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Die Erfindung betrifft ein LKW-Fahrgestell mit daran angebrachtem Zwischenrahmen, der mit dem Fahrgestell mittels einer Federlagerung verbunden ist, die mehrere Federlager aufweist.
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Es lässt sich nicht verhindern, dass sich das Fahrgestell eines LKW verwindet, wenn dieser auf stark unebener Fahrbahn fährt. Ein extremes Beispiel ist ein Fahrzustand, bei dem nur noch zwei einander diagonal gegenüberliegende Räder den Untergrund berühren, während die beiden anderen Räder keinen Bodenkontakt haben. Wenn der LKW einen Aufbau trägt (beispielsweise eine Wohnkabine), ist es wichtig, dass die Verwindungen des Fahrgestells nicht an den Aufbau weitergegeben werden, um Beschädigungen des Aufbaus zu vermeiden. Hierzu dient der Zwischenrahmen.
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Der Zwischenrahmen ist verwindungssteif und so am Fahrgestell angebracht, dass Verwindungen des Fahrgestells nicht auf den Zwischenrahmen übertragen werden.
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Es ist bekannt, dass der Zwischenrahmen mittels einer Federlagerung mit dem Fahrgestell verbunden werden kann. Die Federlagerung verwendet mehrere Federelemente, mit denen der Zwischenrahmen mit dem Fahrgestell verbunden ist. Wenn das Fahrgestell sich verwindet, ermöglichen es die Federlager, dass der Zwischenrahmen partiell vom Fahrgestell abhebt, sodass die Verwindungen des Fahrgestells nicht auf den Zwischenrahmen übertragen werden.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Zwischenrahmen so am Fahrgestell zu lagern, dass dieser einerseits kraftflusstechnisch weitestgehend vom Fahrgestell entkoppelt ist und bei Verwendung des Fahrgestells partiell von diesem abheben kann, während gleichzeitig gewährleistet ist, dass der Zwischenrahmen wieder präzise in seine ursprüngliche Position auf dem Fahrgestell zurückkehrt, sobald die das Fahrgestell verwindenden Kräfte nicht mehr wirken. Weiterhin muss gewährleistet werden, dass die im Fahrbetrieb auftretenden Kräfte (beispielsweise bei Bremsungen und Kurvenfahrt) zuverlässig vom Aufbau zum Fahrgestell übertragen werden.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass jedes Federlager eine Vorspannfeder aufweist und eine Führung, die am Fahrgestell angebracht ist und mit dem Zwischenrahmen zusammenwirkt, um diesen in Längs- und Querrichtung zu führen. Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, die Führung unmittelbar am Zwischenrahmen angreifen zu lassen, sodass dieser nach einer Verwindung präzise in seine ursprüngliche Position relativ zum Fahrgestell zurückgestellt wird.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Längsführung durch einander paarweise gegenüberliegende Führungsbleche einer Führung gebildet ist. Diese Führungsbleche sind an den Längsseiten des Fahrgestells im Abstand voneinander angeordnet, sodass auch hohe Lasten zuverlässig aufgenommen werden können.
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Die Querführung ist vorzugsweise durch Führungsbleche einander paarweise gegenüberliegender Führungen gebildet. Die Führungsbleche definieren also einen „Kanal“, in welchem sich der Zwischenrahmen befindet. Eine Überbestimmung der Querlagerung ist dadurch verhindert.
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Vorzugsweise erhöht sich der Abstand der Führungsbleche voneinander sowohl in Quer- als auch in Längsrichtung mit zunehmendem Abstand vom Fahrgestell. Durch diese trichterförmige Ausgestaltung ist sichergestellt, dass der Zwischenrahmen aus einer vom Fahrgestell partiell abgehobenen Stellung wieder zuverlässig in die gewünschte Position auf dem Fahrgestell gelangt.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Führungsblech einen Längsführungsabschnitt und einen Querführungsabschnitt aufweist, die sich im Winkel von 90° zueinander erstrecken. Die abgewinkelte Form der Führungsbleche führt zu einer sehr hohen Biegesteifigkeit.
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Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Führungsblech mit einem Befestigungsblech verbunden ist, das am Fahrgestell angebracht ist. Das Befestigungsblech kann dort mit geringem Aufwand angeschraubt oder angeschweißt werden, sodass die Führungsbleche insgesamt mit hoher Festigkeit am Fahrgestell angebracht sind.
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Vorzugsweise weist das Befestigungsblech einen Befestigungsabschnitt auf, der am Fahrgestell anliegt, und einen Versteifungsabschnitt, der sich im Winkel von 90° zum Befestigungsabschnitt erstreckt. Mit dieser Gestaltung ergibt sich auch für das Befestigungsblech eine hohe Biegesteifigkeit.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen dem Versteifungsabschnitt des Befestigungsblechs und dem Längsführungsabschnitt des Führungsblechs ein Widerlager für eine Feder vorgesehen. Zum einen können durch die Integration des Widerlagers in die Führung zusätzliche Bauteile eingespart werden. Zum anderen ermöglicht es die Positionierung des Widerlagers am Längsführungsabschnitt des Führungsblechs, das Widerlager mit einem Abstand vom Fahrgestell anzubringen, sodass die Feder bei den auftretenden Verwindungen nicht am Fahrgestell oder am Zwischenrahmen verklemmen kann.
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An der Außenseite des Zwischenrahmens können mehrere Längsprofile vorgesehen sein, die mit jeweils einer Führung zusammenwirken. Die Längsprofile dienen dazu, die auftretenden Kräfte insbesondere in Längsrichtung unmittelbar in den Zwischenrahmen einzuleiten, sodass dieser zuverlässig positioniert ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Zwischenrahmen zwei geschlossene Längsprofile und mehrere geschlossene Querprofile auf, die mit den Längsprofilen fest verbunden sind, insbesondere verschweißt sind, wobei die Führungsprofile durch Endabschnitte von mindestens zwei Querprofilen gebildet sind, die sich durch die Längsprofile erstrecken und über die Außenseiten der Längsprofile hinausragen. Aufgrund der Verwendung von geschlossenen Profilen ergibt sich eine sehr hohe Festigkeit und Verbindungssteifigkeit für den Zwischenrahmen. Die Führungsprofile, die in Längsrichtung mit den Führungen zusammenwirken, sind bei dieser Ausgestaltung ohne zusätzliche Bauteile einfach dadurch gebildet, dass einige der Querprofile eine Länge haben, die größer ist als die Breite des Zwischenrahmens. Somit können die Endabschnitte der Querprofile über die Außenflächen der Längsprofile nach außen hervorstehen und direkt mit den Führungen zusammenwirken.
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Die Querprofile haben vorzugsweise einen runden Querschnitt, sodass sich keine übermäßig hohe Flächenpressung ergibt, wenn ihre Endabschnitte mit den Führungen zusammenwirken.
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Die Führungsprofile sind vorzugsweise mit einer Ausnehmung versehen, durch die sich jeweils eine Vorspannschraube erstreckt. Es sind also keine zusätzlichen Bauteile erforderlich, um die Vorspannschraube, die Teil der Federlagerung ist, am Zwischenrahmen anzubringen.
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Die Führungsprofile sind vorzugsweise auf ihrer vom Fahrgestell abgewandten Seite abgeschrägt, sodass dort ein Schraubenschlüssel oder ähnliches Werkzeug zur Montage der Vorspannfedern angesetzt werden kann.
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Die Vorspannfeder weist vorzugsweise mehrere Gummi-Hohlfedern auf, sodass mit geringem Bauraum die gewünschte Federkennlinie erzielt werden kann.
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Gemäß einer Ausgestaltung sind unterhalb des Widerlagers zwei oder mehr Gummi-Hohlfedern vorgesehen, wobei zwischen dem Widerlager und dem Führungsprofil mindestens eine Gummi-Hohlfeder vorgesehen ist und innerhalb des Führungsprofils mindestens eine Gummi-Hohlfeder vorgesehen ist. Diese Verteilung der einzelnen Federelemente ermöglicht es, die Federlagerung so seitlich am Zwischenrahmen und dem Fahrgestell unterzubringen, dass ein Zwischenrahmen mit einer vergleichsweise geringen Höhe verwendet werden kann, auf dem ein breiter Aufbau angeordnet werden kann, ohne dass die Federlagerung im Weg ist.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Ausführungsform beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. In diesen zeigen:
- - 1 in einer perspektivischen, abgeschnittenen Ansicht ein LKW-Fahrgestell mit Zwischenrahmen;
- - 2 in vergrößertem Maßstab in einer Seitenansicht eines der Federlager, das zur Kopplung des Zwischenrahmens mit dem Fahrgestell verwendet wird;
- - 3 eine Seitenansicht des Federlagers von 2;
- - 4 einen Querschnitt durch das Fahrgestell mit daran angebrachtem Zwischenrahmen auf Höhe von zwei Federlagern;
- - 5 einen Querschnitt durch ein Federlager;
- - 6 in einer Rückansicht das Blechteil, das Teil der Federlagerung ist;
- - 7 das Blechteil von 6 in einer Seitenansicht;
- - 8 das Blechteil von 6 in einer Vorderansicht;
- - 9 das Blechteil von 6 in einer perspektivischen Ansicht;
- - 10 eine schematische Seitenansicht eines Fahrgestells und eines daran angebrachten Zwischenrahmens aus dem Stand der Technik im Zustand starker Verwindung des Fahrgestells;
- - 11 das Fahrgestell mit Zwischenrahmen von 10 in einer perspektivischen Ansicht;
- - 12 in einer Seitenansicht ein Fahrgestell und einen Zwischenrahmen gemäß der Erfindung im Zustand starker Verwindung des Fahrgestells; und
- - 13 das Fahrgestell und den Zwischenrahmen von 12 in einer perspektivischen Ansicht.
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In 1 ist schematisch ein Teil eines LKW-Fahrgestells 1 gezeigt.
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Das Fahrgestell 1 ist allgemein ausgedrückt der tragende Rahmen, an dem mittels einer Federung 2 die Räder 3 angebracht sind. Das Fahrgestell 1 besteht hier aus zwei U-Profilteilen 4 (siehe insbesondere 4), die mit ihren offenen Seiten einander zugewandt parallel zueinander angeordnet sind.
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Auf dem Fahrgestell 1 ist ein Zwischenrahmen 10 angeordnet, der dazu dient, einen Aufbau (beispielsweise eine Wohnkabine) zu tragen. Der Zwischenrahmen ist als verwindungssteifer Leiterrahmen ausgeführt und dient dazu, den Aufbau so vom Fahrgestell 1 zu entkoppeln, dass im Fahrbetrieb auftretende Verwindungen des Fahrgestells 1 nicht auf den Aufbau übertragen werden.
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Der Zwischenrahmen 10 ist gebildet durch zwei parallel zueinander angeordnete Längsprofile 12 (siehe die 3 und 4), wobei der Abstand der Längsprofile 12 so gewählt ist, dass die Außenseiten der Längsprofile 12 denselben Abstand voneinander haben wie die Außenseiten der Profilteile 4.
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Für die Längsprofile 12 werden geschlossene Rechteck-Profilteile verwendet.
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Die Längsprofile 12 des Zwischenrahmens 10 sind miteinander durch mehrere Querprofile 14 verbunden, die sich senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Längsprofile 12 und damit auch senkrecht zur Längsrichtung des Fahrgestells 1 erstrecken.
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Die Querprofile haben einen geschlossenen und hier runden Querschnitt. Sie sind in entsprechenden Öffnungen in den Längsprofilen aufgenommen und dort fest mit diesen verbunden, insbesondere verschweißt. Auf diese Weise hat der Zwischenrahmen 10 eine sehr hohe Verwindungssteifigkeit.
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Der Zwischenrahmen 10 ist mit dem Fahrgestell 1 mittels einer Federlagerung verbunden, die hier aus vier Federlagern 20 besteht. Die Federlagerung ermöglicht es dem Zwischenrahmen, sich bei einer Verwindung des Fahrgestells partiell von diesem abzuheben, sodass sich der Zwischenrahmen 10 selbst nicht verwindet.
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Die Funktion der Federlager 20 besteht allgemein darin, es dem Zwischenrahmen zu ermöglichen, sich dort vom Fahrgestell 1 abzuheben, und gleichzeitig zu gewährleisten, dass der Zwischenrahmen wieder korrekt in seine ursprüngliche Position relativ zum Fahrgestell 1 zurückkehrt, wenn keine Torsionskräfte mehr auf das Fahrgestell 1 wirken und dieses in seinen nicht verwundenen Ausgangszustand zurückkehrt. Weiterhin dienen die Federlager 20 dafür, die im Betrieb auftretenden Relativkräfte zwischen dem Aufbau und dem Zwischenrahmen 10 einerseits und dem Fahrgestell 1 andererseits aufzunehmen, sodass der Zwischenrahmen 10 nicht relativ zum Fahrgestell 1 verrutschen kann, beispielsweise bei einer starken Bremsung oder einem Unfall. Schließlich dienen die Federlager 20 dazu, das Abheben des Zwischenrahmens 10 vom Fahrgestell 1 auf einen konstruktiv vorgegebenen Weg zu begrenzen.
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Jedes Federlager 20 weist einen Längsführungsabschnitt 22 und einen Querführungsabschnitt 24 auf. Die Längsführungsabschnitte 22 dienen allgemein ausgedrückt dafür, die in Längsrichtung wirkenden Kräfte zwischen dem Fahrgestell 1 und dem Zwischenrahmen 10 zu übertragen. Die Querführungsabschnitte 24 dienen allgemein ausgedrückt dafür, die in Querrichtung wirkenden Kräfte zwischen dem Fahrgestell 1 und dem Zwischenrahmen 10 zu übertragen.
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Die Längsführungsabschnitte 22 und die Querführungsabschnitte 24 sind jeweils durch ebene Bleche gebildet, wobei ein Längsführungsabschnitt 22 mit einem Querführungsabschnitt 24 im Winkel von 90° zueinander ausgerichtet sind (siehe insbesondere die 2 und 3). Die beiden Bleche sind hier miteinander verscheißt (siehe Schweißpunkte 25).
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Ein Längsführungsabschnitt 22 kann mit dem mit ihm zusammenhängenden Querführungsabschnitt 24 einstückig ausgeführt und aus einem Blechzuschnitt gebildet sein, der geeignet gebogen ist. Ein Längsführungsabschnitt 22 zusammen mit dem mit ihm verbundenen Querführungsabschnitt 24 sind somit Teil eines gewinkelten Führungsblechs 26.
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Jedes Führungsblech 26 ist mit einem Befestigungsblech 28 verbunden, das dazu dient, die Führungsbleche 26 am Fahrgestell 1 zu befestigen (siehe insbesondere 3).
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Auf jedes Befestigungsblech 28 sind zwei Versteifungsbleche 32 aufgeschweißt, so dass sich eine Winkelform ergibt, die der Winkelform aus Längsführungsabschnitt 22 und Querführungsabschnitt 24 entspricht.
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Die Längsführungsabschnitte 22 sind am Befestigungsblech 28 angeschweißt, und die Querführungsabschnitte 24 sind an den Versteifungsblechen 32 angeschweißt (hierzu dienen Lochverschweißungen 33).
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Die Befestigungsbleche 28 sind an den Profilteilen 4 des Fahrgestells 1 angeschraubt. Alternativ könnten sie auch angeschweißt sein.
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Die einander gegenüberliegenden Längsführungsabschnitte 22 sind so ausgerichtet, dass sich ihr Abstand voneinander zur von den Befestigungsblechen 28 abgewandten Seite hin vergrößert (siehe insbesondere 2). Der Abstand am in dieser Darstellung oberen Ende der Längsführungsabschnitte 22 ist größer als der Abstand am unteren Ende.
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Die Querführungsabschnitte 24 sind so ausgerichtet, dass sich ihr Abstand voneinander (also gemessen parallel zur Fahrzeug-Querrichtung) mit zunehmenden Abstand von den Befestigungsblechen 28 erhöht (siehe insbesondere 3). Der Abstand der Querführungsabschnitte 24 vom gegenüberliegenden Querführungsabschnitt und auch von einer Mittelebene M des Fahrzeugs ist am in 3 oberen Ende der Querführungsabschnitte 24 größer als in der Nähe der Befestigungsbleche 28.
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Die Längsführungsabschnitte 22 und die Querführungsabschnitte 24 sind in einem Winkel von etwa 10° zur Vertikalen ausgerichtet.
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In Querrichtung wird der Zwischenrahmen 10 dadurch fixiert, dass die Außenseiten des Zwischenrahmens 10 unmittelbar an den Querführungsabschnitten 24 der Führungsbleche 26 anliegen. Wenn der Zwischenrahmen 10 sich bei Verwindung des Fahrgestells 1 vom Fahrgestell 1 abhebt, wird der Zwischenrahmen 10, wenn die Verwindung nachlässt, durch die sich trichterartig zum Fahrgestell 1 hin verengenden Querführungsabschnitte 24 wieder in seine ursprüngliche Position geführt.
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Die Längsführung des Zwischenrahmens erfolgt über mehrere Führungsprofile 34, die von der Außenseite des Zwischenrahmens 10 hervorstehen. Jedes Führungsprofil 34 hat hier einen runden Querschnitt, wobei die Ausrichtung und der Abstand der einander gegenüberliegenden Längsführungsprofilen 22 eines Federlagers so gewählt sind, dass das Führungsprofil 34 spielfrei zwischen den Längsführungsabschnitten 22 aufgenommen ist, wenn der Zwischenrahmen 10 in seiner Normalposition auf dem Fahrgestell 1 ruht.
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Die Führungsprofile 34 sind hier durch abgeschrägte Endabschnitte von mehreren der Querprofile 14 des Zwischenrahmens 10 gebildet. Es werden also, wenn vier Federlagerung 20 vorgesehen sind, zwei Querprofile 14 mit einer Länge ausgeführt, die größer ist als die Breite des Zwischenrahmens, sodass ohne zusätzliche Bauteile die Führungsprofile 34 erhalten werden.
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Wie insbesondere in 4 zu sehen ist, sind die Führungsprofile 34 durch eine schräg ausgerichtete Schnittkante 36 nach oben offen.
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Jede Federführung 20 weist auch eine Vorspannfeder 40 auf, die dazu dient, den Zwischenrahmen 10 relativ zum Fahrgestell 1 in die Normalposition zu beaufschlagen. Weiterhin dient jede Vorspannfeder 40 dazu, den maximalen Weg zu begrenzen, um den sich der Zwischenrahmen 10 an dieser Stelle vom Fahrgestell 1 abheben kann.
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Jede Vorspannfeder 40 weist eine Spannstange 42 auf, auf der eine Mutter 44 aufgeschraubt ist. Zwischen dem Kopf der Spannstange 42 und der Mutter 44 sind mehrere Federelemente in der Form von Gummi-Hohlfedern 46, 48 angeordnet.
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Die Spannstange 42 erstreckt sich durch ein Widerlager 50, das an den Führungsblechen 26 bzw. Befestigungsblechen 28 angebracht ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Widerlager zwischen den Versteifungsabschnitten 32 der Befestigungsbleche 28 angeordnet.
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Die Spannstange 42 erstreckt sich weiterhin durch eine Öffnung im unteren Abschnitt des Führungsprofils 34. Sowohl diese Öffnung als auch die Öffnung 51 im Widerlager 50 ist so groß ausgeführt, dass die Spannstange 42 den Bewegungen des Zwischenrahmens 10 relativ zum Fahrgestell 1 folgen kann.
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Wie insbesondere in 2 zu sehen ist, sind innerhalb des Führungsprofils 34 und unterhalb des Widerlagers 50 mehrere Federelemente 46 angeordnet, wobei ein weiteres Federelement 48 zwischen dem Widerlager 50 und der Unterseite des Führungsabschnittes 34 angeordnet ist.
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Durch die Anzahl der Federelemente und das Anzugsmoment der Spannstange 42 kann die Vorspannung eingestellt werden, und es kann die maximale Aushebung des Zwischenrahmens begrenzt werden.
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Da sich aufgrund der vier Federlagerung 20 der Zwischenrahmen 10 an allen Enden vom Fahrgestell 1 abheben kann, verringert sich die maximale Amplitude, mit der der Zwischenrahmen 10 vom Fahrgestell 1 bei einer gegebenen Verwindung des Fahrgestells abhebt. Anders ausgedrückt wird die durch die Verwindung des Fahrgestells entstehende Abhebung auf mehrere Punkte aufgeteilt. Dies verringert den notwendigen Weg, den die Federlagerung 10 für eine Bewegung des Zwischenrahmens 10 relativ zum Fahrgestell 1 zulassen müssen. Insgesamt ergibt sich dadurch ein kleinerer Bauraum für die Federlagerung 20. Somit ist es möglich, die Federlagerung im vertikalen Bauraum des Fahrgestells 1 und des Zwischenrahmens 10 unterzubringen.
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Anhand der 6 und 7 bzw. 8 und 9 wird die geringere Abhebung des Zwischenrahmens 10 vom Fahrgestell 1 erläutert.
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In den 10 und 11 ist eine herkömmliche Anbringung eines Zwischenrahmens 10 auf einem Fahrgestell 1 gezeigt. Dabei kann der Zwischenrahmen 10 nur an einem Ende (in den 6 und 7 auf der linken Seite) vom Fahrgestell 1 abheben. Bei einer gegebenen Verwindung des Fahrgestells 1 ergibt sich hier ein Hub H, um den der Zwischenrahmen 10 vom Fahrgestell 1 abhebt..
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In den 12 und 13 ist die erfindungsgemäße Anbindung des Zwischenrahmens 10 an das Fahrgestell 1 gezeigt. Da der Zwischenrahmen 10 an allen Ecken vom Fahrgestell 1 abheben kann, ergibt sich bei derselben Verwindung wie in den 6 und 7 an jedem Ende der halbe Hub h, um den der Zwischenrahmen 10 vom Fahrgestell 1 abhebt.
