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Die
Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer Rahmenstruktur, wobei
die Rahmenstruktur zumindest abschnittsweise aus mehreren in einer
Gitterstruktur angeordneten Längsträgern, Querträgern und
Vertikalträgern gebildet ist.
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Aus
der
DE 100 45 750
A1 ist ein modular aufgebautes Fahrzeug bekannt, welches
eine Rahmenstruktur aufweist, die aus einem Basismodul mit einem
Fahrerhaus und einem sich nach hinten erstreckenden Anbautragrahmen
gebildet ist. Das Fahrerhaus umfasst dabei einen selbsttragenden
Fahrerhausrahmen, der Anbautragrahmen ist nach hinten an den Fahrerhausrahmen
angebaut und dass das Basismodul ist entweder mit einem ersten Aufbaumodul
oder mit einem zweiten Aufbaumodul verbindbar, wobei der Anbautragrahmen
und das als Leiterrahmen ausgeführte, an dem Anbautragrahmen
befestigte Aufbaumodul eine selbsttragende Einheit bilden. Das zweite
Aufbaumodul weist einen im Wesentlichen dreidimensionalen Aufbaurahmen
auf, der am Anbautragrahmen und am Fahrerhausrahmen befestigbar
ist, wobei der Anbautragrahmen und der daran befestigte Aufbaurahmen
eine selbsttragende Einheit bilden, welche über den Anbautragrahmen und
den Aufbaurahmen mit dem Fahrerhausrahmen fest verbunden ist. Der
Anbautragrahmen besteht dabei aus mehreren Längsträgern,
Querträgern und mehreren Vertikalträgern, welche
als Gitterstruktur nach Art eines Fachwerks miteinander verbunden sind.
In dem Anbautragrahmen bilden sich durch die Gitterstruktur Stauräume
aus, in welchen mehrere Komponenten und Aggregate des Fahrzeugs,
beispielsweise Batterien, Brennstoffzellen, Gastanks, Leistungselektronik
oder Steuergeräte anordbar und befestigbar sind.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug mit einer verbesserten
Rahmenstruktur anzugeben, welche sich durch eine hohe Stabilität bei
gleichzeitig geringem Gewicht auszeichnet sowie vereinfachte und
verbesserte Befestigungsmöglichkeiten von Komponenten und
Aggregaten des Fahrzeugs aufweist.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Fahrzeug
gelöst, welches die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale
aufweist.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Bei
dem Fahrzeug mit einer Rahmenstruktur ist die Rahmenstruktur zumindest
abschnittsweise aus mehreren in einer Gitterstruktur angeordneten Längsträgern,
Querträgern und Vertikalträgern gebildet.
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Erfindungsgemäß ist
in zumindest einen aus Längsträgern, Querträgern
und/oder Vertikalträgern ausgebildeten Zwischenraum ein
flächiges Element eingebracht oder zumindest ein flächiges
Element ist den Zwischenraum bedeckend angeordnet, wobei an dem
flächigen Element Fahrzeugkomponenten angeordnet und/oder
befestigt sind.
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Aus
dem Einbringen des flächigen Elements in den Zwischenraum
oder einer den Zwischenraum überdeckenden Anordnung des
flächigen Elements wird eine hohe Struktursteifigkeit der
Rahmenstruktur erreicht, wodurch insbesondere auf die Rahmenstruktur
des Fahrzeugs wirkende Seiten- und Längskräfte
gut übertragbar sind. Unter dem flächigen Element
wird dabei ein flaches, ebenes und insbesondere plattenförmiges
Element verstanden. Weiterhin zeichnet sich die Rahmenstruktur mit
dem zumindest einem eingebrachten flächigen Element gegenüber
herkömmlichen Leiterrahmen durch ein stark verringertes
Gewicht aus, woraus sich insbesondere eine Energie- und Kostenersparnis
sowie verringerte Schadstoffemissionen ergeben. Aufgrund der hohen
mechanischen Stabilität der erfindungsgemäßen
Rahmenstruktur ist es in besonders vorteilhafter Weise weiterhin
möglich, die Rahmenstruktur als Nutzfahrzeugtragwerk zu
verwenden, so dass bei Nutzfahrzeugen eine besonders signifikante
Gewichtseinsparung erzielbar ist.
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Durch
die gleichzeitige Nutzung des flächigen Elements zur Anordnung
und Befestigung von Fahrzeugkomponenten, d. h. als Halterung für
diese, können zusätzliche Halteelemente entfallen,
woraus eine weitere Gewichtseinsparung resultiert. Bei den Fahrzeugkomponenten
handelt es sich beispielsweise um Batterien, Brennstoffzellen, Antriebseinheiten, Tanks,
elektronische Elemente, Steuergeräte und andere Komponenten.
Auch ist es durch die Anordnung und/oder Befestigung der Fahrzeugkomponenten
an dem flächigen Element möglich, diese in Räumen
innerhalb der Rahmenstruktur anzuordnen, so dass an Außenseiten
der Rahmenstruktur Bauraum für weitere Fahrzeugkomponenten
verbleibt. Weiterhin ist auch ein Absenken einer Schwerpunkthöhe
des Fahrzeugs möglich, da die Fahrzeugkomponenten in einer
tiefen Position in der Rahmenstruktur anordbar sind.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher
erläutert.
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Dabei
zeigen:
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1 schematisch
ein Fahrgestell eines Fahrzeugs, und
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2 schematisch
einen vergrößerten Ausschnitt des Fahrgestells
gemäß 1.
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Einander
entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
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In 1 ist
schematisch ein Fahrgestell 1 eines Fahrzeugs, insbesondere
ein Nutzfahrzeugtragwerk eines schweren Nutzfahrzeugs, mit einer
Rahmenstruktur 2 und zwei Radachsen 3 und 4 dargestellt.
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Die
Rahmenstruktur 2 ist dabei abschnittsweise, insbesondere
in einem Bereich zwischen den beiden Radachsen 3 und 4,
als Gitterrohrrahmen 5 ausgebildet, welcher aus mehreren
in einer Gitterstruktur angeordneten Längsträgern 5.1,
Querträgern 5.2 und Vertikalträgern 5.3 gebildet
ist. Diese Längsträger 5.1, Querträger 5.2 und
Vertikalträger 5.3 können aus verschiedenen
Materialien gebildet und verschieden geformt sein. Dabei kann es
sich beispielsweise um unterschiedlich ausgeformte Metallprofile
oder aus anderen stabilen Werkstoffen gebildete Profile handeln.
Auch ist eine Erzeugung der Längsträger 5.1,
Querträger 5.2 und Vertikalträger 5.3 in
einem Verbundsgussverfahren oder aus Bauteilen, welche eine so genannte
Sandwichstruktur aufweisen, möglich. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
ist der Gitterrohrahmen 5 aus Vierkantprofilrohren gebildet.
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Zur
Erhöhung der Stabilität des Gitterrohrrahmens 5 ist
zumindest abschnittsweise auf die Längsträger 5.1 und
Querträger 5.2 ein flächiges Element 6 aufgebracht,
welches einen zwischen den Längsträgern 5.1 und
Querträgern 5.2 ausgebildeten Zwischenraum Z1
oberseitig bedeckt.
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Weiterhin
ist ein Zwischenraum Z2, welcher sich zwischen Längsträgern 5.1 und
Vertikalträgern 5.3 ausbildet, seitlich mittels
eines weiteren flächigen Elements 7 bedeckt.
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Die
Elemente 6 und 7 sind dabei derart stoff-, kraft-
und/oder formschlüssig an den Längsträgern 5.1,
Querträgern 5.2 und Vertikalträgern 5.3 befestigt,
dass eine hohe Struktursteifigkeit des Gitterrohrahmens 5,
insbesondere durch hohe Randfaserabstände, erzielbar ist.
Durch das Aufbringen der Elemente 6 und 7 ist
insbesondere eine Widerstandsfähigkeit gegen Seiten- und/oder
Längskräfte erhöht, woraus eine Verbesserung
der Stabilität der Rahmenstruktur 2 resultiert.
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Alternativ
zu dem dargestellten Aufbringen der Elemente 6 und 7,
bei welchem deren flächige Abmessungen größer
als die der Zwischenräume Z1 und Z2 sind, weisen die Elemente 6 und 7 eine
zu den Zwischenräumen Z1 und/oder Z2 korrespondierende
Form und Größe auf, so dass die Elemente 6 und 7 in
die Zwischenräume Z1 und/oder Z2 eingebracht sind.
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Durch
die dargestellte Ausbildung der Rahmenstruktur 2 oder das
alternative Einbringen der flächigen Elemente 6 und 7 in
die Zwischenräume Z1 und Z2 sind die Vorteile eines Leiterrahmens
bei einer gleichzeitigen Leichtbauweise erzielbar. Somit wird ein
hohes Maß an Variabilität erreicht, d. h. es sind
insbesondere verschiedene Radstandslängen, Rahmenhöhen
und zulässige Gesamtgewichte realisierbar. Daraus resultiert
insbesondere bei Nutzfahrzeugen der Vorteil, dass dessen Nutzlast
bei gleich bleibendem Gesamtgewicht signifikant gesteigert werden
kann.
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Um
eine möglichst hohe Stabilität bei gleichzeitig
geringem Gewicht zu erzielen, sind die flächigen Elemente 6 und 7 vorzugsweise
als plattenförmige Versteifungselemente in Sandwich-Bauweise ausgebildet,
d. h. die Elemente 6 und 7 weisen eine so genannte
Sandwichstruktur auf.
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Neben
der Strukturverstärkung und Erhöhung der Stabilität
des Gitterrohrrahmens 5 sind zumindest an dem horizontal
an den Längsträgern 5.1 und Querträgern 5.2 angeordneten
flächigen Element 6 Fahrzeugkomponenten 8 und 9 befestigt,
welche in stark vereinfachter Weise abgebildet sind.
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2 zeigt
einen vergrößert dargestellten Ausschnitt des
Gitterrohrrahmens 5, welcher einen Strukturhalter für
die Fahrzeugkomponenten 8 und 9 bildet. Mittels
dieses Strukturhalters wird erreicht, dass Zusatzelemente zur Versteifung
des in der Sandwichstruktur ausgebildeten flächigen Elements 6 im
Bereich von punktuellen Befestigungspositionen entfallen können,
da durch den Struktur eine flächige Krafteinleitung realisierbar
ist.
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Der
gezeigte Ausschnitt des Gitterrohrrahmens 5 ist gemäß 1 zwischen
den Radachsen 3 und 4 des Fahrgestells 1 angeordnet,
wobei zur Erhöhung der Steifigkeit dieses Abschnittes das
flächige Element 6 den Zwischenraum Z1 zwischen
den Längsträgern 5.1 und den Querträgern 5.2 bedeckend
aufgebracht ist, so dass die Seiten- und Längskräfte
im Verbund besser übertragbar sind.
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Im
dargestellten Ausführungsbeispiel sind auf einer Oberseite
des flächigen Elements 6 als Fahrzeugkomponenten 8 und 9 Fahrzeugbatterien befestigt,
wobei jedoch lediglich die Fahrzeugkomponente 8 sichtbar
ist. Durch die Anordnung der Fahrzeugkomponenten 8 und 9 an
der dargestellten Position mit geringer Höhe in dem Gitterrohrrahmen 5 bzw.
der Rahmenstruktur 2 des Fahrzeugs, ist ein niedriger Fahrzeugschwerpunkt
erzielbar, welcher wiederum zu einer verbesserten Straßenlage
und Fahrsicherheit des Fahrzeugs führt. Gleichzeitig sind auf
die Fahrzeugkomponenten 8 und 9 wirkende Beschleunigungskräfte
geringer als beispielsweise bei einer nicht näher dargestellten
Anordnung der Fahrzeugkomponenten 8 und 9 in hinter
der Radachse 3.
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Daraus
resultiert wiederum der Vorteil, dass Befestigungselemente 10 im
Querschnitt reduziert werden können, wodurch das Gewicht
gemindert werden kann. Die Fahrzeugkomponenten 8 und 9, hier
insbesondere die Fahrzeugbatterien, sind dabei jeweils in einem
vorzugsweise aus Kunststoff oder Metall gebildeten Gehäuse 11 angeordnet,
wobei zur Verdeutlichung der Anordnung nur ein Gehäuse 11 für
die Fahrzeugkomponente 9 dargestellt und somit die Fahrzeugkomponente 8 sichtbar
ist.
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Das
Gehäuse 11 ist derart ausgeformt bzw. korrespondiert
derart mit einer Form und Größe der Fahrzeugkomponente 9,
dass ein definierter Kontakt mit der Fahrzeugkomponente 9 sichergestellt
ist, so dass diese gegen ein Verrutschen infolge von Kraft- bzw.
Beschleunigungseinwirkung gesichert angeordnet ist. Das Gehäuse 11 ist
mittels der Befestigungselemente 10 an dem flächigen
Element 6 befestigt, wobei es sich bei den Befestigungselementen 10 im dargestellten
Ausführungsbeispiel um Durchgangsschrauben handelt, welche
durch das flächige Element 6 hindurchgeführt
sind. Daraus ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass die Fahrzeugkomponenten 8 und 9 sicher
vor Umwelteinflüssen, insbesondere vor Verschmutzung und
Feuchtigkeit, geschützt und keine zusätzlichen
Befestigungselemente zum Halten der Fahrzeugkomponenten 8 und 9 erforderlich sind,
da diese mittels der Gehäuse 11 gehaltert sind.
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Die
Ausführung der Befestigungselemente 10 ist nicht
auf die dargestellten Durchgangsschrauben beschränkt. Gemäß nicht
näher dargestellter Ausgestaltungen der Erfindung sind
die Befestigungselemente 10 als Klemm- und/oder Clipvorrichtungen,
als in das flächige Element 6 eingebrachte Stehbolzen
mit korrespondierenden Schraubenmuttern und/oder andere denkbare
Befestigungen ausgebildet, mittels welcher das Gehäuse 11 kraft- und/oder
formschlüssig an dem flächigen Element 6 befestigbar
ist.
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Alternativ
sind die Fahrzeugkomponenten 8 und 9, insbesondere
wenn es sich um Flüssigkeits- und/oder Gastanks handelt,
direkt mittels nicht näher dargestellter Befestigungselemente
an dem flächigen Element 6 befestigt, wobei diese
Befestigungselemente vorzugsweise in gleicher Weise wie die Befestigungselemente 10 zur
Fixierung des Gehäuses 11 ausgebildet sind.
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Um
den Bauraum in dem Gitterrohrrahmen 5 optimal auszunutzen
und eine gleichmäßige Gewichtsverteilung zu erreichen,
sind die Fahrzeugkomponenten 8 und 9 symmetrisch
beidseitig neben einer Gelenkwelle 12 eines nicht näher
dargestellten Antriebstrangs des Fahrzeugs angeordnet. Neben der
dargestellten Anordnung der Fahrzeugkomponenten 8 und 9 sind
weiterhin je nach Anwendungsfall alternative oder zusätzliche
Anordnungsmöglichkeiten realisierbar, beispielsweise eine
Anordnung mehrerer Fahrzeugkomponenten 8 und 9 hintereinander
auf einer oder beiden Fahrzeugseiten, eine zentrale oder eine verteilte
Anordnung. Mit der Anordnung der Fahrzeugkomponenten 8 und 9 und
weiterer nicht näher dargestellter Fahrzeugkomponenten
kann das Fahrverhalten des Fahrzeugs nachhaltig beeinflusst und
verbessert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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