Hilfsrahmen für einen Fahrgestellrahmen eines Nutzfahrzeugs
Die Erfindung betrifft einen Hilfsrahmen für ein Nutzfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Nutzfahrzeuge, welche für den Transport von vorwiegend schwe¬ ren Lasten vorgesehen sind, bestehen unter anderem aus einem Fahrgestellrahmen, auf welchem ein Aufbau für den Transport der Lasten angeordnet wird. Darüber hinaus dienen diese Fahr¬ gestellrahmen auch der Aufnahme von speziell zu transportie¬ renden Vorrichtungen, wie beispielsweise einer Mischtrommel bei einem Betonmischer oder eines Containers.
In der Regel werden die Aufbauten beziehungsweise hierfür vorgesehenen Hilfsrahmen nicht vom eigentlichen Hersteller des Nutzfahrzeugs bereitgestellt, sondern werden nachträglich individuell in Abhängigkeit des vorgesehenen Verwendungs¬ zwecks für das Nutzfahrzeug auf dessen Fahrgestellrahmen mon¬ tiert. Hierzu müssen entsprechende Verbindungsmechanismen zwischen dem Hilfsrahmen und den Fahrgestellrahmen bereitge¬ stellt werden.
Die Grundstruktur eines Hilfsrahmens besteht im Wesentlichen aus zwei parallel zueinander in Fahrzeuglängsrichtung verlau¬ fenden Längsträgern zu beiden Seiten des Nutzfahrzeugs auf dem Fahrgestellrahmen, welche über mehrere Querträger verbun¬ den sind. Zur Erhöhung der Stabilität können gegebenenfalls abschnittsweise zwischen den Längsträgern Diagonalkreuze vor-
gesehen werden, die sich aus zwei sich kreuzenden Schrägstre¬ ben zusammensetzen. Der Hilfsrahmen weist an mehreren Stellen Verbindungskonsolen auf, über welche seine Befestigung an dem Fahrgestellrahmen erfolgt. Die einzelnen Trägerstrukturen sind in der Regel als quadratische oder rechteckförmige Hohl¬ träger aus Stahl ausgebildet.
Ein gattungsgemäßer Hilfsrahmen ist beispielsweise aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 298 00 368 Ul bekannt. Der aus dieser Druckschrift bekannte Hilfsrahmen wird mit dem Haupt- rahmen des Fahrgestells ausschließlich mittels Verschrauben verbunden, für die diverse Zwischenanbauteile und Zwischen¬ winkel sowie Flansche vorgesehen werden müssen, um entspre¬ chende Verbindungsflächen zwischen den Längs- beziehungsweise Querträgern auszubilden.
Eine Rahmenstruktur, welche ebenfalls mit dem Fahrgestellrah¬ men verschraubt wird, ist aus der deutschen Offenlegungs- schrift DE 196 25 380 Al bekannt. Dieser Hilfsrahmen soll als Unterlage für einen Aufbau für beispielsweise einen Kasten, einen Tank oder eine Ladepritsche dienen, und wird über di¬ verse Befestigungsorgane an den Längsträgern des Hilfsrahmens mit dem Fahrgestell verbunden. Hierbei sind an den Befesti¬ gungsorganen ausreichend Lochrasterungen in der Form einer Matrix vorgesehen, so dass eine Lagepositionierung gegenüber dem Fahrgestell in unterschiedlichen Positionen zum Ausgleich von Dimensionsabmessungen bei Fahrzeuggestellen unterschied¬ licher Hersteller möglich ist.
Bei derartigen Hilfsrahmen ist es ein generelles Bestreben, Gewichtseinsparungen, wo möglich, zu erzielen, und dennoch die für das Tragen der von dem Nutzfahrzeug zu transportie¬ renden Last ausreichende Stabilität zu gewährleisten. Darüber hinaus sollen in derartigen Hilfsrahmenstrukturen Schweißnäh¬ te vermieden werden, da sie bei den zu tragenden Lasten zu erheblichen Kerbwirkungen führen, welche ungünstigstenfalls zu einem Versagen führen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, derartige Hilfsrahmen weiterzubilden und eine weitere Gewichtseinspa¬ rung bei zumindest gleichbleibender oder verbesserter Stabi¬ lität zu erzielen. Darüber hinaus soll unter Meidung von Schweißarbeiten in dem Hilfsrahmen eine günstigere Ableitung der von der zu tragenden Last herrührenden Kräfte ohne we¬ sentliche Verformungen innerhalb der einzelnen Komponenten des Hilfsrahmens ermöglicht werden.
Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patentan¬ spruchs 1.
Kern der Erfindung ist demzufolge ein Hilfsrahmen für ein Nutzfahrzeug, bei welchem die zwei einander gegenüberliegen¬ den Längsträger als durchgehende L-förmige Winkelprofile aus¬ gebildet sind.
Hierbei bilden die horizontalen Schenkel der Winkelprofile der Längsträger die oberen Kanten des Hilfsrahmens und die vertikalen Schenkel der Winkelprofile die seitlichen, außen liegenden Kanten des Hilfsrahmens. Mit anderen Worten, stehen sich die beiden L-förmigen Winkelprofile einander gegensinnig gegenüber.
Die Verbindungskonsolen, mit Hilfe welcher der Hilfsrahmen auf einem Fahrgestellrahmen eines Nutzfahrzeugs befestigt werden soll, sind ebenfalls als L-förmige Winkelprofile aus¬ gebildet.
Diese Winkelprofile passen in die Winkelprofile der Längsträ¬ ger und werden dabei so angeordnet, dass jeweils die horizon¬ talen Schenkel der Winkelprofile der Verbindungskonsolen mit den horizontalen Schenkeln der Winkelprofile der Längsträger zum Anliegen kommen, ebenso wie dies für die vertikalen Schenkel dieser beiden Komponenten der Fall ist.
Auf diese Art und Weise wird eine ausreichende Stabilität ge¬ währleistet und gleichzeitig eine Gewichtseinsparung erzielt, da weder die durchgehenden Längsträger noch die einzelnen Verbindungskonsolen als beispielsweise U-förmige oder quadra¬ tische Hohlprofile ausgebildet sind.
Gemäß der Erfindung sind die horizontalen Schenkel der Win¬ kelprofile der Verbindungskonsolen länger als die horizonta¬ len Schenkel der Winkelprofile der Längsträger und die verti¬ kalen Schenkel der Winkelprofile der Verbindungskonsolen ebenfalls länger als die vertikalen Schenkel der Winkelprofi¬ le der Längsträger.
Die Längen der vertikalen Schenkel der Winkelprofile der Ver¬ bindungskonsolen werden in Abhängigkeit des Fahrgestellrah¬ mens gewählt, auf welchen der Hilfsrahmen zu befestigen ist. Ebenso werden die Positionen der einzelnen Verbindungskonso¬ len innerhalb der durchgehenden Längsträger an entsprechenden Stellen vorgesehen, so dass eine Übereinstimmung mit den an dem Fahrgesteilrahmen vorgesehenen Lochrasterungen möglich ist.
Über eine unterschiedliche Ausgestaltung und insbesondere Auswahl an Längen der vertikalen Schenkel der Winkelprofile der Verbindungskonsolen lässt sich die Steifigkeit und Fes¬ tigkeit, insbesondere Biegefestigkeit, des Hilfsrahmens um die Fahrzeugquerachse beeinflussen. Das heißt, je nach von dem Hilfsrahmen zu tragender Last, können über eine Auswahl der Längen der vertikalen Schenkel der Winkelprofile der Ver¬ bindungskonsolen unterschiedliche Rahmenhöhen für den Hilfs¬ rahmen festgelegt werden.
Über die Festlegung der Wandstärke des Bleches der Längsträ¬ ger kann je nach vorgesehenem Einsatzzweck das Trägheitsmo¬ ment und auch das Widerstandsmoment des Gesamtlängsträgers, welcher sich aus dem Fahrgesteilrahmen und dem Hilfsrahmen zusammensetzt, entsprechend beeinflusst werden. Mit anderen
Worten, bei extrem schweren Lasten, die von dem Nutzfahrzeug mit einer derartigen Rahmenstruktur zu tragen sind, wird die Wandstärke der beiden L-förmigen Längsträger entsprechend er¬ höht.
Wie es bei derartigen Rahmenstrukturen üblich ist, kann zwi¬ schen den beiden Längsträgern zumindest ein Diagonalkreuz an¬ geordnet sein.
In einer besonderen Ausführungsform gemäß der Erfindung ist das für einen solchen Hilfsrahmen vorgesehene Diagonalkreuz zweiteilig aufgebaut.
Es setzt sich aus einem oberen horizontalen Teilkreuz und ei¬ nem unteren horizontalen Teilkreuz zusammen. Beide Teilkreuze lassen sich als einfache Blechschneideteile flächig ausstan¬ zen. An entsprechenden Stellen sind innerhalb der Teilkreuze vertikal angeordnete Laschen vorgesehen. Das untere horizon¬ tale Teilkreuz weist dementsprechend nach oben weisende La¬ schen und das obere horizontale Teilkreuz an dann überein¬ stimmenden Stellen nach unten sich erstreckende Laschen auf. Die senkrechten Laschen werden in der einen Längshälfte des Teilkreuzes um eine halbe Blechstärke weiter nach außen abge¬ bogen und in der anderen Längshälfte um eine Blechstärke wei¬ ter nach innen. So kann das Diagonalkreuz durch zwei gleiche Teilkreuze aufgebaut werden, indem man ein Teilkreuz um 180 grd um die Fahrzeugquerachse dreht und an den Laschen, welche entsprechende Lochrasterungen aufweisen, verschraubt.
Die Teilkreuze bestehen grundsätzlich aus zwei sich kreuzen¬ den Schrägstreben, welche an beiden Längsenden durch Quer¬ streben verbunden sind. Aufgrund der Tatsache, dass auch ge¬ mäß der Erfindung an den Querstreben entsprechende Laschen vorgesehen sind, wird bei dem zusammengebauten Diagonalkreuz, wenn das obere Teilkreuz mit dem unteren Teilkreuz über die einzelnen Laschen miteinander verschraubt wird, zu beiden
Querseiten ein C-förmiger Winkelträger ausgebildet, der eine entsprechende Steifigkeit zwischen den beiden Längsträgern ausbildet.
Innerhalb der Diagonalkreuze lassen sich über unterschiedli¬ che Längen der abgekanteten Laschen auch unterschiedliche Profilhöhen des gesamten Diagonalkreuzes bewerkstelligen. Hierdurch kann die Steifigkeit der Diagonalkreuze gezielt be- einflusst werden. So ist es prinzipiell möglich, die Profil¬ höhe der Diagonalkreuze innerhalb der Rahmenstruktur länger als die vertikalen Schenkel der Winkelprofile der Längsträ¬ ger, kürzer oder mit übereinstimmender Länge auszugestalten.
Die Steifigkeit der Diagonalkreuze lässt sich nicht nur über unterschiedliche Profilhöhen realisieren, sondern auch über eine gezielt gewählte Lochrasterung in den senkrechten La¬ schen.
Innerhalb der Hilfsrahmenstruktur können auch mehrere Diago¬ nalkreuze vorgesehen werden, um die Steifigkeit des Hilfsrah- mens entsprechend zu beeinflussen. Dabei ist es denkbar, dass über die gesamte Länge unterschiedliche Diagonalkreuze vorge¬ sehen werden, beispielsweise ein Diagonalkreuz, welches nur aus einem unteren oder oberen Teilkreuz besteht, sowie ge¬ baute Diagonalkreuze mit unterschiedlichen Höhen.
Mit anderen Worten, über die Anzahl, die Art und die einzel¬ nen Positionen der Diagonalkreuze kann die Torsionssteifig- keit und die Schubsteifigkeit des Hilfsrahmens in Abhängig¬ keit der von diesen zu tragenden Last beeinflusst werden.
Gemäß der Erfindung werden die Diagonalkreuze zwischen den Längsträgern des Hilfsrahmens so angeordnet, dass das obere horizontale Teilkreuz des Diagonalkreuzes jeweils zu beiden
Seiten mit den oben liegenden horizontalen Schenkeln des Win¬ kelprofils der Verbindungskonsolen verbunden wird, welche ü- ber die horizontalen Schenkel der Winkelprofile der Längsträ¬ ger hinausragen. An den Verbindungsstellen sind dann entspre¬ chende Lochrasterungen in beiden Komponenten vorgesehen.
Das untere horizontale Teilkreuz des Diagonalkreuzes wird zwischen den beiden Längsträgern dadurch befestigt, dass es zu beiden Seiten mit einem horizontalen Schenkel eines L- förmigen Winkelprofils verbunden wird, welches als separates Bauteil vorgesehen ist und mit seinem vertikalen Schenkel an der Innenseite der vertikalen Schenkel der Verbindungskonso¬ len an der dafür vorgesehenen Lochrasterung befestigbar ist.
Grundsätzlich werden gemäß der Erfindung die Verbindungen zwischen den einzelnen Komponenten, das heißt den Längsträ¬ gern, den Verbindungskonsolen, den Diagonalkreuzen und gege¬ benenfalls eventuellen Querträgern ausschließlich über Schraubverbindungen oder Nietverbindungen realisiert.
Es wird deutlich, dass der Hilfsrahmen mit derartigen Bautei¬ len einfach zu montieren und zu demontieren ist. Darüber hin¬ aus lässt sich über die Verbindungskonsolen eine einfache Verbindung mit dem Fahrgestellrahmen bewerkstelligen.
Da der Hilfsrahmen aus einfachen Biegeteilen aufgebaut ist, die lediglich aus einer Kombination von L-förmigen Winkeltei¬ len bestehen, ist der Gestaltungsfreiheit des Hilfsrahmens hinsichtlich den vorgesehenen Einsatzbedingungen keine Grenze gesetzt. Die einfachen Biegeteile sind darüber hinaus billig herzustellen, da hohe Werkzeugkosten entfallen.
Ein weiterer Vorteil des Hilfsrahmens gemäß der Erfindung liegt darin, dass je nach Einsatzbedingungen der Hilfsrahmen
auch nachträglich auf einfache Art und Weise versteift werden kann, indem beispielsweise zusätzliche Diagonalkreuze einge¬ baut werden oder die oberen L-förmigen Winkelprofile der Längsträger mit entsprechenden Längsträgern mit dickerer Blechstärke ausgetauscht werden. Darüber hinaus können, da die L-förmigen Winkelprofile und Laschen mit den gleichen Längslochrasterungen wie der Fahrgestellrahmen versehen sind, die einzelnen Anbauteile mit einer großen vertikalen Abstütz¬ basis angebunden werden.
Da sich das Material, welches für das Gewicht verantwortlich ist, hauptsächlich in den durchgehenden Längsträgern und da¬ mit den oberen Kanten, beziehungsweise Randfasern, des Hilfs- rahmens konzentriert, kann ein derart ausgestalteter Hilfs- rahmen gegenüber der aus dem Stand der Technik bekannten her¬ kömmlichen Bauart wesentlich leichter hergestellt werden.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der in den beilie¬ genden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.
Dabei zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemä¬ ßen Hilfsrahmens mit seinen einzelnen Komponenten;
Fig. 2 eine schematische Schnittansicht quer zu der Längs¬ achse des Hilfsrahmens lediglich einer Seite des Hilfsrahmens;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines zusammengebauten Diagonalkreuzes für einen derartigen Hilfsrahmen; und
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines unteren horizon¬ talen Teilkreuzes für ein derartiges Diagonalkreuz.
In Figur 1 ist schematisch in perspektivischer Ansicht ein Hilfsrahmen 1 gemäß der Erfindung gezeigt.
Dieser wird auf einem in der Figur 1 nicht gezeigten, in der Figur 2 mittels eines seiner Längsträger angedeuteten, Fahr¬ gestellrahmen 2 aufgebaut.
Der Hilfsrahmen 1 besteht aus zwei einander gegenüberliegen¬ den Längsträgern 3. Die Längsträger 3 sind, wie in der Figur 2 zu ersehen ist, als L-förmige Winkelprofile ausgestaltet. Dabei sind die Längsträger 3 so innerhalb des Hilfsrahmens 1 angeordnet, dass die horizontalen Schenkel 3.1 der Längsträ¬ ger jeweils die obere Kante des Hilfsrahmens 1 und die verti¬ kalen Schenkel 3.2 des Längsträgers 3 die seitlichen, außen liegenden Kanten des Hilfsrahmens 1 bilden.
Der Hilfsrahmen 1 weist des Weiteren Verbindungskonsolen 4 auf, die zu beiden Seiten an den Längsträgern 3 angeordnet sind. Mittels der Verbindungskonsolen 4 wird der Hilfsrahmen 1 auf dem Fahrgestellrahmen 2 befestigt.
Wie in Figur 2 zu ersehen ist, sind die Verbindungskonsolen 4 ebenfalls als L-förmige Winkelprofile ausgebildet und beste¬ hen aus jeweils einem horizontalen Schenkel 4.1 und einem vertikalen Schenkel 4.2. Die Länge des vertikalen Schenkels 4.2 ist in Abhängigkeit der Einsatzbedingungen des Hilfsrah¬ mens 1 dabei so gewählt, dass er eine Anbindung an den Längs¬ träger des Fahrgestellrahmens 2 gestattet.
Wie in Figur 1 zu ersehen ist, sind die Verbindungskonsolen über die Länge des Hilfsrahmens 1 beziehungsweise der Längs¬ träger 3 verteilt.
Der Hilfsrahmen 1 weist darüber hinaus mehrere Diagonalkreuze 5 auf, welche zwischen den Längsträgern 3 angeordnet sind.
Wie aus Figur 3 zu ersehen ist, besteht das Diagonalkreuz 5 aus einem oberen horizontalen Teilkreuz 5.1 und einem unteren horizontalen Teilkreuz 5.2. Wie in Figur 4 anhand des unteren horizontalen Teilkreuzes 5.2 zu ersehen ist, werden die Teil¬ kreuze als Blechformteile geschnitten beziehungsweise ge¬ stanzt.
Das unter Teilkreuz 5.2 weist an Stellen seiner beiden Schrägstreben 8 beziehungsweise 9 sowie an den Querstreben 10 Laschen 11 auf, welche vertikal nach oben abragen. An korres¬ pondierenden Stellen des oberen horizontalen Teilkreuzes 5.1 sind nach unten ragende Laschen 12 vorgesehen. Im zusammenge¬ bauten Zustand kommen die Laschen 11 und 12 mit den in diesen vorgesehenen Lochrasterungen 13 einander zur Deckung, so dass eine Schraubverbindung oder Nietverbindung zwischen diesen ausgebildet werden kann.
Bei den Querstreben 10 bilden sich dann zwischen den Längs¬ trägern 3, wie in der Figur 1 ersichtlich, steifigkeitserhö- hende, C-förmige Winkelprofile innerhalb des Diagonalkreuzes 5 aus.
Ein derart gebautes Diagonalkreuz 5 wird zwischen den Längs- trägem 3 angeordnet, indem das obere horizontale Teilkreuz 5.1, welches an entsprechenden Stellen eine Lochrasterung 14 aufweist, mit dem horizontalen Schenkel 4.1 des L- winkelförmigen Profils der Verbindungskonsole 4 mittels Schrauben oder Nieten verbunden wird.
In entsprechender Weise wird das untere horizontale Teilkreuz 5.2 mit einem horizontalen Schenkel 15.1 eines separaten Win¬ kelprofils 15 verbunden.
Wie aus der Figur 2 zu ersehen ist, wird das Winkelprofil 15 mit seinem vertikalen Schenkel 15.2 an der Lochrasterung (18) des vertikalen Schenkels 4.2 der Verbindungskonsole 4 ange¬ bunden.
Die Verbindungskonsolen 4 weisen an entsprechenden Stellen Lochrasterungen 16 auf, die mit entsprechenden Lochrasterun¬ gen an dem Fahrgestellträger zur Deckung kommen, um eine ent¬ sprechende Schraub- beziehungsweise Nietverbindung ausbilden zu können. Darüber hinaus ist sowohl an den Längsträgern 3 als auch an den Verbindungskonsolen 4 eine entsprechende Lochrasterung 17 vorgesehen, um zwischen diesen beiden Kompo¬ nenten die Verbindung realisieren zu können.
Zur weiteren Verstärkung können z. B. Querträger 7 zum Ein¬ satz kommen, die z. B. C-förmig ausgestaltet sind, und mit den horizontalen Flanschen 4.1 und 15.1 der Verbindungkonso¬ len 4 bzw. der Winkelprofile 15 verbunden werden.
Es wird deutlich, dass die einzelnen Komponenten des Hilfs- rahmens 1 sowie die an entsprechenden Stellen vorgesehenen Lochrasterungen sowohl hinsichtlich der Längsachse als auch der Querachse unterschiedliche Montagekonstellationen ermög¬ lichen. Darüber hinaus wird über die Verwendung der einzelnen Komponenten hinsichtlich ihrer Anzahl, ihrer Position und ih¬ rer einzelnen Dimensionsausbildung die Steifigkeit und Fes¬ tigkeit des Hilfsrahmens 1 definiert festgelegt, um diesen in Abhängigkeit einerseits des vorgegebenen Fahrgestellrahmens 2 und andererseits der aufzunehmenden Last bei der Montage ge¬ zielt einstellen zu können.