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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Tragrahmen, insbesondere
auf einen Tragrahmen eines Nutzfahrzeugs.
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Bei
herkömmlichen Ackerschleppern, etc. dienen die Gehäuse
des Antriebsstrangs gleichzeitig als tragende Struktur des Fahrzeugs.
Zu diesen Gehäusen zählen beispielsweise ein Hinterachsgehäuse,
ein Getriebegehäuse, ein Kupplungsgehäuse, eine Ölwanne
und ein Vorderachsgehäuse. Alle Gehäuse sind miteinander
verschraubt und bilden somit einen Strukturverbund, auf dem eine
Kabine, eine Kühleranordnung mit Wärmetauscher,
Kühlergebläse und Umbauten, ein Motor, usw. gelagert
sind. Zusätzlich sind an den beiden Enden der Ackerschlepper üblicherweise
hydraulische Hebevorrichtungen an den Gehäusen angebracht,
die allgemein als Front- und Heckkraftheber bezeichnet werden.
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Bei
bestimmten Fahrsituationen in zerklüftetem Gelände
werden Vorder- und Hinterachse verschränkt, so dass auf
den tragenden Gehäuseverbund starke Verdrehmomente wirken.
Bei Ballastierung des Fahrzeugs vorne und einem am Heck angebauten,
schweren Anbaugerät, das vom Boden angehoben wird, ergibt
sich im weiteren eine Durchbiegung des tragenden Getriebeverbunds
in Fahrt richtung. Die Größe dieser Kräfte
und Momente wachsen mit dem Abstand zwischen Hinterachse und Vorderachse.
Diese Kräfte können durch die Gehäuse
nur in einem bestimmten Maße aufgenommen werden. Da der
Abstand der Radachsen, vor allem bei Fahrzeugen mit hoher Motorleistung
immer weiter wächst, und bei diesen Fahrzeugen auch die
Beanspruchung durch immer größer werdende Anbaugeräte
ansteigt, stößt man mit dieser Bauweise an konstruktive
Grenzen.
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Aus
der
CZ 288 674 ist zusätzlich
zum Gehäuseverbund ein Tragrahmen vorgesehen, der über die
Fahrzeuglänge mit dem Gehäuseverbund verschraubt
ist und somit die oben erwähnten Belastungen aufnimmt.
Dieser Tragrahmen wird oberhalb des Getriebeverbunds platziert und
hat eine Vergrößerung des benötigten
Bauraums zur Folge, da die Kühleranordnung, etc. auf diesen
Tragrahmen aufgesetzt werden. Gerade im Bereich des Vorderwagens,
in dessen Bereich die Kühleranordnung und der Motor platziert
sind, wird das Fahrzeug dadurch deutlich höher. Durch die
hoch liegende Fahrzeughaube besteht nur eine beschränkte
Freisicht nach vorne. Diese ist vor allem dann wichtig, wenn im
vorderen Bereich des Fahrzeugs Anbaugeräte angebracht sind,
die der Fahrer beobachten muss, damit z. B. die Spur gehalten wird
oder Hindernisse erkannt werden können. Außerdem
besteht die Gefahr, dass teilweise gesetzliche Bestimmungen, hinsichtlich
der Freisicht auf den Bereich vor der Fahrzeughaube, nicht mehr
eingehalten werden können.
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Die
in der
CZ 288 674 gezeigte
Konstruktion eines von vorne nach hinten durchgehenden Tragrahmens
bedingt also eine deutliche Erhöhung des Fahrzeugs, vor
allem im Bereich des Vorderwagens, was eine Verschlechterung der
Sicht des Fahrers nach vorne zur Folge hat.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Tragrahmen
bereitzustellen, der derart ausgebildet ist, dass die Sichtbehinderung
im vorderen Bereich des Fahrzeugs durch eine hoch bauende Fahrzeughaube
minimiert wird. Vorteilhafterweise soll die (De-)Montage des Tragrahmens,
sowie die Vormontage der damit verbundenen Baugruppen auf den jeweiligen
Abschnitten des Tragrahmens, erleichtert bzw. ermöglicht
werden.
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Die
Aufgabe wird gelöst durch einen Tragrahmen gemäß Anspruch
1. Die Aufgabe wird ebenfalls durch einen Tragrahmen gemäß Anspruch
2 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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Ein
erfindungsgemäßer Tragrahmen für ein Fahrzeug
weist einen ersten Tragrahmenabschnitt und einen zweiten Tragrahmenabschnitt
auf, die sich auf unterschiedlichen Höhenniveaus befinden.
Auf diese Weise ist es möglich den Tragrahmen in einer Richtung
herabzusetzen. Der Schwerpunkt des Fahrzeugs wird somit nach unten
verlagert, woraus eine bessere Straßenlage resultiert.
Darüber hinaus können Einbauten, wie beispielsweise
der Motor oder die Kühleranordnung ebenfalls auf einem
tieferen Niveau verbaut werden, wodurch das Fahrzeug mit der Fahrzeughaube
im vorderen Bereich niedriger wird und dem Fahrer eine bessere Sichtlinie
ermöglicht wird. In dieser Bauform stützt sich
das vordere Rahmenteil horizontal auf Höhe des Frontkraftheber-Drehpunkts
am Getriebeverbund ab, so dass bei Schubbetrieb vernachlässigbare
Biegemomente auf das Rahmenteil auftreten.
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Um
die Austauschbarkeit von Anbaugeräten bei verschiedenen
Herstellern bzw. Fahrzeugtypen zu gewährleisten, ist die
konstruktive Lage der Front- und Heckkraftheber in der ISO
730 festgelegt. Danach darf der Abstand des unteren Aufnahmepunkts eines
Frontkrafthebers einer üblichen Größenkategorie
bei ma ximal nach unten geschwenkten Frontkraftheber maximal 200
mm vom Boden betragen. Dadurch ist gewährleistet, dass
abgestellte Anbaugeräte durch Absenken des Frontkrafthebers
unterfahren werden können und der Aufnahmepunkt durch Anheben
des Frontkrafthebers, ohne Eingreifen des Bedieners in den Gefahrenbereich,
gekoppelt werden kann. Eine sichere Kopplung ist somit gewährleistet. Dieser
maximal zulässige Abstand des unteren Aufnahmepunkts eines
Frontkrafthebers vom Boden bedingt, dass der Frontkraftheber bzw.
dessen Drehpunkt im Vergleich zum Fahrzeug sehr niedrig liegen muss.
Bei Standardschleppern mit einer vorderen Bereifung von max. 34
Zoll (Reifendurchmesser ca. 1550 mm) kann der Drehpunkt des Frontkrafthebers so
gewählt werden, dass dieser auf Höhe der Vorderachse
liegt und die ISO 730 noch erfüllt. Wenn
bei größeren Fahrzeugtypen die vordere Bereifung
größer wird bzw. der Drehpunkt, an dem der Frontkraftheber
vorgesehen ist, höher liegt, müsste bei einem Rahmen
mit durchgehendem Höhenniveau im vorderen Bereich ein Schenkel
L-förmig nach unten angeformt bzw. angebracht werden. Dadurch
ergibt sich vor allem bei Schubbetrieb, z. B. bei Verwendung eines
Schneeräumgeräts oder einer Bodenwalze, die eine
Kraftwirkung in horizontaler Richtung verursachen, ein hohes Biegemoment
auf diesen Schenkel. Die entsprechenden Aussteifungen zwischen Rahmen
und Schenkel zur Übertragung dieser Biegemomente benötigen
viel Bauraum. Die selben Restriktionen hinsichtlich des Abstands
vom Boden ergeben sich auch für die Zapfwelle. Auch hier
ist die Höhenlage durch Vorschriften eingegrenzt. Durch
die abgestufte Form des erfindungsgemäßen Tragrahmens sind
keine zusätzlichen Versteifungen notwendig.
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Wenn
der erste Tragrahmenabschnitt und der zweite Tragrahmenabschnitt
zudem lösbar miteinander verbunden sind, ergeben sich Vorteile
bezüglich der (De-)Montage der einzelnen Abschnitte bzw.
der damit verbundenen Baugruppen. Auf den Abschnitt, der im vorderen
Teil des Fahrzeugs verbaut wird, kann beispielsweise die Kühleranordnung inkl.
Verrohrung und auch das Fronthubwerk und die Frontzapfwelle, welche
ebenfalls am Tragrahmen angebracht ist, bei einer so genannten Off-Line-Montage
vormontiert werden und erst im Laufe der Fahrzeugmontage, in einer
so genannten On-Line-Montage, an die übrigen Tragrahmenabschnitte
angebracht werden. Durch eine Vormontage der Kühleranordnung
off-line wird außerdem gewährleistet, dass die Monteure
in einer ergonomischen Arbeitshöhe montieren können,
was bei einer on-line Montage nur durch Hebebühnen umsetzbar
ist. Durch den vergrößerten Vormontageumfang wird
die Durchlaufzeit on-line verkürzt, wodurch Kosten eingespart
werden. Auch Reparaturen z. B. an den Achsen können so
effizienter durchgeführt werden, da diese durch einfachere
Demontage des davor liegenden Tragrahmenabschnitts leichter zugänglich
sind.
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Eine
weitere Möglichkeit ist es auch, einen Tragrahmenabschnitt
weiter zu unterteilen und mit lösbaren Verbindungen auszuführen.
Die (De-)Montage wird so weiter vereinfacht, und die Herstellungskosten
der einzelnen Rahmenteile sinken.
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Wenn
die Höhenniveaus der Tragrahmenabschnitte von der Fahrzeugmitte
nach außen sinken, ist es außer der Absenkung
des Motors bzw. der Kühleranordnung oder anderer Baugruppen
und der damit verbundenen Optimierung der Sichtlinie möglich, auch
auf der anderen Seite des Fahrzeugs beispielsweise Anbaugeräte
möglichst tief anzubringen. Auf diese Weise können
auftretende Biegekräfte reduziert, sowie die Sicht auch
in diese Richtung verbessert werden.
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Vorteilhafterweise
wird die vormontierte Baugruppe auf dem zweiten Tragrahmenabschnitt
in Fahrtrichtung vor der Vorderachse des Fahrzeugs vorgesehen. Auf
diese Weise beschränkt die Achse den Rahmenabschnitt nicht
in der Einbauhöhe. Der Rahmenabschnitt kann auf oder unter
dem Höhenniveau der Vorderachse vorgesehen werden. Gleiches gilt
selbstverständlich auch für die Hinterachse.
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Vorteilhafterweise
sind der erste und der zweite Tragrahmenabschnitt über
eine Flanschverbindung verbindbar. Alle notwendigen Anschlussstellen
könnten bereits in diese Flanschverbindung integriert sein.
Durch eine solche lösbare Verbindung wird eine (De-)Montage
für z. B. Reparaturen deutlich vereinfacht, was Kosten
einspart.
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Vorteilhafterweise
ist eine hintere Flanschplatte des ersten Tragrahmenabschnitts mit
einem Flansch des zweiten Tragrahmenabschnitts und/oder eines Hauptrahmenabschnitts
bzw. eines selbst tragenden Elements des Nutzfahrzeugs lösbar
verbunden. Die hintere Flanschplatte und/oder der Flansch weisen
vorteilhafterweise miteinander verbindbare Anschlussstellen auf.
Auf diese Weise kann eine vormontierte Baugruppe in einem Arbeitsgang (de-)montiert
werden ohne vorher/nachher sämtliche Verbindungsleitungen
separat anschließen bzw. lösen zu müssen.
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Nach
einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Tragrahmen vorteilhafterweise
als Zusatzrahmen ausgebildet, der mit einem Hauptrahmen bzw. mit
selbst tragenden Elementen des Nutzfahrzeugs verbunden ist.
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Weitere
Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben
sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand
der beigefügten Zeichnungen. Von den Figuren zeigen:
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1 eine
Gesamtansicht eines Ackerschleppers;
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2 eine
perspektivische Ansicht eines Tragrahmens;
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3a eine
Seitenansicht des Tragrahmens;
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3b eine
Draufsicht des Tragrahmens;
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4 eine
perspektivische Ansicht des Tragrahmens in Explosionsdarstellung
der beiden Rahmenteile;
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5 eine
perspektivische Ansicht des Bereichs A aus 4;
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6 eine
perspektivische Ansicht des vorderen Tragrahmenabschnitts.
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Im
Folgenden wird mit Bezug auf die Figuren eine erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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1 zeigt
ein Fahrzeug 1 mit drei Achsen, einer Vorderachse VA, einer
Mittenachse MA, einer Hinterachse HA, mit einem Getriebeverbund 2,
der sich von der Vorderachse VA bis über die Hinterachse
HA hinaus erstreckt, mit einem Tragrahmen 3, einem Verbrennungsmotor 4,
einem Kühlerpaket 5, das einen Wärmetauscher,
ein Kühlgebläse und Umbauten aufweist, mit einer
Fahrzeughaube 6, einer Fahrerkabine 7, einer Frontzapfwelle 8,
einem Fronthubwerk 9, einem Heckhubwerk 10, einem
oder mehreren Übersetzungsgetrieben 11 innerhalb
des Getriebeverbunds 2, Achsdifferentialen 12VA, 12MA, 12HA innerhalb
des Getriebeverbunds 2, verschiedenen Verbindungsgehäusen 13 innerhalb
des Getriebeverbunds 2, Verbindungsstellen 14 zwischen dem
Getriebeverbund 2 und dem Tragrahmen 3. Der Tragrahmen 3 ist
hori zontal in drei Teilbereiche A, B, C eingeteilt. Diesen Teilbereichen
sind drei Höhenniveaus NA, NB, NC zugeordnet.
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Das
Höhenniveau NC ist bedingt durch die Erstreckung der Übersetzungsgetriebe 11 in
Y-Richtung. In diesem Bereich nimmt der Tragrahmen 3 die Kabine 7 auf.
Im Bereich B nimmt der Tragrahmen 3 das im Vergleich zu
NC niedrigere Höhenniveau NB ein, da das unterhalb befindliche
Achsdifferential 12VA deutlich niedriger angeordnet ist,
als die Übersetzungsgetriebe 11. In diesem Bereich
ist der Motor 4 vorgesehen und alle weiteren Einbauten
im Bereich des Motors. Nach dem Achsdifferential 12VA und
somit dem Ende der körperlichen Erstreckung des Getriebeverbunds 2 in
Fahrtrichtung nach vorne, erstreckt sich der Tragrahmen 3 im
Bereich A auf dem Niveau NA. Dieser Teil des Tragrahmens 3 ist
im Ausführungsbeispiel lösbar mit dem Bereich
B verschraubt (vgl. 2). In diesem Bereich ist das
Kühlerpaket 5 vorgesehen. Zusätzlich
nimmt dieser Bereich des Tragrahmens 3 die Frontzapfwelle 8 und das
Fronthubwerk 9 auf. Der Tragrahmen 3 und der Getriebeverbund 2 sind über
mehrere Verbindungsstellen 14 miteinander verbunden.
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2 zeigt
den Tragrahmen 3 mit einem vorderen ersten Tragrahmenabschnitt 30 und
einem hinteren zweiten Tragrahmenabschnitt 40. Der erste Tragrahmenabschnitt 30 liegt
im Bereich A bzw. auf dem Höhenniveau NA, der zweite Tragrahmenabschnitt 40 erstreckt
sich in den Bereichen B und C bzw. auf den Höhenniveaus
NB und NC. Der zweite Tragrahmenabschnitt 40 besteht aus
einer in Fahrtrichtung FR verlaufenden ersten Längsstrebe 41a und
einer zweiten Längsstrebe 41b, die über
eine erste Querstrebe 42, eine zweite Querstrebe 43a und eine
dritte Querstrebe 43b verbunden sind. Auf den Querstreben 43a und 43b sind
Aufnahmen für die Federungszylinder MA und HA integriert.
Des weiteren sind Verbindungslaschen 45 zur Verbindung
des Tragrahmens 3 bzw. 40 mit dem Getriebeverbund 2 vorgesehen.
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Eine
weitere vierte Querstrebe 47 realisiert die Veränderung
des Höhenniveaus HC und HB des Tragrahmenabschnitts 40.
Im Bereich B sind weitere Längsstreben 48 vorgesehen.
Auf Höhe einer fünften Querstrebe 49 sind
weitere Aufnahmen 50 für Federungszylinder der
Vorderachse vorgesehen. Des weiteren sind Verbindungslaschen 51 zur
Verbindung des Tragrahmens 3 bzw. 40 mit dem Getriebeverbund 2 vorgesehen.
Die Schnittstelle zwischen dem ersten und dem zweiten Tragrahmenabschnitt 30, 40 wird
in 4 und 5 detailliert beschrieben.
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3a zeigt
den Tragrahmen 3 in einer Seitenansicht und 3b zeigt
den Tragrahmen 3 in der Draufsicht. In der ersten Querstrebe 42 sind
zusätzlich zu den Verbindungsstellen 14 weitere
Befestigungspunkte 46 zwischen Tragrahmen 3, 40 und dem
Getriebeverbund 2 vorgesehen.
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4 zeigt
die Tragrahmenabschnitte 30 und 40 wie in 2 in
perspektivischer Darstellung. Ein Flansch 20 ist gestrichelt
dargestellt.
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5 zeigt
den Bereich A aus 4. Der erste Tragrahmenabschnitt 30 besteht
aus zwei Längsstreben 60, einer hinteren Flanschplatte 61 und
einer vorderen Flanschplatte 62. Die hintere Flanschplatte 61 ist
mit Bohrungen 61a versehen, mit der der Tragrahmenabschnitt 30 mit
dem Flansch 20 des Getriebeverbunds 2 verschraubt
wird. In der vorderen Flanschplatte 62 sind Anbauaugen 63,
sowie Anschraubböcke 64 für einen Anbaubock 91 des Fronthubwerks 9 angeschweißt.
Ebenfalls in der vorderen Flanschplatte 62 ist ein Durchbruch 62a für
die Frontzapfwelle 8 vorgesehen. Seitlich neben den Längsstreben 60 sind
Zylinderhalter 65 vorgesehen, in die Hubzylinder 92 des
Fronthubwerks 9 eingehängt werden, wie in 6 dargestellt.
Am hinteren Ende des ersten Tragrahmenabschnitts 30 sind
Halter 66 vorgesehen, durch die der erste und zweite Tragrahmenabschnitt 30, 40 über
Bohrungen 66a und 48a der Längsstreben 60 miteinander
verschraubt werden.
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6 zeigt
die Verbindung des Fronthubwerks 9 und der Zapfwelle 8 mit
dem ersten Tragrahmenabschnitt 30. Die Hubzylinder 92 werden
mit dem Zylinderhalter 65 verbunden. Ein Oberlenker 93 wird über
den Anbaubock 91 mit dem ersten Tragrahmenabschnitt 30 verbunden.
Im Anbaubock integriert sind weitere Anschlussvorrichtungen, wie
z. B. hydraulische Schnellkupplungen oder Strom führende
Steckdosen, vorgesehen, mit denen Anbaugeräte mit Energie
versorgt werden können, um sowohl elektrische als auch
hydraulische Motoren zu betreiben bzw. das Anbaugerät beleuchten
zu können. Unterlenker 94 werden über
die Anbauaugen 63 am ersten Tragrahmenabschnitt 30 angebracht.
Durch den Durchbruch 62a (vgl. 5) wird
die Frontzapfwelle 8 mit einem Frontzapfwellenstummel 81 hindurchgeführt.
Der Frontzapfwellenstummel 81 ist mit einem Schutz 82 versehen.
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Es
ist auch denkbar den Tragrahmen als einteilig geschweißtes
Bauteil mit mindestens einer Abstufung auszuführen. Die
drei Bereiche A, B und C könnten auch jeweils lösbar
ausgeführt sein. Weiterhin wäre es auch möglich,
bei Fahrzeugen mit Heckmotor, die Tragrahmenstufen nach hinten abzusenken.
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Eine
weitere Ausführungsform wäre es, weitere Flanschplatten
an dem vorderen Tragrahmenabschnitt und/oder einem Hauptrahmenabschnitt und/oder
einem selbst tragenden Element vorzusehen. Auf diese Weise könnten
schnell kuppelbare Verbindungsstellen zum Leiten von Stoff, Energie oder
Information geschaffen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - ISO 730 [0009]
- - ISO 730 [0009]