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Die
Erfindung betrifft einen Unterbau für ein Fahrzeug, wobei der Unterbau
mindestens zwei Längsträger in Form
eines Hohlprofils und mindestens einen Satz Räder umfasst, die mittels Aufhängungen
federnd an zwei Gestellen aufgehängt
sind, welche jeweils mit den zwei Längsträgern verbunden sind, wobei
jedes der Gestelle zwei parallele Wangen umfasst, die sich mit ihren
oberen Abschnitten an gegenüberliegenden
Seiten zu den flachen Seitenwänden
eines Hohlprofils hin verbinden. Ein derartiger Unterbau ist beispielsweise
aus US 5,118,131 A bekannt.
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Mit
Fahrzeug ist hier ein gezogenes Fahrzeug wie auch ein Kraftfahrzeug
gemeint, mit mindestens einer Achse an beiden Enden wie auch mit mindestens
einer Achse nur an dem hinteren Ende. Insbesondere, jedoch nicht
ausschließlich,
betrifft die Erfindung einen Sattelauflieger mit einer oder mehreren
Achsen an seinem hinteren Ende.
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Ein
bekannter Unterbau für
ein Fahrzeug ist in der Internationalen Patentanmeldung Nr. 97/48589 (Veröffentlichungsnummer
WO9748589A) beschrieben.
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In
WO9748589A sind die Längsträger und vorzugsweise
auch die Querträger
und die Gestelle, mit welchen die Radachsen möglicherweise mit den Längsträgern verbunden
sind, aus einem warmhärtbaren
Harz, das mit Glasfasern, Kohlefasern, Aramidfasern und dergleichen
verstärkt
ist, hergestellt.
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Diese
Längsträger umfassen
ein I-Profil mit einem hohlen Kern, und die Gestelle, mit welchen
die Längsträger auf
den Radachsen aufliegen, weisen eine Oberseite in Gestalt eines
Hohlprofils auf, welches aus Verbundmaterial besteht, das in den
Kern eines Längsträgers vorsteht und
an die Innenseite zweier stehender Seitenwände dieses Kerns geklebt ist.
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Beim
Einfügen
des einklebten Hohlelements zwischen den möglicherweise ebenfalls eingeklebten Seitenwänden des
Kerns wird der Hauptteil des Klebstoffes weggeschoben. Eine Kontrolle über die
verbleibende Schicht von Klebstoff zwischen dem Hohlelement eines
Gestells und den Seitenwänden
eines Kerns ist kaum möglich,
derart, dass wenig Kontrolle in Bezug auf die Qualität der Verklebung
besteht.
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Sollte
bei diesem bekannten Unterbau der Kunststoff des Verbundmaterials
ein thermoplastischer Kunststoff sein, wobei demzufolge an Stelle von
Klebeverbindungen Schweißverbindungen
möglich
sind, kann eine derartige Schweißverbindung nur schwer zum
Verbinden eines Gestells oder einer Achsverbindung mit einem Längsträger angewandt werden.
Ein weiterer bekannter Unterbau ist in US5118131A beschrieben. Dieser
Unterbau ist zur Gänze
aus Stahl hergestellt, was sein Gewicht erheblich erhöht, und
bedient sich eines Aufhängungssystems,
wobei das einzige Mittel zur Anlenkung der Aufhängung an dem Chassis in Form
eines Paares von Streben vorliegt.
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Aufgabe
der Erfindung ist ein Unterbau für ein
Fahrzeug, der diese Nachteile vermeidet und wobei die Verbindung
der Gestelle mit den Längsträgern besser
und sicherer ist und wobei, wenn thermoplastischer Kunststoff verwendet
wird, diese Verbindung auch eine Schweißverbindung sein kann.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe dadurch gelöst,
dass die Längsträger und
Gestelle aus Verbundmaterial, das heißt aus Kunststoff mit Verstärkungsfasern,
bestehen, dass die parallelen Wangen an das Hohlprofil geklebt oder
eventuell, wenn thermoplastischer Kunststoff im Verbundmaterial
verwendet wird, an das Hohlprofil geschweißt sind und dass jeder Längsträger am Ort
eines Gestells mindestens zwei Hohlprofile umfasst, die sich aufeinander
befinden und miteinander verklebt oder verschweißt sind.
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Die
Wangen können
von der Außenseite
an den Längsträgern befestigt
sein, was eine Befestigung ermöglicht,
welche einfacher zu kontrollieren ist und demzufolge eine bessere
Befestigung ermöglicht.
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Wenn
in weiterer Folge auf Schweißen
Bezug genommen wird, so gilt dies lediglich für die Fälle, bei denen der Kunststoff
des Verbundmaterials thermoplastisch ist. Ein derartiger Kunststoff
kann sowohl geklebt als auch geschweißt werden. Warmhärtbarer
Kunststoff kann nur geklebt werden. In beiden Fällen kann zusätzlich oder
vorübergehend
eine mechanische Befestigung, beispielsweise mittels Bolzen oder
Nieten, angewandt werden.
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Der
Unterbau kann ein Sattelauflieger sein und einen Schwanenhals umfassen,
wobei der Schwanenhals durch mindestens ein darunter liegendes Hohlprofil
gebildet wird, das unter mindestens ein oberes Hohlprofil geklebt
oder geschweißt
ist, welches sich annähernd über die
Länge des
Unterbaus erstreckt, wobei an dem Ort eines Gestells der Längsträger mit
mehr als einem darunter liegenden Hohlprofil versehen sein kann.
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Jedes
Hohlprofil ist im Wesentlichen rechteckig, mit zwei Seitenwänden und
zwei Verbindungswänden.
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Dabei
kann mindestens eine der Verbindungswände in ihrer Außenseite
und in ihrer Längsrichtung
mit mindestens einer Nut und darüber
hinaus mit mindestens einer entsprechenden Verstärkungsrippe versehen sein,
und vorzugsweise ist jede Verbindungswand in ihrer Außenseite
und in ihrer Längsrichtung
mit mindestens einer Nut und darüber hinaus
mit mindestens einer entsprechenden Verstärkungsrippe versehen, wobei
die Verstärkungsrippe
und die Nut in der Außenseite
einer Verbindungswand in Bezug auf die Verstärkungsrippe und die Nut in
der anderen Verbindungswand vertauscht sind.
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Bei
zwei aufeinander angeordneten Hohlprofilen ragt die Rippe des einen
in die Nut des anderen hinein, unabhängig davon, ob das eine Hohlelement mit
dem Kopf nach oben oder auf dem Kopf stehend auf dem anderen angeordnet
ist.
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Dies
verhindert die Verwölbung,
wenn die Hohlelemente während
des Trocknens des Klebstoffes mit Zugspannung beaufschlagt werden.
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Eine
der Seitenwände
des Hohlprofils kann auch durch eine Kante verlängert sein, welche über eine
Verbindungswand hinaus vorsteht, wobei diese Kante schmaler als
die Seitenwand selbst ist, während
die andere Seitenwand zur selben Verbindungswand hin mit einer entsprechenden
Vertiefung versehen ist, derart, dass die vorstehende Kante eines ähnlichen
Hohlprofils in die Vertiefung passt, während dann die vorstehende
Kante des erstgenannten Hohlprofils in die Vertiefung dieses letztgenannten Hohlprofils
passt.
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Von
zwei Hohlprofilen, die aufeinander angeordnet sind, passt auf gegenüberliegenden
Seiten die vorstehende Kante des einen Profils in die Vertiefung
des anderen und kann in die Vertiefung geklebt werden.
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Dies
verhindert auch die Verwölbung,
wenn der Klebstoff trocknet, und vergrößert zudem die Oberfläche zum
Verkleben. Darüber
hinaus wird beim Aneinanderkleben der Hohlelemente auch eine vertikale
Klebeoberfläche
geschaffen.
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Mit
der Absicht, die Merkmale der Erfindung besser darzustellen, wird
in der Folge als Beispiel ohne jeglichen einschränkenden Charakter eine bevorzugte
Ausführungsform
eines Unterbaus und eines Verfahrens zum Herstellen eines Längsträgers dafür gemäß der Erfindung
mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es
zeigen:
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1 ein
Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Unterbau;
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2,
in einem größeren Maßstab, jenen Teil,
der in 1 mit F2 bezeichnet ist;
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3 einen
in einem größeren Maßstab gezeichneten
Querschnitt gemäß Linie
III-III aus 1;
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4,
in demselben Maßstab
wie 3, einen Querschnitt gemäß Linie IV-IV aus 1;
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5 einen
zu jenem aus 4 analogen Querschnitt, der
sich jedoch auf eine andere Ausführungsform
der Erfindung bezieht;
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6 einen
Querschnitt gemäß Linie
VI-VI aus 1;
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7 eine
perspektivische Ansicht des Querschnitts gemäß Linie VII-VII aus 2, allerdings
ausschließlich
jener Elemente, die aus Verbundmaterial bestehen;
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8 einen
zu jenem aus 4 analogen Querschnitt, der
sich jedoch auf eine andere Ausführungsform
der Erfindung bezieht;
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9 eine
perspektivische Ansicht eines zu jenem aus 7 analogen
Querschnitts, der sich jedoch auf noch eine andere Ausführungsform
der Erfindung bezieht.
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In 1 ist
eine Kombination aus einer Zugmaschine 1 und einem Sattelauflieger 2 dargestellt, welche
ein erfindungsgemäßes Fahrzeug
bilden.
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Herkömmlich besteht
der Sattelauflieger 2 aus einem Chassis 3, welches
am hinteren Ende auf Rädersätzen 4,
von denen der Einfachheit halber in den Figuren nur einer dargestellt
ist, aufliegt, wobei auf diesem Chassis ein nicht dargestellter
Boden und/oder Aufbau vorgesehen ist.
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Das
Chassis 3 wird im Wesentlichen durch zwei Längsträger 5 und
zwischen diesen angebrachte Querträger 6 gebildet.
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Die
Längsträger 5 sowie
die Querträger 6 sind
aus Verbundmaterial hergestellt, welches aus durch Fasern verstärktem Kunststoff
besteht.
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Der
Kunststoff kann warmhärtbar,
beispielsweise Polyester, sowie thermoplastisch, beispielsweise
unter anderem Polypropylen und Polyamid, sein, während geeignete Verstärkungsfasern
unter anderem Glasfasern, Kohlefasern, Kevlarfasern oder Aramidfasern
sind.
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Jeder
der Längsträger 5 weist
eine Höhe
auf, die sich in Längsrichtung ändert, da
er je nach Ort in dieser Richtung aus einem, zwei, drei oder sogar
vier Hohlprofilen 7 besteht, die aufeinander angeordnet sind.
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Das
obere Hohlprofil 7 erstreckt sich über die gesamte Länge des
Längsträgers 5 und
am vorderen Ende, oberhalb des hinteren Endes der Zugmaschine 1,
umfasst der Längsträger 5 ausschließlich dieses
Hohlprofil 7. Am vorderen Ende, an diesen oberen Hohlprofilen 7 der
beiden Längsträger 5,
ist eine Querplatte, die vorzugsweise aus demselben Verbundmaterial
hergestellt ist, befestigt, wobei diese Platte die Sattelzapfen
trägt,
mit welchem der Sattelauflieger 2 an die Zugmaschine 1 gekoppelt
ist.
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Hinter
der Zugmaschine 1 und bis zu dem hinteren Ende des Sattelaufliegers 2 weisen
die Längsträger 5 ein
zweites Hohlprofil 7 unterhalb des zuvor genannten auf.
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An
dem Ort der Gestelle 8, mit welchen bei der in 1, 2 und 7 dargestellten
Ausführungsform
die Radachse 9 des Rädersatzes 4 an dem
Chassis 3 aufgehängt
ist, umfasst jeder Längsträger 5 ferner
zwei zusätzliche
Hohlprofile 7 und demzufolge vier Hohlprofile 7 aufeinander.
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Zwei
Räder 10 sind
auf eine feste bzw. drehbare Weise an der Radachse 9 befestigt,
welche drehbar oder fest ist.
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Diese
Hohlprofile 7 können
mittels Verfahren wie „Pultrusion" oder „kontinuierlichem
Kompressionsformen" hergestellt
werden. Dieses letztgenannte Verfahren besteht aus dem Einbringen
des Kunststoffes und der Verstärkungsfasern
oder einer Matte, welche aus vorimprägnierten Fasern besteht, in
ein erhitztes Formwerkzeug und daraufhin dem Pressen der Mischung
aus Polymer und Verstärkungsmaterial in
die gewünschte
Form mittels eines hohen Drucks von beispielsweise etwa 100 Tonnen
pro m2.
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Wie
in 3 im Detail dargestellt ist, weist ein Hohlprofil 7 einen
im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt mit zwei Seitenwänden 12 und 13 und zwei
schmaleren Verbindungswänden 14 und 15 auf, von
denen eine dicker und die andere dünner als die Seitenwände 12 und 13 ist.
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Bei
der Verbindungswand 14, die sich in 3 oben befindet,
ist die Außenseite
mit einer Verstärkungsrippe 16 und
einer Nut 17, welche sich in Längsrichtung erstrecken, versehen.
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Die
Verbindungswand 15, welche in dieser Figur unten angeordnet
ist, ist ebenfalls mit einer ähnlichen
Verstärkungsrippe 16 und
einer Nut 17 an ihrer Außenseite versehen, wobei jedoch
die Verstärkungsrippe 16 und
die Nut 17 vertauscht sind oder, mit anderen Worten, die
Nut 17, welche in der Verbindungswand 15 angeordnet
ist, einer Verstärkungsrippe 16 in
der Verbindungswand 14 gegenüberliegend angeordnet ist.
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Wie
in 4 dargestellt ist, können zwei derartige Hohlprofile 7 aufeinander
geklebt werden, wobei das untere Hohlprofil 7 in Bezug
auf das obere umgekehrt ist und die Verstärkungsrippe 16 und
die Nut 17 der Verbindungswand 15 des oberen Hohlprofils 7 in
die Nut 17 bzw. über
die Verstärkungsrippe 16 der
Verbindungswand 15 des unteren Hohlprofils 7 passen.
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Auf
Grund der Verstärkungsrippen 16 und Nuten 17,
welche ineinander passen, wird ein seitliches Verschieben während des
Klebens vermieden, und ebenso wird eine Verwölbung infolge der Schrumpfung
des Klebstoffes während
der Trocknung dieses Klebstoffes vermieden.
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Während der
Trocknung des Klebstoffes können
die beiden Hohlprofile 7 zwischen zwei Wände eingeklemmt
werden, die den Verbindungswänden 15 gegenüberliegend
die Seitenwände 13 zueinander
drücken.
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Um
das seitliche Verschieben noch weiter zu verhindern und einen noch
festeren Klebeverbund zwischen zwei Hohlprofilen 7 zu erzielen,
kann bei einer Ausführungsform,
wie sie in 5 dargestellt ist, die Seitenwand 13 durch
eine Kante 18, deren Dicke etwa die Hälfte der Dicke der Seitenwand 13 ist
und deren Außenseite
in der Ebene der Außenseite
der Seitenwand 13 angeordnet ist, über die Verbindungswand 15 hinaus
verlängert
sein.
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Zur
Verbindungswand 15 hin ist die Dicke der anderen Seitenwand 12 über eine
Höhe, welche
der Breite der Kante 18 entspricht, halbiert, derart, dass eine
Vertiefung 19 an der Außenseite ausgebildet ist, wobei
in diese Vertiefung eine Kante 18 eines anderen Hohlprofils 7 passt.
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Es
ist offensichtlich, dass auf Grund der Kanten 18, welche
in Vertiefungen 19 geklebt sind, auch vertikal ausgerichtete
Klebeverbindungen geschaffen werden.
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Wenn
zwei Hohlprofile 7 aufeinander geklebt werden, wird an
einer Seite die Kante 18 des oberen Hohlprofils 7 in
eine Vertiefung 19 des unteren Hohlprofils 7 geklebt,
während
auf der anderen Seite die Kante 18 des unteren Hohlprofils
in die Vertiefung 19 des oberen Hohlprofils 7 geklebt
wird.
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An
dem Ort, an dem der Längsträger 5 drei Hohlprofile 7 übereinander
umfasst, ist das dritte Hohlprofil 7 an die Unterseite,
das heißt
die Verbindungswand 14, des unteren Hohlprofils 7 des
oberen Paares geklebt.
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Für die Ausführungsform
des dritten Hohlprofils 7 mit einer Kante 18 muss
diese Kante 18 unterhalb angeordnet sein und kann eventuell entfernt werden.
Für die
Ausführungsform
ohne Kante 18 kann das dritte Hohlprofil 7 mit
dem Kopf nach oben oder auf dem Kopf stehend geklebt werden.
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An
dem Ort, an dem ein Längsträger 5 lokal vier
Hohlprofile 7, die übereinander
angeordnet sind, umfasst, ist ein Paar von Hohlprofilen 7,
wie in 6 oder 7 dargestellt ist, auf ein Paar
von gleichartigen Hohlprofilen 7 geklebt, wobei, wie in 6 dargestellt
ist, ein Paar von Hohlprofilen 7, welches jenem ähnlich ist,
das in 4 dargestellt ist, auf ein Paar von Hohlprofilen 7,
welches jenem ähnlich
ist, das in 5 dargestellt ist, geklebt ist.
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Auf
das obere Hohlprofil 7 kann ein Abdeckprofil 20 geklebt
werden, welches komplementär
zu der Verstärkungsrippe 16 und
der Nut 17 in der Oberseite dieses Hohlprofils 7 eine
Nut 17 und eine Verstärkungsrippe 16 umfasst.
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Auf
entgegengesetzten Seiten und etwas unter seiner Oberseite umfasst
dieses Abdeckprofil 20 eine seitlich vorstehende Kante 21.
Auf die Kanten 21 der Abdeckprofile 20 der beiden
Längsträger 5 kann beispielsweise
ein Boden gelegt oder daran befestigt werden.
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Bei
einer Variante kann jedes Hohlprofil 7 auf entgegengesetzten
Seiten an seinen Seitenwänden 13 in
einem geringen Abstand von seiner Verbindungswand 14 eine
nach außen
gerichtete Kante 22 umfassen, wie in 8 dargestellt
ist. Ein Abdeckprofil 20 ist dann redundant.
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Wie
in 2 im Detail dargestellt ist, liegen die Enden
der Radachse 9 jeweils in einem Kissen 23, welches
mittels einer Aufhängung 11 über ein
Gestell 8 mit einem Längsträger 5 des
Chassis 3 verbunden ist.
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Dieses
Gestell 8 ist ebenfalls aus Verbundmaterial hergestellt,
beispielsweise durch das sogenannte „Handauflegeverfahren" oder durch Formen unter
Wärme und
Druck, dem sogenannten "Kompressionsformen", oder ferner aus
pultrudierten Platten.
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Dieses
Gestell 8 besteht aus zwei Wangen 24, welche in
Wirklichkeit flache Platten sind, die auf die flachen Seiten des
Längsträgers 5 geklebt
sind, wie in 7 im Detail dargestellt ist.
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Demnach
sind die Wangen 24 mit einer großen Oberfläche mit den Außenseiten
der Seitenwände 12 oder 13 der
vier Hohlprofile 7 verbunden und erstrecken sich bis zu
einer Kante 21 oder 22.
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Es
ist offensichtlich, dass, wenn die Hohlprofile 7 von dem
in 8 dargestellten Typ sind, die Kanten 22 an
den Hohlprofilen 7, mit Ausnahme der oberen Kante, an dem
Ort der Wangen 24 entfernt werden müssen.
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An
der Unterseite stehen die Wangen 24 des Gestells 8 unter
dem Längsträger 5 vor,
und unter diesen Längsträgern, zwischen
den Wangen 24, ist die Blattfeder 25 der Aufhängung 11 auf
angelenkte Weise befestigt. In einer Entfernung von dem Gestell 8 ist
die Radachse 9 über
das Kissen 23 durch Befestigungsmittel 26 an der
Blattfeder 25 befestigt.
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Die
Aufhängung 11 umfasst
ferner einen Stoßdämpfer 27 zwischen
dem Kissen 23 und dem Gestell 8 und einen Luftbalg 28,
der mit einer nicht dargestellten Druckluftquelle verbunden ist,
zwischen dem freien Ende der Blattfeder 28 und der Unterseite
des Längsträgers 5.
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Die
Querträger 6 sind
ebenfalls aus dem Verbundmaterial hergestellt und können rohrförmig sein, mit
Flanschen an ihren Enden, wobei die Flansche an die Längsträger 5 geklebt
sind. Wie in 2 dargestellt ist, kann einer
davon an die innersten Wangen 24 von zwei Gestellen 8 geklebt
sein.
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Die
hergestellte Hohlprofilkonstruktion der Längsträger 5 schafft leichte
Träger
mit einer bestimmten Verwindungssteifigkeit. Die Querbalken 6 halten
nicht nur die beiden Längsbalken 5 an
ihrem Ort fest, sondern nehmen auch die Torsionskräfte des
Chassis 3 in der Längsrichtung
auf.
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Wenn
die Hohlprofile 7 und die Querbalken 6 aus einem
Verbundmaterial mit einem thermoplastischen Kunststoff hergestellt
sind, kann Kleben durch Schweißen
ersetzt werden, derart, dass bestimmte Ausführungsformen der Erfindung
Ausführungsformen
entsprechen, die vorhin beschrieben wurden, wobei jedoch „geklebt" durch „geschweißt" ersetzt wurde.
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Die
maximale Anzahl von Hohlprofilen 7 muss nicht unbedingt
vier sein. In manchen Fällen können drei
oder sogar zwei bereits ausreichen. Es ist wichtig, dass der Schwanenhals
durch eine Anzahl von Hohlprofilen 7 gebildet wird, welche
zur Rückseite
hin zunimmt.
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Die
Hohlprofile 7 müssen
nicht unbedingt genau eine Verstärkungsrippe 16 und
eine Nut 17 in ihren Verbindungswänden 14 und 15 umfassen.
Sie können
beispielsweise auch zwei Verstärkungsrippen
und zwei Nuten umfassen, wobei allerdings die Anzahl von Nuten 17 und
Verstärkungsrippen 16 dieselbe
sein muss, um in der Lage zu sein, ein Hohlprofil 7 nach
Belieben entweder mit der Verbindungswand 14 oder der Verbindungswand 15 an
die Verbindungswand 15 des anderen Hohlprofils 7 zu
kleben.
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Eventuell
können
die Hohlprofile 7 auch keine Verstärkungsrippen 16 und
Nuten 17 aufweisen, und in 9 ist tatsächlich eine
Ausführungsform dargestellt,
welche sich von den zuvor beschriebenen Ausführungsformen wesentlich unterscheidet, indem
einerseits die Hohlprofile 7 keine Verstärkungsrippen 16 und
Nuten 17 in ihren Verbindungswänden 14 und 15 aufweisen,
jedoch dennoch mit einer Kante 18 in der Verlängerung
der Seitenwand 13 und einer Vertiefung 19 in der
Seitenwand 12 versehen sind, und andererseits auch nur
zwei derartige Hohlprofile 7 an dem Ort eines Gestells 8 vorhanden sind.
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Diese
Hohlprofile 7 sind mit ihren Verbindungswänden 15 aneinander
geklebt, während
die Kante 18 von jedem der Hohlprofile 7 in eine
Vertiefung 19 des anderen Hohlprofils geklebt ist.
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Darüber hinaus
ist kein Abdeckprofil 20 vorhanden, jedoch sind Kanten 22 vorhanden,
beispielsweise wie bei der Ausführungsform
aus 8, allerdings ausschließlich an dem oberen Hohlprofil 7.
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Die
beiden Wangen 24 des Gestells 8 sind bis zu diesen
Kanten 22 an die Seitenwände 12 und 13 des
Paares von Hohlprofilen 7 geklebt.
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Die
Erfindung ist keinesfalls auf die vorhin beschriebene und in den
Figuren dargestellte Ausführungsform
beschränkt,
sondern ein derartiger Unterbau kann in verschiedenen Varianten
ausgeführt werden,
ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen.