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Die
Erfindung betrifft ein Nutzfahrzeug gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
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An
der Schnittstelle zwischen Fahrerkabinen von Lastkraftwagen und
deren Tragstrukturen werden üblicherweise Lagerungseinrichtungen
als Bindeglieder beziehungsweise Auflager eingesetzt. Diese Lagerungseinrichtungen
haben in der Regel die Aufgabe eine Fahrerkabine an einem Unterbau
zu befestigen sowie während des Fahrbetriebs auftretende
Erschütterungen und Schwingungen abzufedern und zu dämpfen.
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Aus
der
EP 1 334 900 A2 ist
eine Lagerungseinrichtung für ein Nutzfahrzeug mit einer
Tragstruktur und einem Fahrerhaus bekannt. Die Lagerungseinrichtung
umfasst einen am Fahrerhaus befestigbaren Halteabschnitt in Form
einer Schraubklemme und zwei an der Tragstruktur befestigbare Abstützabschnitte
sowie eine in Form zweier Federn ausgestaltete Rückstelleinrichtung.
Außerdem weist sie zwei Teleskopzylinder als Dämpfungseinrichtung
auf. Die Rückstelleinrichtung verbindet die Abstützabschnitte und
den Halteabschnitt federnd beweglich miteinander. Im Falle einer
vertikalen Relativbewegung des Halteabschnitts zu den Abstützabschnitten übt
die Rückstelleinrichtung eine Kraft auf den Halteabschnitt
in Richtung einer Sollposition und einer Solllage relativ zu den
Abstützabschnitten aus. Die Dämpfungseinrichtung
bremst diese Relativbewegung ab. Eine Rollenführung wirkt
zudem einer Relativbewegung des Halteabschnitts quer zur Fahrtrichtung
entgegen. Nachteilig wirken sich bei dieser Lagerungseinrichtung
hohe Kosten zur Herstellung der Einzelteile sowie deren Montage
am Nutzfahrzeug aus.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine im Hinblick auf niedrige
Herstellungs- und Montagekosten weiter verbesserte Lagerungseinrichtung der
eingangs genannten Art zu schaffen.
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Zur
Lösung der Aufgabe wird ein Nutzfahrzeug mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 mit einer Lagerungseinrichtung, einer Tragstruktur
und einem Fahrerhaus vorgeschlagen. Die Lagerungseinrichtung umfasst
einen am Fahrerhaus befestigbaren Halteabschnitt und einen an der
Tragstruktur befestigbaren Abstützabschnitt sowie eine
Rückstelleinrichtung und eine Dämpfungseinrichtung.
Die Rückstelleinrichtung verbindet den Halte- und den Abstützabschnitt
federnd beweglich miteinander. Sie übt im Falle einer Relativbewegung
des Halteabschnitts zum Abstützabschnitt eine Kraft auf
den Halteabschnitt in Richtung einer Sollposition und einer Solllage
relativ zum Abstützabschnitt aus. Diese Relativbewegung
ist durch die Dämpfungseinrichtung abbremsbar. Die Rückstelleinrichtung
ist zumindest teilweise durch die Blattfeder dargestellt. Die Blattfeder
in Funktion der Rückstelleinrichtung bietet insbesondere
Vorteile im Hinblick auf Robustheit und Wartungsfreundlichkeit der
Lagerungseinrichtung im Fahrbetrieb. Gerade bei einem Betrieb in
schmutzbelasteter Umgebung zeichnet sich die mechanisch einfache
Blattfeder gegenüber beispielsweise wendelförmigen
Teleskopfedern durch eine besonders geringe Störanfälligkeit
aus. Durch den Einsatz der Blattfeder sind überdies weitere
Funktionen, wie das Führen einer Bewegung, zusammen mit
einer Rückstellung in ein einziges Bauteil integrierbar.
Eine Bauteilreduzierung vermindert die Ausfallwahrscheinlichkeit
der Lagerungseinrichtung, ein Reparaturtausch wird vereinfacht und
Montage- und Herstellkosten werden reduziert.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung des Nutzfahrzeugs liegt darin, dass die
Dämpfungseinrichtung zumindest teilweise in Form der Blattfeder
ausgestaltet ist. Eine im Wesentlichen elastische Verformung der
Blattfeder wirkt dabei einer Bewegung bremsend entgegen. Auch als
Dämpfungseinrichtung bietet die Blattfeder Vorteile im
Hinblick auf Robustheit und Wartungsfreundlichkeit der Lagerungseinrichtung, insbesondere
in schmutzbelasteter Umgebung. Im Vergleich zu Luft- oder Hydraulikdämpfern,
bei denen häufig teleskopartige Führungen mit
vergleichsweise engen Toleranzen und ineinander beweglich angeordneten
Bauteilen zum Einsatz kommen, ist die Blattfeder im Wesentlichen
unempfindlich gegen ein Eindringen von Fremdkörpern, mit
denen die Lagerungseinrichtung gerade im Baustellenbetrieb oder beim
Einsatz in unwegsamem Gelände in Berührung kommt.
Auch gegenüber Beschädigungen durch mechanische
Stöße ist die Blattfeder im Vergleich zu vielen
Luft- oder Hydraulikdämpfern unempfindlich. Zum Erreichen
einer höheren Dämpfungswirkung der Blattfeder
können auch mehrere Blätter zu einer Blattfeder
paketiert werden, wobei eine Reibung an den Berührflächen
zwischen den Blättern zusätzlich Energie verzehrend
wirkt. Auch hier wirkt es sich Kosten senkend aus, dass mehrere
Funktionen in ein einziges Bauteil integrierbar sind. Eine Bauteilreduzierung
vermindert wiederum die Ausfallwahrscheinlichkeit der Lagerungseinrichtung,
ein Reparaturtausch wird vereinfacht und Montage- und Herstellkosten
werden reduziert.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Nutzfahrzeugs
weist die Blattfeder Bereiche unterschiedlicher Blattstärken
auf. Über lokal unterschiedliche Blattstärken
sind das Dämpfungs- und das Rückstellverhalten
entsprechen den Anforderungen gezielt beeinflussbar und eine Federkennlinie
ist durch eine lokale Anpassung eines Flächenträgheitsmomentes
eines Federblattes beanspruchungsgerecht auslegbar.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung des Nutzfahrzeugs ist vorgesehen,
dass die Blattfeder Bereiche unterschiedlicher Blattbreiten umfasst.
Gerade dann, wenn eine Blattstärke aus Bauraumgründen
nicht anpassbar ist, ist das Flächenträgheitsmoment
des Federblatts auch durch die Blattbreite beeinflussbar.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Nutzfahrzeugs besteht darin,
dass die Blattfeder so gestaltet ist, dass der Halte- und der Abstützabschnitt in
einer Einbaulage quer zur Fahrtrichtung und/oder in vertikaler Richtung
relativ zueinander bewegbar sind. Dies ist insbesondere durch einen
ausreichend großen, vertikalen und horizontalen Abstand
zwischen dem Halte- und dem Abstützabschnitt bei senkrecht
zur Fahrtrichtung ausgerichteten Flächennormalen der Flachseiten
der Blattfeder realisierbar. Bedingt, beispielsweise durch eine
Fahrt in unebenem Gelände, können Torsionsbewegungen
des Tragrahmens und dadurch verursachte Relativbewegungen quer zur
Fahrtrichtung zwischen Fahrerhaus und Tragstruktur auftreten. Durch
die vorschlagesgemäße Ausführungsform
sind neben vertikalen auch horizontale Relativbewegungen zwischen
Abstützabschnitt und Halteabschnitt quer zur Fahrtrichtung möglich.
Dies beugt einem Verspannen des Fahrerhauses gegen die Tragstruktur
vor und wirkt der dadurch drohenden Gefahr einer Beschädigung – insbesondere
an Befestigungselementen zwischen Fahrerhaus und Tragrahmen – entgegen.
Gegenüber alternativen Lösungen mit hydraulischen
oder pneumatischen Lagerungen ist eine solche Relativbeweglichkeit
mittels einer Blattfeder besonders einfach und kostengünstig
umsetzbar.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Nutzfahrzeugs
ist vorgesehen, dass die Blattfeder in ihrer Längsrichtung
gesehen im Wesentlichen U-förmig ausgebildet ist, wobei
ihre beiden Enden die Abstützabschnitte bilden und in Einbaulage
im Wesentlichen nach unten weisen. Diese Bauform verleiht der Lagerungseinrichtung
eine besonders hohe Kippstabilität quer zur Fahrtrichtung. Sie
ist in besonders kostengünstiger Weise mit einem einzigen
Federblatt realisierbar, an dessen Ende sich jeweils ein Abstützabschnitt
befindet. Die beiden Abstützabschnitte sind an der Tragstruktur
des Nutzfahrzeugs befestigbar, wobei eine in Fahrtrichtung gesehen
rechts- und eine linksseitige Hälfte des Federblatts als
zwei parallel arbeitende Federn wirken.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Nutzfahrzeug
so ausgeführt, dass der Halteabschnitt an der heckseitigen
Unterseite des Fahrerhauses und der Abstützabschnitt an
einem Längsträger der Tragstruktur befestigbar
sind. Eine solche Bauform ist insbesondere für einen Einsatz bei
einem Nutzfahrzeug mit einem Leiterrahmen geeignet. Im Rahmen der
vorliegenden Erfindung umfasst der Begriff „Leiterrahmen” insbesondere Tragstrukturen
mit zwei im Wesentlichen in Fahrtrichtung verlaufenden und durch
Traversen quer zur Fahrtrichtung untereinander verbundenen Längsträgern.
Die Längsträger bieten, besonders im Hinblick auf
ein hohes Fahrerhausgewicht, stabile Gegenlager zur Krafteinleitung
in ein Fahrwerk.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Nutzfahrzeugs besteht darin,
dass die Blattfeder mit ihren beiden Enden jeweils unmittelbar an
einem der Längsträger befestigbar ist. Bei dieser
Ausgestaltung sind die Abstützabschnitte jeweils durch
ein Ende der Blattfeder gebildet. Eine Befestigung der Abstützabschnitte
ist auf besonders kostengünstige Weise in Form einer direkten
Verschraubung der Blattfeder gegen die Längsträger
realisierbar.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Nutzfahrzeugs
sind die Dämpfungs- und die Rückstelleinrichtung
ausschließlich durch die mindestens eine Blattfeder gebildet.
Bei dieser Ausgestaltung ist vorgesehen, dass Rückstellung
und Dämpfung integraler Bestandteil der Blattfeder sind und
das die Lagerungseinrichtung vorzugsweise keinerlei weitere Dämpfungs-
oder Rückstellelemente, wie Teleskopfedern oder -dämpfer,
aufweist. Diese Variante der Lagerungseinrichtung ist im Hinblick
auf Wartungsfreundlichkeit, Ausfallwahrscheinlichkeit von Bauteilen
und Robustheit gegenüber Umwelteinflüssen besonders
vorteilhaft.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen des Nutzfahrzeugs ergeben sich aus
Kombinationen der aus den Unteransprüchen, der Zeichnung
sowie der zugehörigen Figurenbeschreibung hervorgehenden Merkmale.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher
erläutert. Dabei zeigen:
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1 in
perspektivischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Lagerungseinrichtung für
ein Nutzfahrzeug und
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2 eine
Detaildarstellung der Lagerungseinrichtung gemäß 1.
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1 zeigt
in perspektivischer Darstellung mit Blickrichtung von hinten diagonal
in Fahrtrichtung ein Ausführungsbeispiel eines Nutzfahrzeugs 2 mit einer
erfindungsgemäßen Lagerungseinrichtung 6. Im
dargestellten Koordinatensystem zeigt die x-Richtung in Fahrtrichtung
des Kraftfahrzeugs, die y-Richtung zeigt quer zur Fahrtrichtung
und die z-Richtung zeigt vertikal nach oben. Das Nutzfahrzeug 2 umfasst im
Wesentlichen eine Tragstruktur 4, ein Fahrerhaus 8 und
die Lagerungseinrichtung 6. Die Lagerungseinrichtung 6 ist
in Form einer Blattfeder 7 ausgestaltet und über
einen Halteabschnitt 10 quer zur Fahrtrichtung betrachtet
in etwa mittig an einem unteren Ende einer Heckbegrenzungsfläche 9 des
Fahrerhauses 8 befestigt. Die Blattfeder ist in Fahrtrichtung
betrachtet im Wesentlichen U-förmig ausgebildet. Ihre beiden nach
unten weisenden Enden bilden die Abstüzabschnitte 12a und 12b,
mit denen die Lagerungseinrichtung 6 an zwei Längsträgern 20a und 20b befestigt
ist. Das Fahrerhaus ist über eine Frontaufhängung
(hier nicht dargestellt) in einem unteren Bugbereich im Wesentlichen
um die y-Achse schwenkbar an der Tragstruktur 4 angelenkt.
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Im
Fahrbetrieb, insbesondere auf unebener Fahrbahn, treten, bedingt
durch Massenträgheiten, Nickbewegungen des Fahrerhauses 8 um
die Frontaufhängung auf. Die Folge sind Relativbewegungen des
Halteabschnitts 10 gegenüber den Abstützabschnitten 12a und 12b.
Diese werden durch ein Auf- oder Abwärtswölben
eines Horizontalabschnitts 11 der Blattfeder 7 abgefedert.
Gleichzeitig werden, je nach Belastung, zwei Vertikalabschnitte 15a und 15b der
Blattfeder 7 synchron zur Fahrzeugmitte oder zu den Außenseiten
des Nutzfahrzeugs gedrückt. Durch diese Bewegungen wird
eine Energie verzehrende Verformung der Blattfeder 7 und
damit eine Dämpfungswirkung erreicht.
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Wird
die Tragstruktur 4 auf Torsion beansprucht und ein Bugbereich
in Fahrtrichtung gesehen um die x-Achse gegenüber einem
Heckbereich der Tragstruktur 4 verdreht, so bewirkt dies
eine Relativbewegung des Halteabschnitts 10 gegenüber
den Abstützabschnitten 12a und 12b quer
zur Fahrtrichtung. In diesem Fall werden im Wesentlichen die Vertikalabschnitte 15a und 15b gleichzeitig
nach – in Fahrtrichtung gesehen – rechts oder
links elastisch ausgelenkt. Auch diese Relativbewegung bewirkt eine
Energie verzehrende Verformung der Blattfeder 7 und damit
eine Dämpfungswirkung.
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Jede
Relativverschiebung des Halteabschnitts 10 gegenüber
den Abstützabschnitten 12a und 12b quer
zur Fahrtrichtung hat in der Lagerungseinrichtung 6, bedingt
durch die elastische Verformung der Blattfeder 7, eine
Rückstellkraft in einen Ausgangszustand zur Folge.
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2 zeigt
die Lagerungseinrichtung gemäß 1.
Blickrichtung, x-, y-, und z-Richtung sind analog 1 ausgerichtet.
Bei einer hier nicht dargestellten Variante ist Blattfeder 7 über
eine bereichsweise unterschiedliche Blattbreite B und Blattstärke
S nutzungsspezifischen Anforderungen an eine Weg-Kraft-Federkennlinie
angepasst. Die Abstützabschnitte 12a und 12b sind
in dieser Ausführung besonders kostengünstig in
Form von Durchgangsbohrungen 18a bis 18d realisiert.
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In
einem weiteren, hier nicht dargestellten Ausführungsbeispiel
sind zum Erreichen einer höheren Dämpfungswirkung
der Blattfeder 7 mehrere Federblätter zu einer Lagerungseinrichtung 6 paketiert. Eine
durch die Paketierung erreichte Reibung an Berührflächen
der einzelnen Federblätter wirkt zusätzlich Energie
verzehrend.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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