DE102006022259A1

DE102006022259A1 - Fahrzeug-Tragstruktur und Fahrgestellrahmen für eine solche Fahrzeug-Tragstruktur, insbesondere für Omnibusse, sowie Achsmodul

Info

Publication number: DE102006022259A1
Application number: DE102006022259A
Authority: DE
Inventors: Bernd Maier; Stefan Weichenmeier; Matthias Beinlich; Boris Doubeck
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-05-11
Filing date: 2006-05-11
Publication date: 2006-11-16

Abstract

Für eine Fahrzeug-Tragstruktur, insbesondere für Omnibusse, wird ein vorteilhafter Aufbau mit einer Fahrgastraum und Fahrgestell und Motor umschließenden einzigen Tragröhre sowie ein Fahrgestellrahmen und ein Achsmodul, insbesondere für eine solche Tragstruktur, vorgeschlagen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeug-Tragstruktur und einen Fahrgestellrahmen für eine solche Fahrzeug-Tragstruktur, insbesondere für Omnibusse, sowie ein Achsmodul zur Verwendung in einer solchen Fahrzeug-Tragstruktur.

Für Omnibusse sind aufgrund der besonderen Anforderungen der Anwendung Fahrgestell-Strukturen mit zwischen den Rädern zur Mittellängsebene des Fahrgestells hin versetzten Haupt-Längsträgern und mit diese verbindenden Querträgern gebräuchlich. Die Haupt-Längsträger können durch in Längsrichtung durchgehende Trägerprofile oder auch Fachwerkkonstruktionen gebildet sein und insbesondere auch eine Fahrgestellröhre bilden. Auf einem solchen Fahrgestell ist der den Fahrgastraum umgebende Aufbau aufgesetzt, wobei der Aufbau über Querträger mit dem Fahrgestell verbunden ist.

Aus der DE-PS 475 987 ist ein Wagenkastengestell bekannt, bei welchem zwei nahe der Mittellängsebene des Gestells in Längsrichtung parallel verlaufende Längsträger über Querträger verbunden sind. Die Querträger ragen beidseitig über die Längsträger hinaus und sind an ihren gegenüber liegenden Enden über Knotenbleche mit Querspanten verbunden, welche als einen Innenraum überspannende, nach unten offene Bögen geformt sind.

Die DE 199 03 724 A1 beschreibt ein Gerippe für einen Omnibus, bei welchem ein den Nutzraum übergreifender Kasten an vertikalen Eckstreben und entlang von Dachkanten großvolumig aufgebaute Holme und zwischen diesen Hilfs- und Aussteifungselemente aufweist.

Bei einem selbsttragenden Aufbau für Omnibusse nach der DE 22 31 333 A1 ist das Dach torsionssteif doppelwandig ausgeführt und über wenige auf Druck beanspruchbare Verbindungselemente gegen die Federung des Fahrzeugs abgestützt. Der Fahrzeugboden ist über mehrere in Längsrichtung beabstandete Zugglieder mit dem Dach verbunden.

In der DE 29 36 708 C2 ist ein Omnibusgerippe beschrieben, welches ausgehend von einem Grundrahmen mit nahe der Mittellängsebene verlaufenden Fachwerk-Längsträgern ein geringes Gewicht des gesamten Omnibus-Gerippes erreichen soll, indem weitere Fachwerk-Längsträger in den Ecken des Dachbereiches vorgesehen sind.

Fahrzeug-Tragstrukturen sind in derzeit bevorzugter Ausführung aus einem Grundrahmen für das Fahrgestell und einem auf diesem aufgesetzten und über Querträger verbundenen, den Fahrgastraum umgebenden Aufbaurahmen zusammengesetzt, wobei Grundrahmen und Aufbaurahmen vorzugsweise in Fachwerkbauweise ausgeführt sind und jeweils röhrenförmige Teil-Tragstrukturen bilden. Dieses Baukonzept erweist sich aber als wenig flexibel gegenüber Geometrievarianten, da Änderungen in Teilabschnitten weitreichend andere Teile der Tragstruktur mit beeinflussen. Ferner ist trotz der Fachwerkbauweise das Gesamtgewicht der Tragstruktur hoch.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fahrzeug-Tragstruktur und einen Fahrgestellrahmen, insbesondere für Omnibusse, sowie ein Achsmodul für eine solche Tragstruktur anzugeben.

Erfindungsgemäße Lösungen sind in den unabhängigen Ansprüchen beschrieben. Die abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.

Während bei gebräuchlichen Tragstrukturen für Omnibusse eine Aufbauröhre getrennt von einer Fahrgestellröhre erstellt wird, ist gemäss der Erfindung vorgesehen, dass Ringspanten der Außenkontur der gesamten Tragstruktur folgen und in in Längsrichtung aufeinanderfolgend mehrfacher Anordnung zusammen mit Längsaussteifungselementen eine selbsttragende Röhre begrenzen, welche sowohl den Fahrgastraum als auch das Fahrgestell und/oder den Motor einschließt.

Fahrgastraum einerseits und Fahrgestell bzw. Motor andererseits können durch Einfügen von Zwischen-Bodenträgern, vorzugsweise in variabler Höhe, getrennt werden. Die Bodenträger können in vorteilhafter Ausführung zur Aussteifung der Ringspanten dienen.

Haupt-Längsträgerelemente, welche in Längsrichtung der Tragstruktur verlaufend die statische Belastbarkeit der Tragstruktur insbesondere gegen vertikale Verformung überwiegend bestimmen, sind vorteilhafterweise in Ecken des annähernd rechteckförmigen Querschnitts der Tragröhre angeordnet. Diese Haupt-Längsträgerelemente sind vorteilhafterweise zumindest in einem Längsabschnitt zwischen Vorderachsanordnung und Hinterachsanordnung über mehrere in Längsrichtung aufeinanderfolgende Ringspanten nach Art von Längsgurten ununterbrochen durchgehend ausgeführt. Ringspanten und Haupt-Längsträgerelemente sind vorteilhafterweise an Knoten unterbrechungsfrei kreuzend aneinander vorbeigeführt und miteinander verbunden, insbesondere verschweißt. Vorzugsweise sind die Ringspanten an den Ecken des im wesentlichen rechteckigen Querschnitts der selbsttragenden Röhre gegen die Rechteckform mit abgeschrägten Ecken verlaufend ausgebildet und die Haupt-Längsträgerelemente außerhalb des von den Ringspanten umschlossenen Querschnitts in den abgeschrägten Eckbereichen angeordnet. Die Haupt- Längsträgerelemente sind vorteilhafterweise als Hohlprofile ausgeführt. Die Hohlprofile können kostengünstig als Halbzeuge auf im Einzelfall benötigte Längen zugeschnitten und in die Tragstruktur eingesetzt werden.

Weitere Längsaussteifungselemente zusätzlich zu den Haupt-Längsträgerelementen sind vorteilhafterweise in den die Tragröhre begrenzenden Dach-, Boden- und Seitenflächen angeordnet. Diese weiteren Längsaussteifungselemente sind dabei vorzugsweise als Abschnitte zwischen den Ringspanten ausgeführt und ohne Unterbrechung der Ringspanten zwischen diese eingefügt und mit diesen verbunden, insbesondere verschweißt.

Die erfindungsgemäße Fahrzeug-Tragstruktur zeichnet sich insbesondere auch durch den einfachen modularen Aufbau mit vielen Wiederholteilen aus. Insbesondere können Ringspanten und Haupt-Längsträgerelemente für eine große Variante von Tragstrukturen und/oder innerhalb einer Tragstruktur gleich verwandt werden. Die Erfindung bringt dadurch in der Fertigung erhebliche Kostenvorteile. Ferner ergeben sich durch den erfindungsgemäßen Aufbau Vorteile durch geringes Gewicht der Tragstruktur selbst.

Insbesondere bei Anordnung der unteren Haupt-Längsträgerelemente in den unteren Ecken der im wesentlichen rechteckigen Kontur der Röhre der Fahrzeug-Tragstruktur liegen die Oberkanten der Haupt-Längsträgerelemente vorteilhafterweise höher als durch das die Oberkanten der diese Haupt-Längsträgerelemente verbindenden unteren Abschnitte der Ringspanten bestimmte innere Bodenniveau der Röhre der Tragstruktur. Vorteilhafterweise kann auf dem inneren Boden der Röhre der Tragstruktur ein flacher Kraftstofftank oder ein Druckluftbehälter angeordnet sein, welcher quer zur Längsrichtung vorteilhafterweise den überwiegenden Teil der Breite der Tragstruktur einnimmt und dessen Oberkante vorzugsweise annähernd mit der Oberkante der unteren Haupt-Längsträgerelemente zusammenfällt. Dies ermöglicht auf vorteilhafte Weise einen stufenlos durchgehenden Boden eines Gepäckraums bei gleichzeitig vorteilhafter Nutzung des Raums zwischen den unteren Abschnitten der Ringspanten und der Oberkante der unteren Haupt-Längsträgerelemente. Anstelle eines Tanks oder Behälters können auch andere Aggregate des Fahrzeugs an dieser Stelle untergebracht sein.

Die Unterkanten der unteren Haupt-Längsträgerelemente liegen vorteilhafterweise auf Höhe der Unterkanten der unteren Abschnitte der Ringspanten. Diese verlaufen vorteilhafterweise zwischen den Haupt-Längsträgerelementen horizontal gerade und liegen in einer die Tragstruktur nach unten begrenzenden horizontalen ebenen Bodenfläche.

Die seitlichen Abschnitte der Ringspanten zwischen den oberen und unteren Haupt-Längsträgerelementen verlaufen vorteilhafterweise im wesentlichen vertikal mit leichter Wölbung nach außen. Die Ringspanten sind vorzugsweise als Schweißkonstruktion mit mehreren, in Umfangsrichtung aneinander anschließenden Abschnitten ausgeführt. In den Ecken der annähernd rechtwinkligen Verlaufs der Ringspanten sind diese vorteilhafterweise verstärkt, insbesondere mit senkrecht zur Längsachse verlaufenden Blechabschnitten.

Ein erfindungsgemäßer Fahrgestellrahmen, insbesondere für eine erfindungsgemäße Fahzeug-Tragstruktur, enthält zwei in Längsrichtung verlaufende seitlich voneinander beabstandete Haupt-Längsträgerelemente, welche über mehrere in Längsrichtung voneinander beabstandete Querverbindungen miteinander verbunden sind.

An dem Fahrgestellrahmen sind Anbindungsstellen für eine Vorderachsanordnung und eine Hinterachsanordnung vorgesehen, welche näher an der Mittel längsebene des Fahrgestellrahmens liegen als die Haupt-Längsträgerelemente. Im Unterschied zu gebräuchlichen Fahrgestellrahmen mit bei der Mittelängsachse liegenden Längsträgern verläuft der Kraftfluss von den Anbindungen der Achsanordnungen zu den Haupt-Längsträgerelementen nach außen bzw. umgekehrt von den Haupt-Längsträgerelementen zu den Anbindungen der Achsanordnungen nach innen. Die der Mittellängsachse des Fahrgestellrahmens zuweisenden inneren Kanten der Haupt-Längsträgerelemente sind seitlich vorteilhafterweise um wenigstens 60 %, insbesondere wenigstens 70 %, vorzugsweise wenigstens 80 % der Breite des Fahrgestellrahmens voneinander beabstandet.

Die der Mittellängsebene abgewandten Außenkanten der beiden Haupt-Längsträgerelemente sind vorteilhafterweise um wenigstens 80 %, insbesondere wenigstens 90 %, vorzugsweise wenigstens 95 % der Breite des Fahrgestellrahmens voneinander seitlich beabstandet. In bevorzugter Ausführung bilden die Außenkanten der Haupt-Längsträgerelemente die seitliche Begrenzung des Fahrgestellrahmens.

Die Innenkanten der Haupt-Längsträgerelemente sind vorteilhafterweise seitlich weiter voneinander beabstandet als der kleinste zulässige seitliche Abstand gegenüber liegender Räder einer Achsanordnung.

Die Haupt-Längsträgerelemente sind vorzugsweise als gerade Profile ausgeführt und im Längsbereich der Vorderachsanordnung und/oder der Hinterachsanordnung unterbrochen.

Im Längsbereich der Vorderachsanordnung und/oder der Hinterachsanordnung ist vorteilhafterweise ein Achsmodul vorgesehen, welches mit seitlich außenliegenden Verbindungsstellen mit den Längsträgerelementen verbunden ist, vor zugsweise an Knotenbereichen mit die Haupt-Längsträgerelemente quer verbindenden Spanten und/oder Ansatzstellen für Vertikalabschnitte von Ringspanten einer vollständigen Fahrzeug-Tragstruktur. Die Achsmodule sind vorteilhafterweise in sich formstabil und überbrücken die Unterbrechungen der Längsträgerelemente in den Längsbereichen der Achsanordnungen. Ein Achsmodul ist dabei vorteilhafterweise über vier Verbindungsstellen mit den Haupt-Längsträgerelementen verbunden. In einer ersten vorteilhaften Ausführungsform kann ein Achsmodul mit den Haupt-Längsträgerelementen an den Knoten von Haupt-Längsträgerelementen und diese quer verbindenden Spanten, insbesondere über die Spanten erfolgen. Insbesondere bei dem Achsmodul für die angetriebene Hinterachse kann das Achsmodul die Querverbindung der seitlich beabstandet gegenüber liegenden Haupt-Längsträger übernehmen und an die Stelle eines quer verbindenden Spants treten.

Die Positionen der Verbindungen der Achsmodule mit dem Haupt-Längsträgerelementen liegen vorzugsweise um wenigstens 20 % der Breite des Fahrgestellrahmens weiter seitlich auseinander als seitlich beabstandete Positionen der Anbindung einer Achsanordnung an ein Achsmodul.

Merkmale der erfindungsgemäßen Fahrzeug-Tragstruktur und des erfindungsgemäßen Fahrgestellrahmens wie beschrieben sind an vergleichbaren Positionen übertragbar oder austauschbar, so dass die zu Fahrgestellrahmen bzw. Fahrzeug-Tragstruktur gegebenen Erläuterungen wechselseitig angewandt werden.

Fahrzeug-Tragstruktur einschließlich Fahrgestellrahmen können vorteilhafterweise aus kostengünstig verfügbaren Standard-Stahlsorten bestehen.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Abbildungen noch eingehend veranschaulicht. Dabei zeigt:
1 das Aufbauprinzip einer bekannten Tragstruktur,
2 einen grundsätzlichen Aufbau eines Abschnitts einer erfindungsgemäßen Tragstruktur,
3 eine Schrägansicht eines Omnibus-Mittelteils,
4 einen Querschnitt der Tragstruktur mit Bodenträgern und einem Hinterachsmodul,
5 einen Fahrgestellrahmen für eine Tragstruktur nach 3,
6 ein Achsmodul.
Der in 1 skizzierte prinzipielle Aufbau bekannter Tragstrukturen für Omnibusse umfasst eine selbsttragende, einen Fahrgastraum umgebende Aufbauröhre AR mit zu einer Gitterstruktur verbundenen längs-, quer- und schrägverlaufenden Gitterelementen. Eine das Fahrwerk und den Motor aufnehmende Fahrgestellröhre FR ist gleichfalls selbsttragend in Gitterstruktur-Bauweise aufgeführt. Die Fahrgestell-Röhre FR und die Aufbauröhre AR sind über Querträger miteinander verschweißt. Die Fahrgestellröhre FR enthält typischerweise zwei in seitlicher Richtung zwischen den Rädern nahe bei der Mittellängsebene des Fahrzeugs angeordnete Längsträger, welche auch als Fachwerk-Gitterkonstruktion ausgeführt sein können. Derartige Trägerstruktur-Aufbauten sind beispielsweise in dem Standardwerk „Karosserietechnik" von Pippert beschrieben.
Durch die Trennung in eine Aufbauröhre und eine Fahrgestellröhre können beide Röhren getrennt voneinander aufgebaut und optimiert werden, der Gesamtaufbau wird aber komplex und für jede Variante nach Länge oder Höhenaufteilung zwischen Aufbauröhre und Fahrgestellröhre sind neue Strukturberechnungen erforderlich.
In 2 ist der prinzipielle Aufbau einer erfindungsgemäßen Tragstruktur skizziert. Diese enthält als wesentliche Elemente Ringspanten SP, welche in Längsrichtung LR mehrfach aufeinanderfolgend angeordnet sind. Die Ringspanten sind in Längsrichtung über Längsaussteifungselemente verbunden. Längsaussteifungselemente und in Längsrichtung beabstandete Ringspanten begrenzen eine Tragröhre mit im wesentlichen in Längsrichtung konstantem Querschnitt, welche sowohl den Fahrgastraum umschließt, als auch Fahrgestell und/oder Motor aufnimmt.
Der Querschnitt der Tragröhre ist im wesentlichen rechteckig. Die Seitenwände und/oder die Dachfläche können in an sich bekannter Weise geringfügig nach außen gewölbt sein.
Die Ringspanten sind vorteilhafterweise als vollständig umlaufend geschlossene, aus mehreren Segmenten zusammen geschweißte Strukturen, welche vorzugsweise in einer Ebene liegen, gebildet. Die Ringspanten bzw. deren Segmente können insbesondere aus Rohrabschnitten zusammengesetzt sein.
Die Ringspanten folgen im wesentlichen der Außenkontur der Tragröhre, insbesondere im Bereich der Seitenwände, der Dachfläche und der Bodenfläche.
In den Ecken des im wesentlichen rechteckigen Querschnitts der Tragröhre sind die Ringspanten vorteilhafterweise gegenüber den Ecken des im wesentlichen rechteckigen Querschnitts in Form von schräg verlaufenden, die Ecken verkürzenden und überbrückenden Abschnitten EA ausgeführt.
Erste Längsaussteifungselemente als Haupt-Längsträgerelemente WPO oben bzw. WPU unten sind vorteilhafterweise in den Ecken, insbesondere in allen vier Ecken des im wesentlichen rechteckigen Querschnitts angeordnet. Die Haupt-Längsträgerelemente sind vorteilhafterweise als Hohlprofile ausgeführt und können kostengünstig als Halbzeuge bereitgehalten und auf jeweils benötigte Längen zugeschnitten und in die Tragstruktur eingefügt werden. Die Haupt-Längsträgerelemente verlaufen vorteilhafterweise in Längsrichtung LR ohne Unterbrechung über mehrere Ringspanten hinweg. Insbesondere im Dachbereich verlaufen die Haupt-Längsträger WPO vorteilhafterweise über die gesamte Länge des in 3 in Schrägansicht dargestellten Mittelteils der Tragstruktur hinweg. Die Haupt-Längsträgerelemente liegen vorteilhafterweise außerhalb der Ringspanten SP an deren schrägen, die Ecken überbrückenden und verkürzenden Abschnitten EA an. Die Haupt-Längsträger sind vorzugsweise mit den Ringspanten verschweißt. Die im Querschnitt der Tragröhre nach außen weisenden Flächen der Haupt-Längsträgerelemente WPO, WPU sind vorteilhafterweise nach außen gewölbt. Vorteilhafterweise können in allen vier Ecken des im wesentlichen rechteckigen Querschnitts einheitliche Haupt-Längssträgerelemente WPO, WPU vorgesehen sein. Bei in anderer, bevorzugter Ausführung mit ungleichen Querschnitten von WPO und WPU können unterschiedliche Stabilitätsanforderungen in oberen und unteren Ecken bei gleichzeitiger Gewichtsoptimierung berücksichtigt werden.
Die abgeschrägten Eckbereiche der Ringspanten SP sind vorteilhafterweise mit quer zur Längsrichtung liegenden weiteren Queraussteifungselementen EBO oben bzw. EBU unten verstärkt. Die Queraussteifungselemente können als ebene Bleche, als Profile, als Tiefziehteile oder ähnliche bekannte Formen ausgeführt sein und weisen vorteilhafterweise zwei in Längsrichtung beabstandete und mit den Ringspanten in Ebenen quer zur Längsachse fluchtende Blechflächen auf. Vorteilhafterweise sind die Zwischenräume in den weiteren Queraussteifungen EBO und insbesondere EBU zwischen zwei solchen in Längsrichtung LR beabstandeten Blechflächen zum Inneren der Tragröhre hin offen. Die Ausbildung der Eckbereiche der Ringspanten und die Querschnitte der oberen oder unteren Längsaussteifungselemente können im Detail einer Vielzahl von Variationen zugänglich sein. Insbesondere können die unteren Längsausteifungselemente mit geringerer Bauhöhe ausgeführt sein.
In 2 sind weitere Längsaussteifungselemente LD in Dachfläche und/oder LB in Bodenfläche und/oder LS in Seitenwänden, vorzugsweise in allen diesen Flächen, insbesondere in jeder Fläche wenigstens zwei in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt angeordnete solche weiteren Längsaussteifungselemente vorgesehen. Die weiteren Längsaussteifungselemente sind vorteilhafterweise in Längsrichtung zwischen aufeinander folgende Ringspanten SP eingepaßt. Die Form der Längsaussteifungselemente kann mit Längsaussteifungselementen LS in den Seitenwänden, LB in der Bodenfläche und LD in der Dachfläche unterschiedlich vorgesehen sein. Vorteilhafterweise sind die weiteren Längsaussteifungselemente LS und/oder LB und/oder LD als Profilbleche, insbesondere abgekantete Blechprofile ausgeführt, welche sich in radialer Richtung bezogen auf eine Mittellängsachse der Tragröhre annähernd über den durch die Dicke DS der Ringspanten in dieser Richtung beanspruchten Raum, welcher typischerweise in der Größenordnung von 5 bis 10 cm liegt, erstrecken. Die weiteren Aussteifungselemente LB, LS, LD weisen vorteilhafterweise in Umfangsrichtung des Tragröhrenquerschnitts eine größere Erstreckung auf als in radialer Richtung. Die weiteren Längsaussteifungselemente LS, LD, LB sind vorteilhafterweise mit den Ringspanten verschweißt.
In 3 ist in Schrägansicht ein vorteilhafter Gesamtaufbau eines Mittelteils einer erfindungsgemäßen Fahrzeug-Tragstruktur skizziert, an welches ein Frontmodul und ein Heckmodul angesetzt werden können. Die weiteren Längsaussteifungselemente LB, LS, LD sind der Übersicht halber in 3 weg gelassen.
In 3 sind neben den zu 2 erläuterten Aufbauelementen der Tragstruktur zusätzlich mehrere Aggregatmodule eingezeichnet. Als Aggregatmodule sind ein Vorderachsmodul VM, ein Motormodul MM in Mittelmotorposition und ein Hinterachsmodul HM eingezeichnet. Im Bodenbereich sind im Anschluss an die Achsmodule zusätzliche Knotenbleche KB zur Aussteifung eingeschweißt. Abweichend von 3 kann das Motormudul für gebräuchliche Heckmotorposition in Längsrichtung hinter dem Hinterachsmodul liegen.
Im Bereich des Vorderachsmoduls VM und des Hinterachsmoduls HM sind die Haupt-Längsträgerelemente WP in den unteren Ecken der Tragröhre unterbrochen. Die Tragfunktion der Haupt-Längsträgerelemente in diesen Positionen ist teilweise durch Aussteifungsplatten AB, welche im wesentlichen zu Längsrichtung LR und Umfangsrichtung der Tragröhre parallele Plattenflächen aufweisen und mit den in Längsrichtung gegenüber liegenden Ringspanten SP in diesen Positionen verschweißt sind, sowie die Achsmodule VM, HM übernommen. Das Vorderachsmodul VM und das Motormodul MM sind vorteilhafterweise mit der Tragröhre in Längsrichtung an oder bei Knotenbereichen von Haupt-Längsträgerelementen und aufeinander folgenden Ringspanten verbunden, insbesondere verschweißt. Die Module sind vorteilhafterweise als in sich steife und selbsttragende Rahmen ausgeführt. Vorteilhafterweise kann die Verbin dung der Aggregatmodule mit der Tragröhre an den Ringspanten in der Weise erfolgen, dass Rahmenelemente der Aggregatmodule in den zum Innern der Tragröhre hin offenen Zwischenraum zwischen in Längsrichtung beabstandeten Blechflächen der weiteren Queraussteifungselemente EBU in den unteren Ekken der Tragröhre eingreifen und dort verschweißt sind.
Durch den modularen Aufbau der Aggregatmodule können diese in je nach Fahrzeugaufbau im Detail wechselnder Längsposition eingesetzt werden. Insbesondere kann das Motormodul MM sowohl für Mittelmotorposition als auch für die bevorzugte Heckmotorposition in gleicher Art verwendbar sein. Eine Sonderstellung nimmt das Hinterachsmodul HM ein, welches durch den komplexen Aufbau des Hinterachsaggregats im skizzierten vorteilhaften Beispiel in Längsrichtung mehr Platz beansprucht als dem Abstand zweier in Längsrichtung LR aufeinander folgender Ringspanten entspricht. Die Ringspanten sind an diesen Längspositionen im Bodenbereich aufgetrennt. Die Tragfunktion der Bodenabschnitte der beiden Ringspanten in diesem Bereich wird durch den Rahmenaufbau des Hinterachsmoduls selbst übernommen.
In 6 ist ein vorteilhaftes Beispiel eines Hinterachsmoduls dargestellt, welches im skizzierten Beispiel im wesentlichen als Rohrrahmenkonstruktion aufgebaut ist. Über Anschlussplatten AP ist das Hinterachsmodul an vier Verbindungsstellen mit den unterbrochenen Haupt-Längsträgerelementen verbindbar. An oder bei den Verbindungsstellen sind in der Fahrzeug-Tragstruktur die vertikalen Abschnitte der Ringspanten angeschlossen. Die unteren Abschnitte der Ringspanten sind durch von der Achsanordnung nach vorne bzw. nach hinten weg gewölbte Träger TA des Hinterachsmoduls ersetzt. Die getrennten Aggregatmodule VM, MM und HM nach 3 haben den weiteren Vorteil, dass Achs- und Motormodul entkoppelt sind und in verschiedener gegenseitiger Anordnung eingesetzt werden können.
In der Querschnittsskizze durch die Tragröhre mit Blickrichtung in Längsrichtung nach 4 ist eine solche Überbrückung der Ringspanten SP im Bodenbereich durch das Hinterachsmodul HM verdeutlicht.
Aus 4 ist auch anschaulich eine bevorzugte Form von Zwischenbodenträgern skizziert, welche beidseitig mit den im wesentlichen vertikalen Abschnitten von Ringspanten verbunden, insbesondere verschweißt sind. Die Bodenträger ZT können in variabler Höhenposition mit den Ringspanten verbunden sein, so dass mit einheitlicher Bauform der Zwischenbodenträger ZT unterschiedliche Bodenhöhen realisiert werden können.
Die Zwischenbodenträger ZT können in gewichtsparender Bauweise einen die gegenüber liegenden Fahrzeugseiten überbrückenden und Anschlussabschnitte an die vertikalen Abschnitte der Ringspanten bildenden Rohr- oder Profilrahmen sowie diesen aussteifende Bleche enthalten. Eine Verbindung der Zwischenbodenträger ZT mit dem Fahrgestellrahmen ist vorzugsweise nur über die seitlichen vertikalen Abschnitte der Ringspanten gegeben. Der über dem Zwischenboden den Fahrgastraum bildende Teilquerschnitt der Tragröhre zeigt sich mit dem beschriebenen Aufbau der Tragröhre überraschend gegenüber einer Standard-Unfallsituation eines z. B. beim Umkippen mit einer oberen Ekke aufschlagenden Omnibusses stabiler als herkömmliche Tragröhren mit gleicher Stärke der vertikalen Säulen der Ringspanten SP. Hieraus resultiert vorteilhafterweise ein größerer Überlebensraum innerhalb des Fahrgastraumes der erfindungsgemäßen Tragstruktur.
Der Gepäckraum unterhalb des Zwischenbodens ist vorteilhafterweise quer zur Längsrichtung durchgehend. Während bei gebräuchlichen Omnibus-Tragstrukturen der Gepäckraum in Längsrichtung durch die Querträger jeweils unterbrochen ist, kann bei der erfindungsgemäßen Tragsstruktur insbesondere zwischen Vorderachsmodul und Hinterachsmodul ohne dazwischen liegendes Motormodul der Gepäckraum auch in Längsrichtung über mehrere aufeinanderfolgende Ringspanten durchgehend ausgeführt sein.
Die Haupt-Längsträgerelemente WPU in den unteren Ecken der Tragröhre haben im Interesse einer hohen Aussteifung bei gleichzeitig geringer Wandstärke eine Höhe HW von typischerweise wenigstens 15 cm. Hierdurch ergibt sich eine gegenüber der durch die Bodenabschnitte und die weiteren Längsaussteifungselemente LB bestimmten inneren Bodenhöhe höhere Kante des Gepäckraums. In vorteilhafter Weiterbildung kann vorgesehen sein, in diesem Bodenbereich bis zur Oberkante der in den unteren Ecken der Tragröhre angeordneten Haupt-Längsträgerelemente WPU die Höhendifferenz zu den unteren horizontalen Abschnitten der Ringspanten und den weiteren Längsaussteifungselementen LB für einen flachen Kraftstofftank zu verwenden, über welchem dann eine auf oder über der Höhe der Oberkante der Haupt-Längsträgerelemente liegende Gepäckauflagefläche ausgebildet werden kann. Hierdurch wird der von dem Kraftstofftank ansonsten benötigte Raum an anderer Stelle frei.
In anderer vorteilhafter Ausführung können die unteren Haupt-Längsträgerelemente niedriger ausgeführt sein, so dass die Höhe der Stufe zum inneren Boden der Tragstruktur geringer ausfällt und die Höhendifferenz für flacheren Fahrzeugkomponenten wie elektrische Schalttafeln ausgenutzt ist oder ungenutzt bleibt.
Zur Aussteifung der Tragkonstruktion gegen Scherverformung können zusätzlich Seitenflächen mit Blechen und/oder flächigen Einsätzen, insbesondere auch Fensterscheiben, versehen sein.
In 4 sind zusätzlich einige vorteilhafte relative Maße des Fahrgestellrahmens veranschaulicht. Der seitliche Abstand BI der Innenkanten der unteren Haupt-Längsträgerelemente WPU beträgt vorteilhafterweise wenigstens 60 %, insbesondere wenigstens 70 % vorzugsweise wenigstens 80 % der Breite BG des Fahrgestellrahmens. Dieser Abstand BI ist vorteilhafterweise größer, insbesondere um wenigstens 20 % größer als die kleinste seitliche lichte Weite BR zwischen Rädern RR einer Achsanordnung, bei vorne und hinten unterschiedlicher lichter Weite vorzugsweise auch größer als die größere lichte Weite. Die Abstand BI ist vorteilhafterweise um wenigstens 20 % größer als die kleinste seitliche lichte Weite BR zwischen Rädern RR einer Achsanordnung. Der seitliche Abstand der Außenkanten der unteren Haupt-Längsträgerelemente WPU beträgt vorteilhafterweise wenigstens 80 %, insbesondere wenigstens 90 %, vorzugsweise wenigstens 95 % der Breite BI des Fahrgestellrahmens. In der skizzierten bevorzugten Ausführung bilden die Außenkanten der unteren Haupt-Längsträgerelemente die seitliche Begrenzung des Fahrgestellrahmens.
In 5 ist eine erfindungsgemäße Tragstruktur für ein Fahrgestell eines Omnibusses skizziert. Der Aufbau entspricht dem unteren Teil der in 3 skizzierten Tragstruktur. Fahrgestelle werden häufig separat vorgefertigt, um das Transportvolumen gegenüber einem vollständigen Aufbau nach Art der 3 zu reduzieren.
Während bei typischen Omnibus-Fahrgestellen zwei durchgehende, gegebenenfalls aus einzelnen Abschnitten zusammengeschweißte Längsträger, insbesondere in U-Profilform nahe der Mittellängsebene des Fahrgestells zwischen den Rädern angeordnet sind, sind die Haupt-Längsträger bei dem in 5 skizzierten erfindungsgemäßen Fahrgestell durch die Haupt- Längsträgerelemente WPU im Bereich der Ecken des Querschnitts der späteren vollständigen Tragstruktur angeordnet. Die unteren Haupt-Längsträgerelemente WPU liegen vorteilhafterweise um wenigstens 60 % der Breite des Fahrgestellrahmens seitlich beabstandet. Insbesondere können die Haupt-Längsträgerelemente den Fahrgestellrahmen seitlich begrenzen.
Die Haupt-Längsträgerelemente WPU sind im Bereich der Achsmodule VM für die Vorderachse und HM für die Hinterachse in Längsrichtung unterbrochen. Die Unterbrechung beträgt vorteilhafterweise mehr als einen Raddurchmesser der zur Bestückung des Fahrzeugs vorgesehenen Räder. Die durch diese Unterbrechungen beabstandeten Abschnitte der Haupt-Längsträgerelemente sind durch die Achsmodule VM bzw. HM überbrückt, wobei durch die selbsttragende, eigensteifige Konstruktion der Achsmodule wiederum eine stabile Struktur des Fahrgestellrahmens erreicht wird. Das Fahrgestell ist in diesem Zustand noch torsionsweich. Die Formstabilität der vollständigen Omnibus-Tragstruktur ergibt sich aus der Verbindung des Fahrgestellrahmens mit dem weiteren Aufbau wie zu 3 beschrieben. Von den Ringspanten der in 3 skizzierten Tragstruktur sind in dem Fahrgestellrahmen lediglich die entlang des Fahrzeugbodens verlaufenden Querabschnitte QS und die Eckbereiche EA als Anschlüsse an die Haupt-Längsträgerelemente WPU vorhanden. Die übrigen Abschnitte der Ringspanten werden später mit den Ansätzen der Ringspanten am Fahrgestell verschweißt. In Längsrichtung im Anschluss an die Achsmodule sind vorteilhafterweise bereits die Knotenbleche KB eingeschweißt.
Die Bauhöhe des Fahrgestellrahmens ist in erster Linie bestimmt durch die Aggregatmodule sowie gegebenenfalls die in 3 mit AB bezeichneten und die Unterbrechungen der Haupt-Längsträgerelemente überbrückenden Aussteifungsplatten. Die Haupt-Längsträgerelemente liegen im unteren Bereich der Bauhöhe des Fahrgestells nahe bei der unteren Begrenzungsebene oder bis zu dieser reichend. Zwischen in Längsrichtung beabstandeten Ringspanten können wiederum weitere Längsaussteifungselemente LB angeordnet sein.
Die vorstehend und die in den Ansprüchen angegebenen sowie die den Abbildungen entnehmbaren Merkmale sind sowohl einzeln als auch in verschiedener Kombination vorteilhaft realisierbar. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen fachmännischen Könnens in mancherlei Weise abwandelbar.

Claims

Fahrzeug-Tragstruktur, insbesondere für Omnibusse, mit einem Mittelteil mit im wesentlichen konstanter Kontur, mit Längsaussteifungselementen und diese verbindenden, in Längsrichtung beabstandeten Queraussteifungselementen, dadurch gekennzeichnet, dass als Queraussteifungselemente Ringspanten vorgesehen sind, welche der Kontur der Fahrzeugstruktur folgen und mit Haupt-Längsträgerelementen als Längsaussteifungselementen eine für Fahrgastraum und Fahrgestell gemeinsame Tragröhre begrenzen.
Fahrzeug-Tragstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur annähernd rechteckig ist und Haupt-Längsträgerelemente in oberen und/oder unteren Ecken der Kontur verlaufen.
Fahrzeug-Tragstruktur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Ringspanten und Haupt-Längsträgerelemente an Knotenpunkten unterbrechungsfrei aneinander vorbei geführt und miteinander verbunden, insbesondere verschweißt sind.
Fahrzeug-Tragstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Zwischenbodenträger zwischen seitlich gegenüber liegende Vertikalabschnitte von Ringspanten eingefügt sind.
Fahrzeug-Tragstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Haupt-Längsträgerelemente in Längsrichtung über mehrere in Längsrichtung aufeinander folgende Ringspanten durchgehend ausgeführt sind.
Fahrzeug-Tragstruktur nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass obere Haupt-Längsträgerelemente über die gesamte Länge der Röhre durchgehend ausgeführt sind.
Fahrzeug-Tragstruktur nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass untere Haupt-Längsträger an Längsbereichen einer Vorderachsanordnung und/oder einer Hinterachsanordnung unterbrochen sind.
Fahrzeug-Tragstruktur nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die unteren Haupt-Längsträger zwischen den Längsbereichen der Vorderachsanordnung und der Hinterachsanordnung durchgehend ausgeführt sind.
Fahrzeug-Tragstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Längsaussteifungselemente als Abschnitte zwischen aufeinanderfolgende Ringspanten eingefügt sind.
Fahrzeug-Tragstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Ringspanten untereinander gleich ausgeführt sind.
Fahrzeug-Tragstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberkanten der unteren Haupt-Längsträgerelemente höher liegen als der innere Boden der Tragröhre.
Fahrzeug-Tragstruktur nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass, der vertikal sich zwischen dem inneren Boden der Tragröhre und der Oberkante der unteren Haupt-Längsträgerelemente erstreckende Raum zur Unterbringung einer Fahrzeug-Funktionskomponente, beispielsweise eines Tanks, eines anderen Behälters usw. genutzt ist.
Fahrzeug-Tragstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass obere und/oder untere Haupt-Längsträgerelemente als Hohlprofile ausgeführt sind.
Fahrzeugrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringspanten als geschweißte Rohrkonstruktionen ausgeführt sind.
Fahrzeugrahmen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Ekken der Ringspanten verstärkt sind.
Fahrzeugrahmen nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die oberen und/oder unteren Haupt-Längsträgerelemente außen an abgeschrägten Ecken der Ringspanten anliegen.
Fahrzeugrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Heckmodul und/oder ein Frontmodul mit dem Mittelteil verbunden und an dessen unteren Haupt-Längsträgerelementen abgestützt sind.
Fahrgestellrahmen, insbesondere für Omnibusse, mit zwei seitlich beabstandeten Haupt-Längsträgerelementen, welche durch mehrere in Längsrichtung beabstandete Querverbindungen verbunden sind, sowie mit in Längsrichtung beabstandeten Anbindungen für eine Vorderachsanordnung und eine Hinterachsanordnung, dadurch gekennzeichnet, dass die Haupt-Längsträger seitlich weiter voneinander beabstandet sind als der kleinste zulässige seitliche Abstand gegenüber liegender Räder auf der Vorderachsanordnung und/oder der Hinterachsanordnung.
Fahrgestellrahmen nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die der Mittellängsebene des Fahrgestells zuweisenden inneren Kanten der Haupt-Längsträgerelemente um wenigstens 60 %, insbesondere wenigstens 70 %, vorzugsweise wenigstens 80 % der Breite des Fahrgestellrahmens seitlich voneinander beabstandet sind.
Fahrgestellrahmen nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die der Mittellängsebene der Fahrgestell-Tragstruktur abgewandten Außenkanten der Haupt-Längsträgerelemente wenigstens 80 %, insbesondere wenigstens 90 %, vorzugsweise wenigstens 95 % der Breite des Fahrgestellrahmens seitlich voneinander beabstandet sind.
Fahrgestellrahmen nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Haupt-Längsträgerelemente von der Mittellängsebene der Fahrgestellrahmen seitlich weiter beabstandet sind als die Anbindungen für die Vorderachsanordnung und die Hinterachsanordnung.
Fahrgestellrahmen nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Haupt-Längsträgerelemente in den Längsbereichen der Achsanordnungen unterbrochen sind.
Fahrgestellrahmen nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass für die Anbindung der Vorderachsanordnung und/oder der Hinterachsanordnung in sich formstabile Achsmodule vorgesehen sind, welche mit den Längsträgerelementen verbunden sind und deren Unterbrechungen überbrücken.
Fahrgestellrahmen nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberkanten der Haupt-Längsträgerelemente tiefer liegen als die Radachsen der Vorderachsanordnung und/oder der Hinterachsanordnung
Fahrgestellrahmen nach einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einige der Querverbindungen zwischen den Haupt-Längsträgerelementen durch quer zur Längsrichtung verlaufende Spanten gebildet sind.
Fahrgestellrahmen nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Mittelabschnitt zwischen den Längsbereichen von Vorderachsanordnung und Hinterachsanordnung in Längsrichtung beabstandet mehrere Spanten angeordnet sind.
Fahrgestellrahmen nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass an Knotenpunkten von Haupt-Längsträgerelementen und Spanten erstere und letztere durchgehend ausgebildet und überkreuzend aneinander vorbei geführt sind.
Fahrgestellrahmen nach einem der Ansprüche 18 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanten die Fahrgestell-Tragstruktur nach unten begrenzen.
Fahrgestellrahmen nach einem der Ansprüche 18 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu den Haupt-Längsträgerelementen weitere Längsaussteifungselemente vorhanden sind.
Fahrgestellrahmen nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Längsaussteifungselemente als Abschnitte in Längsrichtung zwischen Querverbindungen eingefügt sind.
Achsmodul für ein Fahrgestellrahmen oder eine Fahrgestell-Tragstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Achsmodul in sich formstabil ist und seitlich außen liegend Verbindungsstellen zu Haupt-Längsträgern der Tragstruktur aufweist.