DD247186A5 - Gitterrahmen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen konstruktiv verbesserten Gitterrahmen fuer Nutzkraftfahrzeuge, insbesondere Autobusse, der die Ausbildung einer niedrigen Bodenoberkante und die Aufnahme unterschiedlicher Antriebssysteme vor Montage der Karosserie ermoeglicht. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass der obere Laengstraeger 1 und/oder untere Laengstraeger 2 des rechtsseitigen Traegers 7 und des linksseitigen Traegers 8 in Bereichen hoher Belastungen aus einem einzigen geraden Teil hergestellt und in Bereichen geringerer Belastungen eine stufenweise versetzte Linienfuehrung besitzen, wobei die Quertraeger 9 im Bereich des Spurlinienwechsels der Traeger 7; 8 als lasttragende Elemente ausgebildet sind. Fig. 1.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gitterrahmen für zwei- und mehrachsige Kraftfahrzeuge, insbesondere für Autobusse, der die Ausbildung von Nutzkraftfahrzeugen mit flacher, niedriger Bodenebene ermöglicht und die Aufnahme unterschiedlicher Antriebssysteme gestattet. *

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es sind bereits zahlreiche Gitterrahmen bekannt, die aus unterschiedlichen Kastengerippen zusammengesetzt sind und die die Ausbildung einer sog. selbsttragenden Karosserie gewährleisten.

Die allgemein bekannten Gestellkonstruktionen bestehen aus zwei Längsträgern annähernd gleicher Festigkeit und aus Querträgern, die die Längsträger in beliebiger Teilung kreuzen und an die die Seitenwand der Karosserie angeschlossen ist. Sowohl die Querträger als auch die Längsträger sind durch Gitterstäbe verstärkt. Die Verbindung der Längsträger mit den Gitterstäben erfolgt durch Schweißen, Nieten und gegebenenfalls durch Verschrauben. Die Längsträger und Querträger nehmen gemeinsam sämtliche Belastungen auf, die aus den Antriebseinrichtungen des Kraftfahrzeuges, den Fahrgastraum, der Nutzlast und den Straßenverhältnissen resultieren. Die lasttragenden Elemente und ihre konstruktive Anordnung sind entsprechend diesen Belastungen dimensioniert.

So kann mit den bisher üblichen Gestellanordnungen bei Autobussen mit einer Rollmasse von 12—26t und den bei hoher Bodenebene üblichen Belastungen im allgemeinen nur ein Gitterwerk mit einer Bodenebene von 800-900 mm gebaut werden, um günstige Festigkeitsverhältnisse zu erreichen.

Es ist allgemeine Praxis, daß die auftretenden Biege- und Drehmomente durch die Längs- und Querträger dieser Kraftfahrzeuge in einander ergänzender Weise mit Hilfe entsprechender Festigkeitsverbindungen auf das Seitengestell übertragen werden. Dadurch werden auch die anderen Elemente der Karosserie des Kraftfahrzeuges, gegebenenfalls des Autobusses in die Lastaufnahme mit einbezogen.

Bei Gestellkonstruktionen, bei denen der Abstand der unteren und oberen Stäbe des Längsträgers relativ groß ist, ist die Ausbildung einer niedrigen Bodenebene, die den modernen Ansprüchen entspricht, nicht möglich. Der weitere Nachteil dieser Gestellkonstruktionen besteht darin, daß die vom Gestell aufzunehmenden Hauptkonstruktionseinheiten zum Betrieb des Kraftfahrzeuges bzw. Autobusses nur dann eingebaut werden konnte, wenn der erforderliche Raum hierfür und die notwendigen Fest'gkeitsparameter vorhanden waren. Infolge dessen waren die Gestelle in sich nicht lauffähig, weil sie nicht über alle zur Aufnahme der Antriebsaggregate notwendigen Tragkonstruktionen verfügten. Die Lauffähigkeit der Kraftfahrzeuge wird nur mit der Komplettierung des gesamten Fahrzeugaufbaues erreicht. Diese Umstände erfordern gesonderte Transporteinrichtungen und Schleppmittel, um die nichtlauffähigen, montierten Gestelle während der Herstellung der Fahrzeuge von Fertigungsabschnitt zu Fertigungsabschnitt zu transportieren, wodurch sich der Zeit- und Kostenaufwand der Herstellung wesentlich erhöht. Über eine derartige Gestellkonstruktion verfügten beispielsweise die Autobustypen IKARUS 260 und IKARUS 280.

Eine bekannte Lösung zur Beseitigung der oben beschriebenen Nachteile sieht vor, daß die Höhe der das Gitterwerk bildenden Längs- und Querträger im Vergleich zu früheren Konstruktionen vermindert, die Längs- und Querträger durch Gitterstäbe verstärkt und das Gestell mit einem unteren und oberen Gurt ausgerüstet sind. Dieser Vorschlag gestattet auch die Ausbildung eines Fahrgastraumes mit einer niedrigeren Bodenebene von 700-800mm. Der prinzipielle Aufbau des Gitterrahmens ist der Konstruktion der herkömmlichen Gittergestelle mit hoher Bodenebene ähnlich. Infolge der verwendeten Profile mit kleineren Abmessungen erhöht sich die Festigkeitsbeanspruchung bei diesen Gestellen wesentlich. Diese Erhöhungen sind selbstverständlich, da die Belastungen des Kraftfahrzeuges unverändert blieben. Die Gestellkonstruktionen mußten demzufolge verstärkt werden. Zu diesem Zweck wurden größere Querstabprofile verwendet, stärkere belastbare Materialien eingebaut und konstruktive Verstärkungen des Gestelles vorgesehen, die teilweise in den Fahrgastraum hineinragen. Zwangsläufig wurde dadurch der Fahrgastraum oder Laderaum geteilt. In vielen Fällen wurden quergerichtete Treppen eingebaut, und in einigen Fällen zur Sicherung der Festigkeit für die Aufnahme der zum Betrieb notwendigen Maschineneinheiten Brücken im Fahrgastraum ausgebildet. Ein weiterer Nachteil der oben beschriebenen Lösung besteht darin, daß die Längsträgerelemente im Vergleich zu ihren Höhenabmessungen zu lang und dadurch verhältnismäßig elastisch geworden sind und durch die auftretenden Belastungen einer größeren, unzulässigen Deformation unterliegen. Bei diesen Konstruktionen sind die Längsträger infolge der niedrigen Profilquerschnitte nicht mehr eine einzige Gerade, sondern besitzen einen stufenartigen Versatz, wobei die Festigkeitsparameter im Bereich dieser Versatzpunkte nicht mehr ausreichend sind. Ein typischer Bereich für eine hohe Festigkeitsbeanspruchung ist beispielsweise der Bereich des Fahrwerkes und der Fahrwerkaufhängung. Die niedrige Bodenebene erfordert zur Ausbildung eines Fahrgastraumes mit relativ flacher Ebene auch eine neuartige Anordnung des Fahrwerkes, da die im Motorraum auftretenden großen Massenkräfte im Bereich des Motorraumes eine Mehrinanspruchnahme der Gestellkonstruktion verursachen. Bei den bisher bekannten Lösungen wurde die Aufnahme bzw. der Ausgleichung dieser Kräfte durch den Zusammenbau der Rückwand des Kraftfahrzeuges bzw. des Autobusses ermöglicht, was aber erst mit dem Aufbau der Karosserie und deren Befestigung am Gitterrahmen realisiert werden konnte. Dieses Gestell mit selbstfahrender Ausbildung besitzt letztlich die gleichen Nachteile wie die vorstehend beschriebenen Lösungen. Derartiges Gittergestelle ist unter anderem bei den Fahrzeugtypen IKARUS 190 und im Daimler-Benz 0300 anzutreffen. Ähnliche Ausführungen haben nahezu alle Autobusse mit niedriger Bodenebene und Heckmotor. Zusammenfassend muß eingeschätzt werden, daß die aufgezeigten, konstruktionsbedingten Nachteile sowohl für einfache, als auch für Gelenkfahrzeuge, also auch für die Gelenkautobusse IKARUS 280, IKARUS 286 und MAN zutreffen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, einen Gitterrahmen mit einem einen großen Personenstrom sichernden Fahrgastraum und niedriger Bodenoberkante vorzusehen, der den Einbau derfürden Antrieb notwendigen Antriebs-und Betriebsaggregate gewährleistet und nach Einbau dieser Funktionsgruppen ohne zusätzliche Transporthilfen bewegt werden kann.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Berücksichtigung der unterschiedlich auftretenden Belastungsmomente und der weiteren Reduzierung der Rahmenprofilquerschnitte einen konstruktiv veränderten Gitterrahmen mit verbesserter Lastverteilung zu entwickeln, wobei gleichzeitig die im Bereich des Motorraumes bisher verwendeten, schwierig auszubildenden Querträger vollständig zu eliminieren sind.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der obere Längsträger und der untere Längsträger des rechtsseitigen Trägers und des linksseitigen Trägers in Bereichen hoher Belastungen aus einem einzigen geraden Teil hergestellt und in Bereichen geringer Belastung eine stufenartig versetzte Linienführung besitzen und die Querträger im Spurlinienwechsel des rechtsseitigen Trägers und des linksseitigen Trägers als kraftübertragende Elemente ausgebildet sind.

Darüber hinaus ist der Sitzreihenträger oberhalb des Motorraumes auf lasttragende Weise an den oberen Längsträgern befestigt und als Querträger ausgebildet.

Die Krafteinleitpunkte des hinteren Fahrwerkes sind zweckmäßigerweise in unmittelbarer Umgebung der vertikalen Ebene des rechtsseitigen Trägers und des linksseitigen Trägers angeordnet.

Der konstruktive Aufbau des erfindungsgemäßen Gitterrahmens ermöglicht die Aufnahme und Befestigung sowohl des Motors, als auch aller für den Betrieb notwendigen Maschinenhaupteinheiten vor der Montage der Karosserie, wodurch der Rahmen mit dem eingebauten Motor und den Maschinenhauptgruppen aus eigenem Antrieb verfahrbar ist.

Der erfindungsgemäße Gitterrahmen besitzt gegenüber bekannten Lösungen folgende Vorteile:

— Neben einer niedrigen Bodenebene kann ein flacher Boden, nötigenfalls mit einer laut Standard zulässigen Steigung im Fahrgastraum ausgebildet werden.

— Infolge des geringen Querschnittes der verwendeten Längs- und Querträger wurden die hinsichtlich Festigkeit stark beanspruchten Stellen dieser konstruktiven Elemente dadurch wesentlich verstärkt, daß sowohl die Querträger, als auch die Längsträger aus mehreren Teilen hergestellt sind. Auf Grund der flachen Ausbildung des Fahrgastraumes konnte der zum Einbauen der Maschineneinheiten erforderliche Raum durch Brechung der Linienführung der Längsträger d. h. mittels Spurlinienwechsel (stufenweiser Versatz) gesichert werden, wobei die momentübertragenden Elemente in den Bereichen des Spurlinienwechsels durch die Querträger gebildet sind. Durch diese konstruktive Ausbildung wurden günstigere Festigkeitsparameter und eine wesentlich bessere Raumausnutzung für den Einbau des Motors und der Maschineneinheiten erreicht. Die Ausbildung der Längs- und Querträger mit Spurlinienwechsel (stufenweise Verschiebung) kann auch asymmetrisch, d. h. nur an einem Längsträger vorgesehen werden.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Gitterrahmens liegt darin, daß die Motor- und Maschineneinheiten vor dem Aufbau der Karosserie des Kraftfahrzeuges eingebaut werden können, wodurch das Kraftfahrzeug während seiner Herstellung durch eigenen Antrieb, d. h. ohne Transporthilfseinrichtungen, zu den jeweiligen Montageplätzen transportiert werden kann. Die Kosten für die notwendigen Investitions- und Arbeitsaufwände können dadurch erheblich reduziert werden.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Gitterrahmens liegt darin, daß die Belastungen der Längsträger dadurch vermindert wurde, daß die Anschlüsse der Krafteinleitpunkte des Fahrwerkes keine Biege- und Scherbeanspruchungen verursachten.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der dazugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1: die Seitenansicht des erfindungsgemäßen Gitterrahmens, Fig.2: die Draufsicht des erfindungsgemäßen Gitterrahmens.

Gemäß Fig. 1 wird die Bodenebene des Fahrgastraumes durch den oberen Rand eines oberen Längsträgers 1 des Gitterrahmens und die der Straßenfläche zugewandte Ebene durch den unteren Rand eines unteren Längsträgers bestimmt. Zwischen dem oberen Längsträger 1 und dem unteren Längsträger 2 sind in entsprechendem Teilungsabstand Gitterstäbe 3 angeordnet. Im Bereich der Radkästen 4 ragen die oberen Längsträger 1, dem Raumbedarf der Räder entsprechend, aus der Ebene des oberen Längsträgers 1 heraus. An einem entsprechend ausgebildeten Ansatz des oberen Längsträgers 1 und des unteren Längsträgers 2 ist ein Motorraum 5 angeordnet. Oberhalb des Motorraumes 5 ist ein Sitzreihenträger 6 angeordnet, der gleichzeitig als Querträger ausgebildet ist.

Aus der Fig.2 ist ersichtlich, daß die oberen und unteren Längsträger 1; 2 Trägerelemente eines rechtsseitigen Trägers 7 und eines linksseitigen Trägers 8 sind. Der obere Längsträger 1 und der untere Längsträger 2 sind mit Querträgern 9 versehen. Für die Krafteinleitpunkte des hinteren Fahrwerkes 10 sind am unteren Längsträger 2 des rechtsseitigen Trägers 7 und des linksseitigen Trägers 8 Konsolen vorgesehen. Der obere Krafteinleitpunkt des hinteren Fahrwerkes 10 wird am oberen Längsträger 1 des rechtsseitigen Trägers 7 und des linksseitigen Trägers 8 durch Konsolen 12 gebildet. Der rechtsseitige Träger 7 und der linksseitige Träger 8 sind im Bereich des Motorraumes vom Heckteil des Fahrzeuges aus betrachtet geneigt ausgebildet. Die Querträger 9, der rechtsseitige Träger 7 und der linksseitige Träger 8 können abwechselnd aus einem oder mehreren Teilen hergestellt werden. Dementsprechend sind die oberen Stäbe 21 und die unteren Stäbe 22 der Querträger 9 an den Knotenpunkten 13 und 14 auf Grund der auftretenden, großen Kräfte aus einem Teil hergestellt und durchdringen die Knotenpunkte 13 und 14 in gerade Linie. In den Knotenpunkten 15,16 und 17 besitzt der linksseitige Träger 8 eine gerade Linienführung und ist aus einem Teil gefertigt, während die Querträger 9 geteilt sind. In den Knotenpunkten 18,19, 20 ist die Linienführung des rechtsseitigen Trägers 7 und des linksseitigen Trägers 8 stufenweise versetzt. Der linksseitige Träger 8 setzt sich im Knotenpunkt 18 vom Motorraum aus betrachtet sowohl beim oberen Längsträger 1, als auch beim unteren Längsträger 2 stufenweise nach außen versetzt fort.

In den Knotenpunkten 19 und 20 besitzen der obere Querstab 21 und der untere Querstab 22 des Querträgers 9 eine gerade Linienführung und sind aus einem Stück gefertigt. Demgegenüber sind die oberen Längsträger 1 des rechtsseitigen Trägers 7 und des linksseitigen Trägers 8 aus separaten Teilen gefertigt und besitzen eine gerade Linienführung, während die unteren Längsträger 2 stufenweise nach innen versetzt sind. In Bereichen hoher Belastungen sind die Gitterlängsträgerjeweils aus einem Teil, mit gerader Linienführung hergestellt, wogegen die Strecken mit geringerer Belastung aus mehreren konstruktiven Elementen gebildetwerden. Der Querträger in den Knotenpunkten mitmehreren Konstruktionselementen ist derart angeordnet, daß die Lastverteilung bzw. ein Teil der Belastung jeweils durch denjenigen Querträger 9 aufgenommen wird, bei dem ein stufenweiser Lastwechsel erfolgt.

Das stufenweise Brechen der Linienführung der in Zonen geringerer Belastung ausgebildeten Längsträger gewährt dem vorderen und hinteren Fahrwerk bzw. den Luftfederböcken genügend Raum ohne die Linienführung des oberen Längsträgers 1 zu brechen und für diesen aus dem Fahrgastraum zusätzlich Raum zur Verfügung zu stellen.

Claims (4)

1. -1- 247 188

   Patentansprüche:

   1. Gitterrahmen für Kraftfahrzeuge, insbesondere für Autobusse, der über eine niedrige Längs- und QuerträgerprofiIhöhe verfügt, wobei die Bodenebene des Fahrgastraumes durch die obere Fläche der Längsträger bestimmt wird und die Bodenebene des Fahrgastraumes in Richtung des Heckmotors ansteigt, während die Betriebsmaschine und andere zum Betrieb des Kraftfahrzeuges notwendigen Einrichtungen vom Rahmen aufgenommen werden, wobei die Konstruktionselemente der lasttragenden Längsträger mit dem Sitzreihenträger durch Schweißen, Nieten oder Schrauben verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Längsträger (1) und/oder der untere Längsträger (2) des rechtsseitigen Trägers (7) und des linksseitigen Trägers (8) in Bereichen hoher Belastungen aus einem einzigen geraden Teil hergestellt und in Bereichen geringerer Belastung eine stufenweise versetzte Linienführung besitzen, wobei die Querträger (9) im Spurlinienwechsel des rechtsseitigen Trägers (7) und des linksseitigen Trägers (8) als krafttragende Elemente ausgebildet sind.
2. 2. Gitterrahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitzreihenträger (6) oberhalb des Motorraumes (5) auf lasttragende Weise an den oberen Längsträger (1) des rechtsseitigen Trägers (7) und des linksseitigen Trägers (8) befestigt und als Querträger (9) ausgebildet ist.
3. 3. Gitterrahmen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Krafteinleitpunkte des hinteren Fahrwerkes (10) in der unmittelbaren Umgebung der vertikalen Ebene des rechtsseitigen Trägers (7) und des linksseitigen Trägers (8) angeordnet sind.
4. 4. Gitterrahmen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor und die anderen zum Betrieb notwendigen Maschinenhaupteinheiten in den Rahmen einbaubar sind und das Gestell mit dem eingebauten Motor und den Maschinenhaupteinheiten eine selbstfahrende Einheit ist.

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