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Mehrachsiges Kraftfahrzeug mit einem Aufbau Die Erfindung betrifft
ein mehrachsiges Kraftfahrzeug gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1. Bei einer
bekannten Einrichtung dieser Art ist die Bodenkonstruktionsgruppe des Aufbaues an
ihrem vorderen Ende mittels zweier Federelemente mit großen Ausgleichswegen auf
dem Kraftfahrzeugrahmen abgestützt undyeniner dritten, mittig angeordneten Lagerstelle
in Form eines Gummigelenklagers am hinteren Ende gegenüber dem Rahmen abgestützt,
wobei dazwischen als weiteres Lagerstellenpaar zwei Laschen zwischen Bodenkonstruktionsgruppe
und Fahrzeugrahmen angeordnet sind (DE-OS 29 11 722). Die Federelemente sind zwar
verformbar, die Verformung erfolgt jedoch unter Wirkung von Kräften, die in die
Bodenkonstruktionsgruppe des Aufbaues eingeleitet werden und entsprechend den Aufbau
belasten. Auch die auf das mittlere, aus Laschen bestehende Lagerstellenpaar eingeleiteten
Kräfte sind sehr groß.Der Erfindungsgegenstand ist besonders geeignet für Fahrzeuge
mit großem Achsabstand und für Fahrzeuge, die sehr unebenes Gelände befahren sollen.
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Der erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Lastkräfte aus dem Aufbau
möglichst günstig auf den Rahmen zu übertragen und die Gegenstützkräfte vom Rahmen
derart auf den Aufbau zu übertragen, daß dieser möglichst wenig durch Verwindungskräfte
beansprucht ist.
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Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen
Merkmale gelöst. Durch das Abwälzen auf einer bogenförmigen Fläche ist es dem Rahmen
möglich, Verwindungsbewegungen auszuführen ohne dabei unsymmetrische Vertikalkräfte
auf den Aufbau zu übertragen. Die Gewichtskraft ruht vielmehr immer vertikal auf
der bogenförmigen Abwälzkurvenfläche, die um die Verwindungsachse verschwenkt.
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Über die Länge des Rahmens verteilt, können mehrere derartige Abwälzflächen
zueinander parallel angeordnet sein. Durch jede dieser Abwälzflächen wird dann ein
entsprechender Lastanteil in den Rahmen eingeleitet, so daß die Verteilung der Last
auf den Rahmen gleichmäßiger wird und der Montagerahmen (Hilfsrahmen), der zusätzlich
auf den normalen Fahrzeugrahmen aufgebracht werden muß,um eine nur punktförmig eingeleitete
Last zu verteilen, kann entsprechend schwächer gehalten sein. Da andererseits durch
solche Abwälzkurvenfläche keine Seitenkräfte übertragen werden können, da die beiden
aufeinander abwälzenden Flächen unter Wirkung von Seitenkräften auch gegeneinander
gleiten könnten, sollte eine zusätzliche Seitenstützenverbindung vorgesehen sein,
durch die Seitenschubkräfte zwischen Bodenkonstruktionsgruppe und Fahrzeugrahmen
übertragen werden.
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Als solche Seitenstützungseinrichtung könnte zum Beispiel vorgesehen
sein, daß parallel zu der ebenen Abwälzfläche eine Zahnstange und parallel zu der
kreisbogenförmigen Abwälzkurvenfläche ein Zahnradsegment angeordnet ist, wobei die
Zähne von Zahnstange und Zahnradsegment ineinander kämmen. Eine solche Einrichtung
wäre allerdings ziemlich
aufwendig und wartungsbedürftig. Eine andere
zweckmäßige Ausgestaltungsform einer solchen Seitenstützungsverbindung ist in den
Ansprüchen 2 bis 4 angegeben.
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Zur Aufnahme der Längskräfte, die beim Bremsen und Beschleunigen parallel
zur Fahrzeugslängsmittelebene auftreten, ist eine zusätzliche Kraftübertragungsverbindung
vorgesehen, für die zweckmäßige Ausgestaltungsformen in den Ansprüchen 5 bis 7 angegeben
sind.
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Zweckmäßige Ausgestaltungen der Lagerung der Abwälzflächen sind in
den Ansprüchen 8 bis 10 angegeben.
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Die Erfindung ist im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.
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Figur 1 zeigt eine perspektivische Gesamtansicht eines Fahrzeugrahmens
mit einer Bodenkonstrukti onsgruppe.
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Figur 2 zeigt Rahmen mit Bodenkonstruktionsgruppe in Seitenansicht,
teils schematisiert in verschiedenen Verwi ndungsl agen.
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Figur 3 zeigt eine Draufsicht auf die Bodenkonstruktionsgruppenfl
äche.
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Figur 4 zeigt in schematischer Darstellung eine Ansicht des Rahmens
gemäß Figur 2 in Richtung der Fahrzeuglängsmittelachse in einer Ebene, in der eine
Abwälzkurvenbahn liegt.
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Figur 5 zeigt eine Ansicht in der gleichen Richtung wie Figur 4, jedoch
in größerem Maßstab und mit mehr Einzelheilten.
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Figur 6 zeigt eine Ansicht in der gleichen Richtung wie die Figuren
4 und 5, die Abstützung auf einer Abwälzkurvenbahn im Gegensatz zu den Figuren 4
und 5 mit maßstäblichen Proportionen.
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Figur 7 zeigt eine Seitenansicht zu Figur 5 in Blickrichtung in der
Zeichenebene gemäß Figur 5.
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Figur 8 zeigt eine schematische Darstellung zu einer Längsschubverbindungseinrichtung.
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Figur 9 zeigt einen Schnitt durch eine Lasche einer solchen Längsschubverbindungseinrichtung.
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Figur 10 zeigt teils schematisiert eine Seitenschubverbi ndungsei
nri chtung.
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Figur 11 zeigt einen Schnitt durch die Einrichtung gemäß Figur 6,
geschnitten in der Fahrzeugslängsmittelebene.
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Figur 12 zeigt die Seitenschubverbindung gemäß Figur 10 in maßstäblicher
Darstellung.
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Figur 13 zeigt eine Darstellung ähnlich Figur 10, jedoch mit mehr
Angaben für die Bestimmung der erforderlichen Abmessungkn.
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Der Rahmen des Fahrzeuges weist einen linken Holmsteg 1 und einen
rechten Holmsteg 2 auf, die durch den Querträger 11 miteinander verbunden sind.
Auf den linken Holmsteg 1 ist ein U-förmiger Montagerahmenholm 3 aufgesetzt und
auf den rechten Holmsteg 2 ist ein ebensolcher Montagerahmenholm 4 aufgesetzt. In
Figur 4 ist der Rahmen 1, 2 mit dem Montagerahmen 3, 4 in dickausgezogenen Linien
nach rechts verwunden dargestellt, in gestrichten Linien in seiner Neutrallage dargestellt
und in dünnen ausgezogenen Linien nach links verwunden dargestellt. Auf einem Querträger
ist die Abwälzkurvenbahn 5 befestigt, auf der die Abwälzfläche 7 abwälzen kann,
die am unteren Ende einer Stütze 7 angeordnet ist, die in der Figur 4 nur symbolisch
dargestellt ist und in größerer Höhe dargestellt ist als in Wirklichkeit. Dabei
ist in Figur 4 die Stütze 7 und die Bodenkonstruktionsgruppe 8 nur in ihrer Neutral
lage dargestellt.
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Aus Figur 2 ist zu ersehen, daß insgesamt vier derartiger Stützstreben
7 mit jeweils einer Abwälzfläche 6 vorgesehen sind, damit die Vertikallasten an
vier Stellen in den Montagerahmen eingeleitet werden, so daß sich eine günstige
Verteilung der Last auf die Fahrneugrahmenlänge ergibt. Die Bodenkonstruktionsgruppe
8 selbst weist einen linken Randholm 9 und einen rechten Randholm 10 auf.
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Die in Figur 4 dick ausgezogen dargestellte Lage des Rahmens 1, 2
mit Montagerahmen 3, 4 entspricht der Draufsicht auf das in Figur 2 rechte Ende.
Die am rechten Ende von Figur 2 gestricht nach unten herausragende Position des
linken Holmsteges 1 entspricht der dünn ausgezogenen Lage gemäß Figur 4.
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Aus Figur 2 ist weiterhin zu ersehen, daß zwei Seitenschubstützverbindungen
12 vorgesehen sind, die in Figur 2 nur schematisch dargestellt sind und eine Längsschubverbindung
13 vorgesehen ist, die an einem Unterträger 14 befestigt ist, der mit der Bodenkonstruktionsgruppe
8 starr verbunden ist. Auch die Längsschubverbindung 13 und der Unterträger 14 sind
nur schematisch dargestellt. Die kleinen Kreise geben an, wie sich einzelne Punkte
des linken Montagerahmenholmes 3 bei der Verwindung des Rahmens verschieben.
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Aus Figur 3 ist zu erkennen, wie sich infolge des Abwälzens der Abwälzflächen
6 auf den Abwälzkurvenbahnen 5 die Mittelebene 15 der Bodenkonstruktionsgruppe gegenüber
der Fahrzeugrahmenlängsmittelebene 16 verschwenkt.
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In Figur 5 ist zu erkennen, daß die Abwälzkurvenbahn 5 auf der Bodenfläche
17 eines Hutprofilträgers befestigt ist, der Seitenwände 18 und Stege 19 aufweist.
Dieser Hutprofilträger 17, 18, 19 ist an jedem Ende starr mit
einem
Dickwandrohr 20 verbunden, welches als Tragzapfen dient und in ein weiteres Dickwandrohr
21 eingesteckt ist, welches starr mit dem jeweils zugeordneten Montagerahmenholm
3 bzw. 4 verschweißt ist. Dadurch kann sich der Hutorofilträger 17, 18, 19 gegenüber
dem Montagerahmen 3, 4 verdrehen. Das ist erforderlich, weil bei der Verwindung
des Fahrgestellrahmens 1, 2 sich der Montagerahmen 3, 4 mit verwindet, während der
Hutprofilträger 17, 18, 19 in seiner Normallage verbleiben soll.
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Die Platte, an der die Abwälzfläche 6 gebildet ist, ist über ein elastisches
Polster 70 gegen die Tragplatte 69 abgestützt, die ihrerseits über ein U-Profil
71 gegenüber der Bodenkonstruktionsgruppe 8 abgestützt ist. Damit ein Abheben der
Abwälzfläche 6 von der Abwälzkurvenbahn 5 vermieden wird und auch damit elastische
Rückführkräfte erzeugt werden können, ist auf jeder Seite auf die Zwischenplatte
69 ein Gummifederkörper 72 aufgesetzt, gegen den eine obere Abdeckfläche 73 liegt,
die eine Bohrung aufweist, durch die ein Schraubenbolzen 74 hindurchgesteckt ist,
der mit großem Spiel durch eine Bohrung in der Zwischenplatte 69 hindurchgeht, wobei
der Kopf dieses Schraubenbolzens 74 gegen eine zweite Abdeckplatte 75 anliegt, die
ein zweites elastisches Gummizwischenstück 76 begrenzt, welches gegen den Steg 19
anliegt.
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Die in Figur 8 dargestellte Längsschubverbindung weist auf jeder Fahrzeugseite
eine Mittellasche 24 und je zwei Laschen 25, 26, 27, 28 und 29 auf. Die oberen Enden
jeder Lasche sind durch je ein in Figur 8 nicht mehr dargestelltes Metallgummigelenk
mit dem Unterträger 14 verbunden. Die jeweils unteren Enden sind durch je ein ebensolches
Gelenk mit dem Montagerahmenholm 3 (bzw. auf der anderen Seite des Fahrzeuges 4)
verbunden.
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In der Neutral lage schneiden sich die Längsmittelebenen aller Laschen
24 bis 29, wobei jede ängsmittelebene durch die Mittellinie beider Gelenke geht,
zumindest annähernd in einer Schnittlinie, die in Figur 8 unterhalb der Begrenzung
der Zeichenfläche liegt. Verwindet sich der Rahmen 1, 2 mit Hilfsrahmen 3, 4, so
wandern die durch kleine Kreise symbolisierten unteren Gelenkpunkte der Laschen
24 bis 29 in der in Figur 8 dargestellten Weise aus. Wirkt auf die Bodenkonstruktionsgruppe
8 eine Längsschubkraft, so ergeben sich infolge der Laschen 24 bis 29 Kräfte, aufgrund
deren in der Bodenkonstruktionsgruppe ein Moment um die Linie auftritt, in der sich
die Längsmittelebenen der Laschen 24 bis 29 schneiden. Da aber die Bodenkonstruktionsgruppe
infolge der Stützung in den Abwälzflächen 6/Abwälzkurvenbahnen 5 nicht um diese
Linie schwenken kann, ist das Fahrzeug dadurch stabilisiert.
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Der Unterträger 14 erstreckt sich im Wesentlichen nur in dem Bereich,
in dem die Laschen 24 bis 29 angelenkt sind.
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Der in einer zur Fahrzeuglängsachse senkrechten Ebene verlaufende
Schnitt durch die Laschen 24,der in Figur 9 dargestellt ist, läßt die Einzelheiten
besser erkennen.
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Mit dem Montagerahmen 4 ist die äußere Buchse 84 eines Gummimetallagers
verbunden, dessen Gummi buchse 85 auf eine Hülse 86 gesetzt ist, durch deren Längsbohrung
ein Schraubenbolzen 87 hindurchgesteckt ist, der durch die beiden unteren Bohrungen
der beiden Laschen 24 hindurchgeht und durch eine Mutter 88 festgelegt ist.
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In den Unterträger 14 ist eine Buchse 94 eingeschweißt, in die ein
Gummimetallager mit einer Gummi buchse 95 eingesetzt ist, die ihrerseits auf der
Hülse 96 ruht, die auf einen zweiten Schraubenbolzen 97 gesteckt ist, der durch
die oberen Bohrungen der beiden Laschen 24 geht.
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Das Prinzip der Abstützung auf der Abwälzkurvenbahn 5 beruht also
auf dem Gedanken, eine Bewegung um die Verwindungsachse des Fahrzeugrahmens herum
zu ermöglichen.
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Anstelle der Abstützung über die auf der Abwälzkurvenbahn 5 abwälzende
Abwälzfläche 6 eine Abstützung in einem Gelenk vorzusehen, dessen Achse in der Verwindungsachse
liegt, ist nicht möglich, da in dem Bereich, in dem die Verwindungsachse verläuft,
andere Bauteile des Kraftfahrzeuges vorgesehen sind, gegebenenfalls die Kardanwelle.
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Ein weiterer Unterträger mit den Seitenholmen 34 und 35 ist im Bereich
der Seitenschubstützverbindungen 12 vorgesehen, von denen eine im Schnitt senkrecht
zur Fahrzeuglängsmittelebene in Figur 10 dargestellt ist. Die beiden Längsholme
34 und 35 sind durch Querträger 36 miteinander verbunden, an denen zwei zueinander
parallele Stützplatten 37 befestigt sind. Zwischen diesen beiden zueinander parallelen
Stützplatten 37 ist ein Metallgummigelenk 38 befestigt, in dem gelenkig einey zstrebe
39 gelagert ist, deren zweites Ende in einem zweiten Metallgummibüchsengelenk 40
gelagert ist, welches zwischen zwei Platten 41 angeordnet ist, die in den Montagerahmenholm
3 eingeschweißt sind. Die Metallgummibüchsengelen-Querlenkerke 38 und 40 und die/Schubstange
39 sind in Figur 10 nur symbolisch dargestellt. In Figur 10 ist der Rahmen 1, 2
und der Montagerahmen 3, 4 und der Unterträger 34, 35 und die Stützplatten 37 ausgezogen
in der Normallage dargestellt und strichpunktiert in der Lage, die diese Teile einnehmen,
wenn sich der Fahrzeugrahmen so verwunden hat, wie in Figur 4 ausgezogen dargestellt.
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Wobei ist in Figur 10 der Abstand der Bodenkonstruktionsgruppe 8 von
dem Fahrzeugrahmen 1, 2 maßstabgetreu dargestellt, also ohne die Überhöhung, die
in den Figuren 2, 4, 5 und 7 der Stützstrebe 7 gegeben ist.
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In Figur 13 sind diejenigen Maße und Bezugspunkte dargestellt, die
geeignet sind, um eine zweckmäßige Länge für einen Querlenker 39 und für die Lage
von dessen Gelenkpunkten 38 und 40 zu bestimmen.
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Für diese Bestimmung sind bekannt: r = Radius der Abwälzkurvenfläche
5 a = 'BC = Höhe des Anlenkpunktes 40 der Querlenkerschubstange 39 im Montagerahmen
3 über der Verwindungsachse D
1b = T: = Projektion der Querlenkerschubstange
39 = (abhängig von der Fahrgestellbreite).
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Bestimmung der Winkel
Im Dreieck BCA sind bekannt: WF = a=B C Im Dreieck B1C1A1 ist die Strecke B1C1 bekannt,
da diese gleich a ist.
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In beiden Dreiecken ist die Länge der Querlenkerschubstange 39 = CA
= C1A1 Ferner sind in beiden Dreiecken die Strecken BA und B1A1 sowie alle Winkel
unbekannt. Gesucht ist die Länge der Querlenkerschubstange 39 = CA = C1A1 sowie
der Abstand x des Anlenkpunktes von der Abwälzkurvenbahnfläche 5.
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Diese wird aus folgenden Bestimmungen gefunden:
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