem Spiel durchragt.
Bei dieser Ausgestaltung ist es nicht erforderlich, paßgenaue
Schrauben bzw. Nieten einzusetzen. Vielmehr kann auf preisgünstige Standardteile zurückgegriffen
werden, was zu geringen Herstellungskosten des Fahrzeugchassis beiträgt. Infolge des Übermaßes der
beiden Durchgangsöffnungen werden
ferner Scherkräfte
auf die Schraube bzw. das Niet vermieden. Gleichwohl besteht zwischen
den miteinander verbundenen Blechen kein Spiel, da diese form- und
kraftschlüssig über die
in die Öffnung bzw.
Aussparung vorspringende Verformung verbunden sind. Die Aufnahme
sämtlicher
Scherkräfte
erfolgt über
diese Verformung bzw. die korrespondierende Öffnung bzw. Aussparung, wohingegen
die Verschraubung bzw. Vernietung neben einer kraftschlüssigen Verbindung
die zur Erzeugung und Aufrechterhaltung der Vorspannung erforderlichen Druckkräfte auf
die Bleche erzeugt.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung stützen
sich die Bleche rund um die Schraub-/Nietverbindung mit ihren einander
zugewandten Innenseiten flächig
gegeneinander ab.
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Um
bei der Montage die beiden beteiligten Bleche in mehreren unterschiedlichen
Positionen miteinander verbinden zu können, etwa zur Anpassung der
Maße des
Fahrzeugchassis an unterschiedliche Aufbaugrößen, wird mit einer bevorzugten
Ausgestaltung vorgeschlagen, daß das
eine Blech eine Mehrzahl an Öffnungen
bzw. Aussparungen aufweist, deren Mittelpunkte auf einer gemeinsamen Geraden
liegen und zueinander jeweils denselben Abstand aufweisen.
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Weitere
Einzelheiten und Vorteile werden nachfolgend anhand mehrerer auf
der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele
erläutert.
Auf der Zeichnung zeigen:
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1 in
Seitenansicht ein Fahrzeugchassis, nämlich ein Fahrzeugchassis für einen
Wohnanhänger
mit Tandemachse;
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2 das
Fahrzeugchassis nach 1 in einer Draufsicht;
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3 die
in 1 bezeichnete Einzelheit III, vergrößert dargestellt;
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4 die
in 2 bezeichnete Einzelheit IV, jedoch in vergrößerter Seitenansicht
von der Fahrzeugmitte her dargestellt;
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5 die
in 1 bezeichnete Einzelheit V, vergrößert dargestellt;
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6 die
in 2 bezeichnete Einzelheit VI, jedoch in vergrößerter Seitenansicht
von der Fahrzeugmitte her dargestellt;
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7a in
einer Schnittdarstellung ein Blech des Fahrzeugchassis, wobei das
Blech mit einer aus seiner Ebene vorspringenden Verformung sowie zwei
Durchgangsöffnungen
versehen ist;
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7b in
einer Schnittdarstellung ein anderes Blech des Fahrzeugchassis,
wobei das Blech mit drei jeweils gleichen Abstand zueinander aufweisenden
Durchgangsöffnungen
versehen ist;
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8 die
Bleche nach den 7a und 7b in
gegenseitiger Anlage, jedoch vor dem Erzeugen einer Vorspannung;
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9 die
Bleche nach den 7a und 7b bzw.
nach der 8 nach dem Erzeugen einer Vorspannung,
indem Schrauben durch die Durchgangsbohrungen hindurch gesetzt werden;
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10 eine
der 9 entsprechende Schnittdarstellung, jedoch bei
einer alternativen Gestaltung der beiden zu verbindenden Bleche;
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11 in
Seitenansicht eine weitere Ausführungsform
eines Fahrzeugchassis, nämlich
ein Fahrzeugchassis für
einen Wohnanhänger
mit Monoachse;
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12 das
Fahrzeugchassis nach 11 in einer Draufsicht;
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13 die
in 11 bezeichnete Einzelheit XIII, vergrößert dargestellt
und
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14 die
in 11 bezeichnete Einzelheit XIV, vergrößert dargestellt.
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Das
auf der Zeichnung in mehreren Ausführungsformen dargestellte Fahrzeugchassis
ist für
einen Wohnanhänger
bestimmt und setzt sich in erster Linie aus einer Zuggabel 1 mit
V-förmig
aufeinander zulaufenden Zugholmen 2, sich daran anschließenden Längsholmen 3 sowie
am Ende des Fahrgestells befestigten Zusatzholmen 4 zusammen.
Die Längsholme 3 des
Fahrgestells sind über
zwei Querholme 5 miteinander verbunden. An den Längsholmen 3 ist ferner
jeweils ein Achsblech 6 befestigt, welches mit dem durchgehenden
Achskörper 7 verschweißt ist. Auf
diese Weise werden die Kräfte
aus dem Achskörper über das
Achsblech 6 auf die Längsholme 3 übertragen.
Am Ende der durchgehend gestalteten Achskörper 7 befindet sich
jeweils eine kurze Schwinge 8, an der die Nabe des jeweiligen
Rades gelagert ist.
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Zu
dem Fahrzeugchassis gemäß den 1 und 2 sind
in den 3, 4, 5 und 6 Einzelheiten
der Verbindung der aus Metallprofilen bestehenden Holme dargestellt.
Die 3 und 4 zeigen hierbei die Verbindung
zwischen den Zugholmen 2 und den daran jeweils anschließenden Längsholmen 3.
Die 5 und 6 zeigen jeweils die Verbindung
zwischen den Längsholmen 3 und
den Zusatzholmen 4.
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In
allen auf den 3, 4, 5 und 6 dargestellten
Fällen
ist die Verbindung zwischen den Blechen bzw. Holmen nicht vorgegeben, sondern
variabel. Auf diese Weise läßt sich
die Größe und insbesondere
Länge des
Fahrzeugchassis an den später
darauf zu setzenden Aufbau anpassen. Zur Erzielung dieser Variabilität ist zumindest
einer der beiden zu verbindenden Holme mit einem Muster gleichmäßig beabstandeter
und auf einer gemeinsamen Geraden 9 liegender Öffnungen 10 versehen. Durch
einen Teil dieser Öffnungen 10 sind
Schrauben 20 hindurchgesetzt, die beide beteiligten Bleche durchdringen.
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Anhand
der 7a bis 9 wird im folgenden die Verbindung
zweier Bleche beschrieben, wobei es sich bei den Blechen sowohl
um die Holme 2, 3, 4, wie auch um die
Verbindung zwischen dem Längsholm 3 und
dem Achsblech 6 handeln kann.
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Die 7a und 7b zeigen
in getrennter Darstellung die miteinander zu verbindenden Bleche 13,
bzw. 12. Das Blech 12 ist mit den oben bereits beschriebenen,
in gleichmäßigen Abständen angeordneten
und auf einer gemeinsamen Gerade liegenden Öffnungen 10 versehen.
Die Öffnungen 10 sind
kreisrund, und sind an ihrer dem anderen Blech 13 zugewandten
Seite mit einer konischen Anfasung 14 versehen.
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Das
andere Blech 13 ist mit einer Verformung 15 von
etwa kegelförmiger
oder kegelstumpfförmiger
Gestalt versehen. Die Verformung 15 läßt sich z. B. durch entsprechendes
partielles Tiefziehen des Bleches 13 herstellen. In dem
Blech 13 sind außerdem Öffnungen 16 ausgebildet,
deren Anordnung dergestalt ist, daß sie mit Öffnungen 10 des anderen Bleches 12 fluchten
können.
Die Öffnungen 16,
die ebenfalls kreisrund sind, befinden sich in einer kreisrunden
Einsenkung 17 des Bleches 13. Die Einsenkung 17,
welche ebenfalls durch Tiefziehen des Bleches herstellbar ist, weist
in dieselbe Richtung, wie die Verformung 15. Während das
Blech 13 daher mehrere Formänderungen in Gestalt der Einsenkungen 17 und
der Verformung 15 aufweist, ist das andere Blech 12,
wie 7b erkennen läßt, vollständig eben
gestaltet und daher besonders einfach herstellbar.
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In 8 sind
die Bleche 12, 13 dargestellt, wenn diese in der
vorgesehenen Weise gegeneinander gelegt werden, ohne bereits eine
Druckspannung zu erzeugen. Die Verformung 15 des Blechs 13 greift hierbei
formschlüssig
in eine der Öffnungen 10 des anderen
Bleches ein, wobei sogar die Kuppe 18 der Verformung 15 aus
der Außenseite 19 des
Bleches 12 geringfügig
herausragt, und daher zu Kontrollzwecken sehr gut sichtbar ist.
Die kegel- bzw. kegelstumpfförmige
Außenseite
der Verformung 15 bildet hierbei eine konische Stützfläche, die
sich flächig
und unter Vermeidung einer punkt- oder linienförmigen Belastung an der Anfasung 14 der Öffnung 10 abstützt. Die
durch die Anfasung 14 definierte Anlagefläche sollte
hierbei möglichst
denselben Winkel aufweisen, wie die kegelförmige Stützfläche der Verformung 15.
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8 läßt des weiteren
erkennen, daß in diesem
noch nicht angezogenen Zustand ein Mindestabstand h zwischen den
beiden Blechen 12, 13 im Bereich der späteren Schraubverbindung 20 verbleibt.
Dieser Mindestabstand h liegt daher zwischen der Einsenkung 17 des
einen Blechs 13 und der Flachseite des anderen Blechs 12 vor.
In allen übrigen
Bereichen, abgesehen von der Verformung 15, ist der Abstand
zwischen den beiden Blechen 13, 12 größer als
dieser Mindestabstand h.
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In 9 sind
die nunmehr miteinander verbundenen Bleche 12, 13 dargestellt.
Durch die zueinander fluchtenden Öffnungen 16, 10 sind
die Schrauben der Schraubverbindungen 20 hindurchgesetzt und
so fest angezogen, daß die
Bleche 12, 13 im Bereich der Einsenkungen 17 fest
aneinander liegen. Der in 8 eingezeichnete
Mindestabstand h reduziert sich hierbei zu Null. Hierdurch kommt
es zu einer Verbiegung zumindest eines der beteiligten Bleche 12, 13.
Beim Ausführungsbeispiel
sind die Verhältnisse
so dargestellt, daß die
durch die Biegung erzielte Verformung ausschließlich in dem Blech 13 eintritt,
wohingegen das andere Blech 12 sich nahezu starr verhält. Die
Verhältnisse
können
jedoch auch umgekehrt liegen. Außerdem kann die Formänderung
auch in beiden Blechen in gleicher Weise eintreten, was letztlich
von der Dicke und Gestalt der Bleche sowie der Materialauswahl abhängt. Die
Hauptbiegelinie, d. h. die Linie der stärksten Biegebelastung, fällt hierbei
mit der Verbindungslinie zwischen der Schraubverbindung 20 und
der Verformung 15 zusammen. Das Eingreifen der Verformung 15 des einen
Blechs in die Öffnung 10 des
anderen Blechs unter Vorspannung führt zu einer form- und kraftschlüssigen Verbindung
der beiden Bleche. Die Schraubverbindungen 20 übernehmen
hierbei neben dem Kraftschluß die
Aufgabe, die Bleche gegeneinander zu drücken, um so die erforderliche
Vorspannung für
den Form- und Kraftschluß zwischen
Verformung 15 und Öffnung 10 zu
erzeugen und aufrechtzuerhalten. Der Form- und der Kraftschluß bleibt auch
dann bestehen, wenn in der Verbindung zwischen den beiden Blechen
gewisse Setzungsprozesse eintreten, etwa bedingt durch eine unsaubere Oberfläche der
Bleche infolge deren vorherigen Verzinkens. Eine Lockerung des Form-
und Kraftschlusses infolge solcher Setzungsprozesse ist daher ausgeschlossen.
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In
der 10 ist eine alternative Ausführungsform zu der Ausführungsform
nach 9 dargestellt. Während sich bei der Ausführungsform
nach 9 die Verformung 15 zwischen jeweils
zwei Schraubverbindungen 20 befindet, liegen die Verhältnisse
bei 10 umgekehrt: Zwischen zwei Eingriffsbereichen 22 der
betreffenden Verformungen 15 befindet sich zentral die
Schraubverbindung 20. Außerdem sind auch die Eingriffsbereiche 22 anders
gestaltet, als bei dem voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel.
Die Verformung 15 besteht lediglich aus einem Kegelstumpf
ohne Kuppe. Anstelle der bei dem voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel
vorgesehenen Öffnungen 10 in
dem jeweils anderen Blech 12 ist dieses mit einer Aussparung 23 in
Gestalt einer Einsenkung mit konisch geformten Rändern gestaltet. Die Verformung 15 des
einen Blechs 13 stützt
sich hierbei an den konischen Rand der Aussparung 23 des
anderen Blechs 12 kraft- und formschlüssig ab. Die Ausführungsform nach 10 läßt keine
Längenverstellung
der beiden Bleche im Raster der gleichmäßig beabstandeten Öffnungen
zu, wie dies bei der Verbindungstechnik nach den 7a bis 9 der
Fall ist.
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In
den 11 bis 14 ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel
für ein
Fahrzeugchassis und insbesondere Anhängerchassis dargestellt. Im
einzelnen bezeichnet sind die Lagen der erfindungsgemäß gestalteten
Eingriffsbereiche 22 und Schraubverbindungen 20 zwischen
den beteiligten Blechen. Von besonderer Bedeutung bei dieser Ausführungsform
ist die Verbindung des Achsblechs 6 mit dem Längsholm 3 des
Anhängerchassis.
Zusätzlich
vorgesehen ist eine Strebe 24 zwischen dem rückwärtigen Ende
des Achsblechs 6 und dem Längsholm 3. Auch die
Befestigung dieser Strebe 24 erfolgt mittels der voranstehend
erläuterten
Verbindungstechnik.
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Zur
Erzielung einer hohen Festigkeit der Verbindung zwischen den Blechen,
insbesondere im Hinblick auf die Übertragung von Momenten in
der Parallelebene der beiden verbundenen Bleche 12, 13,
ist eine doppelreihige Anordnung der Öffnungen 10 und damit
entsprechend der Schraubverbindungen 20 und Eingriffsbereiche 22 von
Vorteil. Eine solche doppelreihige Anordnung ist z. B. in den 3 und 4 im
einzelnen dargestellt, jedoch auch beim Ausführungsbeispiel nach den 13 und 14 erkennbar.
Die Öffnungen 10 des
einen Bleches 3 sind auf zwei zueinander parallelen Geraden 9 angeordnet.
Auf jeder dieser Geraden 9 befindet sich zumindest ein
Eingriffsbereich 22 mit den beschriebenen Verformungen 15,
wodurch ein verbesserter Form- und Kraftschluß gerade auch gegenüber Momentenkräften innerhalb
der durch die Bleche gebildeten Parallelebene erzielt wird.
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Alternativ
kann zur Verbesserung der Fähigkeit
der Verbindung, Momente zu übertragen,
auch die z. B. in den 5 und 6 dargestellte
Lösung angewendet
werden. Hierbei liegen zwar sämtliche Öffnungen 10 sowie
die Schraubverbindungen 20 und Eingriffsbereiche 22 auf
derselben Gerade und damit in einer Reihe, jedoch sind auf dieser
Geraden zwei oder mehr Eingriffsbereiche 22 mit mindestens einer
Verschraubung dazwischen angeordnet.
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Zur
Erzielung einer Längenverstellbarkeit der
Verbindung zwischen zwei Blechen 12, 13 soll, wie
dies insbesondere die 7a bis 9 erkennen
lassen, der Abstand a zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schraubverbindungen 20 doppelt
so groß sein,
wie der Abstand b zwischen den runden Öffnungen 10 des Bleches 12.
Auf diese Weise ist eine Längsverstellung
im Mindestraster mit dem Abstand b möglich, um so z. B. die Länge des
Fahrzeugchassis an die gewünschte
Aufbaulänge
des Fahrzeuges anpassen zu können.
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- 1
- Zuggabel
- 2
- Zugholm
- 3
- Längsholm
- 4
- Zusatzholm
- 5
- Querholm
- 6
- Achsblech
- 7
- Achskörper
- 8
- Schwinge
- 9
- Gerade
- 10
- Öffnung
- 12
- Blech
- 13
- Blech
- 14
- Anfasung
- 15
- Verformung
- 16
- Öffnung
- 17
- Einsenkung
- 18
- Kuppe
- 19
- Außenseite
- 20
- Schraubverbindung
- 22
- Eingriffsbereich
- 23
- Aussparung
- 24
- Strebe
- a
- Abstand
- b
- Abstand
- h
- Mindestabstand