-
Die
Erfindung betrifft eine Tragstruktur für ein Fahrerhaus eines Nutzfahrzeugs
mit mindestens einer Säule,
die an beiden Enden mit in Fahrzeughochrichtung beabstandeten Trägern verbunden
ist.
-
Aus
der deutschen Gebrauchsmusterschrift
DE 8717616 U1 ist ein Türrahmen für Nutzfahrzeuge bekannt. Dieser
Türrahmen
verfügt über eine
Verbindung zwischen einem Vertikal- und einem Horizontalträger. Für diese
Verbindung wird das Hohlprofil des Vertikal- bzw. Horizontalträgers an
einem Ende im Mittelteil seiner Seitenfläche ausgeschnitten, so dass zwei
U-förmige
Anschlussstücke
entstehen, die zu einer aufgeweiteten Übergangskontur verformt werden.
Durch eine Verbindung dieser Übergangskontur mit
dem anderen Träger
werden mehrdimensionale Spannungszustände im Verbindungsbereich verhindert.
Darüber
hinaus ist eine Ausführungsform
beschrieben, bei der in die ausgeschnittenen Bereiche entsprechend
konturierte Blechteile eingesetzt werden, um eine Verstärkung des
ausgeschnittenen Trägers
zu erreichen.
-
Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Tragstruktur zu schaffen, die einen sehr
guten Kraftfluss zwischen zwei vertikal beabstandeten Trägern gewährleistet.
-
Erfindungsgemäß ist hierzu
eine Tragstruktur für
ein Fahrerhaus eines Nutzfahrzeuges mit mindestens einer Säule vorgesehen,
die an beiden Enden mit in Fahrzeughochrichtung beabstandeten Trägern verbunden
ist, bei der die Säule
an ei nem oberen und einem unteren Ende einen vergrößerten Querschnitt
aufweist und bei der mindestens eine Seitenfläche der Säule eine Krümmung mit einem stetigen Krümmungsverlauf
aufweist.
-
Eine
Krümmung
ist dabei beispielsweise als der Kehrwert des Radius eines Kreises
definiert, der durch drei unendlich nah beieinanderliegende Punkte
der Seitenfläche
verläuft.
Erfindungsgemäß weist mindestens
eine der Seitenflächen
der Säule
eine Krümmung
auf, wobei der Wert dieser Krümmung wenigstens
abschnittsweise ungleich null ist. Der Verlauf der Krümmung ist
erfindungsgemäß stetig,
so dass keine Sprünge
zwischen aneinander angrenzenden Bereichen bezüglich des Wertes der Krümmung vorhanden
sind. Eine solche Säule
mit an den Enden vergrößertem Querschnitt
und einem stetigen Krümmungsverlauf
der Seitenflächen
ermöglicht
einen sehr guten Kraftfluss zwischen den Trägern, mit denen die Säule verbunden
ist. Dabei werden insbesondere Kräfte, die nicht parallel zur
Mittelachse der Säule
verlaufen, besser übertragen
als von einer Säule,
die einen konstanten Querschnitt aufweist und deren Querschnitt
an den Enden nicht aufgeweitet ist. Als Mittelachse der Säule ist
im Zusammenhang mit dieser Erfindung eine Achse zwischen den Mittelpunkten
der beiden Stirnseiten der Säule
zu verstehen. Bezüglich
der Anordnung der Säule
können
abhängig
von den zu erwartenden Belastungen der Träger und der Mittelachse der
Säule sowohl
eine Orientierung der Säule
in Fahrzeughochrichtung als auch eine gegenüber der Fahrzeughochrichtung
geneigte Orientierung zweckmäßig sein.
-
In
Weiterbildung der Erfindung ist eine der gekrümmten Seitenfläche gegenüberliegende
Seitenfläche
gerade ausgebildet.
-
In
Weiterbildung der Erfindung ist eine der gekrümmten Seitenflächen gegenüberliegende
Seitenfläche
ebenfalls gekrümmt
ausgebildet.
-
In
Weiterbildung der Erfindung sind beide Seitenflächen symmetrisch zueinander
ausgebildet.
-
Bei
der Symmetrie kann es sich einerseits um eine Ebenensymmetrie handeln,
wobei die Symmetrieebene von der Mittelachse der Säule und
einer senkrecht auf einer Vorderseite der Säule stehenden Gerade aufgespannt
wird, und andererseits um eine Achsensymmetrie handeln, wobei die
Symmetrieachse durch eine senkrecht auf einer vorderen Fläche der
Säule stehenden
Gerade, die durch einen Mittelpunkt der Mittelachse der Säule verläuft, gebildet
wird. Die symmetrische Ausbildung der Säule ist im Hinblick auf ein
Kraftfluss zwischen dem oberen und dem unteren Träger besonders
zweckmäßig. Darüber hinaus
kann eine symmetrische Ausbildung die Zahl verschiedener Teile der
Tragstruktur verringern, beispielsweise dann, wenn die Tragstruktur zwei
symmetrisch im Fahrerhaus angeordnete Säulen vorsieht, für die bei
nicht-symmetrischer Ausbildung der Säule zwei verschiedene Varianten
vonnöten
wären.
-
In
Weiterbildung der Erfindung ist der Querschnitt der Säule U-förmig.
-
Eine
solche Säule
mit U-förmigem
Querschnitt stellt nur geringe Anforderungen an die Herstellung.
Die Säule
kann vorzugsweise als Blechbiegeteil oder Blechpressteil hergestellt
werden. Unter mechanischen Gesichtspunkten bietet eine Säule mit U-förmigem Querschnitt
die Vorteile eines geringen Gewichtes sowie einer hohen Stabilität gegen
Verbiegen. Als zweckmäßige Ausgestaltung
ist darüber hinaus
auch ein U-förmiger Querschnitt
mit an den Enden der Schenkeln vorgesehenen Flanschen zweckmäßig. Mittels
solcher Flansche kann die Säule
mit einer Säulenrückwand oder
einer Wand des Fahrerhauses verbunden werden.
-
In
Weiterbildung der Erfindung ist die Säule mit einer Seitenwand des
Fahrerhauses so verbunden, dass die offene Seite des U-förmigen Querschnitts
in Richtung der Seitenwand weist, so dass sie zusammen mit der Seitenwand
ein geschlossenes Profil bildet.
-
Ein
solches geschlossenes Profil erhöht
die Stabilität
der Säule,
insbesondere gegen Torsionsbeanspruchung. Die so erreichte Stabilität ist mit
der Stabilität
eines entsprechenden Hohlprofils vergleichbar, wobei der Herstellungsaufwand
deutlich geringer ist.
-
In
Weiterbildung der Erfindung ist das obere Ende der mindestens einen
Säule in
einem Bereich mit einem horizontalen Querträger verbunden, in dem ebenfalls
ein Dachspriegel des Dachs des Fahrerhauses mit dem Dachquerträger verbunden
ist.
-
Durch
eine solche Anordnung ist ein besonders guter Kraftfluss zwischen
dem Dachspriegel und der Säule
gewährleistet.
Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn große Kräfte auf
das Fahrerhaus wirken, damit diese nicht durch unkontrollierte Verformung
des Fahrerhauses und unter damit verbundener Gefährdung des Fahrers absorbiert
werden.
-
In
Weiterbildung der Erfindung ist das untere Ende der mindestens einen
Säule mit
einem Längsträger der
Tragstruktur verbunden.
-
Diese
Anordnung ermöglicht
ein Ableiten der Kräfte,
insbesondere jener Kräfte,
die von einem Dachspriegel in die Säule eingeleitet werden.
-
Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und
der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen.
In den Zeichnungen zeigen:
-
1 eine
perspektivische geschnittene Ansicht eines Fahrerhauses eines Nutzfahrzeugs,
-
2 eine
Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Säule mit U-förmigem Querschnitt in einer ersten
Ausführungsform,
-
3 eine
Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Säule mit U-förmigem Querschnitt in einer zweiten
Ausführungsform
und
-
4 schematische
Darstellungen verschiedener Ausführungsformen
einer erfindungsgemäßen Säule in einer
Frontansicht.
-
1 zeigt
eine perspektivische schematische Schnittansicht eines Fahrerhauses 10 eines Nutzfahrzeugs.
Dessen Tragstruktur weist einen Längsträger 12, einen Dachquerträger 14,
einen Dachspriegel 16 sowie eine in Fahrzeughochrichtung verlaufende
Säule 18 auf,
die den Längsträger 12 und
den Dachquerträger 14 verbindet.
Die Säule 18 ist
mit dem Dachquerträger 14 im
Bereich der Anschlussstelle des Dachspriegels 16 verbunden.
Die Säule 18 hat
einen U-förmigen
Querschnitt, wobei an den Enden der beiden Schenkel, die Seitenteile 20a, 20b der
Säule 18 bilden,
Flansche 22 angeordnet sind. Mittels der Flansche 22 ist
die Säule 18 mit
einer Rückwand 24 verbunden.
Der Querschnitt der Säule 18 entspricht
dem der in 3 dargestellten Säule 42.
-
Das
erste Seitenteil 20a der Säule 18 ist gekrümmt ausgebildet
und weist eine konstante, konkave Krümmung auf. Das zweite Seitenteil 20b ist
gerade, so dass die Fläche
dieser Seite der Säule 18 plan ist.
Am unteren Ende ist die Säule 18 mit
dem Längsträger 12 verbunden.
Am oberen Ende ist die Säule 18 mit
dem Dachquerträger 14 verbunden.
Der Dachspriegel 16 ist ebenfalls mit dem Dachquerträger 14 verbunden
und so angeordnet, dass er lediglich geringfügig gegenüber der Säule 18 versetzt ist.
-
Die
dargestellte Struktur gewährleistet
einen sehr guten Kraftfluss zwischen der Säule 18 und dem Längsträger 12 sowie
zwischen der Säule 18 und dem
Dachquerträger 14.
Durch den größeren Querschnitt
der Enden der Säule 18 ist
eine besonders sichere Verbindung mit dem Längsträger 12 auf der einen
Seite und dem Dachquerträger 14 auf
der anderen Seite möglich.
Insbesondere ist die Stabilität
in Bezug auf solche Kräfte
erhöht,
die vom Dachquerträger 14 parallel
zu dessen Haupterstreckungsrichtung auf die Säule wirken.
-
2 zeigt
einen Querschnitt durch eine an einer Wand 30 des Fahrerhauses
angeordnete Säule 32 in
einer ersten Ausführungsform.
Die Säule
weist ein Vorderteil 34 sowie zwei Seitenteile 36 auf.
An die Seitenteile 36 schließt sich jeweils ein Flansch 38 an, der
flächig
an der Wand 30 des Fahrerhauses anliegt. Die Seitenteile 36 sind
in der Schnittebene parallel zueinander ausgerichtet und schließen mit
dem Vorderteil 34 jeweils einen rechten Winkel ein. Die
Flansche 38 sind von den Enden der Seitenteil 36 nach außen angeordnet
und schließen
mit den Seitenteilen 36 einen rechten Winkel ein.
-
Zusammen
mit der Wand 30 des Fahrerhauses bildet die Säule 32 ein
Hohlprofil, welches eine hohe Stabilität gegen Durchbiegung und Torsion
aufweist.
-
3 zeigt
eine an einer Wand 40 eines Fahrerhauses angeordnete Säule 42 in
einer zweiten Ausführungsform.
Die Säule 42 verfügt über ein
Vorderteil 44 sowie zwei Seitenteile 46, welche
mit dem Vorderteil 44 einen Winkel α von mehr als 90° einschließen. An
die Seitenteile 46 sind Flansche 48 angeformt,
welche parallel zur Wand 40 des Fahrerhauses ausgerichtet
sind. Mittels dieser Flansche 48 ist die Säule 42 mit
der Wand 40 des Fahrerhauses verbunden.
-
Wie
auch bei der Ausführungsform
von 2 bildet bei dieser Ausführungsform die Säule 42 und
die Wand 40 des Fahrerhauses ein Hohlprofil, welches eine
hohe Stabilität
gewährleistet.
-
4 zeigt
vier verschiedene Ausführungsformen
einer Säule
einer erfindungsgemäßen Tragstruktur
sowie deren Ausrichtung gegenüber
einer Fahrzeughochrichtung 60.
-
Eine
Säule 62 gemäß einer
dritten Ausführungsform
weist eine Mittelachse 64 auf, welche parallel zur Fahrzeughochrichtung 60 verläuft. Das
rechte Seitenteil 66 der Säule 62 ist gekrümmt ausgebildet,
wobei es eine konstante Krümmung
aufweist. Das linke Seitenteil 68 der Säule 62 ist gerade
ausgebildet.
-
Bei
einer Säule 70 gemäß einer
vierten Ausführungsform
ist die Mittelachse 72 ebenfalls parallel zur Fahrzeughochrichtung 60 ausgerichtet.
Die Seitenteile 74, 76 dieser Säule 70 sind
beide gekrümmt ausgebildet,
wobei der Krümmungsverlauf
unterschiedlich ist.
-
Bei
einer Säule 78 gemäß einer
fünften
Ausführungsform
ist die Mittelachse 80 ebenfalls parallel zur Fahrzeughochrichtung 60 ausgerichtet.
Die Seitenteile 82, 84 dieser Säule 78 sind
gekrümmt
ausgebildet, wobei sie einen symmetrischen Krümmungsverlauf aufweisen. Die
Symmetrieebene ist dabei die Ebene, die von der Mittelachse 80 sowie
einer senkrecht auf der Darstellungsebene stehenden Gerade aufgespannt
wird.
-
Die
Säule 86 gemäß einer
sechsten Ausführungsform
weist eine Mittelachse 88 auf, die gegenüber der
Fahrzeughochrichtung 60 um einen Winkel β gekippt
ist. Beide achsensymmetrischen Seitenteile 88, 90 sind
gekrümmt
ausgebildet.