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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft sekundäre Aufhängsysteme für Lastkraftwagen und insbesondere
ein Aufhäng-
bzw. Federsystem für
ein Lastkraftwagen-Führerhaus,
das einen hohen Grad an Lärm-
und Stoßabschirmung
bzw. -dämpfung
bereitstellt.
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2. Beschreibung des Stands
der Technik
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Die
Last, die von einem Lastkraftwagen getragen wird, wird von einem
Rahmen getragen, der durch Tragfedern von den Achsen des Lastkraftwagens
federnd gehalten wird. Die primären
Achsen-Tragfedern weisen üblicherweise
sehr große
Federkonstanten auf, welche die Fahrt zu einem Rütteln bzw. einer Erschütterung
für den
Bediener bzw. Fahrer und die Strukturen macht, die vom Rahmen getragen
werden. Um die Schwingung bzw. Vibration und den Stoß, der zum
Führerhaus übertragen
wird, zu dämpfen,
sind jeweils sekundäre
Aufhängsysteme, die
herkömmliche
Aufhäng-Bestandteile, wie
beispielsweise Luftfedern, verwenden, um die Führerhausstruktur vor Stoß zu dämpfen, und
Stoßdämpfer eingesetzt
worden, um eine Bewegung des Führerhauses
zu dämpfen.
Eine Stoß-
und Schwingungsabschirmung verbessert den Insassenkomfort und setzt die
Streßermüdung der
Führerhausstruktur
herab.
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Sekundäre Aufhängsysteme
verbinden das Führerhaus
mit dem Fahrzeugfahrgestell und tragen das Führerhaus vom Fahrzeugfahrgestell.
Das sekundäre
Aufhängsystem
muß das
Gewicht des Führerhauses
tragen, eine vertikale, laterale sowie eine Bewegung des Führerhauses
in Längsrichtung
führen
bzw. leiten, den Fahrkomfort durch Abschirmen des Führerhauses
vor Schwingungen und Dämpfen dieser
Schwingungen verbessern, Aufprallenergien aufnehmen und, falls gewünscht, eine
Führerhaus-Niveauregulierung
bereitstellen.
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Frühe Führerhaus-Aufhängsysteme
haben ein Hartgummi-Element unmittelbar zwischen dem Führerhaus
und dem Fahrzeugrahmen angeordnet. Diese An eines minimalen Aufhängsystems
erwies sich als unkomfortabel für
die Fahrzeuginsassen und konnte unerwünschte Kraftniveaus (force
levels) auf das Führerhaus
einwirken lassen (place), die einen vorzeitigen strukturellen Schaden
fördern.
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Die
internationale Anmeldung WO 93/19973 widmet sich einigen Unzulänglichkeiten
in dieser Anwendung (practice) durch Bereitstellen einer stoßaufnehmenden
und gefederten Aufhänganordnung
auf Basis von parallelen Stoßdämpfern und
Federn. Der Stoßdämpfer ist
mit dem Fahrzeug-Führerhaus durch
ein elastisches bzw. dehnbares Element verbunden, während die
Feder über
einen Halter bzw. Träger
verbunden ist, um den Stoßdämpfer von
der statischen Last des Führerhauses
zu entkoppeln, und um die Last auf die Feder zu übertragen.
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Spätere Führerhaus-Aufhängungen
stellten differenzierte Aufhäng-Untersysteme
in Längsrichtung
bereit, die von einem hinteren bzw. Heck-Aufhäng-Untersystem Gebrauch machen,
das Luftfedern oder Spiralfedern, ein Führungselement auf Basis eines
Panhartstabs oder weiterer lateraler Schnellverbinder bzw. Positionsgeber
und ein Dämpfungselement
aufweist. Die Luftfeder- und Dämpfungselemente
des hinteren Aufhäng-Untersystems stellen
keine Beschränkungen
der Führerhaus-Bewegung
in Längsrichtung
bzw. von hinten nach vorne bereit. Dies erzwingt die Verwendung
sehr steifer bzw. starrer Vorwärts-Gummielemente,
die eine schlechte Lärmabschirmung
zeigen.
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Europa
bevorzugt Führerhaus-Gestaltungen,
die über
dem Motor angeordnet sind, teilweise aufgrund der engen Raumbeschränkungen
vieler europäischer
Straßen.
Typische europäische
Linienverkehr-Lastkraftwagen sind zunehmend mit einer Führerhaus-Aufhängung ausgerüstet worden,
die Aufhäng-
und Dämpfungselemente
aufweist, die außerhalb
der Fahrgestell-Längsträgern angeordnet
sind, d.h. in Richtung der äußeren Kanten
des Lastkraftwagen-Führerhauses.
Das Aufhängelement,
beispiels weise die Feder, und das Dämpfungselement, beispielsweise
der Stoßdämpfer, werden
als eine kombinierte Verstrebung bzw. Strebe bereitgestellt, wobei eine
Verstrebung an jeder der vier äußeren Ecken des
Führerhauses
angeordnet ist. Der Kopf bzw. das Oberteil der Verstrebung ist durch
eine Gummihülse (rubber
bushing) am Boden des Führerhauses
angebracht. Siehe Gross et al., Developoment of a 4-point-Air Cab
Suspension System for Conventional Heavy Trucks (SAE Technical paper
2001-01-2708). Jedoch
wird das Gewicht des Führerhauses
durch die primären
Federn und die Hülsen
aufgehängt,
was die Hülsen
zusammendrückt.
In der Praxis hat dies die Bereitstellung von Hülsen mit größerer Federkonstante erfordert,
als erforderlich wäre,
wenn die Hülsen
nicht unter konstanter Kompressionsbelastung stünden.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Gemäß der Erfindung
wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das ein aufgehängtes Führerhaus aufweist. Das Fahrzeug
weist ein Fahrgestell mit verlängerten
Längsträgern auf.
Die Lastkraftwagen-Führerhausaufhängung enthält eine
Mehrzahl von Tragpunkten für
das Lastkraftwagen-Führerhaus,
die auf einer Unterseite des Lastkraftwagen-Führerhauses angeordnet sind,
einschließlich
zweier vorderer Tragpunkte und zweier hinterer Tragpunkte, die in
der Nähe
der Ecken des Lastkraftwagen-Führerhauses angeordnet
sind. Wenigstens zwei Feder-Verstrebungseinheiten, von denen jeweils
eine an den beiden hinteren Tragpunkten angebracht ist, dienen dem
Tragen des hinteren Abschnitts des Führerhauses. Jede Feder-Verstrebungseinheit
enthält
ein Federelement, ein stoßdämpfendes
Element, eine nachgebende Hülse,
die zwischen dem stoßdämpfenden
Element und dem jeweiligen hinteren Tragpunkt für die Feder-Verstrebungseinheit
angeordnet ist, und ein nicht nachgebendes Befestigungselement bzw.
Verankerungselement, das zwischen dem Federelement und dem Tragpunkt
angeordnet ist. Für
eine Vier-Punkt-Aufhängung
enthält
die Lastkraftwagen-Führerhaus-Aufhängung zusätzlich die beiden
vorderen Tragpunkte zum Lastkraftwagen-Führerhaus, die auf der Unterseite
des Lastkraftwagen-Führerhauses
im wesentlichen vor den hinteren Tragpunkten und zu den äußeren Seitenkanten des
Lastkraftwagen-Führerhauses
angeordnet sind. Zwei vordere Feder-Dämpfer-Verstrebungseinheiten sind
angebracht, eine an jedem der vorderen Tragpunkte. Jede der Feder-Dämpfer-Verstrebungseinheiten
weist ein Federelement, ein stoßdämpfendes Element,
eine Hülse,
die zwischen dem stoßdämpfenden
Element und einem jeweiligen vorderen Tragpunkt angeordnet ist,
und einen nicht nachgebenden Träger
auf, der zwischen der Feder und dem jeweiligen vorderen Tragpunkt
angeordnet ist.
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Zusätzliche
Effekte, Merkmale und Vorteile werden aus der nachfolgenden schriftlichen
Beschreibung ersichtlich.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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Die
neuartigen Merkmale, die als charakteristisch für die Erfindung angenommen
werden, sind in den angehängten
Ansprüchen
offenbart. Jedoch wird die Erfindung selbst, als auch eine bevorzugte Ausführungsform,
weitere Aufgaben und Vorteile davon am besten durch Bezug auf die
nachfolgende detaillierte Beschreibung einer erklärenden Ausführungsform
verständlich,
wenn sie in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung gelesen wird,
wobei:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Lastkraftwagen-Führerhauses ist, das gemäß einer ersten
Ausführungsform
der Erfindung aufgehängt ist;
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2 eine
perspektivische Ansicht eines Lastkraftwagen-Führerhauses ist, das gemäß einer zweiten
Ausführungsform
der Erfindung aufgehängt ist;
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3 eine
perspektivische Ansicht eines Führerhaus-Aufhängelements
ist; und
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die 4 und 5 Querschnittsansichten der
beiden Ausführungsformen
eines Aufhäng-Verstrebungselements
sind.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Bezugnehmend
auf die Figuren und insbesondere 1, wird
ein Lastkraftwagen-Führerhaus 12 dargestellt,
das auf einem Lastkraftwagen-Fahrgestell 14 angeordnet
ist. Das Lastkraftwagen-Fahrgestell 14 enthält zwei
Längsträger in Längsrichtung (longitudinal
siderails) 16 und 18, die entlang der Längen der
linken Seite (L) und der rechten Seite (R) einer Lastkraftwagen-
oder einer Traktoreinheit laufen. Das Lastkraftwagen-Führerhaus 12 ist
von den Längsträgern an
vier Tragpunkten 20, 22, 26 und 28 auf
der Unterseite 24 des Führerhauses
aufgehängt. Die
vier Tragpunkte sind im allgemeinen in Richtung der Ecken der Führerhaus-Unterseite 24 angeordnet. Die
Tragpunkte 20, 22, 26 und 28 sind
vorzugsweise entlang eines Bereichs eines Holms oder Kanals angeordnet,
der einen Abschnitt des Rahmens für die Führerhaus-Überstruktur ausbildet.
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Das
Führerhaus 12 wird
von den Längsträgern 16 und 18 durch
Aufhäng-Untersysteme in Längsrichtung
aufgehängt,
wobei das hintere Aufhäng-Untersystem
zwei Feder-Verstrebungseinheiten 30 und 32 enthält, und
das vordere Aufhäng-Untersystem
Gummiblock-Bauteile 33 und 34 enthält. Die
Feder-Verstrebungseinheiten 30 und 32 sind jeweils
gegenüber
den Längsträgern 16 und 18 durch Tragarme
montiert, die an die Außenfläche der Längsträger angebracht
sind (nur der Tragarm 31 für die Feder-Verstrebungseinheit 30 ist
sichtbar). Die Tragarme können
in jeder herkömmlichen
Weise angebracht sein, beispielsweise durch Bolzen, Schweißen, Schrauben
und dergleichen. Die Feder-Verstrebungseinheiten 30 und 32 sind
jeweils an die hinteren Tragpunkten 20 und 22 auf
dem Lastkraftwagen-Führerhaus 12 angebracht.
Die Gummiblock-Bauteile 33 und 34 sind von Bauarten,
die nach dem Stand der Technik allgemein bekannt sind, und werden
nicht im Detail erklärt.
Sie stellen Aufhäng-,
Dämpfungs-
und Führungs-Funktionen
für das
aufgehängte
Gewicht bereit und sind sowohl an die Längsträger 16 und 18 als
auch an die Tragpunkte 26 und 28 durch offene Halterungen
angehängt,
die durch eine Gummihülse verbunden
sind. Die Bauart der Aufhängung,
die in 1 dargestellt ist, wird nach dem Stand der Technik
eine Zwei-Punkt-Aufhängung genannt.
Ansonsten stellt sie wegen der schlechten Stoßabschirmung durch die Gummiblöcke eine
geringerwertige Fahrt gegenüber
Vier-Punkt-Aufhängun gen
bereit. Eine alternative Vier-Punkt-Aufhängung ist in 2 dargestellt.
Die vorderen Gummiblock-Bauteile 33 und 34 sind
durch die Feder-Verstrebungseinheiten 36 und 40 ersetzt
worden. Die Feder-Verstrebungseinheiten 36 und 40 sind
zu den hinteren Feder-Verstrebungseinheiten identisch. Sie sind
an den Längsträgern unter
Verwendung von Tragarmen angebracht (wobei der Tragarm 38 für die linke
vordere Feder-Verstrebungseinheit 36 sichtbar ist). Die
bevorzugten Einbauorte für
die Feder-Verstrebungsbauteile sind die Außenseite der Längsträger 16 und 18 in
Richtung des horizontalen Umfangs des Führerhauses 12.
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In 3 ist
der Einbauort und die Positionierung einer beispielhaften Feder-Verstrebungseinheit 50 dargestellt.
Die Einheit 50 ist zwischen der Unterseite 24 eines
Führerhauses 12 und
einem der Haupt-Längsträger 11 eines
Fahrzeugs angeordnet. Von der Außenseite des Längsträgers 11 erstreckt sich
ein Tragarm 59, der ein im allgemeinen A-förmiges Teil
ist, das an seinem Fuß an
den Längsträger 11 angebracht
ist. Ein Stab oder eine Säule 55 ist ortsfest
im Kopf des „A" über dem Kreuzarm befestigt und
trägt ein
koaxiales Bauteil 57 der Feder und der stoßdämpfenden
Verstrebung der Einheit auf einem Boden bzw. Fuß 60. Das koaxiale
Bauteil 57 grenzt an einen Tragpunkt 52 an, der
im Schnittpunkt der beiden Rahmen-Trägerbalken 51 und 53 ausgebildet ist,
die einen Teil der Struktur des Führerhauses 12 ausbilden.
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Die
Feder-Verstrebungseinheiten 50 können auf einer Metallspiralfeder
oder einer Luftfeder basieren. Die 4 und 5 stellen
Unterschiede in der Konstruktion der beiden Bauarten von Feder-Verstrebungseinheiten 50 in
Querschnittsansichten detailliert dar. Angeordnet bzw. eingebaut
zwischen dem Boden 60 und einem beispielhaften Tragpunkt 52, kann
die Feder-Verstrebungseinheit 50 entweder eine Spiralfeder 257 oder
eine Luftfeder 157 als ein Aufhängelement aufweisen. Jede Bauart
von Aufhängeinheit
ist um ein stoßdämpfendes
Element 64 angeordnet, um koaxial mit dem stoßdämpfenden Element
an einer Verstrebung 72 angeordnet zu sein. Die Feder-Verstrebungseinheit 50 paßt zu einem Tragpunkt 52 unter
Verwendung eines Hülsenbauteils 80.
Das Hülsenbauteil 80 enthält eine äußere Manschette 65,
die einen nach außen
weisenden Flansch 66, einen inneren Zylinder 68 und
eine Gummihülse 70 aufweist,
die zwischen dem inneren Zylinder und der äußeren Hülse angeordnet ist und mit beiden
verschmolzen ist. Die Gummihülse 70 weist unterschiedliche
Federkonstanten in unterschiedlichen Richtungen auf, um eine Führerhaus-Stabilität zu erreichen.
Der innere Zylinder 68 weist etwas Spiel in der Bewegung
als ein Ergebnis der Zusammendrückbarkeit
bzw. Kompressibilität
der Gummihülse 70 auf.
Das Aufhängelement
(die Federn 157 oder 257) umgeht die Gummihülse 70 derart,
daß die Hülse das
Gewicht des Führerhauses
nicht trägt
und die Zusammendrück-Charakteristiken
des Gummis in sich vereinigt bzw. enthält (compromise).
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Die
Verstrebung 72 weist ein Ende auf, das am stoßdämpfenden
Element 64 angeordnet ist und sich diesem gegenüber auf
und ab bewegen kann. Das entgegengesetzte Ende wird am Zylinder 68 durch
einen Bolzen 74 fest gehalten, der sich aufwärts durch
eine Öffnung
im Zylinderende erstreckt, was einer Halte-Unterlegscheibe 76 und
einem Bolzen 78 gestattet, daran angebracht zu werden.
Die äußere Manschette 65 ist
an den Tragpunkt 52 angebracht, vorzugsweise durch Punktschweißen des Flansches 66 an
den Tragpunkt. Die Manschette 65 stellt eine Tragfläche zur
Aufnahme eines Endes von entweder der Luftfeder 157 oder
der Spiralfeder 257 bereit. Daher sind die Verstrebung 72 und
das stoßdämpfende
Element der Einheit vom Führerhaus durch
eine Gummihülse
abgeschirmt, während
die Stoßabschirmung,
die durch die Federn bereitgestellt wird, nicht so abgeschirmt ist.
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Die
Erfindung stellt eine vorteilhafte Führerhaus-Aufhängung bereit,
die den verschiedenen Tragpunkten des Führerhauses eine Last ziemlich gleichmäßig zuweist
bzw. zuordnet. Mit Verstrebungen, die fest an dem Rahmen angebracht
sind, in Längsrichtung
sowie lateral, werden Scher- und Schwingungskräfte (yaw and pitching forces)
leichter von der Front und vom Heck der Führerhaus-Struktur geteilt.
Eine angemessene Vertikalbewegung ist zum Ermöglichen eines sanften Fahrens
noch gestattet. Die verschiedenen Zusammendrück- bzw. Kompressionskonstanten
bzw. -raten (compressions rates) der Gummihülsen können verändert werden, um veränderliche
Quantitäten
der Bewegungsfreiheit bzw. des Bewegungsfreiheitsgrads in unterschiedlichen Richtungen
bereitzustellen.