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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Fahrzeugrahmen und insbesondere Rahmenhängelager
zur Befestigung von Achsen-/Aufhängungssystemen
am Fahrzeugrahmen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung
ein Hängelager
aus Aluminium, das wirksam an einen Aluminiumfahrzeugrahmen montiert
werden und einen Teil davon bilden kann, wodurch das Gesamtgewicht
und die Kosten für
den Rahmen, verglichen mit Aluminiumrahmen, die Hängelager
aus Stahl verwenden, reduziert werden und das Aluminiumhängelager
außerdem
wirksam der während
der Inbetriebnahme durch das Achsen-/Aufhängungssystem verursachten Last
entgegenwirkt.
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STAND DER
TECHNIK
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Ein
typisches luftgefedertes Führungs-
bzw. Schlepparm-Achsen/Aufhängungssystem
wird am Fahrzeugrahmen befestigt und hängt davon mittels eines Paars
von starren Rahmenhängelagern
herab, die an einem der Enden eines Achsen/Aufhängungssystems angrenzend angeordnet
sind, und mittels eines Paars von flexiblen Luftfedern, die am anderen Ende
des Systems angeordnet sind. Das herkömmliche Hängelager ist eine geschweißte kastenartige Jochstruktur
aus Stahl, die das Buchsenanordnungsende des jeweiligen Paars von
Aufhängungsarmen oder
-trägern
des Achsen/Aufhängungssystems
unter Verwendung eines Drehzapfens oder eines Drehbolzens aufnimmt.
Das Hängelager
aus Stahl ist wiederum je nach für
den Rahmen verwendetem Material an eine andere Komponente des Fahrzeugrahmens
entweder geschweißt
oder geschraubt. Bei Fahrzeugrahmen aus Stahl ist das Hängelager
aus Stahl üblicherweise
angeschweißt,
während
bei Rahmen aus Aluminium, wie z.B. bei Tank-Sattelanhängern, das
Hängelager
aufgrund der Unzweckmäßigkeit
des Zusammenschweißens
verschiedenartiger Metalle mit Bolzen befestigt werden muss.
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Obwohl
Hängelager
aus Stahl ein Achsen/Aufhängungssystem
zufrieden stellend an Stahl- oder Aluminiumfahrzeugrahmen anbringen
und, wie oben bemerkt, erfolgreich während des Straßenbetriebs
des Fahrzeugs vom System verursachten Lasten entgegenwirken können, muss
das Hängelager an
den Aluminiumrahmen eher angebolzt als angeschweißt werden.
Zum sicheren Anbolzen des Stahlhängelagers
an den Aluminiumrahmen wird üblicherweise
ein Paar schwerer Trägerplatten
zwischen dem Hängelager
und dem Rahmen angeordnet, um als Zwischenplatte zu dienen, was
für das
Fahrzeug unerwünschtes
Gewicht und zusätzlich
entstehende Kosten mit sich bringt. Solche komplizierten Bolzbefestigungen
verringern auch die Wirksamkeit der Verteilung der aus dem Achsen/Aufhängungssystem übertragenen
Lasten über
das Hängelager
und an andere Komponenten des Fahrzeugrahmens. Eine solche Ineffizienz
macht häufig
die Verwendung von Zusatzflanschen, Winkelstücken und dergleichen am Hängelager
und/oder Fahrzeugrahmen erforderlich. Hängefager, die direkt an den
Fahrzeugrahmen geschweißt
sind ohne die Verwendung von Zwischenträgerplatten und dergleichen,
sind bei der Übertragung
von Lasten in die anderen Komponenten des Fahrzeugrahmens viel effizienter.
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Zur
Vermeidung solcher Probleme in Zusammenhang mit Trägerhängelagern
aus Stahl an ansonsten Aluminiumrahmen sind Aluminiumhängelager
nach dem Stand der Technik entwickelt worden. Solche Aluminiumhängelager
haben bisher jedoch den Aufbau von Stahlhängelagern nachgeahmt, was zur
Unfähigkeit
des Aluminiumhängelagers
geführt hat,
Lasten erfolgreich entgegenzuwirken, die aus dem Achsen/Aufhängungssystem
an das Hängelager übertragen
werden, und zwar insbesondere seitlichen bzw. lateralen Lasten,
ohne dass dabei Zusatzflansche, Winkelstücke und dergleichen verwendet
wurden, die für
das Hängelager
ungewünschtes Gewicht,
zusätzliche
Komplexität
und Kosten darstellen.
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In
der EP-A-0.773.119 ist eine Aluminiumstütze zur Lagerung von Schwenkarmen
unterhalb eines Chassis gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 beschrieben. Diese Stütze bzw. dieses Hängelager
weist zur Verleihung einer inneren Seitenfestigkeit einander gegenüberliegende
parallele Seitenwände
und eine innere gebogene Versteifungsplatte auf. Zur Lagerung von
seitlichen Lasten bei der Befestigung wird ein zusätzliches
Aluminiumquerelement an die Stützen
bzw. Hängelager
an beiden Seiten des Chassis zur Verleihung einer seitlichen Stütze befestigt,
das sich dazwischen erstreckt.
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Die
vorliegende Erfindung setzt sich mit Problemen bezüglich überschüssigem Gewicht
und ineffizientem Befestigen von Stahlhängelagern an Aluminiumfahrzeugrahmen
sowie mit Problemen auseinander, die mit Aluminiumhängelagern
nach dem Stand der Technik in Zusammenhang stehen, und zwar durch
die Verwendung einer leichtgewichtigen, jedoch stabilen Aluminiumhängelagerkonstruktion, die
eine problemlose Befestigung an einen Aluminiumfahrzeugrahmen ermöglicht.
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In
einem ersten Aspekt stellt die Erfindung eine Fahrzeugrahmenanordnung
bereit, umfassend ein Rahmenhängelager
aus Aluminium, an dem eine Aufhängungsanordnung
eines Achsen-/Aufhängungssystems
von einem Fahrzeugrahmen aus Aluminium aufgehängt ist, wobei der Rahmen ein
Paar an transversal beabstandeten, sich längs erstreckendert Hauptelementen
und eine Vielzahl an Querelementen, die sich zwischen den Hauptelementen
erstrecken und diese miteinander verbinden, umfasst, wobei das Achsen-/Aufhängungssystem
ein Paar an transversal beabstandeten Aufhängungsanordnungen umfasst,
von denen jede des Paars an Aufhängungsanordnungen
einen sich längs
erstreckenden Träger
umfasst, wobei die Träger
des Paars an Aufhängungsanordnungen
eine sich transversal erstreckende Achse mit zumindest einem an
jedem Ende der Achse angebrachten Rad aufnehmen, wobei die Träger jeweils
an einem Ende eine Buchsenanordnung zur schwenkbaren Befestigung
des Trägers
am Rahmenhängelager
aufweisen;
dadurch gekennzeichnet, dass das Rahmenhängelager
ein integriertes Rahmenhängelager
ist, das ein im Wesentlichen U-förmiges
Basiselement mit vorderen und hinteren Schenkeln umfasst, sich unterhalb
um die Buchsenanordnung zur Lagerung dieser erstreckt und eine Durchgangsöffnung zum
Hindurchtreten des Trägers
aufweist, wobei das Rahmenhängelager die
Buchsenanordnung im Wesentlichen umgibt und seitlich trägt, sodass
das Hängelager
seitlichen Belastungen und anderen Belastungen entgegenwirkt, die
während
des Betriebs des Fahrzeugs vom Achsen /Aufhängungssystem an den Rahmen übertragen werden,
ohne dafür
zusätzliche
Lagerungsstrukturen am Hängelager
sowie an den Hauptelementen und den Querelementen des Rahmens zu
benötigen.
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In
einem zweiten Aspekt stellt die Erfindung ein Rahmenhängelager
aus Aluminium zur Verwendung in einer Fahrzeugaufhängungsanordnung
bereit, worin eine sich transversal erstreckende Achse von sich
längs erstreckenden
Aufhängungsträgern gehalten
wird und eine Buchsenanordnung an einem Ende eines jeden Aufhängungsträgers vom
Rahmenhängelager
unterhalb eines Fahrzeugrahmens getragen ist, welcher transversal
beabstandete, sich längs erstreckende
Hauptelemente und eine Vielzahl an Querelementen, die sich zwischen
den Hauptelementen erstrecken und diese miteinander verbinden, aufweist;
wobei
das Rahmenhängelager
ein im Allgemeinen U-förmiges
Basiselement umfasst, das so geformt ist, dass es sich unterhalb
um die Buchsenanordnung zur Lagerung dieser erstreckt, wobei diese
eine Durchgangsöffnung
zum Hindurchtreten des Aufhängungsträgers aufweist
und wobei der vordere und hintere Schenkel des Basiselements jeweils
einen sich nach innen und nach oben erstreckenden Flügel umfassen,
der zum Anschweißen
an die Querelemente des Fahrzeugrahmens geeignet ist, um während des
Betriebs seitliche Belastungen vom Achsen-/Aufhängungssystem an den Rahmen
zu übertragen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die die beste Art der von den Anmeldern
in Erwägung
gezogenen Durchführung
veranschaulicht, ist in nachstehender Beschreibung dargelegt und
anhand der Zeichnungen dargestellt sowie insbesondere und klar in
den beigefügten
Ansprüchen
verdeutlicht und dargelegt.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts eines Aluminiumrahmens
des Typs, der an Tankanhängern
von Sattelschleppern verwendet wird, umfassend Stahlhängelager
nach dem Stand der Technik zur Aufhängung von Achsen-/Aufhängungssystemen
von einem Rahmen;
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2 ist
eine vergrößerte fragmentarische Seitenansicht
mit abgebrochenen Abschnitten und im Querschnitt, wobei nicht sichtbare
Teile mittels gestrichelten Linien dargestellt sind, was die Art
der Befestigung des Stahlhängelagers
nach dem Stand der Technik an den Aluminiumabschnitt des Fahrzeugrahmens
darlegt;
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2A ist
eine fragmentarische Unteransicht der in 2 angeführten Komponenten,
die in gestrichelten Linien einen an ein Hängelager befestigten Aufhängungsträger zeigt;
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3 ist
eine der 1 ähnliche perspektivische Ansicht,
die jedoch Aluminiumhängelager
der vorliegenden Erfindung zeigt, an dem die Achsen-/Aufhängungssysteme
von einem Aluminiumrahmen aufgehängt
sind;
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4 ist
eine perspektivische Unteransicht der in 3 angeführten Teileanordnung.
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5 ist
eine vergrößerte perspektivische Explosionszeichnung
des in den 3 und 4 verwendeten
erfindungsgemäßen Aluminiumhängelagers;
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6 ist
eine perspektivische Ansicht des Hängelagers aus 5 in
montiertem Zustand; und
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7 ist
eine vergrößerte fragmentarische Unteransicht,
wobei die nicht sichtbaren Teile mittels gestrichelter Linien dargestellt
sind, die die Art der Schweißbefestigung
des Hängelagers
aus 6 an andere Komponenten des wie in den 3 und 4 dargestellten
Fahrzeugrahmen zeigt.
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Ähnliche
Bezugszeichen beziehen sich in sämtlichen
Zeichnungen auf ähnliche
Teile.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Ein
Fahrzeugrahmen ist bei 10 allgemein angedeutet und in 1 angeführt. Der
in 1 dargestellte Rahmen 10 ist ein Abschnitt
eines Aluminiumtankanhängers
von Sattelschleppern. Der Tankanhängerrahmen 10 umfasst
ein Paar von Hauptelementen 11, eine Vielzahl von vorderen
und hinteren Querelementen 12A bzw. 12B sowie
vordere und hintere Paare der Hängelager 14A bzw. 14B,
zur Aufhängung
der Achsen-/Aufhängungssysteme 15A bzw. 15B von
dem Tankanhängerrahmen.
Im Folgenden wird der Anhängerrahmen 10,
der die Hängelager 14A und 14B nach
dem Stand der Technik verwendet, so beschrieben, dass die allgemeinen
Umgebungsbedingungen, unter denen das erfindungsgemäße Hängelager
eingesetzt wird, am besten ersichtlich werden.
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Die
Komponenten des Tankanhängerrahmens 10 sind,
sofern nicht anders angegeben, aus Aluminium. Der Rahmen 10 wird
aus Aluminium hergestellt, da reduziertes Gewicht bei Tankanhängeranwendungen
eine wichtige Rolle spielt und auch der üblicherweise an den Rahmen
befestigte Tanktyp (nicht angeführt)
aus Aluminium ist und es bei der Fahrzeugkonstruktion einfacher
ist, gleichartige Metalle miteinander zu befestigen. Jedes der Hauptelemente 11 des
Rahmens 10 ist ein länglicher,
im Allgemeinen C-förmiger
Träger.
Der offene Abschnitt jedes der Hauptelemente 11 liegt gegenüber dem
offenen Abschnitt des anderen Hauptelements und ist, bezogen auf
den Rahmen 10, nach innen gerichtet. Die Hauptelemente 11 sind
miteinander auf transversal beabstandete parallele Weise mit den
Querelementen 12A und 12B verbunden, die sich
zwischen den Hauptelementen erstrecken und senkrecht zu diesen stehen.
Jedes der Enden der jeweiligen Querelemente 12A und 12B ist
im offenen Abschnitt eines jeweiligen Hauptelements 11 eingebettet
und daran durch geeignete Mittel, wie z.B. Schweißen oder mechanische
Befestigung, angebracht. Noch bevorzugter ist jedes der Querelemente 12A und 12B auch ein
im Allgemeinen C- förmiger Träger, wobei
deren eingebettete Enden jeweils so abgedeckt sind ( 1 und 2),
dass die untere Fläche
jedes der Querelemente auf der gleichen horizontalen Ebene wie die
untere Fläche
der Hauptelemente 11 vorliegt. Die Querelemente 12A und 12B sind
längs beabstandet.
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Die
Struktur des Anhängerrahmens 10 wird durch
die vorderen und hinteren Hängelager 14A bzw. 14B vervollständigt, die
jeweils an die jeweiligen Aluminiumrahmenhauptelemente 11 und
bestimmte aus einer Vielzahl von Querelementen 12A bzw. 12B befestigt
sind und davon herabhängen,
sowie zur leichteren Befestigung der Achsen-/Aufhängungssysteme 15A bzw. 15B an
den Rahmen angrenzend an die Hängelager
angeordnet sind. Insbesondere sind die Hängelager 14A und 14B üblicherweise
eher aus Stahl als aus Aluminium, das zur Bildung der anderen Komponenten
des Rahmens 10 verwendet wird, da die Hängelager während des Fahrzeugbetriebs
schweren Lasten ausgesetzt sind. Diese Lasten, insbesondere seitliche
bzw. laterale Lasten, werden von den Achsen-/Aufhängungssystemen 15A und 15B über die
Hängelager 14A bzw. 14B an
die Hauptelemente 11 und die Querelemente 12A bzw. 12B des
Rahmens 10 übertragen.
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Dennoch
ist es nicht zweckmäßig, verschiedenartige
Materialien, wie z.B. Stahl und Aluminium, zu schweißen, wobei
das Schweißen
das bevorzugte Verfahren zur Befestigung von Hängelagern an einen Anhängerrahmen
darstellt, wodurch das Gewicht und die Kosten des Anhängers bei
einem Minimum gehalten werden. Dieses Problem ist, wie am besten
in den 2 und 2A dargestellt, herkömmlich gelöst worden,
indem eine im Allgemeinen rechtwinklige Stahlplatte 16 an
die Oberseite jedes der Stahlhängelager 14A und 14B angeschweißt wurde
und auch eine im Allgemeinen in Form und Größe entsprechende Aluminiumplatte 17 an
die Unteroberfläche eines
jeweiligen Afuminiumhauptelements 11 und an jeweilige Paare
von Aluminiumquerelementen 12A und 12B angeschweißt wurde.
In den Platten 16 und 17 wird eine Vielzahl von
fluchtenden Paaren von Öffnungen
(nicht angeführt)
gebildet, wobei ein Verbindungselement 18 durch die jeweiligen
fluchtenden Paare der Öffnungen
hindurchtritt, um die Stahlhängelager 14A und 14B wirksam
an die anderen Strukturkomponenten des Aluminiumrahmens 10 zu
befestigen.
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Der
Anhängerrahmen 10 ist
anschließend bereit,
die Achsen-/Aufhängungssysteme 15A und 15B aufzuhängen. Da
jedes der Achsen-/Aufhängungssysteme 15A und 15B vom
Rahmen 10 aufgehängt
ist, jedoch keinen integrierten Teil davon bildet, werden lediglich
die Hauptkomponenten, die das jeweilige System umfassen, zum besseren
Verständnis
der Beschreibung der Umgebungsbedingungen, worin die Stahlrahmenhängelager 14A und 14B verwendet
werden, als Verweise aufgenommen. Jedes der Achsen-/Aufhängungssysteme 15A und 15B umfasst
ein identes Paar von Aufhängungsanordnungen 31,
wobei jede der Paare an Aufhängungsanordnungen
von einem jeweiligen Hängelager
des Paars der Hängelager 14A bzw. 14B aufgehängt ist.
Jede der Aufhängungsanordnungen 31 umfasst
einen Aufhängungsarm
oder -träger 32,
der schwenkbar an einem seiner Enden an sein jeweiliges Hängelager 14A und 14B über eine
Buchsenanordnung 35 auf herkömmliche Weise befestigt ist.
Die Buchsenanordnung 35 bildet einen Teil des Trägers 32 und
umfasst ein äußeres Metallrohr 36,
das innerhalb seiner jeweiligen Hängelager 14A und 14B aufgenommen
ist. Wie Fachleuten auf dem Gebiet von Aufhängungen klar ist, umfasst die
Buchsenanordnung 35 andere Komponenten, die in den Zeichnungen
nicht sichtbar sind, und/oder hierin nicht vollständig beschrieben
sind, einschließlich
einer gummiartigen, an das Rohr 36 befestigten Buchse,
einem inneren Metallrohr und einem schwenkbaren Bolzen. Eine Luftfeder 33 ist
geeignet an der oberen Oberfläche
des anderen Endes des Trägers 32 und
dessen jeweiligen Hauptelements 11 an einer Stelle direkt
unterhalb eines jeweiligen Querelements 12A und 12B befestigt
und erstreckt sich dazwischen. Ein Stoßdämpfer 34 erstreckt
zwischen einem Aufhängungsträger 32 und dessen
jeweiligen Hängelagern 12A und 12B und
ist daran befestigt. Jede der Aufhängungsanordnungen 31 umfasst
auch eine Luftbremse (nicht angeführt). Zwischen dem Paar der
Aufhängungsträger 32 jedes der
Achsen/Aufhängungssysteme 15A und 15B erstreckt
sich eine Achse 37 und ist darin aufgenommen. Räder (nicht
angeführt)
werden an das jeweilige Ende der Achsen befestigt.
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Leider
entstehen beim Fahrzeug durch die Verwendung der Hängelager 14A und 14B aus
Stahl und zusätzlicher
Befestigungsstrukturen, einschließlich der schweren Stahlplatte 16 und
der Aluminiumplatte 17, die jeweils üblicherweise etwa 3/8 Zoll
bis etwa 1/2 Zoll dick sind, und der Verbindungselemente 18,
die alle zur leichteren Befestigung der Stahlhängelager 14A und 14B an
andere Komponenten des Aluminiumrahmens 10 eingesetzt werden,
ungewünschtes
Gewicht sowie ungewünschte
Kosten. Zudem kommt es durch die Verwendung der Platten 17 und 16 zu
hohen Ermüdungsspannungen
an den geschweißten
Befestigungspunkten der jeweiligen Aluminiumplatten an ein jeweiliges
Hauptelement 11 und dessen jeweiligen Paars an Querelementen 12A und 12B,
und an den geschweißten
Befestigungspunkten jedes der Stahlplatten an deren jeweiliges Hängelager 14A bzw. 14B.
Insbesondere treten, bezogen auf die Verbindungselemente 18,
Kraglasten der verbundenen Platten 16 und 17,
insbesondere unter Spannung, und solche Lasten aus ihrem jeweiligen
Achsen-/Aufhängungssystem 15A und 15B sowie
ihren Hängelagern 14A bzw. 14B durch
die Platten, da diese Lasten durch die Hauptelemente 11 und die
Querelemente 12A bzw. 12B hindurchtreten. Eine
solche Auskragung von Lasten verursacht eine Verschiebung und Trennung
der Platten 16 und 17 und führt zur Ausübung hoher Ermüdungsspannungen
und möglicher
Risse an den Schweißungen,
die die Platten an die Hängelager 14A und 14B und
die Rahmenelemente 11 sowie Querelemente 12A bzw. 12B befestigen.
Ein Hängelager,
das direkt an einen Fahrzeugrahmen geschweißt ist, wie dies bei einem Stahlhängelager
der Fall ist, der an einen Rahmen angeschweißt ist, dessen restliche Komponenten aus
Stahl sind, ist wiederum effizienter bei der gleichmäßigen und
einheitlichen Übertragung
von Lasten aus dem Hängelager
an andere Komponenten des Rahmens. Wie zuvor hierin bemerkt ist
es jedoch nicht zweckmäßig, Komponenten
aus verschiedenartigen Metallen direkt zusammenzuschweißen.
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Darüber hinaus
ist das Rahmenhängelager aus
Stahl nach dem Stand der Technik aufgrund seines starren Aufbaus,
in der Art einer geschweißten kastenartigen
Konstruktion, welche das äußere Metallrohr 36 der
Trägerbuchsenanordnung 35 aufnimmt,
bei der Übertragung
von Lasten aus dem Hängelager
an die anderen Komponenten des Fahrzeugrahmens aus Aluminium 10 nicht
vollständig
effizient, obwohl die Hängelager 14A und 14B aus
robustem Stahlmaterial bestehen. Folglich müssen die Hängelager 14A und 14B mittels
verschiedener Winkelstücke,
Flansche und dergleichen, die alle als 38 bezeichnet werden,
vergrößert werden,
um den Hängelagern bei
der Übertragung
solcher Lasten eine höhere
Wirksamkeit zu verleihen. Solche zusätzlichen Strukturen führen beim
Fahrzeug auch zu ungewünschtem
Gewicht und zusätzlichen
Kosten. Zudem werden ähnliche
Aufhängungsstrukturen,
wie z.B. Winkelstücke,
Flansche und dergleichen (nicht angeführt) zu den Rahmenhauptelementen 11 und den
Querelementen 12A und 12B zugesetzt, um die Übertragung
der Lasten zwischen den Hängelagern 14A und 14B sowie
den Hauptelementen und Querelementen des Rahmens zu erleichtern.
Ebenfalls müssen
die Enden der an die Hängelager 14A und 14B angrenzenden
Querelemente 12A und 12B, wie am besten in den 1 und 2 dargestellt,
ausgeklinkt werden, um in den Hauptelementen 11 eingebettet
zu werden, sodass sich die Unteroberfläche des inneren nicht-eingebetteten Hauptabschnitts
der Querelemente, die quer durch die Hauptelemente verlaufen, auf
der gleichen horizontalen Ebene befindet, wie die unterste Oberfläche der
Hauptelemente. Dies ist erforderlich, damit die Aluminiumplatte 17 direkt
an der Unteroberfläche
ihres jeweiligen Hauptelements und der Querelemente 12A und 12B aufliegt, um
die Platte an jene Komponenten des Rahmens anzuschweißen. Ein
solches Ausklinken erhöht
die Kosten des Fahrzeugs.
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Zudem
sind bereits Versuche zur Konstruktion eines Aluminiumhängelagers
seitens Fachleuten auf dem Gebiet des Anhängerrahmens und der Aufhängungsanordnung
unternommen worden, um viele der oben beschriebenen Probleme, die
bei der Verwendung eines Stahlhängelager
zusammen mit einem ansonsten aus Aluminium bestehenden Fahrzeugrahmen
entstehen, zu vermeiden. Obwohl solche Aluminiumhängelager
nach dem Stand der Technik gegenüber
Stahlhängelager
im Allgemeinen ein reduziertes Gewicht aufweisen und direkt an die
anderen Komponenten des Fahrzeugrahmens angeschweißt werden
können,
wodurch Zusatzstrukturen, wie z.B. die Platten 16 und 17 sowie
die Verbindungselemente 18, nicht länger benötigt werden, weisen solche
Aluminiumhängelager
nach dem Stand der Technik mehrere Nachteile auf. Zuallererst ahmen Aluminiumhängelager
nach dem Stand der Technik im Allgemeinen die Konstruktion von Stahlhängelagern,
wie in den 1 und 2 angeführt, nach.
Da Aluminium ein weniger robustes Metall als Stahl darstellt, waren
Aluminiumhängelager
nach dem Stand der Technik mit einer solchen Konstruktion nicht
fähig,
den auf das Hängelager
wirkenden seitlichen Lasten entgegenzuwirken, insbesondere jenen,
die durch das äußere Metallrohr 36 der
Buchsenanordnung 35 während
des Fahrzeugbetriebs verursacht wurden. Deshalb müssen solche
Aluminiumhängelager
nach dem Stand der Technik durch die Verwendung von Platten, Winkelstücken, Flanschen
und dergleichen, sowohl an den Hängelagern
als auch an den anderen Komponenten des Rahmens, wie z.B. den Hauptelementen 11 und
den Querelementen 12A und 12B, robuster gemacht
werden. Solche Zusatzstrukturen führen letztlich dazu, dass die
Verwendung von Aluminiumhängelagern,
die direkt an die anderen Komponenten des Rahmens angeschweißt werden
könnten, überflüssig wird.
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Die
Hängelager 24A und 24B der
vorliegenden Erfindung ersetzen die Stahlhänger 14A und 14B nach
dem Stand der Technik. Da die Komponenten der Achsen/Aufhängungssysteme 15A und 15B und
deren Trägerhängelager 24A bzw. 24B die
gleichen wie die der 1, 2 und wie
oben beschrieben sind, werden im Folgenden nur die Unterschiede
zwischen den Hängelagern
der vorliegenden Erfindung 24A und 24B und den
Hängelagern 14A und 14B nach
dem Stand der Technik sowie die an anderen Komponenten des Rahmens 10 vorgenommenen Änderungen
durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Hängelager beschrieben.
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Die
Hängelager 24A und 24B sind
in den 3 bis 7 angeführt, wobei die 3, 4 und 7 die
Hängelager
als Komponenten des Rahmens 10' anführen. Da sich der Rahmen 10' vom Rahmen 10 der 1 nur
dadurch unterscheidet, dass im Rahmen 10' eher die erfindungsgemäßen Hängelager 24A und 24B als
die Hängelager 14A und 14B nach
dem Stand der Technik eingesetzt werden, und bestimmte verstärkende Winkelstücke, Flansche
und dergleichen aufgrund der Verwendung des erfindungsgemäßen Hängelagers
aus dem Rahmen entfernt werden, werden alle dem Rahmen und den Achsen-/Aufhängungssystemen ähnlichen
Komponenten 15A' und 15B', die in den 3, 4 und 7 angeführt sind,
mittels eines Apostrophs gekennzeichnet, wobei diese die gleiche
Identifizierungsnummer wie die in den 1 und 2 angeführten Teile
verwenden.
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Jedes
der Hängelager 24A und 24B ist
aus Aluminium und umfasst ein im Allgemeinen U-förmiges Basiselement 25,
das über
eine Öffnung 26 zur Aufnahme
des Aufhängungsträgers 32' verfügt. Das U-förmige Basiselement 25 umfasst
zudem ein Paar von innen nach oben erstreckenden Flügeln 42,
die insbesondere für
eine leichtere Übertragung
der seitlichen bzw. lateralen Lasten aus dem Hängelager 24A und 24B an
andere Komponenten des Rahmens 10' wichtig sind, wie im Folgenden
detaillierter beschrieben wird. Ein im Allgemeinen umgekehrtes Lagerungselement 27 ist
angrenzend an die Öffnung 26 und
auf beiden Seiten davon liegend im U-förmigen Basiselement 25 eingebettet
und am Basiselement vorzugsweise mittels Schweißen (nicht angeführt) befestigt
und dient insbesondere zur Verbesserung der Entgegenwirkung von
vertikalen Lasten sowie von seitlichen Lasten. Die vertikalen Abschnitte
des Lagerungselement 27 sind mit transversal angeordneten Öffnungen 28 zur
Aufnahme des schwenkbaren Bolzens gebildet, der durch die Trägerbuchsenanordnung 35' verläuft und
diese schwenkbar an das Hängelager 24A und 24B befestigt.
Ein Paar von vertikal angeordneten und horizontal beabstandeten
Anordnungsführungselementen 44 sind
jeweils an der äußeren vertikalen
Seitenwand des Lagerungselement 27 angebracht, um die Ausrichtung
der Achsen-/Aufhängungssysteme 15A' und 15B' zu unterstützen, wie
dies auf dem Gebiet der Erfindung und der Literatur allgemein bekannt
ist. Eine gebogene Platte 29 erstreckt sich zwischen der
inneren, vertikalen Seitenwand des Lagerungselements 27 und
den Flügeln 42 des
U-förmigen
Basiselements 25 und ist daran angeschweißt, um der
Struktur hauptsächlich zum
Entgegenwirken von seitlichen Lasten eine zusätzliche Stütze zu verleihen. Ein im Allgemeinen ovalförmiges Verbindungselement 30 ist
im U-förmigen Basiselement 25 eingebettet,
liegt auf der oberen horizontalen Oberfläche des Lagerungselements 27 auf
und ist an das U-förmige
Basiselement und das Lagerungselement angeschweißt, um die Struktur der Aluminiumhängelager 24A und 24B zu
vervollständigen.
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Das
Hängelager 24A und 24B wird
mittels einer durchgehenden Schweißnaht 40, die an der
Zwischenplatte des obersten Randes des Verbindungselements 30 und
der Unteroberfläche
dessen jeweiliger Hauptelemente 11' (7) angeordnet
ist, an die anderen Komponenten des Rahmens 10' angebracht.
Jeder der Flügel 42 des
U- förmigen Basiselements 25 wird
an ein entsprechendes Querelement 12A' und 12B' (4 und 7)
angeschweißt,
um die Befestigung der Hängelager 24A und 24B sowie die
Struktur des Anhängerrahmens 10', die die Hängelager
der vorliegenden Erfindung umfasst, zu vervollständigen.
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Es
versteht sich, dass die Bildung einer Reihe von wichtigen Merkmalen
der erfindungsgemäßen Hängelager 24A und 24B auf
die Verwendung leichtgewichtiger Metalle, wie z.B. Aluminium, statt
eines schwereren Metalls, wie z.B. Stahl, zurückzuführen ist. Die Trägeröffnung 26 und
das U-förmige
Basiselement 25 sowie das Lagerungselement 27 ermöglichen
es, dass das Hängelager 24A und 24B den schwenkbaren
Befestigungsbereich des Trägers 32' an das Hängelager
im Allgemeinen vollständig
und kontinuierlich umgeben kann, wodurch eine verbesserte strukturelle
Stütze
bereitgestellt wird, was ein Konstruktionsmerkmal darstellt, das
sich von der Konstruktion herkömmlicher
Stahlhängelager 14A und 14B nach
dem Stand der Technik unterscheidet, bei denen mehrere Komponenten
zu einer eher kastenartigen Jochstruktur (2A) zusammengeschweißt sind.
Das U-förmige
Basiselement 25 wird nicht nur an dessen entsprechendes
Hauptelement 11' über ein
Verbindungselement 30 geschweißt, sondern auch an ein jeweiliges
Paar von Querelementen 12A' und 12B' über die
Flügel 42.
Dieses letztere strukturelle Merkmal ermöglicht zusammen mit der gebogenen
Platte 29 die Bereitstellung einer seitlichen Lastverteilung
am Hängelager 24A und 24B durch
Kanalisierung der seitlichen Lasten, denen das Hängelager ausgesetzt ist, in
die Querelemente 12A' und 12B' und in die
anderen strukturellen Komponenten des Rahmens 10', wie z.B. die
Hauptelemente 11'.
Dieses Konstruktionsmerkmal führt
zusammen mit den anderen Konstruktionsmerkmalen des Hängelagers 24A und 24B,
welches das äußere Metallrohr 36' der Buchsenanordnung 35' im Wesentlichen
vollständig
und kontinuierlich umgibt, zu einer ausgezeichneten seitlichen Lagerungsstruktur. Diese
seitliche Lagerung ermöglicht,
dass das Hängelager 24A und 24B den
seitlichen Lasten trotz der Tatsache, dass das Hängelager aus Aluminium besteht,
ohne die Verwendung von zusätzlichen
Winkelstücken,
Flanschen und dergleichen, insbesondere erfolgreich entgegenwirken
kann. Die integrierte einstückige
Struktur des U-förmigen
Basiselements 25 lässt
auch die Beseitigung einer schweren C-Kanalrahmen-Quer verstrebung
zwischen den jeweiligen vorderen und hinteren Paaren der Hängelager 24A bzw. 24B zu,
wobei die Verstrebungen in den Hängelagern
nach dem Stand der Technik 14A und 14B (nicht
angeführt)
herkömmlich
verwendet wurden. Zudem werden bestimmte andere im Rahmen 10 verwendete
zusätzliche
strukturelle Komponenten, die zur Unterstützung der Hängelager 14A und 14B nach
dem Stand der Technik zum Entgegenwirken von Lasten dienten, wie
z.B. Winkelstücke,
Flanschen und dergleichen, im Rahmen 10' aufgrund der Struktur des Hängelagers 24A und 24B nicht
benötigt.
Die Konstruktion der Hängelager 24A und 24B ermöglicht aufgrund
der Verwendung der durchgehenden Schweißnaht 40 auch eine
einfachere Befestigung mittels Schweißen an die anderen Rahmenkomponenten,
als dies bei Aluminiumhängelagern nach
dem Stand der Technik der Fall ist. Insbesondere werden Schweißunterbrechungen
minimiert, was zu geringeren Bereichen mit Schweißspannungsermüdungen und
möglichen
Schweißfehlern
führt.
Die Struktur des Hängelagers 24A und 24B beseitigt auch,
wie in 2 für
das Hängelager
nach dem Stand der Technik 14A und 14B angeführt ist,
das kostenaufwändige
Ausklinken des jeweiligen Endes der Querelemente 12A' und 12B', an die das
Hängelager 24A und 24B befestigt
ist.
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Daraus
geht hervor, dass die Hängelager 24A und 24B der
vorliegenden Erfindung aufgrund der Tatsache, dass sie aus Aluminium
bestehen, ein leichtes Gewicht aufweisen und komplizierte Befestigungsanordnungen,
die bisher zur erfolgreichen Befestigung von Stahlhängelagern
an Aluminiumrahmen erforderlich waren, überflüssig machen.
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Zudem
ermöglicht
die vereinfachte, jedoch wirksame Struktur, dass die Hängelager 24A und 24B erfolgreich
Lasten entgegenwirken können,
die durch das Hängelager
aus dessen Achsen-/Aufhängungssystemen 15A' und 15B' und in andere
Komponenten des Rahmens 10' ohne
die Verwendung von zusätzlichen
Winkelstücken,
Flanschen oder dergleichen in die Hängelager 24A, 24B oder
den Rahmen 10' hindurchtreten.
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Obwohl
Fachleute auf dem Gebiet des Anhängerrahmens
und der Aufhängungsanordnung
bereits versucht haben, ein Aluminiumhängelager zur Ersetzung von
Stahlhängelagern
für Aluminiumrahmenanwendungen
zu konstruieren, sind die Anmelden der Meinung, dass die erfindungsgemäßen Aluminiumhängelager 24A und 24B eine
neuartige strukturelle Konstruktion umfassen, die ermöglicht, dass
das Hängelager
verschiedenen Lasten, insbesondere seitlichen bzw. lateralen Lasten,
entgegenwirken kann, die durch das Hängelager während des Fahrzeugbetriebs
hindurchtreten. Vormalige Versuche zur Lösung dieses Problems in einer
Aluminiumstruktur unter Verwendung herkömmlicher Hängelagerkonstruktionen erforderten
die Verwendung extrem dicker Seitenplatten, Verstärkungsmuffen,
Winkelstücken
und dergleichen, sowohl am Hängelager als
auch am Fahrzeugrahmen, was einen leichtgewichtigen Aluminiumhängelager überflüssig machte, obwohl
solche Hängelager
direkt an die anderen Komponenten des Fahrzeugrahmens angeschweißt werden
konnten. Die vorliegende Erfindung wirkt aufgrund des Lagerungselements 27,
der gebogenen Platte 29 und den Flügeln 42 des U-förmigen Basiselements 25,
die an den Querelementen 12A' und 12B' befestigt sind,
insbesondere erfolgreich lateralen Lasten entgegen und richtet die
seitlichen Lasten auf die Querelemente und die anderen Komponenten des
Rahmens, wie z.B. die Hauptelemente 11'.
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Es
versteht sich, dass die Hängelager 24A und 24B der
vorliegenden Erfindung zusammen mit konischen Trägern unter Verwendung von größenreduzierten
Buchsen eingesetzt werden können
oder alternativ dazu durch Verbreiterung des Hängelagers zur Verwendung mit
herkömmlich
großen
Trägern unter
Verwendung von herkömmlich
großen
Buchsen eingesetzt werden können.
Obwohl die erfindungsgemäßen Hängelager 24A,
B zur Verwendung bei Aluminiumtankanhängerrahmen bevorzugt werden, wird
in Erwägung
gezogen, dass diese auch an anderen Typen von Aluminiumsattelschlepperrahmen oder
sogar beweglichen Aluminiumunterrahmen für Sattelschlepper Anwendung
finden könnten.
Die Hängelager 24A und 24B könnten außer an Sattelschlepperrahmen
auch an anderen Aluminiumfahrzeugrahmen verwendet werden.
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Folglich
ist das verbesserte Aluminiumrahmenlager für Achsen-/Aufhängungssysteme
ein vereinfachtes Lager. Es stellt eine wirksame, sichere, kostengünstige und
effiziente Struktur bereit, die sämtliche angeführte Ziele
erreicht, welche die in Zusammenhang mit Stahl- und Aluminiumhängelagerstrukturen
nach dem Stand der Technik auftretenden Schwierigkeiten beseitigt,
Probleme löst
und neue Ergebnisse auf dem Gebiet der Erfindung erzielt.