-
Die Erfindung betrifft einen Schlussquerträger für ein Nutzfahrzeug mit einem zwei Längsträger aufweisenden Fahrzeugrahmen, wobei der Schlussquerträger als im wesentlichen U-förmig ausgebildetes Profilteil mit einem Mittelsteg, an dem ein Verstärkungselement befestigt ist, sowie mit wenigstens einer oberen und einer unteren Flanschleiste, die jeweils an gegenüberliegenden Längskanten des Mittelstegs anschließen, ausgeführt ist und wobei der Mittelsteg und das Verstärkungselement über eine Aufnahmestruktur verfügen, an der eine Anhängekupplung mittelbar oder unmittelbar befestigbar ist.
-
Derartige Schlussquerträger sind aus dem Stand der Technik bekannt. So weisen Rahmen für Nutzfahrzeuge im Allgemeinen zwei in Fahrtrichtung verlaufende Längsträger auf, wobei die Längsträger endseitig mit einem quer zur Fahrtrichtung angeordneten Schlussquerträger abschließen. Der Schlussquerträger bietet dabei eine Montagemöglichkeit für Anhängerkupplungen, um an diese über eine Deichsel Anhänger mit dem Nutzfahrzeug zu verbinden. Somit erfolgt die Verbindung von Zug- und Anhängefahrzeug über den Schlussquerträger, womit sich dieser im Kraftfluss zwischen dem Zug- und Anhängefahrzeug befindet.
-
Dieser Kraftfluss stellt hohe Anforderungen an die mechanische Festigkeit des Schlussquerträgers, wobei neben der erforderlichen Festigkeit des Schlussquerträgers selbst, insbesondere an die Auslegung der Befestigung der Anhängekupplung sowie der seitlichen Verbindung zu den Längsträgern des Fahrzeugrahmens, hohe Anforderungen an die Übertragung der Kräfte gestellt werden.
-
Anhänger mit nur einer Achse bzw. mit einer Doppelachse weisen i. d. R. eine Starrdeichsel auf, die zur horizontalen Kraftkomponente in Fahrtrichtung zusätzlich eine Vertikalkomponente auf die Anhängerkupplung ausübt. Im Fahrbetrieb verläuft dabei die resultierende Wirkungslinie der Verbindungskraft, welche von der Deichsel über die Anhängerkupplung in den Schlussquerträger eingeleitet wird, im wesentlichen unter einem Winkel von 0 bis 90°. Da neben der Zugbelastung in diesem Fall auch eine nicht unerhebliche vertikale Last auf die Anhängerkupplung sowie ihre Befestigung am Zugfahrzeug wirkt, muss diese Kraftkomponente bei der Konstruktion sowie Dimensionierung der Befestigung der Anhängerkupplung am Schlussquerträger berücksichtigt werden.
-
Zur Befestigung einer Anhängerkupplung am Schlussquerträger eines Nutzfahrzeugs sind Verstärkungselemente vorgesehen, die innerhalb des Schlussquerträgers befestigt werden. Diese Verstärkungselemente sind üblicherweise plattenförmig ausgebildet und werden mit Hilfe von Verbindungselementen am Mittelsteg des Schlussquerträgers befestigt. Die Verbindungselemente nehmen hierbei vor allem die über die Anhängerkupplung in den Schlussquerträger eingeleiteten Zug- und Druckkräfte auf.
DE 1 043 092 B offenbart eine Kupplungsbefestigungsvorrichtung mit Verstärkung und Verstrebung, wobei der Schlussquerträger in dem mittleren Teil durch ein Bauteil von Wannen- oder Kastenform oder durch Wannen- oder kastenförmige Gestaltung des Verstrebungsmittelteils verstärkt wird, zur gleichzeitigen Herabsetzung der Beanspruchungswerte im Schlussquerträger selbst und in der Verstrebung. Die Verstrebungen werden an den Schenkeln des wannenförmigen Bauteils angenietet, sie bestehen unter Umständen auch mit ihm aus einem Stück, so dass die Zug- und Druckkräfte der Verstrebungen nicht in den Steg des Schlussquerträgers ausschließlich eingeleitet werden. Die Wannen- oder Kastenform wird durch drei Schenkel gebildet, deren zwei äußere Schenkel Nieten zur Befestigung mit dem Schlussquerträger aufweisen.
-
Aufgrund der zurzeit stattfindenden Diskussion über die Erhöhung des zulässigen Gesamtgewichts von Nutzfahrzeugen in Europa ist damit zu rechnen, dass sich die zu berücksichtigenden Anhängelasten im Schwerlastverkehr in den nächsten Jahren weiter erhöhen werden. Eine erhöhte Anhängelast, insbesondere bei Anhängern mit Starrdeichsel, führt aber dazu, dass auch die Befestigungspunkte am Schlussquerträger stärker beansprucht werden. Daher sind geeignete Maßnahmen zu treffen, dass die Anhängelasten auf geeignete Weise in den Schlussquerträger eingeleitet werden.
-
Ausgehend von der zuvor erläuterten Problemstellung liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen Schlussquerträger mit einer Aufnahme für eine Anhängekupplung derart weiterzubilden, dass unter Einsatz verhältnismäßig einfacher konstruktiver Mittel auch erhöhte Anhängelasten in geeigneter Weise in den Schlussquerträger eingeleitet werden können. Zusätzlich soll eine einfache und kostengünstige Fertigung sowie Montage eines Schlussquerträgers sichergestellt sein. Hierbei ist auch zu berücksichtigen, dass die verwendeten Komponenten bzw. Fahrzeugteile einfach mit Oberflächenschichten, wie etwa einer Korrosionsschutz- und/oder Decklackschicht, zu versehen sein sollen.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Schlussquerträger gemäß Anspruch 1 gelöst.
-
Der Schlussquerträger ist für ein Nutzfahrzeug mit einem zwei Längsträger aufweisenden Fahrzeugrahmen vorgesehen, der als im wesentlichen U-förmig ausgebildetes Profilteil mit einem Mittelsteg, an dem ein Verstärkungselement befestigt ist, sowie mit wenigstens einer oberen und einer unteren Flanschleiste, die jeweils an gegenüberliegenden Längskanten des Mittelstegs anschließen, ausgeführt ist, wobei der Mittelsteg und das Verstärkungselement über eine Aufnahmestruktur verfügen, an der eine Anhängekupplung mittelbar oder unmittelbar befestigbar ist, und der sich dadurch auszeichnet, dass das Verbindungselement wenigstens einen ersten, vertikalen Schenkel sowie einen zweiten, horizontalen Schenkel aufweist, die zumindest annähernd senkrecht zueinander angeordnet sind, und von denen der vertikale Schenkel an dem Mittelsteg und der horizontale Schenkel an der unteren Flanschleiste befestigt ist.
-
Hierdurch wird ein verbesserter Schlussquerträger geschaffen, der die Nachteile des bekannten Standes der Technik vermeidet, insbesondere einfach zu montieren ist und gleichzeitig durch einen optimierten Kraftfluss hohe Vertikallasten aufnehmen kann. Vor allem aufgrund des Vorsehens von Befestigungspunkten in zwei Ebenen, die senkrecht zueinander angeordnet sind, können Anhängelasten, die verhältnismäßig hohe Vertikalkraftkomponenten aufweisen, in geeigneter Weise in den Schlussquerträger eingeleitet werden.
-
Besonders vorteilhaft an der vorbeschriebenen technischen Lösung ist weiterhin, dass verhältnismäßig einfache Toleranzgrenzen bei der Fertigung der Komponenten zu berücksichtigen sind, so dass der Schlussquerträger und das Verstärkungselement an unterschiedlichen Fertigungsorten hergestellt und später kombiniert werden können. Darüber hinaus bietet sich der Vorteil, vor allem sobald der Schlussquerträger und das Verstärkungselement nicht durch eine Schweißverbindung verbunden werden, dass diese beiden Komponenten vor der Montage getrennt mit einem Korrosionsschutz und/oder einer Decklackschicht versehen werden können.
-
Der horizontale Schenkel des Verbindungselements ist an zwei Befestigungspunkten am Mittelsteg befestigt. Vorzugsweise erfolgt die Befestigung mit Hilfe von Schraub- oder Nietverbindungen.
-
Der vertikale Schenkel des Verbindungselements ist an zwei Befestigungspunkten an der unteren Flanschleiste befestigt ist. Auch in diesem Fall ist es denkbar, für die Befestigung Schraub- und/oder Nietverbindungen vorzusehen.
-
Vorzugsweise sind die Befestigungspunkte sowohl im Mittelsteg als auch in der unteren Flanschleiste jeweils in Längsrichtung des Mittelstegs symmetrisch zu einer vertikal verlaufenden Mittellinie der Aufnahmestruktur angeordnet.
-
Werden die beiden vorgenannten Ausführungsformen kombiniert, so dass das Verstärkungselement an zwei Befestigungspunkten am Mittelsteg und an zwei Befestigungspunkten an der unteren Flanschleiste befestigt wird, so wird ein Schlussquerträger mit Verstärkungselement realisiert, der sehr schnell zu fertigen bzw. zu montieren ist, da lediglich vier Befestigungen zwischen Verstärkungselement und Schlussquerträger hergestellt werden, und gleichzeitig eine geeignete Krafteinleitung in den Schlussquerträger sicherstellt.
-
In diesem Zusammenhang weist die Aufnahmestruktur an dem Mittelsteg des Schlussquerträgers sowie dem Verstärkungselement vorzugsweise vier Bohrungen auf, an denen die Anhängerkupplung mittels einer Niet und/oder Schraubverbindung befestigbar ist. Auch hierbei ist es günstig, wenn die Befestigungspunkte für die Anhängerkupplung symmetrisch zu einer gedachten, vertikalen Mittellinie der Aufnahmestruktur angeordnet werden.
-
Diese Lösung bietet den Vorteil, dass über die Anordnung der Bohrungen in zwei zumindest annähernd senkrecht zueinander angeordneten Ebenen eine Übertragung sehr hoher Kräfte und Momente möglich ist.
-
Eine weitere die Erfindung verbessernde Maßnahme sieht vor, dass die Höhe des Schlussquerträgers einen Einbau in das Profil des Längsträgers ermöglicht, sodass der Schlussquerträger in Längsrichtung innerhalb des Längsträgers beweglich ist. Die Längsträger umschließen dabei seitlich den Schlussquerträger.
-
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der Schlussquerträger aus kalt stauchbarem QStE 500 bzw. DIN GN-10149 S 500 ML hergestellt, welcher eine gewünscht hohe Festigkeit aufweist. Die Materialstärke beträgt dabei üblicherweise 4 mm bis 12 mm, vorzugsweise 6 mm bis 10 mm. Hierdurch lässt sich der Zuschnitt noch optimal stanzen und biegen und weist die gewünschte Festigkeit auf.
-
Nachfolgend wird eine vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zusammen mit der Beschreibung der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
-
1a Seitenansicht eines Schlussquerträgers, der an einem Rahmen eines Nutzfahrzeugs montiert ist;
-
1b Draufsicht auf einen Schlussquerträger, der an einem Rahmen eines Nutzfahrzeugs montiert ist;
-
2 eine perspektivische Ansicht des Schlussquerträgers aus 1;
-
3a, b eine Rückansicht und eine Seitenansicht des Schlussquerträgers;
-
4a, b, c die Einbaulage des Schlussquerträgers in den Längsträgern des Rahmens in der Rückansicht und in zwei verschiedenen Positionen zwischen den Längsträgern;
-
5 den Zuschnitt des Blechmaterials des Schlussquerträgers vor der Umformung;
-
6a, b Darstellung eines Schlussquerträgers mit Verstärkung.
-
Bei den Figuren handelt es sich lediglich um beispielhafte schematische Darstellungen. Die im folgenden Text verwendeten Richtungsangaben beziehen sich auf die Fahrzeugfahrtrichtung „A”.
-
1a zeigt eine Seitenansicht einer vorteilhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schlussquerträgers 2. In dieser Figur ist die diagonale Krafteinleitung durch eine Starrdeichsel mit dem Pfeil F angedeutet. 1b zeigt eine Draufsicht auf einen Ausschnitt eines Endbereiches des Rahmens 1 eines Nutzfahrzeugs, in der zwei parallel verlaufende Längsträger 3 gezeigt sind. Die Längsträger 3 sind U-förmige längs in Fahrtrichtung „A” bparallel und zueinander beabstandet verlaufende Profile, wobei die Öffnungen der U-förmigen Längsträger 3 aufeinander zu gerichtet sind.
-
Zwischen den Längsträgern 3 ist ein Schlussquerträger 2 angeordnet, welcher die Längsträger 3 endseitig miteinander verbindet. Dadurch, dass der Schlussquerträger 2 quasi wie eine Schublade in entsprechende durch die Längsquerträger 3 gebildete Schienen eingeschoben wird, ist er leicht montierbar und demontierbar. Der Schlussquerträger 2 ist im Wesentlichen U-förmig ausgebildet und ist seitlich mit den Längsträgern 3 verschraubt, wobei die Verschraubung nicht dargestellt ist. Bevorzugt mittig im Schlussquerträger 2 ist eine Anhängerkupplung 16 montiert, welche mit ihrer Zugstange 23 durch den Schlussquerträger 2 hindurchragt. Die Anhängerkupplung 16 ist über ihren Flansch mit dem Schlussquerträger 2 mit vier Verschraubungen 22 befestigt, wobei der Schlussquerträger 2 auf der Innenprofilseite durch ein Verstärkungselement 21 verstärkt ist. Das Verstärkungselement 21 ist hierbei als einstückiges U-Profil ausgeführt, das einen planparallel zum Mittelsteg 4 angeordneten vertikalen Schenkel und einen planparall zur unteren Flanschleiste 6 angeordneten horizontalen Schenkel aufweist. Der vertikale Schenkel ist hierbei über zwei Niet- oder Schraubverbindungen mit dem Mittelsteg 4 und der horizontale Schenkel über zwei Niet- oder Schraubverbindungen mit der unteren Flanschleiste 6 verbunden. Wie in 6 besser zu erkennen ist, befinden sich die Befestigungspunkte der Nietverbindung zwischen Verstärkungselement und unterer Flanschleiste in einer Ebene mit den Verschraubungen der Anhängerkupplung. Insgesamt ist das als Versteifungsplatte ausgeführte Verstärkungselement 21 mit dem Schlussquerträger 2 mit vier Nieten oder Schrauben 24 verbunden.
-
In 2 ist der Schlussquerträger 2 perspektivisch dargestellt. Der U-förmige Längsquerschnitt des Schlussquerträgers 2 wird im wesentlichen aus einem Mittelsteg 4 und davon parallel in gleicher Richtung abragende obere und untere Flanschleisten 5 und 6 gebildet. Der Schlussquerträger 2 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist als Stanz- und Biegeteil aus QStE 500 bzw. DIN GN-10149 S 500 ML hergestellt und weist eine Wandstärke von 9,5 mm auf.
-
Die beiden U-Schenkel des Schlussquerträgers 2, d. h. die obere Flanschleiste 5 und die untere Flanschleiste 6, weisen an ihren offenen Enden Ausnehmungen 18 auf, welche in einer geschwungenen Kontur die Breite der Flanschleisten 5 und 6 über der Breite des Schlussquerträgers 2 veränderlich reduzieren. Die veränderliche Breite der oberen und unteren Flanschleiste 5 und 6 steigt dabei in der Mitte und in den Endbereichen des Schlussquerträgers 2 an, die seitlich in eine obere und untere horizontale Befestigungsfahne 7 und 8 übergeht. Die Befestigungsfahnen sind an der oberen Flanschleiste 5 und an der unteren Flanschleiste 6 jeweils endseitig vorhanden, sodass vier horizontal verlaufende Befestigungsfahnen die Flanschleisten 5 und 6 in Längsrichtung des Schlussquerträgers 2 abschließen.
-
Weiterhin sind ebenfalls am Mittelsteg 4 endseitig vertikale Befestigungsfahnen 9 angeformt, womit an jeweils einem Ende des Schlussquerträgers 2 drei Befestigungsfahnen 7, 8 und 9 vorhanden sind, welche in einer Ebene den Schlussquerträger 2 seitlich abschließen. In den oberen und unteren Befestigungsfahnen 7 und 8 sind jeweils vier Bohrungen 13 angeordnet, wobei die vertikalen Befestigungsfahnen 9 jeweils zwei Bohrungen 10 aufweisen. Die Bohrungen 10 und 13 nehmen Nieten oder Schrauben auf, um den Schlussquerträger 2 mit den Längsträgern 3 zu verbinden.
-
Die Schraubenlöcher 13 sind auf den oberen und unteren Befestigungsebenen 11 und 12 jeweils auf einer Geraden angeordnet, wobei die obere und untere Schraubenöffnung 10 in der vertikalen Befestigungsfahne 9 ebenfalls in den von den Schraubenlöchern 13 gebildeten Befestigungsebenen 11 und 12 liegen, so dass die gesamten Verschraubungen des Schlussquerträgers 2 an den Längsträgern 3 in einer oberen und einer unteren Befestigungsebene 11 und 12 angeordnet sind. Die Verschraubungen des Schlussquerträgers 2 können daher jeweils auf einer Geraden angeordnet werden und je eine Verschraubungsreihe bilden. Hierdurch wird eine verbesserte Krafteinleitung und damit ein optimierter Kraftfluss von der Anhängerkupplung in den Fahrzeugrahmen sichergestellt.
-
Mittig in der U-Basis, d. h. im Mittelsteg 4, weist der Schlussquerträger 2 eine Durchgangsöffnung 15 auf, durch die die Anhängerkupplung 16 mit ihrer Zugstange 23 hindurchgeht (nicht dargestellt), wobei weitere Löcher für Befestigungsflansche und andere Hilfsmittel im Mittelsteg 4 angebracht sind.
-
In 3a und 3b ist der Schlussquerträger in weiteren Ansichten dargestellt, wobei die 3a eine Rückansicht und 3b eine Seitenansicht zeigt. In der Rückansicht ist das Lochbild der um die Aufnahmeöffnung 15 im Mittelsteg 4 zur Aufnahme der Anhängerkupplung 16 erkennbar. In den Eckbereichen weist der Schlussquerträger 2 Aussparungen 19 auf, wodurch diese freigeschnitten sind. In 3b sind in der Seitenansicht des Schlussquerträgers 2 die obere und untere Befestigungsebene 11 und 12 erkennbar, wobei sich der konstante Lochabstand 14 zwischen den Bohrungen 13 seitlich zur Bohrung 10 jeweils fortsetzt, so dass alle Bohrungen (13, 10) innerhalb einer Befestigungsebene 11 und 12 gleich beabstandet angeordnet sind. Zwischen den Bohrungen 10, können weitere nicht dargestellte Bohrungen vorgesehen sein. Die vertikalen Befestigungsfahnen 9 erstrecken sich im Wesentlichen über die gesamte Breite des Mittelsteges 4, und umschließen die Bohrungen 10 endseitig mit einer hinreichenden Materialbreite.
-
In den 4a, 4b und 4c ist der Einbau des Schlussquerträgers 2 zwischen den parallel verlaufenden Längsträgern 3 gezeigt. 4a verdeutlicht, dass der Schlussquerträger 2 durch die U-förmig nach innen ausgerichteten Ober- und Untergurte der Längsträger 3 endseitig eingefasst ist. Die 4b und 4c geben verschiedene Einbaupositionen des Schlussquerträgers wieder. In 4b ist der Schlussquerträger 2 endseitig in den Längsträgern 3 des Rahmens 1 montiert, wohingegen die 4c einen Einbau des Schlussquerträgers 2 in Fahrtrichtung „A” versetzt wiedergibt. Diese variable Einbaumöglichkeit ergibt sich insbesondere durch die in jeweiligen Befestigungsebenen 11 und 12 auf je einer Geraden angeordneten und gleichförmig beabstandeten Schraubenlöcher 10 und 13. Da die Längsträger ebenfalls mit dem gleichen Lochabstand 14 angeordnete Löcher in einer oberen und einer unteren Befestigungsebene aufweisen, kann der Schlussquerträger beliebig innerhalb der Längsträger 3 versetzt werden.
-
5 zeigt einen Zuschnitt des Blechmaterials des Schlussquerträgers 2, wobei in den oberen und unteren Flanschleisten 5 und 6 gestanzte Aufnahmebohrungen 17 angeordnet sind, die entsprechend der Notwendigkeit der Montage von Hilfseinrichtungen Möglichkeiten ihrer Verschraubung bieten. Seitlich zeigt der Blechzuschnitt zwischen den horizontalen Befestigungsfahnen 7, 8 und den vertikalen Befestigungsfahnen 9 tropfenförmige Aussparungen 19, welche die gewünschte Blechumformung ermöglichen. Hierdurch können die Schraubenöffnungen 10 in eine Befestigungsebene mit den Schraubenöffnungen 13 gebracht werden. Außerdem wird hierdurch ein verwindungsweicher Schlussquerträger 2 geschaffen, der Spannungsspitzen im Rahmen vermeidet. Zudem ist die genaue Form der Ausnehmungen 18 erkennbar, welche die obere und untere Flanschleiste 5 und 6 konturieren. Die dünn dargestellten Linien im Blechzuschnitt geben die späteren Biegelinien der Umformung wieder.
-
Wie bereits eingangs erwähnt, zeigt 6 nochmals den Schlussquerträger 2 mit dem Verstärkungselement 21. Hierbei ist in 6a eine perspektivische Ansicht dargestellt, während 6b eine Frontansicht entgegen der Fahrtrichtung „A” zeigt. Das Verstärkungselement 21 ist mittels vier Nieten oder Schrauben 24 mit dem Schlussquerträger 2 verbunden. Hiervon sind zwei Niet- oder Schraubverbindungen vorgesehen, um den vertikalen Schenkel 25 des Verstärkungselements 21 mit dem Mittelsteg 4 des Schlussquerträgers zu verbinden, während der horizontale Schenkel 26 mit zwei Nieten an der unteren Flanschleiste 6 befestigt ist. Die Nietverbindungen 24 sind jeweils symmetrisch zu einer gedachten Mittellinie 28, die durch die Aufnahmestruktur 27 verläuft angeordnet. Darüber hinaus verfügt das Verstärkungselement 21 über Bohrungen 29, die sich im Mittelsteg 4 des Schlussquerträgers 2 fortsetzen, in denen die Anhängerkupplung befestigbar ist. Die Bohrungen 29 für die Verschraubung der Anhängerkupplung befinden sich jeweils in einer Ebene mit den Nietverbindungen zwischen unterer Flanschleiste 6 und horizontalem Schenkel 26 des Verstärkungselements 21.
-
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Rahmen
- 2
- Schlussquerträger
- 3
- Längsträger
- 4
- Mittelsteg
- 5
- obere Flanschleiste
- 6
- untere Flanschleiste
- 7
- obere horizontale Befestigungsfahne
- 8
- untere horizontale Befestigungsfahne
- 9
- vertikale Befestigungsfahne
- 10
- Bohrung
- 11
- obere Befestigungsebene
- 12
- untere Befestigungsebene
- 13
- Bohrung
- 14
- Lochabstand
- 15
- Aufnahmeöffnung
- 16
- Anhängerkupplung
- 17
- Aufnahmeöffnung
- 18
- Ausnehmungen
- 19
- Aussparungen
- 20
- Vertikalsteg
- 21
- Verstärkungselement
- 22
- Verschraubung
- 23
- Zugstange
- 24
- Niet
- 25
- vertikaler Schenkel des Verstärkungselements
- 26
- horizontaler Schenkel des Verstärkungselements
- 27
- Aufnahmestruktur
- 28
- Mittellinie durch die Aufnahmestruktur
- 29
- Bohrungen für Verschraubung der Anhängerkupplung