DE10221346C1 - Anbindung für ein Fahrerhaus - Google Patents
Anbindung für ein FahrerhausInfo
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Abstract
Um eine Anbindung für ein Fahrerhaus an einem Rahmen eines Fahrzeugs mit einer gefederten Lagereinheit, die ein Verschwenken des Fahrerhauses ermöglicht, sowie mit einem Verbindungselement, über welches eine Verbindung zwischen der fahrerseitigen Lagereinheit und Rahmen hergestellt wird, zu schaffen, die eine möglichst hohe Insassensicherheit sowie die Sicherheit Dritter gewährleistet und die gleichzeitig kostengünstig herzustellen ist, wird vorgeschlagen, ein Fangelement vorzusehen, welches mit seinem einen Ende an dem Verbindungselement und mit seinem anderen Ende an dem Rahmen festgelegt ist.
Description
Die Erfindung betrifft eine Anbindung für ein Fahrerhaus an ei
nem Rahmen eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentan
spruchs 1.
Die Fahrzeugsicherheit ist mittlerweile auch bei der Entwick
lung von Nutzfahrzeugen ein wichtiges Ziel. Dabei spielt unter
anderem die Auslegung der Anbindung des Fahrerhauses an den
Fahrzeugrahmen eine große Rolle. Orientiert man sich am realen
Unfallgeschehen, so ist erkennbar, dass der für die Auslegung
eines Fahrerhauses bzw. der zugehörigen Fahrerhauslagerung kri
tische Unfalltyp das Auffahren auf einen vorausfahrenden LKW
ist. Die Situation ist besonders dann problematisch, wenn die
Rahmensysteme oder der Aufbau der aufeinanderfahrenden Fahrzeu
ge auf unterschiedlicher Höhe angeordnet sind. In einem solchen
Fall wird nämlich bei keinem Fahrzeug die Aufprallenergie di
rekt in das Rahmensystem eingeleitet, sondern es sind Bauteile
betroffen, die oberhalb bzw. unterhalb des Rahmens angeordnet
sind. In den wenigsten Fällen wird die Aufprallenergie in das
Rahmensystem direkt eingeleitet. Ein Fahrerhaus wird insbeson
dere dann in Mitleidenschaft gezogen, wenn das Rahmensystem,
Aufbau oder Anhängerheck des vorausfahrenden Fahrzeugs höher
ist als das des dahinter fahrenden Fahrzeugs.
Aus der DE 198 31 314 A1 ist eine Anbindung für ein Fahrerhaus
an einem Rahmen eines Fahrzeugs bekannt, welche eine gefederte
Lagereinheit aufweist, die ein Kippen des Fahrerhauses ermög
licht. Des weiteren weist die Anbindung ein Verbindungselement
auf, über welches eine Verbindung zwischen der Lagereinheit und
dem Fahrerhaus hergestellt wird. Bei der bekannten Anordnung
besteht das Verbindungselement aus mehreren Komponenten. Zum
einen ist ein Federhalterarm vorgesehen. Neben dem Federhalter
arm ist ein mehrteiliges Anbindungselement vorgesehen, welches
einen Längsarm sowie einen Lagerbock aufweist, die miteinander
in Verbindung stehen. Das mehrteilige Anbindungselement ist so
ausgelegt, dass es sich im Fall eines Aufpralls energieverzeh
rend deformiert und die Verbindung zwischen Fahrerhaus und Rah
men möglichst lange hält.
Nachteilig an der bekannten Anordnung ist, dass sie aufwendig
in der Herstellung und damit teuer ist. So müssen mehrere Teile
hergestellt und montiert werden. Des weiteren müssen die ein
zelnen Teile von der Werkstoffbeschaffenheit und ihrer Form so
gestaltet werden, dass die gewünschte energieverzehrende Wir
kung bei der Deformation eintritt und dass die Deformation
ebenfalls in der gewünschten Weise eintritt. So ist beispiels
weise der Längsarm leicht nach oben durchgebogen und - von oben
betrachtet - ungerade ausgeführt. In den Lagerbock sind gezielt
Einbuchtungen aufgebracht.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die
Aufgabe zugrunde, eine Anbindung für ein Fahrerhaus an einem
Rahmen eines Fahrzeugs zu schaffen, die eine möglichst hohe In
sassensicherheit sowie größtmöglichen Schutz Dritter gewähr
leistet und die gleichzeitig kostengünstig herzustellen ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anbindung für ein
Fahrerhaus an einem Rahmen eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbe
griff des Patentanspruchs 1 durch die kennzeichnenden Merkmale
dieses Anspruchs gelöst.
Demnach zeichnet sich die Erfindung durch ein Fangelement aus,
welches mit seinem einen Ende an dem Verbindungselement und mit
seinem anderen Ende an dem Rahmen festgelegt ist. Das Fangele
ment stellt neben dem Verbindungselement eine zusätzliche Ver
bindung zwischen Fahrerhaus und Rahmen dar - die im Normalbe
trieb nicht wesentlich belastet wird - und dient dazu, in das
Fahrerhaus oder die Lagereinheit bei einem Aufprall eingelei
tete Kräfte in den Rahmen weiterzuleiten, sich zu deformieren
und eine zuverlässige Verbindung zwischen Fahrerhaus und Rahmen
zu gewährleisten. Mit anderen Worten: durch das Fangelement
wird das Fahrerhaus solange geführt verschoben, bis ein Zurück
verlagern aufgrund eines Anstoßens eines eindringenden Hinder
nisses an den Motorblock nicht mehr möglich ist. Durch die er
findungsgemäße Lösung wird das Risiko eines vollständigen Lö
sens des Fahrerhauses vom Rahmen minimiert. Dadurch wird zum
einen die Insassensicherheit erhöht und zum anderen die poten
tielle Gefährdung Dritter reduziert, da das Fahrerhaus auch
nach dem Aufprall auf dem Rahmen gehalten wird.
Ein anderer Aspekt der Erfindung ist der, dass das Fangelement
einfach herzustellen ist, weil es einteilig ausgeführt werden
kann. Bezogen auf die Kosten ist noch ein weiterer Vorteil zu
beachten, die übrige Konstruktion muss nur in geringem Umfang
verändert werden. Es muss lediglich ein weiteres Bauteil, näm
lich das Fangelement hergestellt und montiert werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Anbindungspunkt des Fang
elements an dem Rahmen von vorne gesehen hinter einem Anbin
dungspunkt des Verbindungselements am Rahmen angeordnet. Da
durch wird erreicht, dass nach dem Versagen der rahmenseitigen
Verbindung der Lagereinheit eine genügend große Rückverlagerung
des Fahrerhauses unter der Deformation der Fangbleche stattfin
den kann. Die Bleche werden hierbei nicht durch übermäßige Zug
belastung beansprucht sondern unterliegen einer definierten
Faltung.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Fangelement in
Längsrichtung so ausgebildet, dass der Anbindungspunkt Fangele
ment/Rahmen von vorne gesehen näher zur Mitte als der Anbin
dungspunkt Verbindungselement/Rahmen angeordnet ist. Dies er
möglicht eine definierte Faltung der Bleche.
Das Fangelement kann beispielsweise aus einem Blech bestehen.
Auf diese Weise ist es einfach und kostengünstig herzustellen.
Es kann durch Stanzen und/oder Biegen in seine Form gebracht
werden und es sind - im Gegensatz zu Gussteilen - keine spe
ziell angefertigten Formen zur Herstellung notwendig.
Das Fangelement kann aus einem Material mit einer hohen Dukti
lität bestehen. Dies hat den Vorteil, dass es zäh ist und
gleichzeitig eine hohe Dehnfähigkeit aufweist. Diese Eigen
schaften erfüllt beispielsweise der Stahl S500MC (Stahl
EN10149, Werkstoffnummer 1.0984). Diese Materialeigenschaften
begünstigen im Falle eines Aufpralls eine gute Verformbarkeit
des Fangelementes, ohne dass seine Versagensgrenze überschrit
ten wird. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass zwischen
dem Verbindungselement und dem Rahmen möglichst lange eine Ver
bindung bestehen bleibt, die eine Anbindung des Fahrerhauses an
den Rahmen gewährleistet. Somit wird vermieden, dass sich das
Fahrerhaus von dem Rahmen löst. Zudem kann bei der Verformung
des Fangelementes ein Teil der eingeleiteten Energie absorbiert
werden, so dass nur noch ein reduzierter Anteil an Energie in
den Rahmen eingeleitet werden muss. Simulationen haben gezeigt,
dass etwa 13% der ursprünglich eingeleiteten Energie über die
Verformung des Fangelementes absorbiert werden können. Die ei
gentliche Energieabsorbtion findet in dem Moment statt, in dem
eine Rückverlagerung des Fahrerhauses nicht mehr möglich ist o
der das eindringende Hindernis am Motorblock anstößt.
Das Fangelement kann über seine gesamte Länge eine im wesentli
chen gleiche Breite aufweisen. Seine Endbereiche können abge
rundet sein. In das Fangelement können Bohrungen zur Aufnahme
von Befestigungselementen eingebracht sein.
Zwischen dem Verbindungselement und dem Rahmen kann eine Kon
sole vorgesehen sein. Diese Konsole hat den Zweck, die La
gereinheit und somit das gesamte Fahrerhaus relativ zum Rahmen
zu adaptieren. Sie nimmt an ihrem nach oben weisenden Ende die
Lagereinheit auf und ist mit ihren nach unten weisenden Enden
mit dem Rahmen verbunden. Die Konsole kann aus einem spröden
Werkstoff bestehen. Diese Werkstoffeigenschaften erfüllt bei
spielsweise der Gusswerkstoff GGG60. Die relativ geringe Dehn
fähigkeit des Werkstoffs wurde gewählt, um ein Versagen der
Konsole im Kollisionsfall gegebenenfalls zu gewährleisten.
Die Konsole kann an zwei voneinander beabstandeten Stellen mit
dem Rahmen verbunden sein, von denen die eine Stelle von vorne
gesehen hinter der anderen Stelle liegt. Dazu kann die Konsole
zwei Schenkel aufweisen, die wie bei einem umgekehrten V ange
ordnet sind und oben zusammenlaufen.
In dem Fall, in dem zwischen dem Verbindungselement und dem
Rahmen eine solche Konsole vorgesehen ist, kann sich das Fang
element von dem Anbindungspunkt zwischen Verbindungselement und
Konsole bis zu einem Anbindungspunkt zwischen Konsole und Rah
men erstrecken.
Besonders einfach fällt die Konstruktion dann aus, wenn sich
das Fangelement im wesentlichen parallel zu einem Schenkel der
Konsole erstreckt. Auf diese Weise ist es möglich, Fangelement
und Konsole mit denselben Befestigungselementen sowohl an dem
Verbindungselement als auch an dem Rahmen anzubinden, was sich
positiv auf die Herstellungskosten auswirkt.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiele des näheren erläutert. Es
zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Anbindung
für ein Fahrerhaus;
Fig. 2 eine Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Anbindung
für ein Fahrerhaus gemäß Fig. 1;
Fig. 3 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Anbindung
für ein Fahrzeug mit einer Konsole zur Erhöhung des
Fahrerhauses und
Fig. 4 eine Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Anbindung
gemäß Fig. 3.
In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Anbindung dargestellt. Von
derartigen Anbindungen sind an einem Fahrzeug in der Regel zwei
vorgesehen; auf jeder Seite des Fahrerhauses eine. Die rechte
Seite der Darstellungen gemäß den Fig. 1 und 3 weist in
Richtung Fahrzeugfront; die Darstellungen gemäß den Fig. 2
und 4 zeigen die von vorne gesehen linke Anbindung des Fahrer
hauses.
Die Anbindung weist eine Lagereinheit 1 auf. In der Lagerein
heit ist unter anderem ein Federbeinelement 2 vorgesehen. An
dem nach unten weisenden Ende des Federbeinelements 2 ist ein
Lagerauge 3 angeordnet, über welches das Fahrerhaus kippbar an
gebunden wird. Die Lagereinheit 1 wird hier nicht detaillierter
beschrieben, weil diese einen bekannten Aufbau hat, der zudem
für die Erfindung nicht relevant ist.
Die Lagereinheit 1 ist an ihrem unteren Ende an dem Anbindungs
punkt A mit einem Verbindungselement 4 verbunden. Über dieses
Verbindungselement 4 wird die Lagereinheit an einen Fahrzeug
rahmen 5 angebunden, der in den Fig. 1 und 3 nur schematisch
dargestellt ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Ver
bindungselement 4 ein geschmiedetes Bauteil. Es ist über
Schrauben 6 mit dem Rahmen 5 verbunden. Es sind 4 Schrauben
vorgesehen. Das geht aus der Front-Darstellung gemäß Fig. 2
hervor.
In den Fig. 1 bis 4 ist ein Fangelement 7 schraffiert darge
stellt. Die Schraffur dient der besseren Kennzeichnung dieses
Bauteils und soll keine Schnittdarstellung andeuten. Das Fang
element 7 besteht aus einem gebogenen Blechstreifen. Dieser
weist über seine gesamte Länge l im wesentlichen dieselbe Brei
te b auf. An den Enden ist er abgerundet ausgeführt und weist
jeweils zwei Bohrungen zur Aufnahme von Befestigungselementen
8, 9 auf. An seinem nach vorne weisenden Ende ist das Fangele
ment 7 an dem Anbindungspunkt B über Schrauben 8 an dem Verbin
dungselement 4 angelenkt. Wie aus Fig. 2 hervorgeht sind zwei
Schrauben 8 vorgesehen, die diese Verbindung herstellen. An
seinem nach hinten weisenden Ende ist es an dem Anbindungspunkt
C über Schrauben 9 an dem Rahmen 5 befestigt.
In der Seitenansicht gemäß Fig. 1 ist zu erkennen, dass das
Fangelement 7 leicht geschwungen ausgeführt ist. Zwischen den
beiden, an den Enden des Fangelementes 7 liegenden Anbindungs
punkten B, C, die in etwa auf einer Höhe liegen, ist es leicht
nach oben gewölbt.
In der Vorderansicht gemäß Fig. 2 ist erkennbar, dass das Fang
element 7 auch in Längsrichtung geschwungen ausgeführt ist. Der
Anbindungspunkt C von dem Fangelement 7 an den Rahmen 5 liegt
nicht auf der selben Linie, wie der Anbindungspunkt B des Fang
elementes 7 an dem Verbindungselement 4, sondern näher an der
Fahrzeugmitte.
Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet
sich von dem zuvor beschriebenen lediglich dadurch, dass das
Verbindungselement 4 nicht direkt mit dem Rahmen 5 sondern über
eine Konsole 11 mit dem Rahmen 5 verbunden ist. Die Konsole 11,
die hier ein Gussteil ist, ist V-förmig ausgeführt und anders
herum als ein V angeordnet. Sie weist zwei Schenkel 12 und 13
auf, von denen der Schenkel 12 nach vorne und der Schenkel 13
nach hinten weist und die im Bereich des Anbindungspunktes B
zusammenlaufen. Die Konsole 11 ist an ihrem nach oben weisenden
Ende an dem Anbindungspunkt B über vier Schrauben 14 an das
Verbindungselement 4 geschraubt. Die Verbindung des Schenkels
12 mit dem Rahmen 5 an dem Anbindungspunkt A wird über Schrau
ben 6 hergestellt. Die Verbindung des Schenkels 13 mit dem Rah
men 5 an dem Anbindungspunkt C erfolgt über zwei Schrauben 9.
Wiederum schraffiert dargestellt ist das Fangelement 7. In die
sem Ausführungsbeispiel verläuft es im wesentlichen parallel zu
dem nach hinten weisenden Schenkel 13. Es ist an seinem nach
vorne weisenden Ende an dem Anbindungspunkt B über zwei Schrau
ben 8 mit dem Verbindungselement und an seinem nach hinten wei
senden Ende an dem Anbindungspunkt C über die zwei Schrauben 9
mit dem Rahmen verbunden. Das Fangelement 7 ist auf der Innen
seite der Anbindung 1 angeordnet, dass heißt es liegt an der
der Fahrzeugmitte zugewandten Seite des Schenkels 13 an.
In der Seitenansicht gemäß Fig. 3 ist zu erkennen, dass der An
bindungspunkt B des Fangelements 7 an das Verbindungselement 4
und der Anbindungspunkt C des Fangelements 7 den Rahmen 5 auf
unterschiedlicher Höhe liegen, so dass das Fangelement 7 S-för
mig ausgebildet ist. Entsprechend dem Fangelement 7 bei dem zu
vor beschriebenen Ausführungsbeispiel ist das Fangelement 7 so
ausgebildet, dass der Anbindungspunkt C des Fangelements 7 an
dem Rahmen 5 von vorne gesehen näher zur Fahrzeugmitte angeord
net ist als der Anbindungspunkt A der Konsole 11 an dem Rahmen
5 bzw. als der Anbindungspunkt B des Fangelements 7 an dem Ver
bindungselement 4.
In beiden Ausführungsbeispielen besteht das Fangelement 7 aus
einem Werkstoff mit einer hohen Duktilität. Im Gegensatz zu den
Verbindungselementen 4 lässt es sich ohne Erreichen einer Ver
sagensgrenze dadurch sehr gut verformen.
Im folgenden wird nun die Funktionsweise der erfindungsgemäßen
Anbindung im Falle eines Aufpralls erläutert: Im Falle einer
Krafteinleitung in Höhe der Anbindung gemäß Pfeil F in den
Fig. 1 und 3 wird diese Kraft entlang der Linie f über die La
gereinheit 1 zunächst in das Verbindungselement 4 eingeleitet.
Die Schrauben 6 sind so dimensioniert, dass sie, sobald eine
vorgegebene Kraftgrenze überschritten wird, versagen. Daher
wird die Kraft dann von dem Verbindungselement 4 über den An
bindungspunkt B in das Fangelement 7 und anschließend über den
Anbindungspunkt C in den Rahmen 5 eingeleitet. Wenn der
Versagensfall der Schrauben 6 eintritt, ist das Fahrerhaus im
mer noch über das Fangelement 7 mit dem Rahmen 5 verbunden.
Durch die eingeleitete Kraft F wird sich das Fahrerhaus nach
hinten verlagern, wobei das Fangelement 7 deformiert wird. Bei
dieser Deformation wird ein Teil der Kraft F absorbiert. Das
Fangelement 7 ist so ausgelegt, dass die Verbindung möglichst
lange bestehen bleibt und somit das Fahrerhaus geführt verscho
ben und ein komplettes Abtrennen des Fahrerhauses vermieden
wird.
Im Falle des Ausführungsbeispiels, das in den Fig. 3 und 4
dargestellt ist, wird die in Höhe des Pfeils F eingeleitete
Kraft entlang der Linie f zunächst in das Verbindungselement 4
eingeleitet. Bei Überschreiten einer vorbestimmten Kraftgrenze
versagen die Schrauben 6 und/oder der spröde Schenkel 12 oder
13 der Konsole 11, so dass die Kraft F dann von dem Verbin
dungselement 4 über den Anbindungspunkt B in das Fangelement 7
und anschließend über den Anbindungspunkt C in den Rahmen 5
eingeleitet wird. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist das
Fahrerhaus immer noch über das Fangelement 7 mit dem Rahmen 5
verbunden. Durch die Rückverlagerung des Fahrerhauses wird das
Fangelement 7 deformiert, wobei das Fahrerhaus geführt verscho
ben wird.
Claims (14)
1. Anbindung für ein Fahrerhaus an einem Rahmen (5) eines
Fahrzeugs mit
einer gefederten Lagereinheit (1), die ein Verschwenken des Fahrerhauses ermöglicht sowie
einem Verbindungselement (4), über welches eine Verbin dung zwischen Lagereinheit (1) und Rahmen (5) hergestellt wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Fangelement (7) vorgesehen ist, welches mit seinem einen Ende an dem Verbindungselement (4) und mit seinem an deren Ende an dem Rahmen (5) festgelegt ist.
einer gefederten Lagereinheit (1), die ein Verschwenken des Fahrerhauses ermöglicht sowie
einem Verbindungselement (4), über welches eine Verbin dung zwischen Lagereinheit (1) und Rahmen (5) hergestellt wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Fangelement (7) vorgesehen ist, welches mit seinem einen Ende an dem Verbindungselement (4) und mit seinem an deren Ende an dem Rahmen (5) festgelegt ist.
2. Anbindung für ein Fahrerhaus nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Anbindungspunkt (C) des Fangelements (7) an dem
Rahmen (5) von vorne gesehen hinter einem Anbindungspunkt
(A) des Verbindungselements (4) an dem Rahmen (5) liegt.
3. Anbindung für ein Fahrerhaus nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Fangelement (7) in Längsrichtung so ausgebildet
ist, dass der Anbindungspunkt (C) des Fangelements an dem
Rahmen (5) von vorne gesehen näher zur Fahrzeugmitte ange
ordnet ist als der Anbindungspunkt (A) des Verbindungsele
ments (4) an dem Rahmen (5).
4. Anbindung für ein Fahrerhaus nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Fangelement (7) ein Blech ist.
5. Anbindung für ein Fahrerhaus nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Fangelement (7) aus einem Werkstoff mit einer hohen
Duktilität besteht.
6. Anbindung für ein Fahrerhaus nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Fangelement (7) über eine Länge (1) im wesentlichen
dieselbe Breite (b) hat.
7. Anbindung für ein Fahrerhaus nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Endbereiche des Fangelements (7) abgerundet sind.
8. Anbindung für ein Fahrerhaus nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Fangelement (7) Bohrungen zur Aufnahme von Befesti
gungselementen (8, 9) aufweist.
9. Anbindung für ein Fahrerhaus nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen dem Verbindungselement (4) und dem Rahmen (5)
eine Konsole (11) vorgesehen ist.
10. Anbindung für ein Fahrerhaus nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Konsole (11) an zwei voneinander beabstandeten
Stellen (A, C) mit dem Rahmen (5) verbunden ist.
11. Anbindung für ein Fahrerhaus nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Konsole (11) zwei Schenkel (12, 13) aufweist.
12. Anbindung für ein Fahrerhaus nach Anspruch 9, 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Konsole (11) aus einem Material mit spröden Werk
stoffeigenschaften besteht.
13. Anbindung für ein Fahrerhaus nach einem der Ansprüche 9 bis
11,
dadurch gekennzeichnet,
dass sich das Fangelement (7) von dem Anbindungspunkt (B)
zwischen Verbindungselement (4) und Konsole (11) bis zu ei
nem Anbindungspunkt (C) zwischen Konsole (11) und Rahmen (5)
erstreckt.
14. Anbindung für ein Fahrerhaus nach einem der Ansprüche 9 bis
12,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Fangelement (7) im wesentlichen parallel zu einem
Schenkel (13) der Konsole (11) verläuft.
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