DE60308617T2 - Aufhäng-bzw. Federsystem für ein Lastkraftwagen-Führerhaus - Google Patents
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Description
- HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- 1. Gebiet der Erfindung
- 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.
- 2. Beschreibung des Stands der Technik
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
- 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.
- Zusätzliche Effekte, Merkmale und Vorteile werden aus der nachfolgenden schriftlichen Beschreibung ersichtlich.
- KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
- 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:
-
1 eine perspektivische Ansicht eines Lastkraftwagen-Führerhauses ist, das gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung aufgehängt ist; -
2 eine perspektivische Ansicht eines Lastkraftwagen-Führerhauses ist, das gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung aufgehängt ist; -
3 eine perspektivische Ansicht eines Führerhaus-Aufhängelements ist; und - die
4 und5 Querschnittsansichten der beiden Ausführungsformen eines Aufhäng-Verstrebungselements sind. - DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
- Bezugnehmend auf die Figuren und insbesondere
1 , wird ein Lastkraftwagen-Führerhaus12 dargestellt, das auf einem Lastkraftwagen-Fahrgestell14 angeordnet ist. Das Lastkraftwagen-Fahrgestell14 enthält zwei Längsträger in Längsrichtung (longitudinal siderails)16 und18 , die entlang der Längen der linken Seite (L) und der rechten Seite (R) einer Lastkraftwagen- oder einer Traktoreinheit laufen. Das Lastkraftwagen-Führerhaus12 ist von den Längsträgern an vier Tragpunkten20 ,22 ,26 und28 auf der Unterseite24 des Führerhauses aufgehängt. Die vier Tragpunkte sind im allgemeinen in Richtung der Ecken der Führerhaus-Unterseite24 angeordnet. Die Tragpunkte20 ,22 ,26 und28 sind vorzugsweise entlang eines Bereichs eines Holms oder Kanals angeordnet, der einen Abschnitt des Rahmens für die Führerhaus-Überstruktur ausbildet. - Das Führerhaus
12 wird von den Längsträgern16 und18 durch Aufhäng-Untersysteme in Längsrichtung aufgehängt, wobei das hintere Aufhäng-Untersystem zwei Feder-Verstrebungseinheiten30 und32 enthält, und das vordere Aufhäng-Untersystem Gummiblock-Bauteile33 und34 enthält. Die Feder-Verstrebungseinheiten30 und32 sind jeweils gegenüber den Längsträgern16 und18 durch Tragarme montiert, die an die Außenfläche der Längsträger angebracht sind (nur der Tragarm31 für die Feder-Verstrebungseinheit30 ist sichtbar). Die Tragarme können in jeder herkömmlichen Weise angebracht sein, beispielsweise durch Bolzen, Schweißen, Schrauben und dergleichen. Die Feder-Verstrebungseinheiten30 und32 sind jeweils an die hinteren Tragpunkten20 und22 auf dem Lastkraftwagen-Führerhaus12 angebracht. Die Gummiblock-Bauteile33 und34 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 Längsträger16 und18 als auch an die Tragpunkte26 und28 durch offene Halterungen angehängt, die durch eine Gummihülse verbunden sind. Die Bauart der Aufhängung, die in1 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 in2 dargestellt. Die vorderen Gummiblock-Bauteile33 und34 sind durch die Feder-Verstrebungseinheiten36 und40 ersetzt worden. Die Feder-Verstrebungseinheiten36 und40 sind zu den hinteren Feder-Verstrebungseinheiten identisch. Sie sind an den Längsträgern unter Verwendung von Tragarmen angebracht (wobei der Tragarm38 für die linke vordere Feder-Verstrebungseinheit36 sichtbar ist). Die bevorzugten Einbauorte für die Feder-Verstrebungsbauteile sind die Außenseite der Längsträger16 und18 in Richtung des horizontalen Umfangs des Führerhauses12 . - In
3 ist der Einbauort und die Positionierung einer beispielhaften Feder-Verstrebungseinheit50 dargestellt. Die Einheit50 ist zwischen der Unterseite24 eines Führerhauses12 und einem der Haupt-Längsträger11 eines Fahrzeugs angeordnet. Von der Außenseite des Längsträgers11 erstreckt sich ein Tragarm59 , der ein im allgemeinen A-förmiges Teil ist, das an seinem Fuß an den Längsträger11 angebracht ist. Ein Stab oder eine Säule55 ist ortsfest im Kopf des „A" über dem Kreuzarm befestigt und trägt ein koaxiales Bauteil57 der Feder und der stoßdämpfenden Verstrebung der Einheit auf einem Boden bzw. Fuß60 . Das koaxiale Bauteil57 grenzt an einen Tragpunkt52 an, der im Schnittpunkt der beiden Rahmen-Trägerbalken51 und53 ausgebildet ist, die einen Teil der Struktur des Führerhauses12 ausbilden. - Die Feder-Verstrebungseinheiten
50 können auf einer Metallspiralfeder oder einer Luftfeder basieren. Die4 und5 stellen Unterschiede in der Konstruktion der beiden Bauarten von Feder-Verstrebungseinheiten50 in Querschnittsansichten detailliert dar. Angeordnet bzw. eingebaut zwischen dem Boden60 und einem beispielhaften Tragpunkt52 , kann die Feder-Verstrebungseinheit50 entweder eine Spiralfeder257 oder eine Luftfeder157 als ein Aufhängelement aufweisen. Jede Bauart von Aufhängeinheit ist um ein stoßdämpfendes Element64 angeordnet, um koaxial mit dem stoßdämpfenden Element an einer Verstrebung72 angeordnet zu sein. Die Feder-Verstrebungseinheit50 paßt zu einem Tragpunkt52 unter Verwendung eines Hülsenbauteils80 . Das Hülsenbauteil80 enthält eine äußere Manschette65 , die einen nach außen weisenden Flansch66 , einen inneren Zylinder68 und eine Gummihülse70 aufweist, die zwischen dem inneren Zylinder und der äußeren Hülse angeordnet ist und mit beiden verschmolzen ist. Die Gummihülse70 weist unterschiedliche Federkonstanten in unterschiedlichen Richtungen auf, um eine Führerhaus-Stabilität zu erreichen. Der innere Zylinder68 weist etwas Spiel in der Bewegung als ein Ergebnis der Zusammendrückbarkeit bzw. Kompressibilität der Gummihülse70 auf. Das Aufhängelement (die Federn157 oder257 ) umgeht die Gummihülse70 derart, daß die Hülse das Gewicht des Führerhauses nicht trägt und die Zusammendrück-Charakteristiken des Gummis in sich vereinigt bzw. enthält (compromise). - Die Verstrebung
72 weist ein Ende auf, das am stoßdämpfenden Element64 angeordnet ist und sich diesem gegenüber auf und ab bewegen kann. Das entgegengesetzte Ende wird am Zylinder68 durch einen Bolzen74 fest gehalten, der sich aufwärts durch eine Öffnung im Zylinderende erstreckt, was einer Halte-Unterlegscheibe76 und einem Bolzen78 gestattet, daran angebracht zu werden. Die äußere Manschette65 ist an den Tragpunkt52 angebracht, vorzugsweise durch Punktschweißen des Flansches66 an den Tragpunkt. Die Manschette65 stellt eine Tragfläche zur Aufnahme eines Endes von entweder der Luftfeder157 oder der Spiralfeder257 bereit. Daher sind die Verstrebung72 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. - 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.
Claims (5)
- Aufhängung für ein Lastkraftwagen-Führerhaus, mit: einer Mehrzahl von Tragpunkten (
20 ,22 ,26 ,28 ) für das Lastkraftwagen-Führerhaus (12 ), die an einer Unterseite (24 ) des Lastkraftwagen-Führerhauses (12 ) angeordnet sind, einschließlich zweier vorderer Tragpunkte (26 ,28 ) und zweier hinterer Tragpunkte (20 ,22 ), die in der Nähe der hinteren Ecken des Lastkraftwagen-Führerhauses (12 ) angeordnet sind; zwei Feder-Verstrebungseinheiten (30 ,50 ), wobei jeweils eine an den beiden hinteren Tragpunkten (20 ,22 ) angebracht ist; und wobei jede Feder-Verstrebungseinheit (30 ,50 ) ein Federelement (157 ,257 ), ein stoßdämpfendes Element (64 ), eine nachgebende Hülse, die zwischen dem stoßdämpfenden Element (64 ) und dem jeweiligen hinteren Tragpunkt (20 ,22 ,52 ) für die Feder-Verstrebungseinheit (30 ,50 ) angeordnet ist, ein nicht nachgebendes Befestigungselement, das zwischen dem Federelement (157 ,257 ) und dem Tragpunkt (52 ) angeordnet ist, und wenigstens eine stoßaufnehmende Verstrebung (72 ) enthält, wobei die stoßaufnehmende Verstrebung (72 ) und das Federelement (157 ,257 ) an einem koaxialen Bauteil (57 ) montiert sind, wobei sowohl die stoßaufnehmende Verstrebung (72 ) als auch das Federelement (157 ,257 ) jeweils unmittelbar am Boden vom Fahrzeug-Fahrgestell (14 ) getragen werden, und das koaxiale Bauteil (57 ) das Führerhaus (12 ) am Führerhaus-Tragpunkt (52 ) von unten trägt, und dadurch gekennzeichnet, daß ein Hülsenbauteil (80 ) enthält: eine äußere Manschette (65 ), die einen nach außen weisenden Flansch (66 ) zum Anbringen an den Führerhaus-Tragpunkt (52 ) aufweist, die Feder (157 ,257 ), die angeordnet ist, um unmittelbar aufwärts an der äußeren Manschette (65 ) anzuliegen, um das stati sche Gewicht des Führerhauses (12 ) zu tragen, einen inneren Zylinder (68 ), der um das obere Ende der stoßaufnehmenden Verstrebung (72 ) im Innern der äußeren Manschette (65 ) gefügt ist, und eine elastische Hülse (70 ), die zwischen dem inneren Zylinder (68 ) und der äußeren Manschette (65 ) eingefügt ist, wobei die elastische Hülse (70 ) mit dem inneren Zylinder (68 ) und der äußeren Manschette (65 ) verschmolzen ist, wodurch die stoßaufnehmende Verstrebung (72 ) vom statischen Gewicht des Führerhauses (12 ) abgeschirmt ist. - Aufhängung für ein Lastkraftwagen-Führerhaus nach Anspruch 1, ferner mit: den beiden vorderen Tragpunkten (
26 ,28 ) zum Lastkraftwagen-Führerhaus (12 ), die auf der Unterseite (24 ) des Lastkraftwagen-Führerhauses (12 ) im wesentlichen vor den hinteren Tragpunkten (20 ,22 ) und in Richtung der äußeren Seitenkanten des Lastkraftwagen-Führerhauses (12 ) angeordnet sind; zwei vorderen Feder-Dämpfer-Verstrebungseinheiten (36 ,40 ), wobei einer an jeden der vorderen Tragpunkte (26 ,28 ) angebracht ist; und den Feder-Dämpfer-Verstrebungseinheiten (36 ,40 ), wobei jede ein Federelement (157 ,257 ), ein stoßdämpfendes Element (64 ), eine Hülse, die zwischen dem stoßdämpfenden Element (64 ) und einem jeweiligen vorderen Tragpunkt (26 ,28 ) angeordnet ist, und ein nicht nachgebendes Befestigungselement aufweist, das zwischen der Feder (157 ,257 ) und dem jeweiligen vorderen Tragpunkt (26 ,28 ) angeordnet ist. - Aufhängung für ein Lastkraftwagen-Führerhaus nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (
157 ,257 ) der Feder-Verstrebungseinheit (30 ,50 ) oder der Feder-Dämpfer-Verstrebungseinheit (36 ,40 ) eine Spiralfeder (257 ) ist. - Aufhängung für ein Lastkraftwagen-Führerhaus nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (
157 ,257 ) der Feder-Verstrebungseinheit (30 ,50 ) oder der Feder-Dämpfer-Verstrebungseinheit (36 ,40 ) eine Luftfeder (157 ) ist. - Aufhängung für ein Lastkraftwagen-Führerhaus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Hülse (
70 ) richtungsdifferenzierte Federkonstanten aufweist, wodurch die Stabilität des Führerhauses (12 ) erreicht wird.
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