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Dokumentenidentifikation DE60104437T2 28.07.2005
EP-Veröffentlichungsnummer 0001322513
Titel MODULARER HILFSRAHMEN
Anmelder Dana Corp., Toledo, Ohio, US
Erfinder ZIECH, F., James, Mattawan, US;
POLLOCK, Robert, Paul, Mattawan, US
Vertreter Luderschmidt, Schüler & Partner, 65189 Wiesbaden
DE-Aktenzeichen 60104437
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE, TR
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 26.09.2001
EP-Aktenzeichen 019753722
WO-Anmeldetag 26.09.2001
PCT-Aktenzeichen PCT/US01/29974
WO-Veröffentlichungsnummer 0002026548
WO-Veröffentlichungsdatum 04.04.2002
EP-Offenlegungsdatum 02.07.2003
EP date of grant 21.07.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 28.07.2005
IPC-Hauptklasse B62D 21/11
IPC-Nebenklasse B60G 25/00   

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hilfsrahmen für ein Motorfahrzeug und insbesondere auf einen modularen Hilfsrahmen für eine Schwerlastachsenbefestigung, wobei ein unteres Mittelgussstück geändert werden kann, um den Hilfsrahmen an verschiedene Lenksysteme anzupassen.

2. Beschreibung des Stands der Technik

Wenn eine unabhängige vordere Aufhängeachse in ein Schwerlastfahrzeug mit einem Chassis vom „C"-Kanal- oder vom Gitterrohrrahmentyp installiert wird, ist gewöhnlicherweise ein Hilfsrahmen erforderlich, um die unabhängige vordere Aufhängeachse an das Chassis anzupassen. Der Hilfsrahmen weist den Vorteil auf, dass er ein vollständiges Achsenmodulrahmengestell bildet, wobei er jedoch überarbeitet werden muss, um in jede Chassis-Konfiguration zu passen.

Herkömmliche Hilfsrahmenanordnungen sind ausgestaltet, um unabhängige vordere Aufhängungen an eine spezifische Chassis-Ausgestaltung mittels geschweißter Stahlplatten und Röhren anzupassen. Diese herkömmliche Ausgestaltung neigt dazu, unverhältnismäßig schwer zu sein, und Probleme werden auf Grund von Schweißverzerrungen angetroffen. Außerdem gibt es eine begrenzte Flexibilität, um diese herkömmlichen Hilfsrahmenausgestaltungen an verschiedene Lenksysteme und Chassis-Konfigurationen anzupassen.

Obwohl die unabhängige vordere Aufhängeachse Gummiarmschwenkpunkte aufnehmen kann und eine Feder vom Airbag-Typ verwenden kann, wird überdies Straßenlärm und Schwingung von der unabhängigen vorderen Aufhängung an das Chassis übertragen.

Es existiert der Bedarf für eine vielseitige Hilfsrahmenausgestaltung, die ohne weiteres an verschiedene Chassisausgestaltungen angepasst werden kann und die die auf das Chassis übertragenen Menge von Lärm und Schwingung verringert.

Die FR-A-2650223 offenbart eine modulare Hilfsrahmenanordnung für ein Motorfahrzeug mit einem unteren Hilfsrahmenabschnitt und einem oberen Hilfsrahmenabschnitt, der auf dem Hilfsrahmenabschnitt angebracht ist, und Aufhängebefestigungshalter, die Aufhängefederlasten zu dem oberen Hilfsrahmenabschnitt lenken.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung wohnt dem Verfahren von Anspruch 9 und der modularen Hilfsrahmenanordnung von 1 inne, die einen oberen Abschnitt für die Befestigung an dem Chassis und einen unteren Abschnitt, der ein Gussstück oder Gussstücke aus Leichtmetall, z. B. Aluminium verwendet, für die Befestigung an den Lenkkomponenten umfasst, womit diese beiden Abschnitte durch eine schwingungsdämpfende Buchse getrennt sind. Der untere Abschnitt trägt das Lenksystem und ist an gängige Automobil-Winkelhebel-/Roller-Gestänge, einteilige Lenkungs-/Roller-Gestänge und Zahnstangenlenksysteme anpassbar.

Bei einer ersten bevorzugten Ausgestaltung ist der untere Abschnitt des modularen Hilfsrahmens ein einteiliges Gusselement, das von dem oberen Abschnitt und dem Chassis durch eine Gummibefestigungsbuchse isoliert ist.

Bei einer zweiten bevorzugten Ausgestaltung ist der untere Abschnitt eine mehrteilige Gussstückausgestaltung, wobei die Gusselemente durch Bolzen oder andere Befestigungsmittel verbunden sind. Bei der mehrteiligen Gussausgestaltung sind die vorderen und hinteren Trennwandgussteile aus dem gleichen identischen Teil, wie es die oberen longitudinalen Elemente sind, um Austauschbarkeit zwischen den verschiedenen Komponenten bereitzustellen.

Mit dieser Ausgestaltung kann die untere Hälfte des Hilfsrahmens für niedrige Kosten und verbesserte Maßzuverlässigkeit stark bearbeitet werden. Die obere Hälfte des Hilfsrahmens kann mit einem Fertigungsverfahren niedrigeren Volumens bearbeitet werden, um Investitionsausgaben zu sparen.

Die Ausgestaltung dieser Erfindung fügt verschiedenen Chassis-Konfigurationen Flexibilität hinzu, während ein konstantes Aufhängebefestigungsrahmengestell beibehalten wird.

Die Erfindung sieht ebenfalls eine untere angeschraubte Platte vor, die für die Motorwartung entfernt werden kann. Ein getrennter Halter kann verwendet werden, um den oberen Steuerarm an dem unteren Hilfsrahmen anzubringen, so dass der Nachlaufwinkel und der prozentuale Bremsmomentausgleich geändert werden können, um spezifischen Chassis-Anforderungen zu entsprechen.

Durch Aufteilen des Hilfsrahmens in zwei Teile kann der obere Teil von dem unteren Teil isoliert werden, um Lärmübertragung von dem Hilfsrahmen zu dem Chassis zu verringern, während die notwendige starre Positionierung der Aufhängesteuerarme und des Lenksystems beibehalten wird. Der obere Teil des Hilfsrahmens kann ebenfalls ohne weiteres überarbeitet werden, um an verschiedene Chassis-Konfigurationen angepasst zu werden, ohne dass der untere Teil des Hilfsrahmens überarbeitet werden muss.

Diese und weitere, von der vorliegenden Erfindung bereitgestellten Vorteile werden aus der folgenden Beschreibung und den zugeordneten Zeichnungen offensichtlich.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine untere perspektivische schematische Ansicht, die die modulare Hilfsrahmenanordnung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform zeigt.

2A und 2B zeigen Teilquerschnittsansichten von zwei Lenkhalterungsanordnungen für die erste bevorzugte Ausführungsform.

3 ist eine obere perspektivische Ansicht einer modifizierten Ausführungsform, die der Ausführungsform von 1 ähnlich ist.

3A ist eine untere perspektivische Ansicht, die einen einteiligen unteren Hilfsrahmenabschnitt zeigt, der eine Art eines in 3 gezeigten unteren Hilfsrahmenabschnitt beispielhaft darstellt, der ausgebildet ist, um den oberen Steuerarm, den unteren Steuerarm und die Lenkkomponenten zu tragen.

4 ist eine perspektivische Ansicht sowohl des oberen Abschnitts als auch des unteren Abschnitts und des Gummi-Isolators der vorliegenden Erfindung, wobei der untere Abschnitt als ein selbstragendes einteiliges Gussteil ausgebildet ist.

5 ist eine Querschnittsansicht, die die modulare Hilfsrahmenanordnung gemäß dieser Erfindung zeigt.

6 ist eine perspektivische Ansicht, die den mehrteiligen unteren Hilfsrahmenabschnitt gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.

7 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Veränderung des in 6 gezeigten mehrteiligen unteren Hilfsrahmenabschnitts zeigt.

8 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine weitere Veränderung des in 6 gezeigten unteren Hilfsrahmenabschnitts zeigt.

9A bis 9C zeigen drei unterschiedliche Befestigungsanordnungen für die verschiedenen Komponenten der mehrteiligen unteren Hilfsrahmenanordnung dieser Erfindung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Mit Bezug auf 1 wird nun die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die modulare Hilfsrahmenanordnung 10 der Erfindung umfasst einen unteren Abschnitts 20 eines modularen einteiligen Gussaluminiumhilfsrahmens, einen oberen Abschnitt 30 einer aus Stahl gefertigten Chassis-Verstärkung und Schwingungsisolatorbuchsen 16, die zwischen den oberen und unteren Abschnitten 20, 30 der Hilfsrahmenanordnung 10 liegen.

Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform ist der obere Abschnitt 30 mit einem Paar von ausgerichteten, aus Stahl gefertigten Chassis-Verstärkungsträgern 32, einem vorderen Motorlagerungsquerträger 34, einem hinteren Motorlagerungsquerträger 36 und Motorlagerungshaltern 38 (nur einer ist gezeigt) ausgestattet. Aufhängebefestigungshalter 39 sind ebenfalls an dem oberen Abschnitt 30 vorgesehen.

Der untere Abschnitt 20 wird als ein selbsttragender Gussaluminiumkörper gezeigt, der ausgebildet ist, um die oberen und unteren Arme des Aufhängesystems anzubringen. Alternativ wird ein getrennter Halter 23 verwendet, um den oberen Steuerarm 40 an dem unteren Hilfsrahmen 20 anzubringen, so dass der Nachlaufwinkel und der prozentuale Bremsmomentausgleich geändert werden können, um spezifischen Chassis-Anforderungen zu entsprechen. Der untere Abschnitt 20 ist aus vorderen und hinteren Trennwänden 24, 25 mit longitudinalen Röhren oder Platten 26, 27 aufgebaut, die sich zwischen den vorderen und hinteren Trennwänden erstrecken.

2A und 2B zeigen Teilquerschnittsansichten von zwei Lenkhalterungsanordnungen für die ersten bevorzugten Ausführungsformen, wobei die Form und Anordnung der vorderen und hinteren Trennwände 24, 25 modifiziert ist, um der besonderen Aufhängung und den Lenkkomponenten für ein bestimmtes Fahrzeug-Chassis zu entsprechen, wobei die Komponenten für die Aufhängung und Lenksysteme in der Technik bekannt sind.

3 ist eine obere perspektivische Ansicht einer modifizierten Ausführungsform der Hilfsrahmenanordnung, die der Ausführungsform von 1 ähnlich ist. Bei der Ausführungsform von 3 ist der untere Hilfsrahmen 120 von wesentlich engerer Konfiguration und mit einem unterschiedlichen Motorträger- und Querträger-Layout versehen. Der vordere Motorquerträger 134 wird als eine Motoraufhängung aus Gussaluminium ausgebildet, die an zwei ausgerichteten röhrenförmigen Stahlrahmenträgerverstärkungselementen 132 befestigt sind, wohingegen der hintere Querträger 36 aus gefertigtem Stahl ist, der an den ausgerichteten röhrenförmigen Stahlträgerverstärkungselementen 132 geschweißt oder anderweitig befestigt ist.

3A ist eine perspektivische Ansicht, die einen einteiligen unteren Hilfsrahmenabschnitt 120 zeigt, der einen Typ eines in 3 gezeigten Hilfsrahmenabschnitts beispielhaft darstellt, der ausgebildet ist, um den oberen Steuerarm, den unteren Steuerarm und Lenkkomponente zu tragen.

4 ist eine perspektivische Ansicht sowohl des oberen Abschnitts als auch des unteren Abschnitts und des Gummi-Isolators der vorliegenden Erfindung, wobei der untere Abschnitt als ein selbsttragendes einteiliges Gussteil ausgebildet ist. Bei dieser vereinfachten Darstellung werden die primären Komponenten der modularen Hilfsrahmenanordnung dieser Erfindung gezeigt, wie sie das untere einteilige Gussteil 220 umfassen, das von dem oberen Abschnitt aus gefertigten Stahl 230 durch die Gummi-Isolatoren 216 getrennt ist.

5 ist eine Teilquerschnittsansicht der primären Komponenten der modularen Hilfsrahmenanordnung mit Bezug auf die Aufhängungskomponenten. 5 zeigt sowohl die unteren als auch die oberen Steuerarme, die an dem unteren Abschnitt 320 der Hilfsrahmenanordnung angebracht sind, sowie auch die Schwingungsisolatorbuchse 316, die zwischen dem unteren Abschnitt 320 und dem oberen Abschnitt 330 der Hilfsrahmenanordnung liegt ist.

6 und 7 sind explodierte Ansichten, die den unteren Abschnitt 420 der Hilfsrahmenanordnung zeigen, womit der untere Abschnitt 420 als ein mehrteiliges Gussstück ausgestaltet ist, das durch Bolzen oder andere Befestigungsmittel zusammen befestigt ist, die Fachleuten bekannt sind (z. B. Schweißen). Für die Erfindung ist die Tatsache bedeutsam, dass die vordere Trennwand 424 und die hintere Trennwand 425 im Wesentlichen in der Form identisch sind, um Austauschbarkeitzwischen diesen beiden Komponenten bereitzustellen. Auf ähnliche Weise sind die longitudinalen Seitenplatten 426 identisch; daher sind sie miteinander austauschbar. Außerdem sieht die Ausführungsform von 6 eine angeschraubte Platte 429 vor, die von dem Mittelkörper 427 für die Motorwartung entfernt werden kann.

8 zeigt eine modifizierte Anordnung des unteren Abschnitts 520 der Hilfsrahmenanordnung, womit die vorderen und hinteren Trennwände 524, 525 erneut als identische austauschbare Komponenten ausgebildet sind, die untereinander durch vier longitudinale Röhren 526, 527 verbunden sind. Eine entfernbare untere Platte 529 ist auf dem Hilfsrahmen angeschraubt und wird entfernt, wenn der Motor Wartung benötigt.

9A bis 9C zeigen drei unterschiedliche Wege, um die longitudinalen Röhren 526, 527 an den vorderen und hinteren Trennwänden 524, 525 zu befestigen, wie entlang der Schnittlinie IX-IX in 8 betrachtet. In 9A ist das Rohr 526 an der Trennwand 525 mittels einer Niet- oder Lochschweißnaht an einem Stecker oder einer Buchse angeschweißt, wie es in der Darstellung gezeigt ist. In 9B ist eine verschraubte Verbindung und in 9C eine gestauchte (swayed) Verbindung gezeigt, womit das Rohr 526 durch eine Apertur in der Trennwand 525 geleitet und umgebildet wird, um die feste Verbindung bereitzustellen.

Aus der vorhergehenden Beschreibung wird es für Fachleute offensichtlich sein, dass die vorliegende Erfindung eine modulare Hilfsrahmenausgestaltung bereitstellt, die als ein oberer Abschnitt für die Befestigung an dem Chassis und ein unterer Abschnitt, der ein Gussstück oder Gussstücke aus Leichtmetall, z. B. Aluminium verwendet, für die Befestigung an den Lenkkomponenten ausgebildet ist, womit diese beiden Abschnitte durch eine schwingungsdämpfende Buchse getrennt sind. Der untere Abschnitt trägt das Lenksystem und ist an gängige Automobil-Winkelhebel-/Roller-Gestänge, einteilige Lenkungs-/Roller-Gestänge und Zahnstangenlenksysteme anpassbar.

Der untere Abschnitt des modularen Hilfsrahmens kann ein einteiliges Gusselement sein, das von dem oberen Abschnitt und dem Chassis durch eine Gummibefestigungsbuchse isoliert ist. Alternativ kann der untere Abschnitt eine mehrteilige Gussstückausgestaltung sein, wobei die Gusselemente durch Bolzen oder andere Befestigungsmittel verbunden sind. Bei der mehrteiligen Gussausgestaltung sind die vorderen und hinteren Trennwandgussteile aus dem gleichen identischen Teil wie es die oberen longitudinalen Elemente sind, um Austauschbarkeit zwischen den verschiedenen Komponenten bereitzustellen.

Mit dieser Erfindung kann die untere Hälfte des Hilfsrahmens für niedrige Kosten und verbesserte Maßzuverlässigkeit stark bearbeitet werden. Die obere Hälfte des Hilfsrahmens kann mit einem Fertigungsverfahren niedrigeren Volumens bearbeitet werden, um Investitionsausgaben zu sparen.

Die Ausgestaltung dieser Erfindung fügt verschiedenen Chassis-Konfigurationen Flexibilität hinzu, während ein konstantes Aufhängebefestigungsrahmengestell beibehalten wird. Die Erfindung sieht ebenfalls eine untere angeschraubte Platte vor, die für die Motorwartung entfernt werden kann. Ein getrennter Halter kann verwendet werden, um den oberen Steuerarm an dem unteren Hilfsrahmen anzubringen, so dass der Nachlaufwinkel und der prozentuale Bremsmomentausgleich geändert werden können, um spezifischen Chassis-Anforderungen zu entsprechen.

Durch Aufteilen des Hilfsrahmens in zwei Teile kann der obere Teil von dem unteren Teil isoliert werden, um Lärmübertragung von dem Hilfsrahmen zu dem Chassis zu verringern, während die notwendige starre Positionierung der Aufhängesteuerarme und des Lenksystems beibehalten wird. Der obere Teil des Hilfsrahmens kann ebenfalls ohne weiteres überarbeitet werden, um an verschiedene Chassis-Konfigurationen angepasst zu werden, ohne dass der untere Teil des Hilfsrahmens überarbeitet werden muss.

Obwohl die vorhergehenden Erfindungen mit Bezug auf verschiedene bevorzugte Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurden, ist es für Fachleute offensichtlich, das verschiedene Änderungen in der Form und im Detail daran durchgeführt werden können, ohne vom Geist und Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Beispielsweise kann das spezifische Material, das verwendet wird, um den oberen Abschnitt 30, 130, 230 etc., den unteren Abschnitt 20, 120, 220 etc. und den Isolator 16, 116, 216 etc. zu bilden, verändert werden, um die spezifischen Charakteristika bereitzustellen, für das spezielle Chassis benötigt werden. Bei der bevorzugten Ausgestaltung ist der obere Abschnitt aus gefertigtem Stahl und der untere Abschnitt aus Aluminiumguss.


Anspruch[de]
  1. Modulare Hilfsrahmenanordnung für ein Kraftfahrzeug, wobei der Hilfsrahmen umfasst:

    einen unteren Hilfsrahmenabschnitt mit Gussmetallelementen, die eine vordere Gusstrennwand, eine hintere Gusstrennwand und eine Vielzahl sich longitudinal zwischen den vorderen und hinteren Gusstrennwänden erstreckenden Rohren definieren;

    einen oberen Hilfsrahmenabschnitt mit einem Paar von ausgerichteten Chassis-Verstärkungsträgern, die auf dem unteren Hilfsrahmenabschnitt angebracht sind, und Aufhängebefestigungshaltern, die angepasst sind, um Aufhängefederdrücke auf den oberen Hilfsrahmenschnitt zu lenken, der im Wesentlichen von dem unteren Hilfsrahmenabschnitt isoliert ist; und

    ein Dämpfungselement, das zwischen den oberen und unteren Hilfsrahmenabschnitten zur Reduktion eines dazwischen übertragenen Schwingungsbetrags angeordnet ist.
  2. Hilfsrahmenanordnung gemäß Anspruch 1, bei der der untere Hilfsrahmenabschnitt aus Aluminium gegossen ist.
  3. Hilfsrahmenanordnung gemäß Anspruch 1, bei der der obere Hilfsrahmenabschnitt aus Stahl gefertigt ist.
  4. Hilfsrahmenanordnung gemäß Anspruch 1, bei der der untere Hilfsrahmenabschnitt ein Halterelement zur Befestigung eines oberen Steuerarms eines Aufhängesystems an dem unteren Hilfsrahmenabschnitt umfasst, damit Radnachlauf Radsturz und Bremsnickabstützung modifiziert werden können.
  5. Hilfsrahmenanordnung gemäß Anspruch 1, bei der der untere Hilfsrahmenabschnitt als ein einteiliger einheitlicher Körper gegossen ist, der die vordere Gusstrennwand, die hintere Gusstrennwand und die Vielzahl von Rohren umfasst.
  6. Hilfsrahmenanordnung gemäß Anspruch 1, bei der die vordere Gusstrennwand, die hintere Gusstrennwand und die Vielzahl von Rohren miteinander befestigt sind.
  7. Hilfsrahmenanordnung gemäß Anspruch 6, bei der die vorderen und hinteren Gusstrennwände mit einer im Wesentlichen identischen Konfiguration ausgebildet sind, so dass die vorderen und hinteren Trennwände austauschbar sind.
  8. Hilfsrahmenanordnung gemäß Anspruch 6, bei der die Vielzahl von Rohren austauschbar ausgebildete Komponenten umfasst.
  9. Verfahren zur Reduktion von Geräuschen und Schwingungen, die von der Aufhängung und/oder von Lenkkomponenten an ein Chassis eines Lastkraftwagens übertragen werden, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:

    Bereitstellen eines unteren Hilfsrahmenabschnitts mit Gussmetallelementen, die eine vordere Gusstrennwand, eine hintere Gusstrennwand und eine Vielzahl sich longitudinal zwischen den vorderen und hinteren Gusstrennwänden erstreckenden Rohren definieren;

    Befestigen des unteren Hilfsrahmenabschnitts an einem oberen Steuerarm und einem unteren Steuerarm eines Aufhängesystems;

    Bereitstellen eines oberen Hilfsrahmenabschnitts mit einem Paar von ausgerichteten Chassis-Verstärkungsträgern, die angepasst sind, um an einem Chassis eines Lastkraftwagens angebracht zu werden, und Aufhängebefestigungsträgern, die angepasst sind, um Aufhängefederdrücke auf den oberen Hilfsrahmenabschnitt zu lenken, der im Wesentlichen von dem unteren Hilfsrahmenabschnitt isoliert ist;

    Befestigen von Aufhängefedern an den auf dem oberen Hilfsrahmenabschnitt bereitgestellten Aufhängebefestigungsträgern; und

    Bereitstellen eines Dämpfungselements, das zwischen den oberen und unteren Hilfsrahmenabschnitten zur Reduktion eines dazwischen übertragenen Schwingungsbetrags angeordnet ist.
  10. Verfahren gemäß Anspruch 9, ferner umfassend den Schritt des Gießens des unteren Hilfsrahmenabschnitts aus Aluminium.
  11. Verfahren gemäß Anspruch 9, ferner umfassend den Schritt des Fertigens des oberen Hilfsrahmenabschnitts aus Stahl.
  12. Verfahren gemäß Anspruch 9, ferner umfassend den Schritt des Gießens des unteren Hilfsrahmenabschnitts als ein einteiliger einheitlicher Körper, der die vordere Gusstrennwand, die hintere Gusstrennwand und die Vielzahl von Rohren umfasst.
  13. Verfahren gemäß Anspruch 9, ferner umfassend den Schritt der Formens der vorderen und hinteren Gusstrennwände mit einer im Wesentlichen identischen Konfiguration, so dass die vorderen und hinteren Trennwände austauschbar sind.
Es folgen 8 Blatt Zeichnungen






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