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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Querträger für einen Fahrzeugrahmen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die Erfindung betrifft auch einen Fahrzeugrahmen, der einen solchen Querträger nach Anspruch 15 umfasst, und ein Fahrzeug, welches einen solchen Querträger nach Anspruch 16 umfasst.
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Hintergrund
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Fahrzeughersteller versuchen ständig, das Gewicht ihrer Fahrzeuge zu minimieren. Dies ist insbesondere wichtig für Schwerlastfahrzeuge wie z. B. Lastkraftwagen, wobei ein minimiertes Fahrzeuggewicht eine höhere Ladekapazität zur Folge haben kann. Ein minimiertes Gewicht kann auch einen geringeren Kraftstoffverbrauch und somit wirtschaftlichere Fahrzeuge mit weniger Umweltbelastungen zur Folge haben. In einem Fahrzeug sind viele unterschiedliche Komponenten erforderlich, und jede Komponente erhöht das Gewicht des Fahrzeugs und nimmt auch wertvollen Raum ein. Fahrzeughersteller versuchen daher ständig, neue raumsparende und gewichtsparende Lösungen zu entwickeln.
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Fahrzeugrahmen umfassen typischerweise ein Paar länglicher Rahmenschienen, die parallel angeordnet sind, und sich entlang der Längsachse des Fahrzeugs erstrecken. Zwischen den Rahmenschienen sind Querträger angeordnet, um die Rahmenschienen mitaneinander zu verbinden. Mehrere unterschiedliche Komponenten sind typischerweise an den Rahmenschienen befestigt, wie z. B. Achsaufhängungen, Kraftstofftanks und Drucklufttanks. Um Raum zu sparen und Gewicht zu reduzieren ist es bekannt, Drucklufttanks in Querträgern des Fahrzeugrahmens zu integrieren. Beispielsweise ist in dem Dokument
US 2010/0327573 A1 ein struktureller Lufttankquerträger offengelegt, der einen Rohrabschnitt umfasst, der an Rückplatten an seinen offenen Enden angeschweißt ist. Zwei Frontplatten mit Manschetten sind um das Ende des Rohrabschnitts herum angeordnet, um die Schweißnähte zu schützen.
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Trotz bekannter Lösungen in diesem Bereich besteht immer noch ein Bedarf nach der Entwicklung eines Querträgers für einen Fahrzeugrahmen, der das Fahrzeuggewicht reduziert sowie raumsparend ist und gleichzeitig die Anforderungen an eine strukturelle Festigkeit erreicht.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht im Erreichen eines Querträgers für einen Fahrzeugrahmen, der leichtgewichtig ist.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Realisierung eines Querträgers für einen Fahrzeugrahmen, der auch ein Druckgefäß darstellen kann.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Realisierung eines Querträgers für einen Fahrzeugrahmen, der eine hohe strukturelle Festigkeit und gewünschte Torsionssteifheit aufweist.
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Die in diesem Dokument erwähnten Aufgaben werden durch einen Querträger gelöst, der durch die Merkmale in dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 gekennzeichnet ist.
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Die in diesem Dokument erwähnten Aufgaben werden auch durch einen Fahrzeugrahmen gelöst, der durch die Merkmale in dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 15 gekennzeichnet ist.
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Die in diesem Dokument erwähnten Aufgaben werden auch durch einen Fahrzeugrahmen gelöst, der durch die Merkmale in dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 16 gekennzeichnet ist.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Querträger für einen Fahrzeugrahmen bereitgestellt. Der Querträger umfasst einen hohlen Rohrabschnitt und Endteile, die an den entgegengesetzten Enden des Rohrabschnitts befestigt sind, wobei die Endteile zum Befestigen an Rahmenschienen des Fahrzeugrahmens angepasst sind. Der Rohrabschnitt ist an dem jeweiligen Endteil mit einer Klebeverbindung angebracht.
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Durch das Befestigen des Rohrabschnitts an den Endteilen mit einer Klebeverbindung wird die Anzahl von zusätzlichen Befestigungselementen und Befestigungseinrichtungen minimiert, und ein leichtgewichtiger Querträger erreicht. Außerdem wird das Schweißen, und somit die mit Schweißnähten in Zusammenhang stehenden Probleme vermieden, wie z. B. ein komplizierterer Herstellungsprozess und weniger Ladekapazität. Die Klebeverbindung zwischen dem Rohrabschnitt und den Endteilen ist eine einfache und wirtschaftliche Art des Befestigens der Endteile an dem Rohrabschnitt, und erleichtert somit die Herstellung des Querträgers.
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Die Klebeverbindung umfasst geeigneterweise jede Art von zwischen dem Rohrabschnitt und den Endteilen aufgetragenem Klebstoff. Der Klebstoff ist geeigneterweise ein Epoxidklebstoff.
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Der Rohrabschnitt umfasst vorzugsweise ein leichtgewichtiges Material wie z. B. Faserverbundwerkstoff, Aluminium oder Magnesium. Ein Querträger ist großen mechanischen Beanspruchungen und mechanischen Belastungen ausgesetzt, und der Querträger umfasst vorzugsweise Materialien mit gewünschten mechanischen Merkmalen sowie Wärme- und chemischer Beständigkeit. Der Rohrabschnitt kann einen Verbundwerkstoff, wie z. B. einen Glasfaserverbundwerkstoff oder einen Kohlenstoff-Faserverbundwerkstoff, umfassen. Durch die Konstruktion des Rohrabschnitts aus einem leichtgewichtigen Material wird das Gewicht des Querträgers und somit das Gewicht des Fahrzeugs minimiert. Der Querträger weist ein Gewicht von weniger als 35 kg, vorzugsweise zwischen 20 und 35 kg, auf.
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Die Endteile umfassen geeigneterweise ein Metall wie z. B. Aluminium oder Stahl. Jedes Endteil ist vorzugsweise zur Erhöhung der strukturellen Festigkeit als ein Gussteil konfiguriert.
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Da der Querträger zwischen den Rahmenschienen angeordnet ist, ist die Höhe des Querträgers durch die Höhe der Rahmenschienen begrenzt. Rahmenschienen in dem Fahrzeugrahmen weisen typischerweise eine C-Form auf, und die Höhe des Querträgers sollte dabei nicht die innere Höhe der C-förmigen Rahmenschiene überschreiten.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist der Rohrabschnitt einen ovalen oder elliptischen Querschnitt auf. Der Rohrabschnitt weist geeigneterweise einen elliptischen Querschnitt auf, wobei die Länge der Nebenachse (konjugierter Durchmesser) die Höhe des und die Länge der Hauptachse (transversaler Durchmesser) die Breite des Querträgers definiert. Die Länge der Nebenachse des elliptischen Rohrabschnitts ist somit geeigneterweise kürzer als die Höhe der Rahmenschienen. Durch das Konfigurieren des Rohrabschnitts mit einem solchen elliptischen Querschnitt wird das Volumen des Querträgers optimiert, wobei es immer noch in die Höhe der Rahmenschienen hineinpasst. Der Querträger nimmt geeigneterweise ein Innenvolumen zwischen 20–35 Litern auf.
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Alternativ weist der Rohrabschnitt einen variablen Querschnitt auf. Der Rohrabschnitt kann somit einen ovalen oder elliptischen Querschnitt an den Enden derart aufweisen, dass die Enden in die Höhe der Rahmenschienen hineinpassen und einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt im mittleren Abschnitt des Rohrabschnitts aufweisen.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst mindestens ein Endteil Verbindungseinrichtungen zum Einleiten von Druckluft in den Rohrabschnitt. Durch das Einleiten von Druckluft in den Querträger kann der Querträger auch ein Druckgefäß darstellen. Die Verbindungseinrichtung zum Einleiten von Druckluft umfasst vorteilhafterweise eine Öffnung in dem Endteil und ein in der Öffnung angeordnetes Ventil. Durch Anordnen der Verbindungseinrichtungen zum Einleiten von Druckluft in mindestens eines der Endteile kann die Hüllfläche des Rohrabschnitts ohne unnötige Öffnungen intakt gehalten werden. Somit werden die mechanischen Eigenschaften der lasttragenden Hüllfläche durch die Anordnung der Verbindungseinrichtung an dem Endteil anstatt auf der Hüllfläche nicht verschlechtert. Auf diese Weise werden die mechanischen Eigenschaften des Querträgers optimiert. Außerdem erleichtert die Verbindungseinrichtung an dem Endteil in dem Fall, in dem der Rohrabschnitt einen Verbundwerkstoff umfasst, den Produktionsprozess im Vergleich zu der Anordnung der Verbindungseinrichtung auf dem Verbundwerkstoff-Rohrabschnitt. Typischerweise kann jede Anzahl von Verbindungseinrichtungen auf dem mindestens einen Endteil angeordnet sein. Die Verbindungseinrichtung ist abdichtend auf dem mindestens einen Endteil so angeordnet, dass das Endteil diffusionsdicht ist.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst mindestens ein Endteil ein Entleerungsventil. Wenn der Querträger mit Druckluft gefüllt ist, dann kondensiert die Druckluft, und Flüssigkeit sammelt sich innerhalb des Rohrabschnitts an. Es ist wichtig, dass die Flüssigkeit aus dem Querträger abgelassen wird, um z. B. das zusätzliche Gewicht der Flüssigkeit zu vermeiden und die Volumenkapazität der Druckluft innerhalb des Querträgers zu optimieren. Durch das Anordnen eines Entleerungsventils an einem Endteil werden Öffnungen in der Hüllfläche des Rohrabschnitts vermieden und die mechanischen Eigenschaften des Querträgers somit optimiert. Das Entleerungsventil ist geeigneterweise ein einschraubbares Ventil. Vorzugsweise ist ein Schlauch mit dem Entleerungsventil innerhalb des Rohrabschnitts verbunden. An dem anderen Ende des Schlauchs ist ein Gewicht angeordnet, um sicherzustellen, dass der Schlauch an dem niedrigsten Punkt des Querträgers gehalten wird, an dem sich der größte Teil der Flüssigkeit ansammelt. Wenn das Ventil offen ist, wird die Flüssigkeit aufgrund des durch die Druckluft innerhalb des Querträgers verursachten Drucks durch den Schlauch ausgestoßen. Auf diese Weise wird eine sehr effiziente und einfache Art des Entleerens von Flüssigkeit aus dem Querträger erreicht. Der Schlauch ist nicht fest an dem Querträger befestigt und somit leicht entfernbar, dieser kann deshalb leicht ausgetauscht werden.
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Geeigneterweise umfasst ein Endteil eine Verbindungseinrichtung zum Einleiten von Druckluft und das andere Endteil ein Entleerungsventil.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst jedes Endteil eine Rückplatte, die senkrecht zu der Erweiterung des Rohrabschnitts an dem jeweiligen Ende des Rohrabschnitts angeordnet ist. Die Rückplatten sind angeordnet, um die jeweiligen Enden der Rohrabschnitte abzudecken. Die Rückplatten umfassen vorzugsweise mindestens eine Gewindebohrung, um die Rückplatte mittels einer Befestigungseinrichtung an den Rahmenschienen zu befestigen.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist der Rohrabschnitt offene Enden auf, und jedes Endteil umfasst eine Flanschanordnung mit einem Schlitz, wobei das Ende des Rohrabschnitts in den Schlitz eingeführt wird und an der Flanschanordnung anhaftet. Jedes Endteil ist vorzugsweise so konfiguriert, dass es eine Rückplatte und eine Flanschanordnung umfasst. Die Flanschanordnung ist so angeordnet, dass sie sich senkrecht von der Ebene der Rückplatte in Form des Querschnitts des Rohrabschnitts erstreckt. Geeigneterweise erstreckt sich die Flanschanordnung senkrecht von der Ebene der Rückplatte in Form einer Ellipse. Die Flanschanordnung umfasst geeigneterweise ein erstes Flanschelement und ein zweites Flanschelement, welches koaxial angeordnet ist, wobei das erste Flanschelement das zweite Flanschelement so umgibt, dass ein Schlitz zwischen dem ersten und dem zweiten Flanschelement ausgebildet wird. Das Ende des Rohrabschnitts wird in den Schlitz eingeführt, wobei das erste Flanschelement die Außenseite des Rohrabschnitts umgibt und das zweite Flanschelement innerhalb des Rohrabschnitts angeordnet ist. Klebstoff wird so auf den Schlitz aufgebracht, dass der Rohrabschnitt an der Flanschanordnung anhaftet. Durch ein derartiges Konfigurieren der Endteile, dass der Rohrabschnitt durch das Einführen der Enden des Rohrabschnitts in einen Schlitz einer Flanschanordnung befestigt wird, haftet der Rohrabschnitt an dem Endteil innerhalb und außerhalb an, wodurch eine starke Klebeverbindung erhalten wird. Die Flanschanordnung erleichtert auch die Montage der Endteile an dem Rohrabschnitt und somit die Herstellung des Querträgers.
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Das erste Flanschelement und das zweite Flanschelement können einen verjüngten Querschnitt aufweisen, sodass das jeweilige Flanschelement dünner wird, je weiter es sich von der Rückplatte erstreckt. Durch den verjüngten Querschnitt sind die Flanschelemente an ihren jeweiligen Enden schwächer, sodass sie dem Rohrabschnitt folgen können, wenn er sich aufgrund von mechanischen Lasten verformt. Auf diese Weise wird die Spannungskonzentration in dem Klebstoff reduziert, wodurch das Risiko eines Abblätterns minimiert wird. Vorzugsweise wird der Klebstoff so aufgebracht, dass er die Enden des ersten und zweiten Flanschelements abdeckt und sich darüber hinaus erstreckt. Der Klebstoff kann durch mindestens eine Öffnung in der Rückplatte aufgebracht werden, wobei die Öffnung in Fluidverbindung mit dem Schlitz der Flanschanordnung steht.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist der Rohrabschnitt offene Enden auf, und die Enden des Rohrabschnitts sind in Richtung der Endteile verjüngt, wobei jedes verjüngte Ende einen entsprechenden trichterförmigen Abschnitt des Endteils umgibt und daran anhaftet. Jedes Endteil umfasst einen trichterförmigen Abschnitt, der von der Rückplatte hervorsteht und sich in den Rohrabschnitt erstreckt. Der trichterförmige Abschnitt konvergiert somit innerhalb des Rohrabschnitts, sodass sich der Durchmesser des trichterförmigen Abschnitts erhöht, je weiter weg er sich von der Rückplatte erstreckt. Der Klebstoff wird geeigneterweise auf die Innenseite der verjüngten Enden des Rohrabschnitts und auf die Außenseite des entsprechenden trichterförmigen Abschnitts aufgebracht. Vorzugsweise haftet ein Abschnitt des verjüngten Endes an einem Abschnitt des trichterförmigen Endes an, wobei der Abschnitt des verjüngten Endes und der Abschnitt des trichterförmigen Endes im Wesentlichen dieselbe Neigung aufweisen und diese somit im Wesentlichen parallel sind. Durch Konfigurieren des Rohrabschnitts mit verjüngten Enden, sodass dieser den entsprechenden trichterförmigen Abschnitt des Endteils umgibt, wird ein Formschluss zwischen dem Rohrabschnitt und dem Endteil erreicht, der die Befestigung zwischen dem Rohrabschnitt und dem Endteil weiter verstärkt.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist der Rohrabschnitt geschlossene Enden auf, und die Endteile werden an den Innenseiten der geschlossenen Enden des Rohrabschnitts angebracht. Die Endteile weisen vorzugsweise dieselbe Form auf, wie der Querschnitt an den Enden des Rohrabschnitts. Die geschlossenen Enden des Rohrabschnitts und die Endteile umfassen wenigstens ein Loch zur Befestigung an den Rahmenschienen mittels einer Befestigungseinrichtung. Das mindestens eine Loch in den Endteilen weist ein geeignetes Gewinde auf. Durch Ankleben der Endteile an den Innenseiten der geschlossenen Enden und die Befestigung des Querträgers mittels einer Befestigungseinrichtung an den Rahmenschienen wird eine mechanische Verbindung erreicht. Die geschlossenen Enden des Rohrabschnitts liegen somit an den Rahmenschienen an, und werden zwischen den Endteilen und den Rahmenschienen eingeklemmt. Die Endteile umfassen vorzugsweise Rückplatten, die parallel zu den geschlossenen Enden des Rohrabschnitts angeordnet sind, und eine umfangsmäßig gekrümmte Kante. Die umfangsmäßig gekrümmte Kante erstreckt sich von der Rückplatte derart, dass sie an der Innenseite der Hüllfläche des Rohrabschnitts anliegt. Auf diese Weise wird die Befestigungsfläche erhöht und eine starke Klebeverbindung erzielt.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist der Rohrabschnitt geschlossene Enden auf, und die Endteile werden an den Außenseiten der geschlossenen Enden des Rohrabschnitts angebracht. Die Endteile umfassen Rückplatten, die geeigneterweise rechteckig sind und im Wesentlichen dieselbe Breite und Höhe wie die Enden des Rohrabschnitts aufweisen. Die Rückplatte kann jede beliebige Form aufweisen, und deckt geeigneterweise den Bereich des geschlossenen Endes des Rohrabschnitts ab. Die Höhe und die Breite der Rückplatte und somit des Endteils kann dadurch größer als die Höhe und die Breite des Endes des Rohrabschnitts sein. Der Klebstoff wird vorzugsweise auf dem im Wesentlichen gesamten Bereich der geschlossenen Enden des Rohrabschnitts aufgebracht. Auf diese Weise werden eine große Befestigungsfläche und eine starke Klebeverbindung erreicht. Außerdem wird durch Befestigung der Endteile auf den Außenseiten der geschlossenen Enden des Rohrabschnitts das Innenvolumen des Querträgers optimiert.
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Weitere Gegenstände, Vorteile und neuartige Merkmale der vorliegenden Erfindung werden Fachleuten auf diesem Gebiet anhand der nachfolgenden Details und auch durch Umsetzen der Erfindung in die Praxis offensichtlich. Obgleich die Erfindung nachfolgend beschrieben wird, sollte bemerkt werden, dass diese nicht auf die spezifischen beschriebenen Details beschränkt ist. Fachleute, die Zugang zu den Lehren aus diesem Dokument haben, werden weitere Anwendungen, Modifikationen und Einbaumöglichkeiten innerhalb anderer Bereiche erkennen, die innerhalb des Umfangs der Erfindung liegen.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Für ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung und weiterer Gegenstände und Vorteile von dieser sollte die nachfolgende Beschreibung zusammen mit den zugehörigen Zeichnungen gelesen werden, wobei dieselben Bezugszeichen ähnliche Posten in den unterschiedlichen Diagrammen bezeichnen, wobei:
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1 schematisch ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
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2a schematisch ein Fahrzeugrahmen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
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2b schematisch ein Fahrzeugrahmen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
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3a schematisch einen Querträger gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
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3b schematisch ein Detail eines Querträgers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
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4 schematisch einen Querträger gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
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5 schematisch einen Querträger gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
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6 schematisch einen Querträger gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht; und
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7 schematisch einen Querträger gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
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Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
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1 veranschaulicht schematisch eine Seitenansicht eines Fahrzeugs 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das Fahrzeug 1 umfasst einen Verbrennungsmotor 2 und ein Getriebe 4. Das Getriebe 4 ist mit den Antriebsrädern 6 des Fahrzeugs 1 verbunden, und die Antriebsräder 6 sind an einem Fahrzeugrahmen 8 angeordnet. Der Fahrzeugrahmen 8 umfasst zwei längliche Rahmenschienen 10, die durch Querprofile (nicht dargestellt) und einen Querträger (nicht dargestellt) gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verbunden sind. Das Fahrzeug 1 kann ein Nutzfahrzeug wie z. B. ein Lkw oder ein Bus sein. Das Fahrzeug 1 kann alternativ ein Pkw sein.
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2a veranschaulicht schematisch einen Fahrzeugrahmen 8 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Antriebsräder 6 sind an dem Fahrzeugrahmen 8 angeordnet. Nur zwei Antriebsräder 6 sind in 2a veranschaulicht, wobei jedoch jede beliebige Anzahl von Antriebsrädern 6 oder jede beliebige Art von Rädern an dem Fahrzeug 8 innerhalb des Umfangs der Erfindung angebracht sein kann. Der Fahrzeugrahmen 8 umfasst zwei längliche parallele Rahmenschienen 10, die mittels Querprofilen 11 und einem Querträger 12 verbunden sind. Jede Anzahl von Querträgern 12 könnte an den Rahmenschienen 10 befestigt werden und somit die Querprofile 11 ersetzen. Der Querträger 12 umfasst einen hohlen Rohrabschnitt 14 und an den entgegengesetzten Enden 18, 18' des Rohrabschnitts 14 befestigte Endteile 16, 16', wobei die Endteile 16, 16' zum Befestigen an den Rahmenschienen 10 des Fahrzeugrahmens 8 angepasst sind. Der Rohrabschnitt 14 ist an dem jeweiligen Endteil 16, 16' mit einer Klebeverbindung befestigt. Die Klebeverbindung umfasst geeigneterweise jede Art von zwischen dem Rohrabschnitt 14 und den Endteilen 16, 16' aufgetragenem Klebstoff. Der Klebstoff kann ein Epoxidklebstoff sein.
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Der Rohrabschnitt 14 umfasst vorzugsweise ein leichtgewichtiges Material, z. B. einen Faserverbundwerkstoff wie z. B. einen Kohlenstoff-Faserverbundwerkstoff. Durch die Konstruktion des Rohrabschnitts 14 aus einem leichtgewichtigen Material wird das Gewicht des Querträgers 12 minimiert. Die Endteile 16, 16' bestehen geeigneterweise aus einem Metall wie z. B. Aluminium oder Stahl.
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Mindestens eines der Endteile 16, 16' umfasst eine Verbindungseinrichtung (nicht dargestellt) zum Einleiten von Druckluft in den Rohrabschnitt 14. Die Verbindungseinrichtung steht somit in Verbindung mit dem Inneren des Rohrabschnitts 14. Durch Einleiten von Druckluft in den Querträger 12 stellt der Querträger 12 auch ein Druckgefäß dar. Die Druckluft kann für ein Bremssystem, Aufhängungsanordnung oder Ähnliches vorgesehen sein. Durch Anordnen der Verbindungseinrichtung auf dem Endteil 16, 16' anstatt auf der Hüllfläche des Rohrabschnitts 14 werden die mechanischen Eigenschaften der lasttragenden Hüllfläche nicht verschlechtert. Auf diese Weise werden die mechanischen Eigenschaften des Querträgers 12 optimiert. Typischerweise kann jede Anzahl von Verbindungsmitteln auf mindestens einem Endteil 16, 16' vorhanden sein. Die Verbindungseinrichtung ist abdichtend auf dem mindestens einen Endteil 16, 16' so angeordnet, dass das Endteil 16, 16' diffusionsdicht ist.
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2b veranschaulicht schematischeine Vorderansicht eines Fahrzeugrahmens 8 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Der Fahrzeugrahmen 8 ist geeigneterweise als der in 2a beschriebene Fahrzeugrahmen 8 konfiguriert. Der Querträger 12 umfasst somit an dem Rohrabschnitt 14 angebrachte Endteile 16, 16'. Die Endteile 16, 16' sind an den Rahmenschienen 10 mittels mindestens einer Befestigungsvorrichtung wie z. B. einer Schraube oder einem Bolzen befestigt. Die Rahmenschienen 10 sind C-förmig, und da der Querträger 12 zwischen den Rahmenschienen 10 angeordnet ist, ist die Höhe des Querträgers 12 durch die Höhe der Rahmenschienen 10 begrenzt. Die Höhe des Querträgers 12 überschreitet somit nicht die innere Höhe der C-förmigen Rahmenschienen 10.
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3a veranschaulicht schematisch einen Querträger 12 für einen Fahrzeugrahmen 8 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Der Querträger 12 ist geeigneterweise wie in 2a beschrieben konfiguriert. Ein Teil des Querträgers 12 wurde aus der Figur entfernt, um das Innere des Querträgers 12 darzustellen. Der Querträger 12 umfasst einen Rohrabschnitt 14 mit einem ovalen oder elliptischen Querschnitt, und der Rohrabschnitt 14 weist offene Enden 18, 18' auf. Der Rohrabschnitt 14 kann einen ovalen oder elliptischen Querschnitt an den Enden 18, 18' und einen kreisförmigen Querschnitt an dem mittleren Abschnitt des Rohrabschnitts 14 aufweisen. Die Endteile 16, 16' weisen jeweils eine Flanschanordnung 22 mit einem Schlitz 24 auf, wobei die Enden 18, 18' des Rohrabschnitts 14 in den Schlitz 24 eingeführt und an der Flanschanordnung 22 angeklebt werden. Jedes Endteil 16, 16' umfasst eine Rückplatte 20 und eine Flanschanordnung 22. Die Flanschanordnung 22 erstreckt sich senkrecht von der Ebene der Rückplatte 20 in Form des Querschnitts der Enden 18, 18' des Rohrabschnitts 14. Bei dieser Ausführungsform erstreckt sich die Flanschanordnung 22 somit senkrecht von der Ebene der Rückplatte 20 in Form eines Ovals oder einer Ellipse. Die Flanschanordnung 22 umfasst ein erstes Flanschelement 22' und ein zweites Flanschelement 22'', die koaxial angeordnet sind, wobei das erste Flanschelement 22' das zweite Flanschelement 22'' so umgibt, dass ein Schlitz 24 zwischen dem ersten und dem zweiten Flanschelement 22', 22'' ausgebildet wird. Die Enden 18, 18' des Rohrabschnitts 14 werden in den Schlitz 24 eingeführt, wobei das erste Flanschelement 22' die Außenseite des Rohrabschnitts 14 umgibt und das zweite Flanschelement 22'' innerhalb des Rohrabschnitts 14 angeordnet ist. Es wird Klebstoff in dem Schlitz 24 aufgebracht, sodass der Rohrabschnitt 14 an der Flanschanordnung 22 auf der Innenseite und der Außenseite anklebt, und dadurch eine starke Klebeverbindung erreicht wird.
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Die Rückplatte 20 des jeweiligen Endteils 16, 16' umfasst mindestens eine Gewindebohrung 26 zum Befestigen an den Rahmenschienen 10 des Fahrzeugrahmens 8. Mindestens eines der Endteile 16, 16' umfasst außerdem mindestens eine Verbindungseinrichtung 28 zum Einleiten von Druckluft. Die Verbindungseinrichtung 28 umfasst geeigneterweise eine Öffnung in der Rückplatte 20 und ein in der Öffnung angeordnetes Ventil (nicht dargestellt).
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3b stellt schematisch eine Querschnittsansicht der Flanschanordnung 22 der Endteile 16, 16' und des Querträgers 12 dar, wie in 3a gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Die Flanschanordnung 22 umfasst ein erstes Flanschelement 22' und ein zweites Flanschelement 22'', die parallel angeordnet sind, sodass ein Schlitz 24 zwischen dem ersten Flanschelement 22' und dem zweiten Flanschelement 22'' ausgebildet wird. Ein Klebstoff 30 wird in dem Schlitz 24 aufgebracht, sodass sich Klebstoff 30 auf der Innenseite des Rohrabschnitts 14 des Querträgers 12 und auf der Außenseite des Rohrabschnitts 14 befindet. Das erste Flanschelement 22' und das zweite Flanschelement 22'' sind in einer von der Rückplatte 20 wegweisenden Richtung und in einer zum Rohrabschnitt 14 des Querträgers 12 hinweisenden Richtung verjüngt. Auf diese Weise sind die Flanschelemente 22', 22'' an ihren jeweiligen Enden 23', 23'' schwächer, sodass sie dem Rohrabschnitt 14 folgen können, wenn dieser sich aufgrund von mechanischen Lasten verformt. Auf diese Weise wird die Spannungskonzentration im Klebstoff 30 reduziert, wodurch das Risiko des Abblätterns minimiert wird. Der Klebstoff 30 kann durch mindestens eine Öffnung 32 in der Rückplatte 20 aufgebracht werden, die in Fluidverbindung mit dem Schlitz 24 angeordnet ist. Der Klebstoff wird geeigneterweise auf und über die Enden 23', 23'' des ersten und zweiten Flanschelements 22', 22'' aufgebracht, um die Klebebindung zwischen der Flanschanordnung 22 und dem Rohrabschnitt 14 zu verstärken.
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4a veranschaulicht schematisch eine Querschnittsansicht eines Querträgers 12 für einen Fahrzeugrahmen 8 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Der Querträger 12 ist geeigneterweise wie in 2a beschrieben konfiguriert. Nur ein Ende 18, 18' des Rohrabschnitts 14 und ein Endteil 16, 16' ist in der Figur dargestellt, wobei jedoch beide Enden 18, 18' des Rohrabschnitts 14 und beide Endteile 16, 16' im Wesentlichen identisch sind. Der Rohrabschnitt 14 weist offene Enden 18, 18' auf, die in Richtung der Endteile 16, 16' verjüngt sind. Jedes verjüngte Ende 18, 18' umgibt einen entsprechenden trichterförmigen Abschnitt 40 des Endteils 16, 16' und ist daran angebracht. Der Rohrabschnitt 14 und der trichterförmige Abschnitt 40 weisen identisch ausgebildete Querschnitte auf. Somit kann der Rohrabschnitt 14 einen ovalen oder elliptischen Querschnitt aufweisen, wobei der trichterförmige Abschnitt 40 einen ovalen oder elliptischen Querschnitt aufweist. Jedes Endteil 16, 16' umfasst einen trichterförmigen Abschnitt 40, der von der Rückplatte 20 hervorsteht und sich in den Rohrabschnitt 14 erstreckt. Der trichterförmige Abschnitt 40 konvergiert somit innerhalb des Rohrabschnitts 14, sodass sich der Durchmesser des trichterförmigen Abschnitts 40 vergrößert, je weiter weg er sich von der Rückplatte 20 erstreckt. Der Klebstoff 30 wird auf die Innenseite eines geneigten Abschnitts 42 der verjüngten Enden 18, 18' des Rohrabschnitts 14 und auf die Außenseite eines geneigten Abschnitts 44 des trichterförmigen Abschnitts 40 aufgebracht. Der geneigte Abschnitt 42 des verjüngten Endes 18, 18' und der geneigte Abschnitt 44 des trichterförmigen Abschnitts 40 weist im Wesentlichen dieselbe Neigung auf, weshalb sie im Wesentlichen parallel sind. Die verjüngten Enden 18, 18' des Rohrabschnitts 14 stellen zusammen mit dem dementsprechend trichterförmigen Abschnitt 40 des Endteils 16, 16' einen Formschluss bereit, der zusätzlich zu der Klebebindung die Befestigung zwischen dem Rohrabschnitt 14 und dem Endteil 16, 16' verstärkt. Die Rückplatte 20 des Endteils 16, 16' umfasst mindestens eine Gewindebohrung 26 zur Befestigung mittels einer Befestigungseinrichtung an den Rahmenschienen 10 des Fahrzeugrahmens 8. Die Rückplatte 20 umfasst außerdem mindestens ein Verbindungsmittel 28 zum Einleiten von Druckluft. Das Verbindungsmittel 28 zum Einleiten von Druckluft steht somit in Verbindung mit dem Inneren des Rohrabschnitts 14.
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5 veranschaulicht schematisch eine Querschnittsansicht eines Querträgers 12 für einen Fahrzeugrahmen 8 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Der Querträger 12 ist geeigneterweise konfiguriert, wie in 2a beschrieben. Der Rohrabschnitt 14 des Querträgers 12 weist geschlossene Enden 18, 18' auf, und das Endteil 16, 16' ist jeweils an der Innenseite des jeweils geschlossenen Endes 18, 18' des Rohrabschnitts 14 angeklebt. Nur ein Ende 18, 18' des Rohrabschnitts 14 und ein Endteil 16, 16' ist in der Figur dargestellt, wobei jedoch beide Enden 18, 18' des Rohrabschnitts 14 und beide Endteile 16, 16' im Wesentlichen identisch sind. Das Endteil 16, 16' weist vorzugsweise dieselbe Form wie der Querschnitt des Endes 18, 18' des Rohrabschnitts 14 auf. Bei dieser Ausführungsform weisen die Enden 18, 18' des Rohrabschnitts 14 einen ovalen oder elliptischen Querschnitt auf, und das Endteil 16, 16' weist somit die Form eines Ovals oder einer Ellipse auf. Das geschlossene Ende 18, 18' des Rohrabschnitts 14 und das Endteil 16, 16' umfassen mindestens ein Loch 26 zum Befestigen mittels einer Befestigungseinrichtung an der Rahmenschiene 10. Das mindestens eine Loch 26 in dem Endteil 16, 16' weist ein Gewinde auf. Durch Ankleben des Endteils 16, 16' an die Innenseite des geschlossenen Endes 18, 18' und die Befestigung des Querträgers 12 mit einer Befestigungseinrichtung (nicht dargestellt) an der Rahmenschiene 10 wird eine mechanische Verbindung erreicht. Das geschlossene Ende 18, 18' des Rohrabschnitts 14 liegt somit an der Rahmenschiene 10 an, und wird zwischen dem Endteil 16, 16' und der Rahmenschiene 10 eingeklemmt. Das Endteil 16, 16' umfasst vorzugsweise eine Rückplatte 20, die parallel zu dem geschlossenen Ende 18, 18' des Rohrabschnitts 14 angeordnet ist, und eine umfangsmäßig gekrümmte Kante 50. Die umfangsmäßig gekrümmte Kante 50 erstreckt sich von der Rückplatte 20 derart, dass sie an der Innenseite der Hüllfläche des Rohrabschnitts 14 anliegt. Auf diese Weise wird die Befestigungsfläche erhöht und eine starke Klebeverbindung erzielt. Um das Endteil 16, 16' an der Innenseite des geschlossenen Endes 18, 18' des Rohrabschnitts 14 befestigen zu können, muss der Rohrabschnitt 14 in zwei Teilen hergestellt werden, wobei jedes ein geschlossenes Ende 18, 18' umfasst. Nachdem die Endteile 16, 16' an dem jeweiligen Ende 18, 18' angebracht wurden, können die zwei Teile des Rohrabschnitts 14 z. B. mittels eines Klebstoffs befestigt werden.
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6 veranschaulicht schematisch eine Querschnittsansicht eines Querträgers 12 für einen Fahrzeugrahmen 8 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Der Querträger 12 ist geeigneterweise wie in 2a beschrieben konfiguriert. Der Rohrabschnitt 14 des Querträgers 12 weist geschlossene Enden 18, 18' auf, und die Endteile 16, 16' werden an der Außenseite der geschlossenen Enden 18, 18' des Rohrabschnitts 14 angebracht. Nur ein Ende 18, 18' des Rohrabschnitts 14 und ein Endteil 16, 16' ist in der Figur dargestellt, wobei jedoch beide Enden 18, 18' des Rohrabschnitts 14 und beide Endteile 16, 16' im Wesentlichen identisch sind. Das Endteil 16, 16' umfasst eine Rückplatte 20, die rechteckig mit im Wesentlichen derselben oder größeren Breite und Höhe wie das Ende 18, 18' des Rohrabschnitts 14 sein kann. Die Enden 18, 18' des Rohrabschnitts 14 können einen ovalen oder elliptischen Querschnitt oder jede andere Form von Querschnitt aufweisen. Die Rückplatte 20 und somit das Endteil 16, 16' kann jede beliebige Form aufweisen, und deckt geeigneterweise den Bereich des geschlossenen Endes 18, 18' des Rohrabschnitts 14 ab. Der Klebstoff (nicht dargestellt) wird vorzugsweise auf im Wesentlichen den gesamten Bereich des geschlossenen Endes 18, 18' des Rohrabschnitts 14 aufgebracht. Auf diese Weise wird eine große Befestigungsfläche erreicht und eine starke Klebeverbindung erzielt. Die Rückplatte 20 umfasst mindestens eine Gewindebohrung 26 zum Befestigen mittels einer Befestigungseinrichtung (nicht dargestellt) an der Rahmenschiene 10. Das Loch 26 in dem geschlossenen Ende 18, 18' des Rohrabschnitts 14 muss nicht mit einem Gewinde versehen sein, wodurch der Herstellungsprozess vereinfacht wird.
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7 veranschaulicht schematisch eine Querschnittsansicht eines Querträgers 12 für einen Fahrzeugrahmen 8 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Der Querträger 12 könnte als Querträger 12 konfiguriert werden, wie dieser in jeder beliebigen von 2a–6 beschrieben ist. Der Rohrabschnitt 14 des Querträgers 12 ist an einem Endteil 16, 16' mittels eines Klebstoffs befestigt, und das Endteil ist an der Rahmenschiene 10 des Fahrzeugrahmens 8 befestigt. Eine Vielzahl von Löchern 26 in dem Endteil 16, 16' zum Befestigen mittels einer Befestigungseinrichtung (nicht dargestellt) ist durch gestrichelte Linien veranschaulicht. Das Endteil 16, 16' umfasst ein Entleerungsventil 70, welches sich durch eine Öffnung in der Rahmenschiene 10 erstreckt. Wenn der Querträger 12 mit Druckluft gefüllt ist, dann kondensiert die Druckluft, und Flüssigkeit sammelt sich innerhalb des Rohrabschnitts 14 an. Es ist wichtig, dass diese Flüssigkeit aus dem Querträger 12 abgelassen wird. Das Entleerungsventil 70 ist geeigneterweise ein einschraubbares Ventil. Ein Schlauch 72 ist mit dem Entleerungsventil 70 innerhalb des Rohrabschnitts 14 verbunden. An dem anderen Ende des Schlauchs 72 ist ein Gewicht 74 angeordnet, um sicherzustellen, dass der Schlauch 72 an dem niedrigsten Punkt des Querträgers 12 gehalten wird, an dem sich der größte Teil der Flüssigkeit ansammelt. Wenn das Entleerungsventil 70 offen ist, wird die Flüssigkeit aufgrund des durch die Druckluft innerhalb des Querträgers 12 verursachten Drucks durch den Schlauch 72 ausgestoßen. Der Schlauch 72 ist entfernbar an dem Entleerungsventil 70 angebracht.
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Die vorhergehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird zum Zwecke der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Sie soll nicht als erschöpfend oder die Erfindung auf die beschriebenen Ausführungsformen begrenzend angesehen werden. Viele Modifikationen und Variationen werden für Fachleute auf diesem Gebiet offensichtlich sein. Die Ausführungsformen wurden gewählt und beschrieben, um die Prinzipien der Erfindung und ihre praktischen Anwendungen bestmöglich zu erklären, wodurch anderen Fachleuten ermöglicht wird, die Erfindung in Bezug auf unterschiedliche Ausführungsformen und mit den unterschiedlichen Modifikationen zu verstehen, wie sie für die jeweilige in Betracht gezogene Nutzung geeignet sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2010/0327573 A1 [0003]
