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Die
Erfindung betrifft einen Träger
für ein Fahrzeug
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus
der Patentschrift
DE
196 36 026 C1 ist ein Fahrzeugrahmen mit Verstärkungen
bekannt, welcher bei Nutzfahrzeugen mit Sonderaufbauten, wie z.B.
einem Kran, eingesetzt wird. Es wird vorgeschlagen, einen Hilfsrahmen
durch Rahmenteilprofile zu bilden, von denen eines oben auf einem
Hauptrahmen und ein anderes unter den Hauptrahmen setzbar ist. Die
Rahmenprofilteile sind mit Hilfe von jeweils abstehenden und sich überlappenden
Laschen miteinander verschraubbar, die zwischen sich Aussparungen
für Querträger des
Hauptrahmens belassen.
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Aus
der gattungsgemäßen
DE 196 37 243 A1 ist
ein Träger
für ein
Kraftfahrzeug bekannt, der aus zwei L-förmigen Seitenteilen unter Bildung
eines U-Profils zusammengesetzt ist, wobei in das U-Profil unten und
oben wannenförmige
Gurtbleche eingesetzt sind. Im Wandverlauf sind stufenförmige oder schräge Abschnitte
vorgesehen, die im zusammengesetzten Zustand eine Aufweitung des
U-Profils zu seinem offenen Ende hin ergeben, um das Einführen der
Gurtbleche zu erleichtern.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Träger mit Verstärkungen
für ein
Fahrzeug anzugeben, der kosteneffizient herstellbar ist und auch
für einen
Einsatz bei selbst tragenden Aufbauten geeignet ist.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Gemäß der Erfindung
ist ein Wandverlauf wenigstens einer Seitenwand des Trägers auf
zumindest ein Verstärkungsprofil
im Innern des Trägers
abgestimmt, wobei eine Seitenwand übereinander angeordnete Schrägen und
Vertikalflansche aufweist, die aufeinander folgende Einschnürungen und
Ausbuchtungen des Trägers
bilden. Durch die hohe Anzahl von Kanten kann die Drucksteifigkeit
des Trägers
und gleichzeitig das Druckniveau in Längsrichtung des Trägers angehoben
werden, ohne dass ein zusätzlicher
Materialaufwand entsteht. Zusätzlich eignen
sich die Vertikalflansche, die an definierten Höhen angeordnet sind, zur Anbindung
von außen liegenden
Bauteilen.
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Dies
ermöglicht
eine Kombination von aufeinander abgestimmten Bauteilen, die sich
leicht für unterschiedliche
Anforderungen verändern
lassen. Ein Verstärkungsprofil
kann montagefreundlich eingesetzt werden. Weiterhin kann der Träger im Wandverlauf
eine Unterteilung entsprechend einem Rastermaß aufweisen und so ausgehend
von einer Grundeinheit im Rastermaß aufgebaut werden. Unterschiedliche
Längenanforderungen
können
durch einfaches Ablängen
ansonsten jeweils gleichartiger Bauteile erfüllt werden. Zur Herstellung
des Trägers sind
nur wenige Werkzeuge notwendig.
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Sind
im Innern des Trägers
gleichartige Verstärkungsprofile
in verschiedenen Höhen übereinander
angeordnet, können
durch gezielte Vorgabe der Abstände
im Rastermaß der
Seitenwand elastische Eigenschaften des Trägers eingestellt werden. Ebenso
lässt sich
im Entwurfsstadium das Verhalten des Trägers leicht berechnen. Weiterhin
können
die Verstärkungsprofile
an unterschiedlichen Einbauorten mit gleichem Querschnitt und lediglich
unterschiedlichen Längen
vorgesehen werden. Ein einziger Werkzeugsatz ist für Verstärkungsprofile
im Träger
in unterschiedlicher Lage ausreichend. Dies ist kostengünstig, vereinfacht
eine Fertigungslogistik und spart zusätzlich Zeit, da eine Werkzeugumrüstung entfallen
kann.
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Berührt das
Verstärkungsprofil
beidseitig je eine Seitenwand des Trägers formschlüssig und schließt es mit
diesen und einem Bodenteil oder Dachteil des Trägers oder einem benachbarten
Verstärkungsprofil
einen Hohlraum ein, können
Festigkeitsanforderungen gezielt eingestellt werden. Besonders vorteilhaft
sind mehrere Hohlräume übereinander
angeordnet. Weiterhin kann ein Abstand zwischen einem Bodenteil
des untersten Verstärkungsprofils
und einem Bodenteil des Trägers
gezielt auf einen günstigen
Abstand eingestellt werden, was durch die Höhe eines Bundes der Seitenwand
zwischen Bodenteil und der untersten ersten Schräge erreicht werden kann.
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Sind
die Verstärkungsprofile
aus standardisiertem Halbzeug gebildet, lässt sich der Träger besonders
preiswert fertigen.
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Bevorzugt
sind die Verstärkungsprofile
aus einem Walzprofil gebildet, wobei vorteilhaft hochfeste und höchstfeste
Stähle
eingesetzt werden können. Es
folgen keine aufwendigen Bearbeitungsschritte mehr, lediglich erfolgt
gegebenenfalls eine Anpassung der Länge. Dadurch kann der Träger insgesamt mit
einem günstigen
Gewicht bei gleichzeitig guten Verstärkungseigenschaften ausgeführt werden.
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Weist
die Seitenwand übereinander
angeordnete erste Schrägen
mit definierten Steigungen auf, die auf einen Verlauf von Profilwänden des
Verstärkungsprofils
abgestimmt sind, lässt
sich eine besonders günstige
Montageart erreichen. Sind mehrere Verstärkungsprofile vorgesehen, können diese
in den Träger
eingesetzt werden, wobei die ersten Schrägen als Auflageflächen dienen
und die Verstärkungsprofile
beim Einbau dort selbst justierend gehalten werden. Dies erleichtert
ein Fügen
der Verbindungsprofile mit den Seitenwänden des Trägers. Zweckmäßigerweise
wird zuerst das unterste Verstärkungsprofil
eingesetzt, dann das darüber
liegende und so fort. Die Profilwände können mit den ersten Schrägen fest
verbunden werden, vorzugsweise durch Schweißen, besonders bevorzugt durch
Punktschweißen.
Ist eine dichte Verbindung gefordert, bietet der Verbund von Seitenwand
und Verstärkungsprofilen
die alternative Möglichkeit,
diese durch Löten zu
fügen,
wobei zwischen erste Schrägen
und Profilwände
ein Lotmaterial angeordnet wird und der komplett zusammengesetzte
Träger
in einen Lötofen
eingefahren, erhitzt und in einem einzigen Schritt gefügt wird.
Durch das Eigengewicht der Verstärkungsprofile
werden diese auf die ersten Schrägen
gedrückt und
durch das flüssig
gewordene Lot mit diesen verbunden.
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Vorzugsweise
ist der Träger
ein Massivträger mit
einer Hülle
und im Innern übereinander
angeordneten Verstärkungsprofilen.
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Ist
der Träger
in Schalenbauweise gefertigt, lassen sich die Bauteile vormontieren.
Weiterhin ist eine Schalenbauweise in Kombination mit Verbindungsprofilen
aus standardisiertem Halbzeug besonders preisgünstig in der Fertigung.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Träger ein Integralträger, insbesondere
ist der Träger ein
integraler Bestandteil einer Bodenplatte des Fahrzeugs, der beispielsweise
als Tiefziehbauteil gefertigt werden kann.
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Besonders
bevorzugt ist der Träger
ein Längsträger. Der
Träger
mit einfachem Querschnitt im Zusammenwirken mit Gleichteilen für die Verstärkungsprofile
und auch für
die Seitenwände
des Trägers
lässt sich
sehr günstig
konfektionieren.
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Besonders
günstig
ist, wenn der Träger
Bestandteil eines selbst tragenden Aufbaus ist. Unterschiedliche
und hohe Festigkeitsanforderungen lassen sich leicht verwirklichen,
ohne eine wesentliche Änderung
der Geometrie des Trägers
zu erfordern.
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Günstige Ausgestaltungen
und Vorteile der Erfindung sind der Beschreibung sowie den weiteren Ansprüchen zu
entnehmen.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung beschriebenen
Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
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Dabei
zeigt die einzige Figur schematisch einen Querschnitt durch einen
bevorzugten Träger
mit Verstärkungsprofilen.
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Ein
Träger 1 mit
einem U-förmigen
Querschnitt ist symmetrisch zu einer Symmetrielinie 5 ausgebildet.
Der Übersichtlichkeit
wegen ist im wesentlichen nur die linke Seite des Trägers 1 mit
Bezugszeichen versehen. Der Träger 1 weist
an seinem oberen Ende einen Horizontalflansch 2 und an
seinem unteren Ende einen Boden 4 auf, die mit einer Seitenwand 3 verbunden
sind. Im Innern 20 des Trägers 1 sind trogförmige Verstärkungsprofile 15 in
verschiedenen Höhen
H1, H2 übereinander
angeordnet. Dabei ist ein Wandverlauf einer Seitenwand 3 des Trägers 1 auf
die Verstärkungsprofile 15 im
Innern 20 des Trägers 1 abgestimmt.
Es kann ein einziges Verstärkungsprofil 15,
zwei oder mehrere gleich ausgebildete Verstärkungsprofile 15 vorgesehen
sein. Der Träger 1 kann
wie dargestellt am Horizontalflansch 2 offen sein oder
dort mit einem nicht dargestellten Verschlussteil ganz oder teilweise
geschlossen sein.
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Jedes
Verstärkungsprofil 15 berührt jeweils beidseitig
die Seitenwand 3 des Trägers 1 formschlüssig. Der
Wandverlauf weist dazu übereinander angeordnete
erste Schrägen 9 mit
definierten Steigungen auf, die auf einen Verlauf von Profilwänden 17 des
Verstärkungsprofils 15 abgestimmt
sind und daher eine formschlüssige
Verbindung der Profilwände 17 mit
den ersten Schrägen 9 ermöglichen. Gleichzeitig
können
die Verstärkungsprofile 15 beim Einbau
zwischen die Seitenwände 3 auf
den ersten Schrägen 9 abgelegt
werden.
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Das
untere der beiden Verstärkungsprofile 15 bildet
mit dem Bodenteil 4 und der unteren ersten Schräge 9 einen
Hohlraum 21. Vom Bodenteil 4 zur unteren ersten
Schräge 9 erstreckt
sich ein Bund 8, dessen Höhe vorteilhaft so vorgegeben
wird, dass die Höhe
d des Hohlraums 21 eine günstige Festigkeit des Trägers 1 ergibt.
Die Höhe
des Bundes 8 sowie die Länge der ersten Schrägen 9 und
die Länge weiterer
Schrägen 10, 11 sowie
Vertikalflansche 6, 7 werden zweckmäßigerweise
zum Erreichen einer günstigen
Festigkeit aufeinander abgestimmt.
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Zwischen
dem unteren Verstärkungsprofil 15 und
dem oberen Verstärkungsprofil 15 ist
ein Hohlraum 24 eingeschlossen. Sind weitere Verstärkungsprofile 15 und/oder
ein Abschlussteil vorgesehen, sind zwischen diesen jeweils weitere
Hohlräume
ausgebildet, was die Verstärkung
des Trägers 1 erhöht.
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Die
Verstärkungsprofile 15 sind
bevorzugt aus standardisiertem Halbzeug gebildet, besonders bevorzugt
aus einem Walzprofil, was die Verwendung hochfester und höchstfester
Stähle
ermöglicht.
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Entlang
des Wandverlaufs folgen nacheinander erste, zweite und dritte Schrägen 9, 10, 11 und erste
und zweite Vertikalflansche 6, die aufeinander folgende
Einschnürungen 24 und
Ausbauchungen 23, 25 bilden. Vom Bodenteil 4 ausgehend
folgt auf den vertikalen Bund 8 eine erste Schräge 9,
die nach außen
geneigt ist und in einen ersten, langen Vertikalflansch 7 übergeht.
Daran schließt
sich eine kurze, nach innen geneigte zweite Schräge 10 und daran ein
kurzer Vertikalflansch 6 an. Der Bereich der ersten Schräge 9 bis
einschließlich
der zweiten Schräge 10 entspricht
der Ausbauchung 23. Der Bereich des Vertikalflansches 6 entspricht
der Einschnürung 24. Im
gezeigten Ausführungsbeispiel
folgt nunmehr eine Ausbauchung 25 bestehend aus einer nach
außen geneigten
dritten Schräge 11,
einem langen Vertikalflansch 7 und einer zweiten nach innen
geneigten Schräge 10,
die in einen kurzen Vertikalflansch 6 übergeht, der wieder eine Einschnürung 24 darstellt. An
den Vertikalflansch 6 schließt sich eine weitere Ausbauchung 23 an,
die mit einer ersten Schräge 9 beginnt.
An den langen, ersten Schrägen 9 liegen
die Profilwände 17 der
Verstärkungsprofile 15 an.
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Optional
kann auch in der mittleren Ausbauchung 25 statt der dritten
Schräge 11 eine
erste Schräge 9 vorgesehen
sein, um z.B. ein weiters Verstärkungsprofil 15 aufzunehmen.
Soll der Träger 1 höher sein,
können
weitere Schrägen 9, 10, 11 und Vertikalflansche 6, 7 vorgesehen
sein. Die Längen der
Vertikalflansche 6, 7 und/oder des Bundes 8 sowie
der Schrägen 9, 10, 11 sind
zweckmäßigerweise unter
Berücksichtigung
der zu erreichenden Drucksteifigkeit des Trägers 1 aufeinander
abgestimmt. Vorteilhaft ist, eine gleiche Länge für die Vertikalflansche 7 und
die ersten Schrägen 9 zu
wählen.
Günstig ist,
für die
Höhe d
des Bundes 8 weniger als 50% dieser Länge vorzusehen. Günstig ist,
die Länge
kürzer als
25 mm und länger
als 15 mm zu wählen,
bevorzugt etwa 20 mm. Für
die Höhe
d des Bundes 8 ist ein günstiger Wert zwischen 6 und
11 mm, bevorzugt etwa 8 mm.
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In
alternativer Ausgestaltung kann der Träger 1 statt eines
oberen Horizontalflansches 2 dort auch einen Vertikalflansch
aufweisen, ebenso kann statt eines Bodenteils 4 ein Vertikalflansch
vorgesehen sein. In diesem Fall würde das untere Verstärkungsprofil 15 einen
Bodenabschluss des Trägers 1 bilden.
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Die
Verstärkungsprofile 15 lassen
sich leicht von oben in den Träger 1 einsetzen,
so dass sie auf den ersten Schrägen 9 zu
liegen kommen, oder sie können
von vorne oder hinten senkrecht zur Zeichnungsebene eingeschoben
werden, wobei die ersten Schrägen 9 als
Führung
dienen können.
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Der
Träger 1 kann
ein Massivträger
mit einer durch die Seitenwände 3 und
einem Bodenteil 4 gebildeten Hülle und mit im Innern übereinander
angeordneten Verstärkungsprofilen 15 sein.
Ein bevorzugter Träger 1 ist
in Schalenbauweise gefertigt. Der Träger 1 kann auch durch
zwei an der Symmetrielinie 5 zusammengesetzten Halbschalen
bestehen. Optional kann der Träger 1 als
Integralträger
ausgeführt sein,
insbesondere als integraler Bestandteil einer Bodenplatte des Fahrzeugs,
bei dem ein Träger 1 durch
ein geeignetes Umformverfahren eingearbeitet ist. Durch das Umformverfahren,
z.B. Tiefziehen, werden die Seitenwände 3 des Trägers 1 gefertigt und
anschließend
die Verstärkungsprofile 15 eingesetzt
und befestigt.
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Besonders
bevorzugt ist der Träger 1 als Längsträger ausgebildet.
In einer sehr günstigen
Anwendung ist der Träger 1 Bestandteil
eines selbst tragenden Aufbaus. Wegen der hohen Druckfestigkeit und
des günstigen
Verhältnisses
von Steifigkeit zu Gewicht lässt
sich der Träger 1 mit
Vorteil bei Nutzfahrzeugen und schweren Lastkraftwagen einsetzen.
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Es
versteht sich, dass die Merkmale der einzelnen Ausgestaltungen miteinander
einzeln oder zu mehren kombinierbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung
zu verlassen.