DE102005018830B3 - Rahmenkonstruktion zur Aufnahme eines schwenkbar gelagerten Fahrerhauses eines Lastkraftwagens - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine vordere Rahmenkonstruktion (10) zur Aufnahme eines schwenkbar gelagerten Fahrerhauses eines Lastkraftwagens mit einer Lagerungskonsole (1) zur Anbindung des schwenkbaren Fahrerhauses, welche mit Anbindungspunkten (2, 3) an der Rahmenkonstruktion befestigt ist, und mit mindestens zwei Rahmenlängsträgern (4), die sich im Wesentlichen entlang der Längsachse des Lastkraftwagens im oberen Bereich der Rahmenkonstruktion (10) erstrecken, wobei die Rahmenlängsträger (4) selbst mit mindestens einem Deformationsbereich (5) zur Aufnahme von frontaler Kollisions-Energie ausgebildet sind, und dass die Lagerungskonsole (1) zur Weiterleitung von Kollisions-Energie vom Fahrerhaus auf die Höhe der Rahmenlängsträger (4) angeordnet und ausgebildet ist.

Description

• Die Erfindung betrifft eine vordere Rahmenkonstruktion zur Aufnahme eines schwenkbar gelagerten Fahrerhauses eines Lastkraftwagens nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 der Anmeldung.
• Derartige, auch als Frontmodul bezeichnete vordere Rahmenkonstruktionen bestehen herkömmlicherweise aus seitlichen Rahmenlängsträgern und Querträgern, auf welchen die Lagerung des schwenkbaren Fahrerhauses sowie Federungssysteme montiert sind. Die Erfindung betrifft insbesondere eine derartige Rahmenkonstruktion, welche hinsichtlich des Kollisionsverhaltens für einen Frontalaufprall des Lastkraftwagens optimiert ist. Das über der Rahmenkonstruktion angelenkte Fahrerhaus ist dabei besonders anfällig für starke Beschädigungen im Falle eines Aufpralls auf die Anhänger von vorausfahrenden Lastkraftwagen. Bei einer Kollision mit einer Pritsche eines anderen Lastkraftwagens wird nämlich der Hauptteil der Kollisions-Energie oberhalb der vorderen Rahmenkonstruktion der Karosserie eingeleitet und führt zu Verformungen im Bereich des Fahrerhauses.
• Zur Abmilderung der Auswirkungen solcher Pritschen-Kollisionen mit anderen Lastkraftwagen sind verschiedene Mittel vorgeschlagen worden.
• Beispielsweise wurden die Elemente der Lagerung von derartigen Fahrerhäusern als sogenannte Crash-Elemente ausgestaltet, um Aufprallenergie im Falle eines frontalen Aufpralls des Lastkraftwagens aufzunehmen. Ein derartiges Beispiel ist in der deutschen Patentanmeldung DE 198 31 329 A1 offenbart. Hier sind die Lagerböcke der Lagerung eines kippbaren Fahrerhauses als Crash-Elemente gezielt verformbar ausgestaltet. Nachteilig ist dabei, dass die Lagerung des Fahrerhauses mit speziellen, verformbaren Bauteilen oder Bereichen ausgestattet werden muss. Eine andere Lösung hinsichtlich des Problems eines frontalen Aufpralls im oberen Bereich des Fahrerhauses von Lastkraftwagen besteht darin, spezielle separate Fangvorrichtungen zwischen dem Fahrerhaus und dem Frontmodul der Rahmenkonstruktion vorzusehen. In der Patentschrift DE 102 21 346 C1 ist ein Fangelement zwischen einem frontseitigen Rahmen der Rahmenkonstruktion und der Lagereinheit des Fahrerhauses vorgesehen, sodass bei einem Aufprall durch Verformung des Fangelementes Kollisions-Energie absorbiert werden kann. Eine solche Lösung erfordert ebenfalls eine spezielle Ausbildung und Montage von extra vorzusehenden Crash-Elementen zwischen der bodenseitigen Rahmenkonstruktion und dem Fahrerhaus. Außerdem ist die Wirksamkeit der Energieaufnahme hierbei begrenzt, da das Fangelement zum Verhindern eines Lösens des Fahrerhauses von der Rahmenkonstruktion als separates Bauteil an den steifen Teilen der Rahmenkonstruktion mittels Schrauben oder dergleichen montiert werden muss. Die relativ geringe Größe eines solchen, verformbaren Fangelementes ist außerdem begrenzt, sodass nur bei relativ schwachen Kollisionen eine wirksame Absorption von Kollisions-Energie erfolgen kann.
• Außerdem ist aus der DE 101 37 380 C1 eine Aufhängungsanordnung für einen Lastkraftwagen mit wenigstens einem Feder- und/oder Dämpferelement bekannt, welches sich einen Ends an einem Fahrzeugrahmen und anderen Ends an einem Fahrerhausrahmen abstützt, wobei der Fahrzeugrahmen zwei in Fahrzeuglängsrichtung parallel zueinander verlaufende Längsträger aufweist. Um die Aufhängungsanordnung möglichst Raum sparend in den Fahrzeugrahmen zu integrieren, ist jeder Längsträger aus einem Obergurt, einem Untergurt und mehreren vertikalen Stegen zusammengebaut, wobei die Stege Obergurt und Untergurt miteinander verbinden. Außerdem ist am Fahrerhausrahmen für das Feder- und/oder Dämpferelement eine Konsole ausgebildet, welche den Obergurt mit vertikalem Spiel umgreift, wobei sich das zugehörige Feder- und/oder Dämpferelement einen Ends am Untergurt und anderen Ends zwischen Obergurt und Untergurt an der Konsole abstützt. Der jeweilige Obergurt der Rahmenlängsträger und die Konsole sind dergestalt ausgelegt, dass sie sich bei einer Kollision deformieren.
• Die Erfindung hat demgegenüber als Aufgabe, eine vordere Rahmenkonstruktion eines schwenkbar gelagerten Fahrerhauses eines Lastkraftwagens bereitzustellen, welche hinsichtlich eines frontalen Pritschen-Aufpralls im Kollisionsverhalten weiter verbessert und bei geringen Kosten und geringem Montageaufwand realisierbar ist.
• Diese Aufgabe wird mit der erfindungsgemäßen Rahmenkonstruktion mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
• Die erfindungsgemäße vordere Rahmenkonstruktion eines schwenkbar gelagerten Fahrerhauses eines Lastkraftwagens weist eine Lagerungskonsole zur Anbindung des schwenkbaren Fahrerhauses auf, welche mit Anbindungspunkten an der Rahmenkonstruktion befestigt ist, und mindestens zwei Rahmenlängsträger, die sich im Wesentlichen entlang der Längsachse des Lastkraftwagens im oberen Bereich der vorderen Rahmenkonstruktion erstrecken. Die Rahmenkonstruktion ist dadurch gekennzeichnet, dass die Rahmenlängsträger selbst mit mindestens einem Deformationsbereich zur Aufnahme von frontaler Kollisions-Energie ausgebildet sind, und dass die Lagerungskonsole zur Weiterleitung von frontaler Kollisions-Energie seitens des Fahrerhauses auf Höhe der Rahmenlängsträger angeordnet und ausgebildet ist. Bei einem Aufprall auf Höhe des Fahrerhauses wird die dort eingeleitete Kollisions-Energie über die Anbindung der Lagerungskonsole am Fahrerhaus nach unten auf Höhe der Rahmenlängsträger und in diese hinein abgeleitet. Die Absorption von Kollisions-Energie erfolgt sodann durch ein Verformen der Deformationsbereiche der Rahmenlängsträger, welche hierzu mit der Lagerungskonsole direkt gekoppelt sind. Auf diese Weise wird gleichzeitig ein Loslösen des Fahrerhauses von der Rahmenkonstruktion verhindert, und die Aufprallenergie wird auf die darunter liegende Rahmenkonstruktion abgeleitet. Die Rahmenkonstruktion selbst, nämlich deren Rahmenlängsträger, sind zur Aufnahme der Kollisions-Energie spezifisch mit Deformationsbereichen ausgebildet. Hierdurch sind keine zusätzlichen Crash-Elemente im Bereich der Lagerung des Fahrerhauses erforderlich. Außerdem müssen keine zusätzlichen Bauteile beim Herstellen der Rah menkonstruktion montiert werden. Nicht zuletzt ist die erfindungsgemäße Konstruktion mit einer Integration von Deformationsbereichen in den Rahmenlängsträgern durch eine leichte Bauweise geprägt. Die ohnehin in Längsrichtung des Fahrzeuges sehr stabil ausgebildeten Rahmenlängsträger erlauben zusammen mit den integrierten Deformationsbereichen (beziehungsweise Crash-Bereichen) eine hohe Energieaufnahme im Vergleich zu angefügten, separaten Verformungs-Elementen. Außerdem kann die erfindungsgemäße Rahmenkonstruktion für verschiedene Lagerungs-Arten und Fahrerhausanbindungen gleichermaßen verwendet werden, ohne dass Veränderungen in der Konstruktion hierfür erforderlich wären.
• Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Lagerungskonsole eine obere Anbindung an die Rahmenlängsträger auf und eine untere Anbindung an die Rahmenkonstruktion unterhalb der Rahmenlängsträger. Die nach oben vorragende Lagerungskonsole ist somit an der bodenseitigen Rahmenkonstruktion über zwei vertikal voneinander beabstandete Anbindungspunkte befestigt, sodass eine optimale Einleitung von Kollisions-Energie auf Höhe der Rahmenlängsträger erfolgen kann. Die untere Anbindung bildet dabei eine Art Schwenkpunkt für die Lagerungskonsole, welche daher bei einem Auftreffen von Kollisions-Energie im oberen Bereich wie eine Art Hebel zur Weiterleitung von Kollisions-Energie auf die spezifische Höhe der Rahmenlängsträger wirkt.
• Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Lagerungskonsole des Fahrerhauses eine Anbindung an eine Fahrerhausführung auf, die auf Höhe einer Krafteinleitung bei einem Pritschen-Aufprall mit einem vorausfahrenden Lastkraftwegen, insbesondere im mittleren Bereich der Höhe des Fahrerhauses, liegt. Die erfindungsgemäße Weiterleitung von Kollisions-Energie seitens des Fahrerhauses über die La gerungskonsole ist hierbei auf den Fall optimiert, in welchem eine Kollision mit einem vorausfahrenden Lastkraftwagen folgt (sogenannter Pritschen-Aufprall). Vorzugsweise wird die gesamte Aufprallenergie vom Fahrerhaus hierdurch auf Höhe und in die Längsträger der bodenseitigen Rahmenkonstruktion weitergeleitet, in welcher sie zumindest teilweise durch die Verformung der Deformationsbereiche abgebaut wird. Somit weist die erfindungsgemäße Lagerungskonsole im Wesentlichen drei Anbindungen auf, nämlich eine fahrerhausseitige Anbindung, eine obere Anbindung auf Höhe der Rahmenlängsträger sowie eine untere Anbindung an einem Verstärkungsbauteil der vorderen bodenseitigen Rahmenkonstruktion. Durch diese drei, voneinander in vertikaler Richtung beabstandeten Anbindungen der Lagerungskonsole wird die Aufprallenergie zielgerecht auf Höhe der oberen Rahmenlängsträger geleitet, die zur Aufnahme und Absorption von Aufprallenergie spezifisch ausgestaltet sind.
• Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Lagerungskonsole auf Höhe der Rahmenlängsträger gegenüber einer Deformation in Fahrzeug-Längsrichtung versteift ausgebildet. Dies kann beispielsweise durch einen verbreiterten Bereich in Fahrzeug-Längsrichtung in diesem Bereich erfolgen. Die Lagerungskonsole kann mit seitlichen Versteifungsrippen zur Versteifung gegenüber Kräften in Fahrzeug-Längsrichtung ausgebildet sein.
• Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der mindestens eine Deformationsbereich der Rahmenlängsträger durch eine lokale Variation der Profilform der Rahmenlängsträger gebildet. Auf diese Weise kann der Deformationsbereich gleich bei der Herstellung der Profile der Rahmenlängsträger integriert werden, wodurch die Herstellung vereinfacht ist. Die Variation der Profilform kann beispielsweise in Form eines Wechsels von einem geschlossenen Rohrprofil zu einem offenen Profil gebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Deformationsbereich ebenso durch eine lokale Materialverjüngung, einen lokalen Materialwechsel oder durch lokale Materialaussparungen realisiert werden.
• Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Deformationsbereich der Rahmenlängsträger in Fahrtrichtung unmittelbar hinter der oberen Anbindung der Lagerungskonsole angeordnet. Die Deformation im Falle einer frontalen Kollision liegt dabei vorteilhafterweise unmittelbar unter dem Fahrerhaus, und es wird eine Beschädigung von rückwärtigen Bauteilen der Rahmenkonstruktion des Lastkraftwagens verhindert. Der erfindungsgemäße Deformationsbereich liegt auf der gleichen Höhe und unmittelbar in Verlängerung der Rahmenlängsträger, sodass eine maximale Energieabsorption im Deformationsbereich erreicht wird.
• Weitere Vorteile der Erfindung sind der nachfol- genden detaillierten Beschreibung zu entnehmen, in welcher die Erfindung mehr im Detail in Bezug auf die in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben wird.
• In der Zeichnung zeigen:
• 1 eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Rahmenkonstruktion zur Veranschaulichung des Prinzips der Erfindung; und
• 2 eine perspektivische Detailansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Rahmenlängsträgers mit Deformationsbereich.
• In der 1 ist schematisch in einer Seitenansicht eine vordere Rahmenkonstruktion 10 oder Frontmodul eines Lastkraftwagens dargestellt. Die Rahmenkonstruktion besteht aus mindestens zwei Rahmenlängsträgern 4, welche sich im oberen Bereich der Rahmenkonstruktion 10 entlang einer Längsachse des Lastkraftwagens erstrecken. Im unteren Bereich der vorderen Rahmenkonstruktion 10 sind untere Längsträger 7 vorgesehen. Eine Lagerungskonsole 1 ist an der Rahmenkonstruktion 10 über Anbindungspunkte 2, 3 befestigt. Die obere Anbindung 2 der Lagerungskonsole 1 befindet sich auf Höhe der Rahmenlängsträger 4, wohingegen die untere Anbindung 3 sich auf Höhe der unteren Längsträger 7 an der Unterseite der vorderen Rahmenkonstruktion 10 befindet. Die Lagerungskonsole 1 weist des Weiteren eine fahrerhausseitige Anbindung 6 auf, über welche die Lagerungskonsole 1 mit einer Fahrerhausführung (nicht dargestellt) gekoppelt ist. Bei einem Aufprall mit einer Pritsche eines vorausfahrenden Lastkraftwagens wird eine Kollisionskraft K_F auf Höhe des Fahrerhauses eingeleitet, was in der 1 mit dem Pfeil gekennzeichnet ist.
• Erfindungsgemäß ist die Lagerungskonsole 1 über ihre Anbindungspunkte 2, 3 derart mit der vorderen Rahmenkonstruktion 10 gekoppelt, dass die Kollisionskraft K_F auf Höhe der Rahmenlängsträger 4 weitergeleitet wird. Die Längsträger 4 sind erfindungsgemäß mit jeweils einem Deformationsbereich 5 versehen, der zur Aufnahme und Vernichtung der Kollisions-Energie ausgebildet ist. Hierdurch wird ein sogenannter Crash-Bereich mittels der Deformationsbereiche 5 direkt in die Rahmenlängsträger 4 integriert. Somit ist es nicht erforderlich, die Lagerung des Fahrerhauses selbst mit Deformations-Elementen zu versehen beziehungsweise separate Deformations-Elemente zusätzlich zu den herkömmlichen Bauteilen der Rahmenkonstruktion 10 vorzusehen. Durch Aufnahme der Kollisions-Energie auf Höhe der seitlichen Rahmenlängsträger 4 in den Deformationsbereichen 5 wird effektiv verhindert, dass rückwärtige Bauteile, wie die rückwärtigen Längsträger 8, beschädigt werden. Die Rahmenlängsträger 4 sind beispielsweise über Verschraubungen 9 montiert, sodass ein einfacher Austausch nach einer Kollision erfolgen kann. Durch die Anordnung und Ausbildung der Lagerungskonsole 1 mit einer unteren Anbindung 3 und einer oberen Anbindung 2 wird eine gezielte Ableitung von Kollisionskräften auf Höhe der Rahmenlängsträger 4 und der Deformationsbereiche 5 realisiert, indem die Lagerungskonsole 1 eine Art Hebel mit Anlenkung an der unteren Anbindung 3 bildet. Die Lagerungskonsole 1 ist im Bereich der Anbindung 2 an die Rahmenlängsträger 4 mit einem erweiterten Abschnitt ausgebildet, sodass hier eine Kraftweiterleitung ohne Verformung der Lagerungskonsole 1 erfolgen kann. Die Lagerungskonsole 1 ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel zur unteren Anbindung 3 hin mit einem entgegen der Fahrtrichtung schräg nach hinten sich erstreckenden Trägerabschnitt gebildet, der mit einem abgewinkelten Rand 13 versteift ist. Mit ihrem verbreiterten Mittenbereich und dem schräg angeordneten unteren Trägerabschnitt bildet die Lagerungskonsole 1 einen auf die Kraftableitung in den Deformationskörper optimierten und lokal versteiften Hebelarm, der am unteren Anbindungspunkt 3 angelenkt ist und die auf Höhe der Fahrerhausanbindung 6 eingeleitete Kollisionsenergie in die Deformationsbereiche 5 weiterleitet, ohne dabei selbst verformt zu werden. Die rückwärtigen Deformationsbereiche 5 können durch jedes dem Fachmann hierfür bekannte Mittel realisiert sein und beispielsweise durch eine Variation der Profilform, eine lokale Materialverjüngung, einen Materialwechsel oder durch Materialaussparungen gebildet sein.
• In 2 ist in einer perspektivischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel von Rahmenlängsträgern 4 jeweils für die rechte und linke Seite dargestellt, bei denen der Deformationsbe reich 5 durch ein nach unten offenes U-Profil gebildet ist. An der Oberseite des U-Profils sind zu den Enden des U-Profils hin offene, schlitzförmige Ausnehmungen 11 gebildet, die ein Zusammenschieben im Crashfall begünstigen. Außerdem sind an vorderen und hinteren Abschnitten der Rahmenlängsträger 4, die von dem Deformationsbereich 5 jeweils vorragen, Befestigungslöcher 12 vorgesehen. Da der Deformationsbereich 5 somit direkt in den Rahmenlängsträger 4 integriert ist, brauchen keine separaten Crash-Elemente oder Deformationskörper in der Konstruktion angefügt zu werden.

Claims (9)

1. Vordere Rahmenkonstruktion (10) zur Aufnahme eines schwenkbar gelagerten Fahrerhauses eines Lastkraftwagens mit einer Lagerungskonsole (1) zur Anbindung des schwenkbaren Fahrerhauses, welche mit Anbindungspunkten (2, 3) an der Rahmenkonstruktion befestigt ist, und mit mindestens zwei Rahmenlängsträgern (4), die sich im Wesentlichen entlang der Längsachse des Lastkraftwagens im oberen Bereich der Rahmenkonstruktion (10) erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass die Rahmenlängsträger (4) selbst mit mindestens einem Deformationsbereich (5) zur Aufnahme von frontaler Kollisions-Energie ausgebildet sind, und dass die Lagerungskonsole (1) zur Weiterleitung von Kollisions-Energie vom Fahrerhaus auf die Höhe der Rahmenlängsträger (4) angeordnet und ausgebildet ist.
2. Rahmenkonstruktion (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerungskonsole (1) eine obere Anbindung (2) an den Rahmenlängsträgern (4) und eine untere Anbindung (3) unterhalb der Rahmenlängsträger (4) an der Rahmenkonstruktion (10) aufweist.
3. Rahmenkonstruktion (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerungskonsole (1) eine Anbindung (6) an eine Fahrerhausführung aufweist, die auf Höhe einer Krafteinleitung bei einem Pritschen-Aufprall mit einem vorausfahrenden Lastkraftwagen, insbesondere im mittleren Bereich der Höhe des Fahrerhauses, liegt.
4. Rahmenkonstruktion (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerungskonsole (1) auf Höhe der Rahmenlängsträger (4) in Fahrzeug-Längsrichtung gegenüber einer Verformung versteift ausgebildet ist.
5. Rahmenkonstruktion (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deformationsbereich (5) durch eine lokale Variation der Profilform der Rahmenlängsträger (4) gebildet ist.
6. Rahmenkonstruktion (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deformationsbereich (5) durch eine lokale Materialverjüngung gebildet ist.
7. Rahmenkonstruktion (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deformationsbereich (5) durch einen lokalen Materialwechsel gebildet ist.
8. Rahmenkonstruktion (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deformationsbereich (5) durch lokale Materialaussparungen realisiert ist.
9. Rahmenkonstruktion (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deformationsbereich (5) in Fahrtrichtung unmittelbar hinter der oberen Anbindung (2) der Lagerungskonsole (1) liegt.