Die Erfindung betrifft einen Rahmen,
im Einzelnen mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruches
1.The invention relates to a frame
in detail with the features from the preamble of the claim
1.
Rahmen sind in einer Vielzahl von
Ausführungen
für die
unterschiedlichsten Anwendungsfälle vorbekannt.
Insbesondere in Antriebssträngen
von Fahrzeugen kommt diesen eine besondere Bedeutung zur Abstützung der
durch den Betrieb der Komponenten des Antriebsstranges hervorgerufenen Kräfte zu.
Dies gilt insbesondere für
die Hauptmasse des Antriebsstranges, welche in der Regel von einer Antriebsmaschine,
die vorzugsweise als Verbrennungskraftmaschine vorliegt und eventuell
einer Getriebebaueinheit, die mit der Antriebsmaschine eine bauliche
Einheit in Form einer Motor-Getriebeeinheit bildet, gebildet wird.
Dabei ist es gewünscht,
die Kräfte
möglichst
direkt in die Tragelemente des Rahmens einzuleiten, so dass dieser
keinerlei Verformungen unterworfen wird. Stellvertretend wird dabei
auf die Druckschrift DE
100 61 127 A1 verwiesen, aus welcher ein Rahmenkonzept
zur Lagerung von Komponenten des Antriebsstranges von Schienenfahrzeugen
vorbekannt ist, welches wenigstens zwei Querträger umfasst, die unter Bildung
einer Montage- und Anordnungsebene für den Hilfsrahmen über einen Längsträger miteinander
verbunden sind.Frames are known in a variety of designs for a wide variety of applications. In drive trains of vehicles in particular, these are of particular importance for supporting the forces caused by the operation of the components of the drive train. This applies in particular to the main mass of the drive train, which is generally formed by a drive machine, which is preferably in the form of an internal combustion engine, and possibly a gear unit, which forms a structural unit in the form of a motor / gear unit with the drive machine. It is desirable to direct the forces as directly as possible into the supporting elements of the frame so that it is not subjected to any deformations. The print is representative of this DE 100 61 127 A1 referenced, from which a frame concept for mounting components of the drive train of rail vehicles is known, which comprises at least two cross members, which are connected to form a mounting and arrangement level for the subframe via a longitudinal member.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe
zugrunde, einen Rahmen zu entwickeln, welcher es erlaubt, dass die
durch die zu lagernde Hauptmasse bedingten Kräfte in optimaler Weise abgestützt werden.
Diese Lösung
soll sich dabei durch einen geringen konstruktiven Aufwand auszeichnen.
Ferner sollen ungewünschte
Verformungen des Rahmens möglichst
vermieden werden.The invention is therefore the object
to develop a framework that allows the
are optimally supported by the forces to be stored due to the main mass to be stored.
This solution
should be characterized by a low design effort.
Furthermore, unwanted
Deformation of the frame if possible
be avoided.
Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale
des Anspruchs 1 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind
in den Unteransprüchen wiedergegeben.The solution according to the invention is characterized by the features
of claim 1 characterized. Advantageous configurations are
reproduced in the subclaims.
Erfindungsgemäß erfolgt die Lagerung der Hauptmasse
am Rahmen direkt, wobei diese über drei
Lagerstellen abgestützt
wird. Zwei der Lagerstellen – eine
erste und eine zweite – sind
dabei am Hauptquerträger
angeordnet, während
die dritte in der Verbindung zwischen den Längsträgerelementen eines die Querträger miteinander
verbindenden Längsträgers angeordnet
wird, gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausgestaltung mittig. Dem Rahmen, insbesondere
den einzelnen Querträgern
sind Lager zur Anlenkung am Fahrzeug bzw. einem ortsfesten Bauteil,
beim Einsatz in Schienenfahrzeugen beispielsweise dem Wagenkasten
zugeordnet. Zur Vermeidung einer Verformung des Rahmens bei Einleitung
und Abstützung
der durch die zu lagernde Hauptmasse bedingten Kräfte am Wagenkasten
wird eine Exzentrizität
zwischen der theoretischen Verbindungsachse der Lagerstellen des
Hauptquerträgers und
jeweils der beiden Lagerstellen der Hauptmasse, insbesondere der
durch diese definierten Lasteinleitungsstellen am Hauptquerträger in vertikaler
Richtung in einem Bereich von 0 ≤ eZ ≤ 40
% hm, wobei hm der vertikale Höhenabstand
zwischen der gelagerten Hauptmasse und dem jeweiligen Lagerpunkt im
Hauptquerträger
ist und in Längsrichtung
in einem Bereich von 0 ≤ ex ≤ 10
xMAX, wobei xMAX den
Längsabstand
zwischen den Lagerachsen des Haupt- und Nebenquerträgers darstellt,
gewählt.
Vorzugsweise verlaufen die theoretischen Verbindungsachse zwischen
den Lagern des Hauptquerträgers
und den Lagerstellen für
die Hauptmasse am Hauptquerträger parallel.
Vorzugsweise wird auch eine Exzentrizität von 0 unter Berücksichtigung
der fertigungs- und montagebedingten Toleranzen gewählt, d.h.
die durch die Verbindungsachse der Lagerstellen der Hauptmasse am
Hauptquerträger
definierte Lasteinleitachse fällt
mit der Verbindungsachse der Lager des Hauptquerträgers zusammen.
Dieses Vorgehen ermöglicht
eine Reduzierung der eingeleiteten Momente in den Hauptquerträger infolge
longitudinaler und vertikaler Lasten. Da der Schwerpunkt der Hauptmasse
in der Regel näher
an den Lagerstellen am Hauptquerträger liegt, wird entsprechend
der Hebelverhältnisse
der Hauptanteil der vertikalen Belastung in den Hauptquerträger eingeleitet.
Die Größe der in
den Hauptquerträger
einzuleitenden Torsionsmomente ist dabei von der Größe des Hebelarmes abhängig. Dies
gilt in Analogie auch für
die Belastung in Längsrichtung.
Kommt es zum Beispiel zu einer Belastung in Längsrichtung des Rahmens, wird
die Hauptlast vom Hauptquerträger übernommen,
da dieser erfindungsgemäß die Längsbelastung
aus der Hauptmasse M übernimmt.
Im umgekehrten Fall führt
aber auch eine Belastung infolge der Verdrillung oder Verbiegung
des Wagenkastens, an welchen der Rahmen über die Lager angelenkt ist,
nicht zu undefinierten Belastungen in der Rahmenstruktur. Wagenkasten
und Antriebseinheit, das heißt
Hauptmasse M, sind besser voneinander entkoppelt.According to the invention, the main mass is stored directly on the frame, which is supported by three bearing points. Two of the bearing points - a first and a second - are arranged on the main cross member, while the third is arranged in the connection between the side member elements of a side member connecting the cross members, according to a particularly advantageous embodiment in the center. Bearings for articulation on the vehicle or a stationary component are assigned to the frame, in particular the individual cross members, for example to the car body when used in rail vehicles. In order to avoid deformation of the frame when introducing and supporting the forces on the car body caused by the main mass to be stored, an eccentricity is established between the theoretical connecting axis of the bearing points of the main cross member and each of the two bearing points of the main mass, in particular the load introduction points defined on the main cross member in the vertical direction in a range of 0 ≤ e Z ≤ 40% hm, where hm is the vertical height distance between the stored main mass and the respective bearing point in the main cross member and in the longitudinal direction in a range of 0 ≤ e x ≤ 10 x MAX , where x MAX is the longitudinal distance represents between the bearing axles of the main and secondary cross member. The theoretical connecting axis between the bearings of the main cross member and the bearing points for the main mass on the main cross member preferably run parallel. Preferably, an eccentricity of 0 is also selected taking into account the tolerances caused by production and assembly, ie the load transfer axis defined by the connection axis of the bearing points of the main mass on the main cross member coincides with the connection axis of the bearings of the main cross member. This procedure allows a reduction of the moments introduced into the main cross member due to longitudinal and vertical loads. Since the center of gravity of the main mass is usually closer to the bearing points on the main cross member, the main proportion of the vertical load is introduced into the main cross member in accordance with the leverage ratios. The size of the torsional moments to be introduced into the main cross member depends on the size of the lever arm. Analogously, this also applies to the load in the longitudinal direction. If, for example, there is a load in the longitudinal direction of the frame, the main load is taken over by the main cross member, since according to the invention this takes over the longitudinal load from the main mass M. In the opposite case, however, a load due to the twisting or bending of the car body, to which the frame is articulated via the bearings, does not lead to undefined loads in the frame structure. The body and drive unit, i.e. main mass M, are better decoupled from each other.
Die statisch bestimmte Lagerung der
Hauptmasse in drei Lagerstellen unterbindet ferner den Aufbau innerer
Kräfte,
die zu einer Vorlast der Lager und der Rahmenstruktur führen.The statically determined storage of the
Main mass in three storage locations also prevents the build-up of internal ones
forces
which lead to preload of the bearings and the frame structure.
Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand
von Figuren erläutert.
Darin ist im Einzelnen folgendes dargestellt:The solution according to the invention is described below
explained by figures.
The following is shown in detail:
1 verdeutlicht
in schematisch vereinfachter Darstellung anhand einer Perspektivansicht auf
einen Rahmen das Grundprinzip der zweistufigen Lagerung; 1 illustrates the basic principle of two-stage storage in a schematically simplified representation using a perspective view of a frame;
2 verdeutlicht
anhand eines Hauptquerträgers
gemäß 1 die erfindungsgemäße Anordnung
der Lagerstellen der Hauptmasse am Hauptquerträger; 2 illustrated with a main cross carrier according to 1 the arrangement according to the invention of the bearings of the main mass on the main cross member;
3 verdeutlicht
eine besonders vorteilhafte Anbindung der dritten Lagerstelle der
Hauptmasse an einer gelenkig an den Längsträgerelementen gelagerten Wippe. 3 illustrates a particularly advantageous connection of the third bearing of the main mass to a rocker articulated on the side member elements.
Die 1 verdeutlicht
in schematisch vereinfachter Darstellung anhand des Grundaufbaus
eines Rahmens 1 das Grundprinzip eines zweistufigen Lagerungskonzeptes
von Antriebsaggregaten. Der Rahmen 1 umfasst mindestens
zwei Querträger 2 und 3 zur
Anlenkung des Rahmens 1 beim Einsatz in Fahrzeugen beispielsweise
an einen Wagenkasten, wobei die Querträger 2 und 3 über mindestens
einen Längsträger 4 miteinander
verbunden werden. Der Querträger 2 ist
dabei als Hauptquerträger 5 ausgeführt, während der
Querträger 3 die
Funktion des Nebenquerträgers 6 übernimmt.
Dabei wird die zu lagernde Hauptmasse M, bei welcher es sich beispielsweise
um die Antriebsmaschine oder eine Einheit aus Antriebsmaschine und
Getriebe, d.h. eine Motorgetriebeeinheit handelt, primär im Rahmen 1 mittels
hinsichtlich Steifigkeit- und Dämpfung
exakt definierter elastischer Lager in den Lagerstellen A, B und
C gelagert und der gesamte Rahmen 1 mit den restlichen Aggregaten
gegenüber
dem Fahrzeug wieder in speziellen sogenannten sekundären Lagern
D1 bis D4, welche jeweils den Querträgern 2 und 3 zugeordnet sind.
Die sekundären
Lager D1 und D2 dienen dabei der Lagerung des Hauptquerträgers 5,
beispielsweise an einem Wagenkasten beim Einsatz in Schienenfahrzeugen
und damit indirekt der Lagerung der Hauptmasse M an diesem. Die
Lager D1 und D2 sind vorzugsweise in den Endbereichen E1 und E2
des Hauptquerträgers 5 diesem
zugeordnet beziehungsweise lagern diesen. Dies gilt in Analogie
auch für den
Nebenquerträger 6.
Hier sind die beiden sekundärseitigen
Lager D3 und D4 ebenfalls den quer zur Fahrtrichtung in einem Lager
betrachtet äußeren Abmessungen
des Nebenquerträgers 6 zugeordnet, das
heißt
den Endbereichen E3 und E4. Vorzugsweise sind zu diesem Zweck am
Hauptquerträger 5 und am
Nebenquerträger 6 entsprechende
Lagerbolzen B1 und B2 für
den Hauptquerträger
und B3 und B4 für
den Nebenquerträger 6 angeordnet,
die dann in den Lagern D1 bis D4 fixiert werden. Die Lagerbolzen B1
bis B4 sind form- und/oder
kraftschlüssig und/oder
stoffschlüssig
mit dem entsprechenden Querträger – Hauptquerträger 5 oder
Nebenquerträger 6 – verbunden
oder aber bilden eine bauliche Einheit mit diesem.The 1 illustrates in a schematically simplified representation based on the basic structure of a frame 1 the basic principle of a two-stage storage concept for drive units. The frame 1 includes at least two cross members 2 and 3 to link the frame 1 when used in vehicles, for example on a car body, the cross member 2 and 3 via at least one side member 4 be connected to each other. The cross member 2 is the main cross member 5 executed while the cross member 3 the function of the secondary cross member 6 takes over. The main mass M to be stored, which is, for example, the prime mover or a unit consisting of prime mover and transmission, ie a motor transmission unit, is primarily in the frame 1 by means of elastic bearings precisely defined with regard to stiffness and damping in bearing points A, B and C and the entire frame 1 with the remaining units opposite the vehicle again in special so-called secondary bearings D1 to D4, each of which is the cross member 2 and 3 assigned. The secondary bearings D1 and D2 serve to support the main cross member 5 , for example on a car body when used in rail vehicles and thus indirectly the storage of the main mass M on this. The bearings D1 and D2 are preferably in the end regions E1 and E2 of the main cross member 5 assigned to this or store it. Analogously, this also applies to the secondary cross member 6 , Here, the two bearings D3 and D4 on the secondary side are also the outer dimensions of the secondary crossmember viewed transversely to the direction of travel in a bearing 6 assigned, that is to say the end regions E3 and E4. Are preferably on the main cross member for this purpose 5 and on the secondary cross member 6 Corresponding bearing bolts B1 and B2 for the main cross member and B3 and B4 for the secondary cross member 6 arranged, which are then fixed in the bearings D1 to D4. The bearing bolts B1 to B4 are positively and / or non-positively and / or cohesively with the corresponding cross member - main cross member 5 or secondary cross member 6 - connected or form a structural unit with this.
Der Längsträger 4 umfasst wenigstens
zwei Längsträgerelemente 7 und 8,
die sich parallel in Längsrichtung
des Rahmens 1, beim Einbau im Fahrzeug vorzugsweise parallel zur
Fahrtrichtungsachse erstrecken und der Verbindung zwischen dem Hauptquerträger 5 und
dem Nebenquerträger 6 dienen,
wobei die Anlenkung der Längsträgerelemente 7 und 8 an
die einzelnen Querträger 2 und 3 jeweils
symmetrisch erfolgt. Der Hauptquerträger 5 dient dabei
der Aufnahme und Übertragung
der Hauptlast in alle Richtungen, während der Nebenquerträger 6 zur
Aufnahme der Stützkräfte der
Hauptmasse M, insbesondere der Motor-Getriebeeinheit sowie den Hauptanteil
der Massenkräfte
aus Hilfs- beziehungsweise
Zusatzaggregaten dient. Der Längsträger 4,
insbesondere die Längsträgerelemente 7.8 sind
dabei in Längsrichtung
durchgehend über
deren Erstreckung ausgebildet. Andere Ausführungen bei denen der Längsträger aus
einer Vielzahl in dieser Richtung aneinander gereihter und lösbar oder
unlösbar
miteinander verbundener Elemente besteht, sind ebenfalls denkbar.
Die Längsträgerelemente 7 und 8 sind
definiert gebogen und bilden eine Montage- und Anordnungsebene 9 für die Hauptmasse
M beziehungsweise zur Anlenkung eines Hilfsrahmens 10 zur
Lagerung der Hauptmasse M. Die Biegung ist derart ausgebildet, dass
die Verbindung 11 und 12 des Längsträgers 4, insbesondere
der Längsträgerelemente 7 und 8 mit
dem Hauptquerträger 5 in
der durch den Hauptquerträger 5 und
einer Senkrechten in Längsrichtung
dazu gebildeten Ebene 13 erfolgt. Die Verbindung 11 bzw. 12 der
Längsträgerelemente 7 und 8 mit
dem Hauptquerträger 5 erfolgt
dabei vorzugsweise biegesteif. Die Anbindung der Montage- und Anordnungsebene 9 an
den Nebenquerträger 6 erfolgt unter
Zwischenschaltung von Stützträgern 15 und 16,
wobei diese jeweils einem der Längsträgerelemente 7 und 8 zugeordnet
sind und die Längsträgerelemente 7 und 8 mit
dem Nebenquerträger 6 verbinden.
Vorzugsweise erfolgt die Anbindung elastisch, so dass hier eine
angepasste elastische Verbindung zwischen Längsträger 4 und Nebenquerträger 6 möglich ist.
Diese kann dabei in der Verbindung zwischen den Längsträgerelementen 7 und 8 und den
Stützträgern 15 und 16 bei
gleichzeitiger biegesteifer Anbindung der Stützträger 15 beziehungsweise 16 an
den Nebenquerträger 6 oder
aber durch biegesteife Anbindung der Längsträgerelemente 7 und 8 an
die Stützträger 15 und 16 und
elastische Anbindung der Stützträger 15 und 16 an
den Nebenquerträger 6 erfolgen.
Im vorliegenden Fall sind die Verbindungen 17 und 18 zwischen
Stützträger- und Längsträgerelementen 7 und 8 elastisch
ausgeführt. Mit
dieser Lösung
werden die einzelnen sekundären Aufhängepunkte
des den Rahmen 1 bildenden Traggestells nicht direkt verbunden,
also quasi ausgestützt.
Infolge der Biegung des Längsträgers 4 kann eine
Biegeverformung auf dessen gesamter freien Länge stattfinden, die demnach
betraglich mindestens auf der Stützweite
zwischen Haupt- und Nebenquerträger 5 beziehungsweise 6 wirkt.
Im Ergebnis wird dadurch eine Entkopplung der Belastung und der
Kräfte
zwischen den Haupt- und Nebenquerträgern 5 und 6 erzielt,
da der für
die Übertragung
der Kraft notwendige Lagerweg durch die flexiblen Längsträgerelemente 7 und 8 teilweise übernommen und
kompensiert wird. Kommt es zum Beispiel zu einer Belastung in Längsrichtung
des Rahmens 1, wird die Hauptlast vom Hauptquerträger 5 übernommen, da
dieser erfindungsgemäß die Längsbelastung
aus der Hauptmasse M übernimmt.
Im umgekehrten Fall führt
aber auch eine Belastung infolge der Verdrillung oder Verbiegung
des Wagenkastens nicht zu undefinierten Belastungen in der Rahmenstruktur,
die schließlich
statisch unbestimmt in den Sekundärlagern D1, D2 und D3, D4 gelagert
wird. Wagenkasten und Antriebseinheit, das heißt Hauptmasse M, sind besser
voneinander entkoppelt.The side member 4 comprises at least two longitudinal beam elements 7 and 8th which extend parallel in the longitudinal direction of the frame 1, preferably parallel to the direction of travel axis when installed in the vehicle, and the connection between the main cross member 5 and the secondary cross member 6 serve, the articulation of the longitudinal beam elements 7 and 8th to the individual cross beams 2 and 3 each takes place symmetrically. The main cross member 5 serves to absorb and transmit the main load in all directions, while the secondary cross member 6 serves to absorb the supporting forces of the main mass M, in particular the motor gear unit, and the main portion of the mass forces from auxiliary or additional units. The side member 4 , especially the side members 7.8 are continuously formed in the longitudinal direction over their extension. Other designs in which the longitudinal member consists of a plurality of elements which are lined up in this direction and are releasably or non-releasably connected to one another are also conceivable. The side member elements 7 and 8th are bent in a defined manner and form an assembly and arrangement level 9 for the main mass M or for the articulation of a subframe 10 for storing the main mass M. The bend is designed such that the connection 11 and 12 of the side member 4 , in particular the longitudinal beam elements 7 and 8th with the main cross member 5 in the through the main cross member 5 and a vertical plane formed in the longitudinal direction thereto 13 he follows. The connection 11 respectively. 12 the longitudinal beam elements 7 and 8th with the main cross member 5 is preferably rigid. The connection of the assembly and arrangement level 9 to the secondary cross member 6 takes place with the interposition of support beams 15 and 16 , each one of the longitudinal beam elements 7 and 8th are assigned and the longitudinal beam elements 7 and 8th with the secondary cross member 6 connect. The connection is preferably elastic, so that here an adapted elastic connection between the longitudinal beams 4 and secondary cross member 6 is possible. This can be in the connection between the longitudinal beam elements 7 and 8th and the support beams 15 and 16 with simultaneous rigid connection of the support beams 15 respectively 16 to the secondary cross member 6 or by rigid connection of the side member elements 7 and 8th to the support beams 15 and 16 and elastic connection of the support beams 15 and 16 to the secondary cross member 6 respectively. In the present case, the connections are 17 and 18 between support beam and longitudinal beam elements 7 and 8th made elastic. With this solution, the individual secondary suspension points of the frame 1 forming supporting frame is not directly connected, so quasi supported. As a result of the bending of the side member 4 a bending deformation can take place over its entire free length, which is accordingly at least on the span between the main and secondary cross members 5 respectively 6 acts. The result is a decoupling of the load and the forces between the main and secondary cross members 5 and 6 achieved because the necessary storage path for the transmission of force through the flexible side member elements 7 and 8th is partially taken over and compensated for. For example, there is a load in the longitudinal direction of the frame 1 , becomes the main load from the main cross member 5 taken over, since this takes over the longitudinal load from the main mass M according to the invention. In the opposite case, however, a load due to the twisting or bending of the car body does not lead to undefined loads in the frame structure, which is ultimately stored in the secondary bearings D1, D2 and D3, D4 in a statically undetermined manner. The body and drive unit, i.e. main mass M, are better decoupled from each other.
Die Hauptmasse M, welche beispielsweise von
einer Motor-Getriebeeinheit gebildet wird, ist erfindungsgemäß an drei
Stellen definiert gelagert. Diese sind mit A, B und C bezeichnet
und definieren sogenannte Lasteinleitungsstellen. A und B definieren
dabei die Lastanleitung in den Hauptträger. Da der Schwerpunkt der
zu lagernden Masse M nahe an der Verbindungsachse zwischen den Lagerstellen
A und B liegt, wird entsprechend der Hebelverhältnisse der Hauptanteil der
vertikalen Belastung in den Hauptquerträger 5 eingeleitet.
Dabei ist es sinnvoll, dass die Exzentrizität dieser Lagerstellen A und
B jeweils in Längsrichtung,
welche durch das Abmaß ex definiert ist, zu der theoretischen Verbindungsachse AD1–D2 und
damit der Lagerbolzen B1 und B2 möglichst klein wird, damit über den
Hebelarm keine Momente als Torsionsmomente in den Träger, das
heißt in
den Hauptquerträger 5 eingeleitet
werden, die den Hauptquerträger 5 und
auch die entsprechende Lagerstelle bzw. die Lager D1 oder D2 unnötig zusätzlich belasten.
Liegt dabei eine Belastung in Längsrichtung,
das heißt
in Richtung der Fahrzeuglängsachse
beim Einbau des Tragrahmens in einem Fahrzeug vor, bedeutet dies,
dass optimalerweise diese Kräfte
auf der gleichen Höhe
wie die Lagerbolzen B1 und B2 in den Hauptquerträger 5 eingeleitet
werden müssten.
Die Exzentrizität
zwischen den durch die Lagerstellen A und B definierten Lasteinleitungsstellen
beziehungsweise der theoretischen bildbaren Verbindungsachse AA_B zwischen beiden,
welche auch als Lasteinleitachse bezeichnet wird, in vertikaler
Richtung ist hier mit eZ bezeichnet. Am
idealsten wäre
ein Zusammenfallen der Lasteinleitachse AA_B mit der Verbindungsachse AD1D2 zwischen
D1 und D2.The main mass M, which is formed, for example, by a motor-gear unit, is stored according to the invention at three points. These are labeled A, B and C and define so-called load introduction points. A and B define the load instructions in the main beam. Since the center of gravity of the mass M to be stored is close to the connecting axis between the bearing points A and B, the main proportion of the vertical load in the main cross member becomes in accordance with the lever ratios 5 initiated. It makes sense that the eccentricity of these bearing points A and B in the longitudinal direction, which is defined by the dimension e x , to the theoretical connecting axis A D1 – D2 and thus the bearing pin B1 and B2 is as small as possible, so that none via the lever arm Moments as torsional moments in the beam, i.e. in the main cross beam 5 be initiated, the main cross member 5 and also unnecessarily burden the corresponding bearing or bearings D1 or D2. If there is a load in the longitudinal direction, i.e. in the direction of the vehicle's longitudinal axis when the support frame is installed in a vehicle, this means that these forces are optimally at the same height as the bearing bolts B1 and B2 in the main cross member 5 should be initiated. The eccentricity in the vertical direction between the load introduction points defined by the bearing points A and B or the theoretical connection axis A A - B between the two, which is also referred to as the load introduction axis, is designated here by e Z. The ideal would be a coincidence of the load introduction axis A A _ B with the connection axis A D1D2 between D1 and D2.
Diese Vorgehensweise ist dabei insbesondere
deshalb vorteilhaft, da so die genannten Torsionsmomente in den
Hauptträger
nicht über
den Längsträger 4,
insbesondere die Längsträgerelemente 7 und 8 oder
zusätzliche
spezielle Lagerelemente abgestützt
werden müssen,
da die Lager D1 und D2 um die Lagerachsen gelenkig sind. Die Lagerstelle
C, insbesondere die durch diese vorgegebene Lasteinleitungsstelle
definiert die motorseitige Lagerung. Eine weitere vierte Lagerstelle
würde das
gesamte Lagersystem überbestimmen
und kann daher entfallen. Die Anordnung der Lagerstelle C erfolgt
im Mittenbereich zwischen den nach unten verlaufenden Längsträgerelementen 7 und 8.
Dies ist sinnvoll, da der Schwerpunkt der Hauptmasse M so optimal
unterstützt
wird. Die an der Lagerstelle C entstehenden Lasten sind jedoch über die
Längsträgerelemente 7, 8,
die am Nebenträger 6 ortsnah
im gleichen Bereich in Längsrichtung
betrachtet über
Stützträger 15, 16, angeschlossen
sind, abzuleiten. Bei Verwendung eines quer aussteifenden Profils
wären in
der Folge die Entstehung von Torsionsmomenten im Übergang
auf die Längsträgerelemente
zu beobachten, also hauptsächlich
im Bereich der Anschlussschweißnähte der Verbindung
zwischen der Querverbindung zwischen den beiden Längsträgerelementen 7 und 8,
die hier mit 19 bezeichnet ist. Daher wird erfindungsgemäß der Übergang
gelenkig gestaltet, so dass nur Querkräfte eingeleitet werden können. Im
Ergebnis entsteht eine sogenannte Wippe 20, die die Verbindung beschreibt
und die in ihrem Mittenbereich, vorzugsweise mittig zwischen den
beiden Längsträgerelementen 7 und 8,
die Lagerstelle C aufweist und an den Enden 21 und 22 an
den Längsträgerelementen 7 und 8 gelagert
ist. Die Eigenschaft der Gelenkigkeit an den Enden 21 und 22 ist
entweder durch das Vorsehen entsprechender Gummielemente 23 und 24, wie
in der 3 dargestellt,
wiedergegeben, oder kann durch Buchsen, Gabelköpfe oder andere konstruktive
Maßnahmen
in Abhängigkeit
des speziellen Einsatzfalles umgesetzt werden.This procedure is particularly advantageous because the torsional moments mentioned in the main beam do not extend over the longitudinal beam 4 , especially the side members 7 and 8th or additional special bearing elements must be supported, since the bearings D1 and D2 are articulated about the bearing axes. The bearing point C, in particular the load introduction point specified by this, defines the bearing on the motor side. Another fourth storage location would over-determine the entire storage system and can therefore be omitted. The arrangement of the bearing point C takes place in the middle area between the downwardly extending longitudinal beam elements 7 and 8th , This makes sense because the center of gravity of the main mass M is optimally supported. However, the loads created at bearing point C are via the side member elements 7 . 8th that on the secondary beam 6 viewed locally in the same area in the longitudinal direction via support beams 15 . 16 , are connected. If a cross-stiffening profile were used, the development of torsional moments would then be observed in the transition to the side member elements, i.e. mainly in the area of the welded joints of the connection between the cross connection between the two side member elements 7 and 8th that with here 19 is designated. Therefore, the transition is articulated according to the invention, so that only transverse forces can be introduced. The result is a so-called seesaw 20 , which describes the connection and in its central area, preferably in the middle between the two longitudinal beam elements 7 and 8th , which has bearing C and at the ends 21 and 22 on the side member elements 7 and 8th is stored. The property of flexibility at the ends 21 and 22 is either by the provision of appropriate rubber elements 23 and 24 , like in the 3 shown, reproduced, or can be implemented by bushings, clevises or other design measures depending on the specific application.
Die 2 verdeutlicht
noch einmal anhand eines Ausschnittes aus dem Rahmen 1,
insbesondere anhand der Darstellung des Hauptquerträgers 5, das
Grundprinzip der erfindungsgemäßen Anbindung
der Lagerstellen A und B für
die Hauptmasse M, welche entweder direkt im Rahmen 1 oder über einen im
Rahmen 1 gelagerten Hilfsrahmen 10 eine Abstützung erfährt. Im
dargestellten Fall sind dabei die durch die Lagerstellen A,B vorgegebenen
Lasteinleitungsstellen A durch entsprechende Gummilager 25 und 26,
die am Hauptquerträger 5 angeordnet
sind, definiert. Die Belastungskräfte in vertikaler und in Längsrichtung
sind dabei mittels Pfeil verdeutlicht und jeweils mit FV für die Kräfte in vertikaler
Richtung und FL für die Kraft in Längsrichtung
bezeichnet. Ferner zu erkennen sind die am Hauptquerträger 5 angeordneten
Lagerbolzen B1 und B2, die in entsprechenden Lagern D1 und D2 gelagert
werden. Die Verbindungsachse zwischen den Lagerbolzen B1 und B2,
welche durch die Verbindungsachse der Lagerstellen an den Lagern
D1 und D2 charakterisiert ist und die mit AD1–D2 bezeichnet
ist, verläuft
dabei in vertikaler Richtung und in Längsrichtung parallel, jedoch
versetzt zu der Verbindungsachse AA_B zwischen den Lasteinleitungsstellen A und
B in den entsprechenden Gummilagern 25 und 26.
Die Abmessung ex verdeutlicht dabei die
Exzentrizität
in Längsrichtung,
das heißt
den Versatz zwischen den Verbindungsachsen AD1–D2 und
AA_B in Längsrichtung,
das heißt
in Fahrtrichtung beziehungsweise parallel zur Fahrtrichtungsachse.
Die Exzentrizität
eZ beschreibt den möglichen Versatz der Verbindungsachsen AD1–D2 und
AA_B in vertikaler Richtung
in Einbaulage betrachtet. Beide Exzentrizitäten betragen vorzugsweise 0.
Entsprechend den Einsatzerfordernissen werden diese jedoch für ein optimales
Tragverhalten in vertikaler Richtung in einem Bereich von 0 ≤ eZ ≤ 40
% hm und in Längsrichtung
in einem Bereich von 0 ≤ ex ≤ 10 % xMAX gewählt,
wobei hm den vertikalen Höhenabstand
zwischen gelagerter Masse, insbesondere Hauptmasse und dem jeweiligen
Lagerpunkt am Hauptträger 5 darstellt
und xMAX den Längsabstand zwischen den Lagerachsen
des Haupt- und Nebenquerträgers 5, 6 charakterisiert.The 2 clarifies once again with a section of the frame 1 , in particular based on the representation of the main cross member 5 , the basic principle of the connection of the bearing points A and B according to the invention for the main mass M, which either directly in the frame 1 or via one in the frame 1 stored subframe 10 is supported. In the case shown, the load introduction points A specified by the bearing points A, B are by means of corresponding rubber bearings 25 and 26 that on the main cross member 5 are arranged, defined. The loading forces in the vertical and in the longitudinal direction are illustrated by means of an arrow and are denoted by F V for the forces in the vertical direction and F L for the force in the longitudinal direction. You can also see those on the main cross member 5 arranged bearing bolts B1 and B2, which are stored in corresponding bearings D1 and D2. The connecting axis between the bearing bolts B1 and B2, which is characterized by the connecting axis of the bearing points on the bearings D1 and D2 and which is denoted by A D1-D2 , runs parallel in the vertical and longitudinal directions, but offset to the connecting axis A A _ B between the load introduction points A and B in the corresponding rubber bearings 25 and 26 , The dimension e x illustrates the eccentricity in the longitudinal direction, that is to say the offset between the connecting axes A D1-D2 and A A _ B in the longitudinal direction, that is to say in the direction of travel or parallel to the direction of travel axis. The eccentricity e Z describes the possible misalignment of the connecting axes A D1 – D2 and A A _ B viewed in the vertical direction in the installed position. Both eccentricities are preferred wise 0. According to the application requirements, however, they are selected for optimal load-bearing behavior in the vertical direction in a range of 0 ≤ e Z ≤ 40% hm and in the longitudinal direction in a range of 0 ≤ ex ≤ 10% x MAX , where hm is the vertical height distance between stored mass, in particular main mass and the respective bearing point on the main carrier 5 represents and x MAX the longitudinal distance between the bearing axes of the main and secondary cross member 5 . 6 characterized.
Die 3 verdeutlicht
anhand eines Ausschnittes aus dem Rahmen 1 im Bereich der Anbindung
der Längsträgerelemente 7 und 8 über Stützträger 15 und 16 an
den Nebenquerträger 6 die
Anordnung der durch die dritte Lagerstelle C definierte Lasteinleitungsstelle
an der Querverbindung 19, welche gemäß einer besonders vorteilhaften
Ausgestaltung gelenkig an den Längsträgerelementen 7 und 8 angelenkt
ist. Die Querverbindung 19 ist dazu als Wippe 20 ausgeführt und
stützt
sich über
entsprechende Gummielemente 23 und 24 an den Längsträgerelementen 7 und 8 ab.
Die Anordnung der dritten Lagerstelle C erfolgt hier vorzugsweise
mittig, kann jedoch auch an beliebiger Stelle zwischen den Längsträgerelementen 7 und 8 an
der Querverbindung 19 angeordnet werden.The 3 illustrates with the aid of a section from frame 1 in the area of the connection of the longitudinal beam elements 7 and 8th via support beams 15 and 16 to the secondary cross member 6 the arrangement of the load introduction point defined by the third bearing point C on the cross connection 19 which, according to a particularly advantageous embodiment, is articulated on the longitudinal beam elements 7 and 8th is articulated. The cross connection 19 is as a seesaw 20 executed and supported by appropriate rubber elements 23 and 24 on the side member elements 7 and 8th from. The third bearing point C is preferably arranged in the center here, but can also be located anywhere between the longitudinal beam elements 7 and 8th on the cross connection 19 to be ordered.
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11
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Rahmenframe
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22
-
Querträgercrossbeam
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33
-
Querträgercrossbeam
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44
-
Längsträgerlongitudinal beams
-
55
-
HauptquerträgerBolster
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66
-
NebenquerträgerBesides crossmember
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D1,
D2, D3, D4D1,
D2, D3, D4
-
Lagercamp
-
E1,
E2, E3, E4E1,
E2, E3, E4
-
Endbereichend
-
B1,
B2, B3, B4B1,
B2, B3, B4
-
Lagerbolzenbearing bolt
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77
-
LängsträgerelementRail element
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88th
-
LängsträgerelementRail element
-
99
-
Montage-
und/oder AnordnungsebeneAssembly-
and / or arrangement level
-
1010
-
Hilfsrahmensubframe
-
1111
-
Verbindungconnection
-
1212
-
Verbindungconnection
-
1313
-
Ebenelevel
-
1515
-
Stützträgersupport beam
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1616
-
Stützträgersupport beam
-
1717
-
Verbindung
zwischen Stützträger und
Längsträgerelementconnection
between support beam and
Rail element
-
1818
-
Verbindung
zwischen Stützträger und
Längsträgerelementconnection
between support beam and
Rail element
-
1919
-
Querverbindungcross connection
-
2020
-
Wippeseesaw
-
2121
-
Endbereich
der Wippeend
the seesaw
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2222
-
Endbereich
der Wippeend
the seesaw
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2323
-
Gummielementrubber element
-
2424
-
Gummielementrubber element
-
2525
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GummilagerRubber bearing
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2626
-
GummilagerRubber bearing
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MM
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Hauptmassebulk
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FV F V
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Kraft
in vertikaler Richtungforce
in the vertical direction
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FL F L
-
Kraft
in Längsrichtungforce
longitudinal
-
AD1–D2 A D1-D2
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Verbindungsachseconnecting axis
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AA–B A A – B
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Verbindungsachseconnecting axis