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Diese
Anmeldung beansprucht den Nutzen (Priorität) aus der vorläufigen US-Anmeldung
mit der lfd. Nr. 60/326.211, die am 2. Oktober 2001 eingereicht
wurde.
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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen Kraftfahrzeugrahmen
und insbesondere Kraftfahrzeug-Rahmentragwerke,
die unter Verwendung von hydrogeformten Elementen aufgebaut sind.
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Hintergrund
der Erfindung
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Die
Führerhausbaugruppe
eines Lastwagens ist eine kastenähnliche
Struktur, die ein eingeschlossenes Fahrerabteil an der Vorderseite
des Lastwagens für
den Fahrer darstellt. Lastwagenführerhäuser werden
im allgemeinen an dem Lastwagenrahmen montiert. Die Lastwagenführerhäuser können ein
Paar mit Fenstern versehene Seitentüren, eine vordere Windschutzscheibe,
Sitze für
den Fahrer und einen Fahrgast, eine Instrumententafel und Fahrzeugsteuereinrichtungen
umfassen.
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Die
Vorderseite der Führerhausbaugruppe ist
an dem Rahmen schwenkbar montiert, so dass sich die Führerhausbaugruppe
zwischen einer Betriebsposition und einer geöffneten Position in Bezug auf
den Rahmen bewegen kann. Die Führerhausbaugruppe
ist in ihrer Betriebsposition an dem Rahmen lösbar eingeklinkt. Das hintere
Ende der nicht eingeklinkten Führerhausbaugruppe
kann im allgemeinen nach oben und nach vorne weg von dem Rahmen
zur geöffneten
Position der Führerhausbaugruppe
geschwenkt werden, um einen Zugang zum Motor und zugehörige Komponenten
zu ermöglichen.
Führerhausbaugruppen
sind gewöhnlich
aus gestanzten und/oder walzgeformten Teilen, die miteinander verschweißt sind,
aufgebaut.
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Beispiele
von Lastwagenführerhäusern des Standes
der Technik können
in den US-Patenten Nr. 6.260.912 an Mondragon Sarmiento, Nr. 4.978.163 an
Savio und Nr. 3.055.699 an May gefunden werden.
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Wolf,
J. u. a. ("Mercedes-Benz
Econic – Eine innovative
Fahrgestell-Lösung
für Sonderfahrzeuge", ATZ Automobiltechnische
Zeitschrift, Franck'sche Verlagshandlung,
Stuttgart, DE, Bd. 100, Nr. 9, 01. September 1998, S. 592–595) offenbart
ein Rahmentragwerk, das eine strukturelle Konfiguration gemäß Anspruch
1 aufweist.
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Zusammenfassung
der dargestellten Ausführungsform
der Erfindung
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Die
dargestellte Ausführungsform
stellt ein Rahmentragwerk für
ein Lastwagenführerhaus
bereit, wobei das Rahmentragwerk folgendes umfasst: ein Paar sich
longitudinal erstreckende innere Längsträgerelemente; ein sich lateral
erstreckendes Verbindungselement, das sich zwischen den inneren Längsträgerelementen
erstreckt und sich lateral über jedes
der inneren Längsträgerelemente
hinaus erstreckt, wobei das Verbindungselement dazu ausgelegt und
angeordnet ist, das Paar von inneren Längsträgerelementen in lateral beabstandetem
Verhältnis zueinander
zu halten, und ein U-förmiges
erstes oberes Querelement, das ein Paar von Schenkelabschnitten
aufweist, die hintere Säulenstrukturen
und einen transversalen Buchtabschnitt ausbilden, wobei jede der
hinteren Säulenstrukturen
mit einem Verbindungselement verbunden ist und sich aufwärts davon erstreckt,
und wobei das Paar von inneren Längsträgerelementen
zwischen dem Paar von Schenkelabschnitten angeordnet und von diesem
beabstandet ist, ein Paar von oberen Längselementen, wobei jedes Längselement
von dem Paar von oberen Längselementen
mit dem ersten oberen Querelement gekoppelt ist, und ein Paar von
A-Säulenelementen, wobei
jedes A-Säulenelement
des Paars von A-Säulenelementen
mit einem oberen Längselement
des Paars von Längselementen
gekoppelt ist, jedes innere Längsträgerelement
des Paars von Längsträgerelementen,
jedes Verbindungselement, jedes erste obere Querelement, jedes obere
Längselement
des Paars von oberen Längselementen
und jedes A-Säulenelement
des Paars von A-Säulenelementen durchgängige röhrenförmige Elemente
sind, wobei die röhrenförmigen Elemente
durchgängige
röhrenförmige Elemente
sind, wobei die röhrenförmigen Elemente
hydrogeformt sind und wobei jeder der inneren Längsträger, jedes erste Querelement
und die sich lateral erstreckende Verbindungsstruktur hydrogeformte
röhrenförmige Elemente
sind, die durch eine nach außen
ausgebildete röhrenförmige metallische
Wand definiert sind, die auf eine vorgegebene äußere Oberflächengestalt entsprechend den
jeweiligen Pressflächen
festgelegt ist, in denen die hydrogeformten röhrenförmigen Elemente ausgebildet wurden.
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Die
dargestellte Ausführungsform
schafft des weiteren ein Rahmentragwerk für ein Motorkraftfahrzeug, umfassend
eine Hauptrahmenbaugruppe und eine Führerhausbaugruppe, die mit
der Hauptrahmenbaugruppe gekoppelt ist, wobei die Führerhausbaugruppe
ein Paar von hydrogeformten, sich longitudinal erstreckenden inneren
Längsträgerelementen; ein
sich lateral erstreckendes und hydrogeformtes Verbindungselement,
das sich zwischen den inneren Längsträgerelementen
erstreckt und lateral über
jedes der inneren Längsträgerelemente
hinaus erstreckt, wobei das Verbindungselement dazu ausgelegt und
angeordnet ist, das Paar von inneren Längsträgerelementen in lateral beabstandetem
Verhältnis
zueinander zu halten; und ein U-förmiges und hydrogeformtes erstes
oberes Querelement, das ein Paar von Schenkelabschnitten aufweist,
die hintere Säulenstrukturen
und einen transversalen Buchtabschnitt ausbilden, wobei jede der
hinteren Säulenstrukturen
mit dem Verbindungselement verbunden ist und sich aufwärts davon
erstreckt, und wobei das Paar von inneren Längsträgerelementen zwischen dem Paar
von Schenkelabschnitten angeordnet und von diesem beabstandet ist.
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Die
dargestellte Ausführungsform
schafft des weiteren ein Verfahren zum Ausbilden eines Rahmentragwerkes
für ein
Führerhaus,
das die folgenden Schritte umfasst: Ausbilden jedes Längsträgerelements
eines Paares von hydrogeformten, sich longitudinal erstreckenden
inneren Längsträgerelementen,
eines hydrogeformten Verbindungselements und eines ersten oberen
Querelements durch ein Verfahren, das folgende Schritte umfasst:
Bereitstellen eines röhrenförmigen Metallrohlings,
der eine röhrenförmige Metallwand
aufweist; Anordnen des röhrenförmigen Metallrohlings
in einem Pressnest eines Presswerkzeuges, wobei das Pressnest Pressoberflächen aufweist,
und Bereitstellen eines Hochdruckfluids in einem Innenraum des Rohteils,
um die Metallwand des Mittelabschnitts des Rohteils nach außen in Formgleichheit
mit den Oberflächen
des Pressnests zu weiten, um das entsprechende hydrogeformte Element
zu definieren; Montieren des Verbindungselements an jedem der inneren
Längsträgerelemente,
und Montieren des ersten oberen Querelements an dem Verbindungselement,
wobei jedes der inneren Längsträgerelemente,
das erste Querelement und die sich lateral erstreckende Verbindungsstruktur
hydrogeformte Elemente sind, die durch eine nach außen ausgebildete
röhrenförmige metallische
Wand definiert sind, die auf eine vorgegebene äußere Oberflächengestalt entsprechend den
jeweiligen Pressflächen
festgelegt ist, in denen die hydrogeformten röhrenförmigen Elemente ausgebildet
wurden.
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Weitere
Aspekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
aus der folgenden genauen Beschreibung der dargestellten Ausführungsform,
der beigefügten
Zeichnung und den angefügten
Ansprüchen
deutlich.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnung
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1 ist
eine perspektivische Ansicht eines Rahmentragwerks gemäß den Prinzipien
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung für
einen Lastwagen und zeigt mehreren Karosserieplatten der Führerhausbaugruppe,
die an dem Rahmentragwerk gesichert sind;
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2 ist
eine perspektivische Ansicht einer unteren Rahmenbaugruppe des Rahmentragwerks der 1;
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3 ist
eine perspektivische Ansicht der unteren Rahmenbaugruppe mit einer
Bodenstruktur und Abschnitten eines Paars von vorderen Säulenbaugruppen,
die daran angebracht sind, des Rahmentragwerks der 1;
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4 zeigt
die untere Rahmenbaugruppe der 3 mit einem
oberen Abschnitt des Rahmentragwerks, das die daran angebrachten
montierten vorderen Säulenbaugruppen
enthält
und eine daran angebrachte obere Tragestruktur zeigt;
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5 ist
eine Schnittansicht eines Paars von Rahmentragwerkverbindungen längs der
Linie 5-5 der 4;
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6 ist
eine Schnittansicht einer hinteren Befestigungsklammerbaugruppe
längs der
Linie 6-6 der 2;
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7 ist
eine Schnittansicht längs
der Linie 7-7, die in 4 angegeben ist;
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8 ist
eine Explosionsansicht, die eine vordere Säulenbaugruppe des Rahmentragwerks der
Fahrerhausbaugruppe der 1 und unvollständige Abschnitte
eines Paars von hydrogeformten Elementen des Rahmentragwerks von 1 zeigt;
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9 ist
ein schematischer Seitenaufriss, der einen Lastwagen, der die Führerhausbaugruppe der 1 enthält, und
einen Abschnitt eines Anhängers,
der an dem Lastwagen befestigt ist, zeigt;
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10 ist
eine ähnliche
Ansicht wie 9 mit der Ausnahme, dass die
Führerhausbaugruppe
in einer geöffneten
Position ist;
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11 ist
eine schematische Ansicht einer Pressbaugruppe zum Hydroformen röhrenförmiger Elemente,
wobei ein Rohteil darin eingelegt ist, um ein äußeres Längsträgerelement des Rahmentragwerks
der 1 bis 4 auszubilden;
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12 ist
eine ähnliche
Ansicht wie 11 mit der Ausnahme, dass sie
das röhrenförmige hydrogeformte äußere Längsträgerelement
in dem Pressnest zeigt;
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13 ist
eine ähnliche
Ansicht wie 12 mit der Ausnahme, dass sie
ein anderes hydrogeformtes äußeres Längsträgerelement
in dem Pressnest zeigt, das einen längeren rückwärtigen Abschnitt als das in 12 gezeigte
hydrogeformte Element aufweist; und
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14 ist
eine weitere Ausführungsform
der Führerhausbaugruppe.
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Detaillierte
Beschreibung der dargestellten Ausführungsform der Erfindung
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Die 1 bis 4 veranschaulichen
verschiedene Stufen des Aufbaus einer beispielhaften Führerhausbaugruppe 10 (1),
die gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist. Die dargestellte Ausführungsform
ist vorzugsweise für
einen Lastwagen mit Anhänger.
Die Führerhausbaugruppe 10 enthält im wesentlichen
ein Rahmentragwerk 12 und mehrere Karosserieplattenstrukturen,
die an dem Rahmentragwerk 12 angebracht sind. Der Aufbau
der Führerhausbaugruppe 10 ist
in den 1 bis 8 dargestellt. Eine schematische
Darstellung eines montierten Lastwagens 14, der eine montierte
Führerhausbaugruppe 10 enthält, ist
in den 8 und 9 gezeigt. Die Führerhausbaugruppe 10 schafft
einen Führerhausabschnitt
des Lastwagens 14.
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Das
beispielhafte Rahmentragwerk 12 der Führerhausbaugruppe 10 ist
hauptsächlich
ein hydrogeformter Aufbau, in dem Rahmentragwerk 12 können jedoch
einige Komponenten, die nicht hydrogeformt sind, enthalten sein.
Wie später
erläutert wird,
können
andere Ausführungsformen
des Rahmentragwerks, die gemäß den Prinzipien
der Erfindung aufgebaut sind, einen Aufbau enthalten, der vollständig hydrogeformt
wurde.
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Die
Verwendung des Hydroformens von röhrenförmigen Elementen bei der dargestellten
Ausführungsform
ermöglicht
z.B. eine bessere Steuerung der Rahmensteifigkeit, der Abmessungsgenauigkeit, der
Dauerhaltbarkeit und der Crashsicherheit des Fahrzeuges, während Masse
und Kosten des Rahmens verringert werden (in Bezug auf Rahmen, die unter
Verwendung von herkömmlichen
Techniken ohne Hydroformen aufgebaut sind).
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Das
Hydroformen von röhrenförmigen Elementen
ist ein Metallformungsprozess, bei dem z. B. ein Hochdruckfluid
verwendet wird, um einen röhrenförmigen Metallrohling
nach außen
in Formgleichheit mit den Oberflächen
eines Pressnests zu weiten, um ein unregelmäßig geformtes röhrenförmiges Teil
auszubilden. Da die Form des Pressnests die Form des Teils bestimmt,
können
die röhrenförmigen hydrogeformten
Elemente im Vergleich mit anderen Verfahren zum Ausbilden von Teilen
mit einer großen
Auswahl von Geometrien versehen werden. Jedes röhrenförmige hydrogeformte Rahmenelement
kann so ausgebildet werden, dass es eine Querschnittgestalt besitzt,
die sich über
seine Länge
kontinuierlich zu der gewünschten
Gestalt ändert
und jedes Rahmenelement kann so ausgebildet werden, dass es über seine
Länge gekrümmt oder "gebogen" ist, um unterschiedliche
Abschnitte eines Fahrzeugrahmens, wie etwa Rahmenlängsträger und
Rahmensäulen
in einem einzigen röhrenförmigen hydrogeformten
Teil zu definieren.
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Das
Ausbilden von Teilen durch Hydroformen schafft die Möglichkeit,
verschiedene gestanzte Teile von vorhandenen gestanzten Rahmen durch einteilige
hydrogeformte Teile zu ersetzen. Wenn das bei einem Fahrzeugrahmen
realisiert wird, der bisher einen gestanzten Aufbau besitzt, könnte ein
vorhandener Fahrzeugrahmenentwurf z. B. leichter, stärker und
bei reduzierten Kosten hergestellt werden, da z.B. weniger Teile
erforderlich wären,
um den Rahmen aufzubauen, während
der Herstellung weniger Maschinen erforderlich wären, weniger Schweißnähte benötigt werden,
weniger Material verwendet wird usw.
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Das
beispielhafte Rahmentragwerk 12 der Führerhausbaugruppe 10 umfasst
hauptsächlich
einen hydrogeformten Aufbau, in dem Rahmentragwerk 12 sind
jedoch einige Komponenten enthalten, die nicht hydrogeformt sind.
Wie später
erläutert
wird, können
andere Ausführungsformen
des Rahmentragwerks, die gemäß den erfindungsgemäßen Prinzipien
aufgebaut sind, einen Aufbau besitzen, der vollständig hydrogeformt
ist.
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Wie
in 9 zu sehen ist, enthält der Lastwagen 14 eine
Lastwagenrahmenbaugruppe 18 und mehrere Räder 20,
die über
(nicht gezeigte) Aufhängungsbaugruppen
an der Rahmenbaugruppe 18 angebracht sind. Die Räder 20 tragen
die Rahmenbaugruppe 18 rollend und enthalten eine Gruppe
von angetriebenen hinteren Rädern 22 und
eine Gruppe von lenkbaren vorderen Rädern 24. Eine Motorbaugruppe 26 (die
in 10 schematisch gezeigt ist), ist an der Rahmenbaugruppe 18 angebracht
und ist funktionsfähig
mit den hinteren Rädern 22 verbunden,
um sie für
die Fortbewegung des Lastwagens 14 anzutreiben. Eine (nicht
gezeigte) Lenkbaugruppe ist in einem Führerhausabschnitt der Führerhausbaugruppe 10 angebracht
und ist funktionsfähig
mit den vorderen Rädern 24 verbunden,
um den fahrenden Lastwagen 14 zu lenken. Die Führerhausbaugruppe 10 ist
an der Rahmenbaugruppe 18 angebracht für eine Bewegung zwischen einer
Betriebsposition (siehe 9), in der die Führerhausbaugruppe 10 an
der Rahmenbaugruppe 18 lösbar festgeklinkt ist, und
einer angehobenen Position (siehe 10), in
der die Führerhausbaugruppe 10 von
der Rahmenbaugruppe 18 ausgerastet und nach oben bewegt
ist, um einen Zugang zu der Motorbaugruppe 26 zu schaffen.
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Rahmentragwerke
für jede
Größe der Führerhausbaugruppe
können
unter Verwendung der Prinzipien des Ausbaus des Rahmentragwerks,
die durch das beispielhafte Rahmentragwerk 12 gelehrt werden,
aufgebaut werden. Es kann z.B. ein Rahmentragwerk gemäß den Erkenntnissen
der Erfindung so aufgebaut werden, dass es eine ausreichende Länge (in
longitudinaler Richtung) aufweist, damit es eine hintere Schlafkabine
enthalten kann, oder es kann ein Rahmentragwerk gemäß den Erkenntnissen
der Erfindung so aufgebaut werden, dass eine geringere longitudinale
Länge besitzt,
so dass die Führerhausbaugruppe
keine Schlafkabine enthält.
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Das
Rahmentragwerk 12 enthält
eine bedeutende Anzahl von röhrenförmigen hydrogeformten Komponenten,
die es einem Fahrzeughersteller ermöglicht, die Vorteile zu realisieren,
die durch die Technologie des Hydroformens röhrenförmiger Elemente geboten werden
(z.B. gegenüber
einem gestanzten und geschweißten
Rahmenaufbau oder einem walzgeformten Aufbau), wie etwa die Verringerung
der Anzahl von Rahmenteilen, die zum Aufbau des Rahmens erforderlich
sind, die Verringerung der Anzahl von Schweißnähten, die zum Aufbau des Rahmens
erforderlich sind (und somit der Gesamtzahl von Schweißnähten, die
zur Montage des Rahmentragwerks 12 erforderlich sind),
die Verringerung der Abfallmenge, die während der Herstellung der einzelnen
Rahmenkomponenten erzeugt wird, usw. Das beispielhafte Rahmentragwerk 12 kann
Komponenten, die nicht hydrogeformt sind (insbesondere ein Paar
von gestanzten vorderen Metallblech-Säulenbaugruppen) verwenden,
um den Aufbau des Rahmentragwerks 12 zu vereinfachen, wie
später beschrieben
wird. Diese und weitere Aspekte des röhrenförmigen hydrogeformten Aufbaus
des Rahmentragwerks 12 werden deutlich, wenn das Rahmentragwerk 12 im
Einzelnen betrachtet wird. Hydrogeformte Rahmentragwerke sind allgemein
bekannt, wie z. B. aus dem übertragenen
US-Patent Nr. 6.092.865
an Jackel u.a. zu sehen ist.
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2 zeigt
gesondert eine untere Rahmenbaugruppe 30 des Rahmentragwerks 12.
Die untere Rahmenbaugruppe 30 umfasst ein Paar von sich
longitudinal erstreckenden, lateral beabstandeten äußeren Längsträgerelementen 32, 34 und
ein Paar von inneren Längsträgerelementen 42, 44 des
röhrenförmigen hydrogeformten
Aufbaus. Da die äußeren Längsträgerelemente 32, 34 und
die innern Längsträgerelemente 42, 44 jeweils
zueinander spiegelbildlich aufgebaut sind, werden lediglich die
Trägerelemente 32 und 42 genauer
erläutert,
wobei die Erläuterung
jedoch gleichfalls für
die Trägerelemente 34 bzw. 44 gilt.
Entsprechende Abschnitte der Trägerelemente 32 und 34 bzw.
der Trägerelemente 42 und 44 sind
zur Vereinfachung der Erläuterung
mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, es ist jedoch klar, dass
diese entsprechenden Abschnitte einen spiegelbildlichen Aufbau haben.
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Das
beispielhafte Trägerelement 32 weist
einen einstückigen
röhrenförmigen hydrogeformten Aufbau
auf und umfasst eine vordere Trägersektion 36,
eine nach oben gewinkelte mittlere Trägersektion und eine im wesentlichen
geradlinige hintere Trägersektion 40.
Die inneren Längsträgerelemente 42, 44 weisen
einen einstückigen
röhrenförmigen hydrogeformten
Aufbau und sind im allgemeinen zwischen den äußeren Längsträgerelementen 32, 34 positioniert.
Jedes innere Längsträgerelement 42, 44 umfasst
eine vordere Trägersektion 46,
eine nach oben gewinkelte mittlere Trägersektion 48 und
eine im wesentlichen geradlinige hintere Trägersektion 50.
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Jedes
hydrogeformte Element 32, 34, 42, 44 weist
vorzugsweise eine röhrenförmige Struktur
mit einem über
seine Länge
geschlossenen Querschnitt und offenen röhrenförmigen Enden auf. Alle Elemente 32, 34, 42, 44 sind
in der Weise hydrogeformt, dass sie über ihre Länge einen kontinuierlich veränderlichen
Querschnitt aufweisen, so dass die genaue Form des Querschnitts
und die Querschnittsfläche
jedes Elements sich über
ihre Länge
verändern,
wie z.B. in 2 gezeigt ist. Ein Abschnitt
einer oberen Wand jedes äußeren Längsträgerelements 32, 34 ist (z.
B. durch Laserschneiden oder ein anderes geeignetes Verfahren) ausgeschnitten
und an zwei Stellen von jedem Element entfernt, um in jedem Element 32, 34 ein
Paar von Säulen
aufnehmenden Öffnungen 70, 72 zu
schaffen. Die Öffnungen 70, 72 nehmen
untere Endabschnitte der B- bzw. C-Säulen auf, wie später beschrieben
wird.
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Eine
sich lateral erstreckende Verbindungsstruktur in Form eines hinteren
röhrenförmigen hydrogeformten
Elements 52 ist mit einem hinteren Endabschnitt von jedem
der äußeren Längsträgerelemente 32, 34 und
jedem der inneren Längsträgerelemente 42, 44 an
Verbindungsstellen 54, 55, 56 bzw. 57 verbunden.
Die Elemente 46 halten das Paar von äußeren Längsträgerelementen 32, 34 in
lateral beabstandetem Verhältnis
zueinander und halten die inneren Längsträgerelemente 42, 44 in
lateral beabstandetem Verhältnis
zueinander und zu den äußeren Längsträgerelementen 32, 34.
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Der
Aufbau der Verbindungsstelle 54 kann aus 5 verstanden
werden. Die Verbindungsstelle 55 ist spiegelbildlich aufgebaut
und wird demzufolge nicht separat erläutert. Sektionen der sich vertikal
erstreckenden Seitenwände 76 (von
denen in 5 lediglich eine gezeigt ist)
und eine Sektion des oberen Wandabschnitts 78 des hinteren Elements 52 sind ausgeschnitten
und entfernt, um in dem Ende des Elements 52 eine Kerbe 80 auszubilden.
Das äußere Längsträgerelement 32 ist
in der Kerbe 80 durch Schweißen (z. B. durch MIG-Schweißen) oder
ein anderes geeignetes Befestigungsverfahren gesichert.
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Der
Aufbau der Verbindungsstelle 56 kann aus 6 verstanden
werden. Sektionen der sich vertikal erstreckenden Seitenwände 82 (von
denen in 6 lediglich eine gezeigt ist)
und eine Sektion der oberen Wand 84 des inneren Längsträgerelements 42 sind
ausgeschnitten und entfernt, um in dem inneren Längsträgerelement 42 eine
Kerbe 86 auszubilden. Das hintere Element 52 ist
in der Kerbe 86 durch Schweißen oder ein anderes geeignetes
Verfahren gesichert. Die Wände 78 des
hydrogeformten Elements 52 und die Wände 82, 84 des
hydrogeformten Elements 42 können unter Verwendung eines
Lasers oder durch ein anderes geeignetes Verfahren geschnitten sein.
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Die
vordere, sich lateral erstreckende Verbindungsstruktur in Form eines
Paars von Anbringungsstrukturen 58, 60 ist zwischen
einen vorderen Endabschnitt jedes äußeren Längsträgerelements 32, 34 und
das zugeordnete innere Längsträgerelement 42 bzw. 44 geschaltet.
Die beispielhaften Anbringungsstrukturen 58, 60 sind
aus einem Metallmaterial aufgebaut und sind an gegenüberliegenden Seitenflächen der
Elemente 32, 42 bzw. 34, 44 z.B. durch
Schweißen
oder eine andere geeignete Verbindungstechnik gesichert. Die Anbringungsstrukturen 58, 60 schaffen
eine Tragestruktur für
Klammern (nicht gezeigt), die verwendet werden, um die Führerhausbaugruppe 10 an
der Lastwagenrahmenbaugruppe 18 schwenkbar anzubringen,
wie in 10 gezeigt ist.
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Wie
in 2 gezeigt ist, ist ein Paar von Bodentragestrukturen 62, 64 an
den vorderen Trägersektionen 46 jedes
inneren Längsträgerelements 42, 44 angebracht.
Jede Tragestruktur 62, 64 kann eine gestanzte
Metallblechstruktur sein, die gegenüberliegende vertikale Wandsektionen 66, 67 und
eine Verbindungswand enthält.
Ein unterer Abschnitt der vertikalen Wandsektionen 66, 67 jeder
Tragestruktur 62, 64 ist an einer jeweiligen Seitenfläche des
zugehörigen
inneren Längsträgerelements 42, 44 durch Schweißen oder
ein anderes geeignetes Verfahren gesichert. Jeder Wandabschnitt 66, 67 umfasst
einen Flansch 68, 70. Jeder Flansch 68, 70 bildet
eine nach oben weisende gewinkelte Unterstützungsfläche, die einen vorderen Endabschnitt
einer Bodenstruktur (die z.B. in 3 gezeigt
ist) der Führerhausbaugruppe 10 trägt.
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Ein
Paar von hinteren Befestigungsklammerbaugruppen 74, 75 ist
mit hinteren Abschnitten des Paars von inneren Längsträgerelementen 42 bzw. 44 verbunden. 6 zeigt
den Aufbau der hinteren Befestigungsklammerbaugruppe 74.
Die Struktur der Klammerbaugruppe 75 kann aus der Beschreibung der
Klammerbaugruppe 74 verstanden werden. Die hintere Befestigungsklammerbaugruppe 74 enthält eine
Klammerbefestigungsstruktur 88, eine Montageklammer 90,
eine Tragestruktur 92 und ein Klinkeneingriffelement 94.
Die Klammerbefestigungsstruktur 88, die Montageklammer 90 und
die Tragestruktur 92 können
aus einem metallischen Material mit geeigneter Festigkeit hergestellt
und durch Stanzen ausgebildet sein. Das innere Längsträgerelement 42 ist (durch
Schneiden oder ein anderes geeignetes Verfahren) so geformt, dass
es eine Kerbe 91 aufweist. Die Klammerbefestigungsstruktur 88 ist
durch Schweißen
oder ein anderes geeignetes Verfahren in der Kerbe 92 des
inneren Längsträgerelements 42 gesichert.
Jede Befestigungsstruktur 88 bildet eine verhältnismäßig breite
(in Bezug auf die Breite des inneren Längsträgerelements 42), nach
unten weisende Oberfläche 98,
an der die Montageklammer 90 angebracht ist. Die Montageklammer 90 umfasst
eine obere Wand 100 und ein Paar sich nach unten erstreckende
vordere und hintere Wände 102, 104.
Eine nach oben weisende Oberfläche
der Wand 100 ist an der nach unten weisenden Oberfläche 98 der
Anbringungsstruktur 88 durch Schweißen oder ein anderes geeignetes
Verfahren gesichert.
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Das
Klinkeneingriffelement 94 ist durch Schweißen oder
ein anderes geeignetes Verfahren in Öffnungen 106, 108,
die in den Wandabschnitten 102 bzw. 104 der Montageklammer 90 ausgebildet
sind, gesichert. Das Klinkeneingriffelement 94 in der beispielhaften
Klammerbaugruppe 74 ist eine lang gestreckte zylindrische
Struktur, die aus einem metallischen Werkstoff hergestellt ist.
Die Tragestruktur 92 weist einen L-förmigen Querschnitt auf, der
einen sich vertikal erstreckenden Wandabschnitt 110 und einen
sich horizontal erstreckenden Wandabschnitt 112 enthält. Die
Tragestruktur 92 ist an dem Rahmentragwerk durch Schweißen oder
ein anderes geeignetes Verfahren gesichert. Der Wandabschnitt 110 ist im
einzelnen an einem Wandabschnitt 76 des röhrenförmigen hydrogeformten
Querelements 52 gesichert. Der Wandabschnitt 112 der
Tragestruktur 92 ist an der Anbringungsstruktur 88 gesichert.
Ein Paar Flansche (wovon in 6 lediglich
einer sichtbar ist) ist an entsprechenden, sich vertikal erstreckenden Seiten
des inneren Längsträgerelements 42 gesichert.
Die Trageklammer 92 hilft, die Klammerbaugruppe 74 an
den Rahmentragwerkelemente 52, 42 zu sichern,
und bedeckt außerdem
das offene röhrenförmige Ende
des inneren Längsträgerelements 42.
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Wie
in den 1 bis 6 gezeigt ist, sind die mehreren
Komponenten der Führerhausbaugruppe
an der unteren Rahmenbaugruppe gesichert, einschließlich Bodenwannenstrukturen
und ein Paar von vorderen Säulenbaugruppen.
Jede dieser Komponenten der Führerhausbaugruppe
kann nicht hydrogeformt sein. Bei der beispielhaften Führerhausbaugruppe 10 sind
alle Komponenten aus gestanztem Blechmaterial aufgebaut.
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Wie
am besten in 3 sichtbar ist, besitzt die
Führerhausbaugruppe 10 eine
mehrteilige Bodenstruktur (obwohl die Bodenstruktur bei einigen Ausführungsformen
der Führerhausbaugruppe
einen einteiligen Aufbau aufweisen kann), die eine mittlere Bodenwannenstruktur 142,
ein Paar von seitlichen Bodenwannenstrukturen 144, 146 und
eine sich lateral erstreckende hintere Bodenwannenstruktur 148 enthält. Die
seitlichen Bodenwannenstrukturen 144, 146 sind
an Abschnitten der beiden Paare von Längsträgerelementen 32, 42 bzw. 34, 44 gesichert. Ein
vorderer Abschnitt jeder seitlichen Bodenwannenstruktur 144, 146 wird
durch das Paar von Tragestrukturen 62, 64, die
an den Längsträgerelementen 42, 44 angebracht
sind, getragen.
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Ein
hinterer Abschnitt der mittleren Bodenwannenstruktur 142 ist
an den inneren Längsträgerelementen 42, 44 gesichert
und wird von diesen getragen. Ein vorderer Abschnitt der mittleren
Bodenwannenstruktur 142 ist an den Tragestrukturen 62, 64 gesichert.
Die sich longitudinal erstreckenden seitlichen Randabschnitte der
mittleren Bodenwannenstruktur 142 sind an angrenzenden,
sich longitudinal erstreckenden seitlichen Randabschnitten der seitlichen Bodenwannenstrukturen 144, 146 gesichert.
Die hintere Bodenwannenstruktur 148 erstreckt sich lateral zwischen
den äußeren Längsträgerelementen 32, 34 und
ist an hinteren Abschnitten der äußeren Längsträgerelemente 32, 34,
an einer nach vorne weisenden Seitenfläche des hinteren Elements 52 und
an Abschnitten der inneren Längsträgerelemente 42, 44 gesichert.
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Die
hinteren Trägersektionen 36, 46 der
mittleren Trägersektionen 38, 48 und
ein vorderer Abschnitt der hinteren Sektionen 40, 50 der äußeren bzw.
inneren Längsträgerelemente 32, 34 bzw. 42, 44 definieren
im allgemeinen die longitudinale Erstreckung des Führerhausbauabschnitts 150 der
Führerhausbaugruppe.
Die hinteren Abschnitte jeder der hinteren Sektionen der äußeren und
inneren Längsträgerelemente
definieren im allgemeinen die longitudinale Erstreckung eines Abschnitts 152 des
hinteren Abteils der Führerhausbaugruppe.
Wie später
erläutert
wird, kann der Abschnitt 152 des hinteren Abteils der Führerhausbaugruppe 10 zur
Verwendung als ein Aufbewahrungsabteil oder als eine Schlafkabine, die
ein oder mehrere Betten enthält,
aufgebaut sein.
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Ein
Paar von vorderen Säulenstrukturen 154, 156 ist
an einer unteren Rahmenbaugruppe 30 montiert. Die vorderen
Säulenstrukturen
des beispielhaften Rahmentragwerks enthalten ein Paar vorderer Säulenbaugruppen 154, 156 (die
in 3 teilweise gezeigt sind bzw. wovon eine Säulenbaugruppe 154 z.B.
in den 7 und 8 als Querschnittansicht bzw.
als Explosionsansicht gezeigt ist). Die vorderen Säulenbaugruppen 154, 156 sind
in dem beispielhaften Rahmentragwerk 12 zueinander spiegelbildlich
aufgebaut und können
einen Aufbau aus gestanztem Metallblech aufweisen. Wegen des spiegelbildlichen
Aufbaus wird lediglich die Baugruppe 154 genau betrachtet.
Jede vordere Säulenbaugruppe 154, 156 ist
mit einem entsprechenden äußeren Längsträgerelement 32 bzw. 34 verbunden
und erstreckt sich von diesem nach oben. Wie später erläutert wird, bildet jede vordere
Säulenbaugruppe 154, 156 einen
unteren Ab schnitt der vordersten Säule oder A-Säule an jeder
Seite des Rahmentragwerks 12.
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Der
Aufbau der vorderen Säulenbaugruppe 154 und
die Art, wie die Komponenten der Säulenbaugruppe 154 und
das äußere Längsträgerelement 34 miteinander
verbunden sind, kann z.B. aus den 3, 4, 7 und 8 verstanden
werden. Die vordere Säulenbaugruppe 154 enthält ein äußeres Säulenelement 158 und
ein inneres Säulenelement 160. 8 zeigt
einen Teilabschnitt der vorderen Trägersektion 36 des äußeren Längsträgerelements 34,
die inneren und äußeren Säulenelemente 158, 160 und
einen Teilabschnitt eines oberen Längselements 162 (das
später
beschrieben wird) des Rahmentragwerks 12 in einer Darstellung
mit aufgelösten
Einzelteilen. Die inneren und äußeren Säulenelemente 158, 160 können gestanzte
Metallblechstrukturen sein, die untereinander und an dem röhrenförmigen äußeren Längsträgerelement 32 durch Schweißen oder
ein geeignetes Verfahren gesichert sind.
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Ein
unterer Abschnitt 164 des inneren Säulenelements 160 ist
an dem äußeren Längsträgerelement 32 durch
Schweißen
oder ein anderes geeignetes Verfahren gesichert. Ein unterer Abschnitt 168 des äußeren Säulenelements 158 ist
an dem äußeren Längsträgerelement 32 gesichert.
Obere Abschnitte der äußeren und
inneren Säulenelemente 158, 160 sind
in dem montierten Rahmentragwerk 12 untereinander gesichert.
Ein vorderer Endabschnitt des oberen Längselements 162 ist
zwischen dem äußeren und
dem inneren Säulenelement 158, 160 in dem
montierten Rahmentragwerk 12 gesichert.
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Das
obere Längselement 162 kann
an dem inneren Säulenelement 160 gesichert
werden, bevor das äußere Säulenelement 158 an
dem inneren Säulenelement 160 und
dem oberen Längselement 162 gesichert
wird, oder alternativ kann das Rahmentragwerk montiert werden, indem
das äußere und
das innere Säulenelement 158, 160 aneinander
gesichert werden und anschließend
das freie Ende des oberen Längselements 162 zwischen
ihnen gesichert wird.
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Jede
vordere Säulenbaugruppe 154, 156 weist
einen geschlossenen röhrenähnlichen
Querschnitt auf (siehe z. B. 7). Das
innere und das äußere Säulenelement 160, 158 umfassen
jeweils einen sich nach außen
erstreckenden Wandabschnitt 169 bzw. 171, die
(z.B. durch Schweißen)
aneinander in einem überlappenden
anstoßenden
Eingriff sind. Wandabschnitte 173, 175 des inneren
bzw. des äußeren Säulenelements 160, 158 sind
(z.B. durch Schweißen)
aneinander in einem überlappenden
anstoßenden
Eingriff. Der röhrenförmige Aufbau
der vorderen Säulenbaugruppen 154, 156 bilden
die A-Säulen mit
einem hohen Festigkeitsgrad. Das äußere Säulenelement 158 enthält eine
Ausnehmung 177, die so geformt ist, dass sie einen Umfangsabschnitt
der (nicht gezeigten) Fahrzeugtür
aufnimmt. Die Ausnehmung 177 enthält eine nach vorne weisende
Wandoberfläche 179,
die dazu ausgelegt und angeordnet ist, mit einer (nicht gezeigten)
Türabdichtung
in Eingriff zu gelangen, um die geschlossene Fahrzeugtür abzudichten.
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Die
vorderen Säulenbaugruppen 154, 156 und
die mehreren oberen röhrenförmigen hydrogeformten
Elemente bilden eine obere Rahmenbaugruppe 181, die an
der unteren Rahmenbaugruppe 30 angebracht ist, um den oberen
Abschnitt des Rahmentragwerks 12 zu schaffen. Die oberen
röhrenförmigen hydrogeformten
Elemente umfassen das Paar von oberen Längselementen 162, 163,
ein röhrenförmiges hydrogeformtes
U-förmiges Zwischenelement 170 und
ein röhrenförmiges hydrogeformtes
U-förmiges
hinteres Element 172. Die montierte obere Rahmenbaugruppe 181 bildet
eine käfigähnliche
Struk tur, die in der montierten Führerhausbaugruppe 10 mehrere
Karosserietafeln trägt.
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Wie
in 4 zu sehen ist, ist das Zwischenelement 170 ein
hydrogeformtes Querelement in Form eines umgekehrten U mit einem
mittigen Buchtabschnitt 174 und einem Paar von Schenkelabschnitten 176, 177,
die sich von Verbindungsstellen 178, 179 an entsprechenden
entgegengesetzten Enden des Buchtabschnitts 174 abwärts erstrecken.
Das hintere Querelement 172 ist ein weiteres hydrogeformtes
Querelement in Form eines umgekehrten U mit einem mittigen Buchtabschnitt 180 und
einem Paar von Schenkelabschnitten 182, 183, die
sich von Verbindungsstellen 184, 185 an entsprechenden
entgegengesetzten Enden des Buchtabschnitts 180 abwärts erstrecken.
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Ein
freies Ende jedes Schenkelabschnitts 176, 177 des
mittleren Querelements 170 ist (an Verbindungsstellen 196, 197)
mit einem entsprechenden äußeren Längsträgerelement 32, 34 verbunden,
um ein Paar von mittleren Säulenstrukturen
zu bilden (die in dem beispielhaften Rahmentragwerk 12 die B-Säulen sind).
Der Buchtabschnitt 174 des mittleren Querelements 170 bildet
eine Anbringungs- und Tragestruktur für ein (nicht gezeigtes) Dach
der montierten Führerhausbaugruppe 10.
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Ein
freies Ende jedes Schenkelabschnitts 182, 183 des
hinteren Querelements 172 ist (an Verbindungsstellen 198, 199)
mit einem entsprechenden äußeren Längsträgerelement 32, 34 verbunden,
um ein Paar von hinteren Säulenstrukturen
zu bilden (die in dem beispielhaften Rahmentragwerk 12 die C-Säulen darstellen).
Der Buchtabschnitt 180 des hinteren Querelements 172 bildet
eine Anbringungs- und Tragestruktur für ein (nicht gezeigtes) Dach
der montierten Führerhausbaugruppe 10.
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Die
Verbindungsstellen 196, 197, 198, 199 weisen
einen ähnlichen
Aufbau auf und können
aus der Erläuterung
der Verbindungsstelle 198 verstanden werden. Die Verbindungsstelle 198 ist
in 5 im Querschnitt gezeigt. Die Öffnung 72 in dem äußeren Längsträgerelement 32 ist
so bemessen, dass sie einen freien Endabschnitt des Schenkels 182 des Querelements 172 aufnimmt.
Wenn der Schenkel 182 durch die Öffnung 72 plaziert
wird, sind die entgegengesetzten äußeren Oberflächen der Wandabschnitte 201, 202 des
Schenkels 182 in einem anstoßenden Eingriff an den inneren
Oberflächen
von entgegengesetzten, im allgemeinen sich vertikal erstreckenden
Wandabschnitten 203, 205 des äußeren Längsträgerelements 32. Der
Schenkelabschnitt 182 und das äußere Längsträgerelement 32 können z.B.
durch Schweißen
(MIG-Schweißen, einseitiges
Punktschweißen
usw.) oder durch ein anderes geeignetes Verfahren aneinander gesichert werden.
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Wie
in Figur zu sehen ist, haben die oberen Längselemente 162, 163 in
dem beispielhaften Rahmentragwerk 12 einen spiegelbildlichen
Aufbau. Deswegen wird lediglich das obere Längselement 162 genau
betrachtet. Entsprechende Abschnitte der beiden oberen Längselemente 162, 163 werden
zur einfachen Erläuterung
mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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Das
obere Längselement 162 enthält einen sich
longitudinal erstreckenden trägerbildenden
Abschnitt 192 und einen säulenbildenden Abschnitt 194.
Der trägerbildende
Abschnitt 192 des oberen Längselements 162 ist
im allgemeinen überlagert
an den Querelementen 170, 172 an Verbindungsstellen 195, 197 gesichert
und das freie Ende des säulenbildenden
Abschnitts 194 ist an einem oberen Abschnitt der vorderen
Säulenbaugruppe 154 gesichert.
Der säulenbil dende
Abschnitt 194 des oberen Längselements 162 und
die zugeordnete vordere Säulenbaugruppe 154 bilden
eine A-Säule
des beispielhaften Rahmentragwerks 12.
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In
dem beispielhaften Rahmentragwerk ist die Verbindungsstelle 178 des
Mittelquerelements 170 flächig an einen Mittelabschnitt
des Trägerabschnitts 192 eines
entsprechenden oberen Längselements 162 geschweißt oder
auf andere Weise daran befestigt. Die Verbindungsstelle 184 des
hinteren Querelements 172 ist gleichfalls flächig an
einen hinteren Abschnitt des trägerbildenden
Abschnitts 192 des oberen Längselements 162 geschweißt oder
auf andere Weise daran befestigt. Der trägerbildende Abschnitt 192 ist
somit mit einem oberen Abschnitt einer zugeordneten hinteren Säulenstruktur
gekoppelt und erstreckt sich davon nach vorne, um einen Dachunterstützungsträger zu bilden,
der einen Abschnitt des Dachs der montierten Führerhausbaugruppe 10 unterstützt.
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Mehrere
Platten sind an der oberen Rahmenbaugruppe 181 montiert
(siehe z. B. die 1 und 4). Eine
obere Trägerbaugruppe 199 ist
zwischen den oberen Längselementen 162, 163 im
allgemeinen in dem Bereich der Verbindungsstellen zwischen den trägerbildenden
Elementen 192 und deren säulenbildenden Abschnitten 194 montiert.
Die obere Trägerbaugruppe 199 kann
einen mehrteiligen Aufbau aus gestanztem Metallblech haben (wie
bei dem beispielhaften Rahmentragwerk 12 gezeigt ist) und
kann zwischen den oberen Längselementen 162, 163 durch
Schweißen
oder ein anderes geeignetes Verfahren montiert und gesichert sein.
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Wie
in 1 zu sehen ist, ist ein Paar von unteren vorderen
Trägerstrukturen 200, 202 zwischen
den vorderen Säulenbaugruppen 154, 156 angebracht.
Die unteren vorderen Trägerstrukturen 200, 202 können einen
Aufbau aus gestanztem Metallblech haben und können durch Schweißen oder ein
anderes geeignetes Verfahren an dem Rahmentragwerk 12 gesichert
sein. Die unteren vorderen Trägerstrukturen 200, 202 tragen
einen unteren Rand einer vorderen Windschutzscheibe (nicht gezeigt)
der Führerhausbaugruppe 10 und
bilden eine Trägerstruktur
für eine
(nicht gezeigte) Fahrzeuginstrumententafel (Prallplatte) der montierten
Führerhausbaugruppe 10.
Die untere vordere Trägerstruktur 200 enthält mehrere Öffnungen 203,
die für
die Montage von Elementen, wie z.B. Fahrzeugscheinwerfer verwendet
werden können.
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Eine
obere vordere Trägerstruktur 204 ist
an der oberen vorderen Trägerstruktur 199 angebracht. Die
obere vordere Trägerstruktur 204 kann
einen Aufbau aus gestanzten Metallblechen aufweisen (wie bei dem
beispielhaften Rahmentragwerk 12 gezeigt ist) und kann
einen einteiligen oder mehrteiligen Aufbau haben (bei dem beispielhaften
Rahmentragwerk 12 ist der Aufbau mehrteilig). Die obere
vordere Trägerstruktur 204 kann
durch Schweißen
oder ein anderes geeignetes Verfahren an der oberen vorderen Trägerbaugruppe 199 gesichert
sein. Die obere vordere Trägerstruktur 204 und
die obere vordere Trägerbaugruppe 199 schaffen
eine Unterstützung
für einen
vorderen Abschnitt des Dachs (nicht gezeigt) der Führerhausbaugruppe 10 und
für einen
oberen Abschnitt der Fahrzeugwindschutzscheibe.
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Ein
Paar von seitlichen Strukturen 206, 208 (mit einem
gegenseitigen spiegelbildlichen Aufbau in dem beispielhaften Rahmentragwerk 12)
ist an den B- und C-Säulenpaaren 176, 182 bzw. 177, 183 sowie
an den Trägerabschnitten 40, 192 an
jeder Seite des Rahmentragwerks 12 angebracht. Die seitlichen Strukturen 206, 208 können einen
Aufbau aus gestanzten Metallblechen haben (wie bei dem beispielhaften
Rahmentragwerk 12 gezeigt ist) und können durch Schweißen oder
ein anderes geeignetes Verfahren an dem Rahmentragwerk 12 gesichert
sein.
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Ein
Paar von oberen hinteren Trägerstrukturen 210, 212 und
ein Paar von unteren hinteren Trägerstrukturen 214, 216 sind
am hinteren Teil des Rahmentragwerks 12 angebracht. Die
Strukturen 210, 212, 214, 216 können einen
Aufbau aus gestanzten Metallblechen haben und können durch Schweißen oder
ein anderes geeignetes Verfahren an dem Rahmentragwerk 12 gesichert
sein. Die oberen hinteren Strukturen 210, 212 sind
an den Schenkelabschnitten 182, 183 und an dem
Querabschnitt 180 des U-förmigen Elements 172 gesichert.
Die unteren hinteren Strukturen 214, 216 sind
an dem Querelement 52 und an den unteren Abschnitten der Schenkelabschnitte 182, 183 des
U-förmigen
Elements 172 gesichert. Die oberen und unteren hinteren
Strukturen 210, 212, 214, 216 sind
gemeinsam längs
einer Naht 218 gesichert.
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Ein
Paar von Türabdichtungs-Verbindungsstrukturen 217, 219 sind
an der Türöffnung 221 an
jeder Seite der Führerhausbaugruppe 10 angebracht. Jede
Türabdichtungs-Verbindungsstruktur 217, 219 kann
einen Aufbau aus gestanzten Metallblechen haben und kann in der
Nähe der
Verbindungsstellen 195 bzw. 196 an dem Rahmentragwerk 12 gesichert sein,
um eine genaue Übergangsoberfläche zu schaffen,
um an einer Türabdichtung
(nicht gezeigt) in Eingriff zu gelangen, um eine zugehörige Fahrzeugtür (nicht
gezeigt) abzudichten, wenn diese geschlossen ist.
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Verfahren
zum Hydroformen
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Da
viele der strukturellen Merkmale aller hydrogeformten Elemente während einer
Operation zum Hydroformen ausgebildet werden, die diese erzeugt,
wird ein bevorzugtes Verfahren zum Hydroformen der röhrenförmigen hydrogeformten Komponenten
des Rahmentragwerks 12 betrachtet. Eine Operation zum Hydroformen
zum Ausbilden eines röhrenförmigen hydrogeformten äußeren Längsträgerelements 32 kann
aus den 11 und 12 verstanden
werden. Jedes hydrogeformte Element (wie etwa ein hydrogeformtes
U-förmiges
Element 170 oder 172, ein hydrogeformtes oberes
Längselement 162, 163 oder
ein hydrogeformtes Längsträgerelement 32, 34, 42, 44)
kann aus einem geeignet geformten röhrenförmigen Rohteil ausgebildet
werden.
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Ein
beispielhaftes Rohteil 220 zum Ausbilden des äußeren Längsträgerelements 32 ist
in 11 gezeigt. Das Rohteil 220 ist aus einem
geeigneten metallischen Werkstoff aufgebaut und besitzt eine Sektion
mit geschlossenem Querschnitt und offene röhrenförmige Enden. Das beispielhafte
Rohteil 220 ist aus einer geeigneten Stahlklasse hergestellt. Alle
Rohteile 220 können
durch ein beliebiges geeignetes Verfahren gebildet sein. Ein durchgehender Streifen
aus metallischem Werkstoff kann z.B. durch Walzformen zu einem Rohr
gebildet werden und anschließend
nahtgeschweißt
werden, damit sich eine Sektion mit geschlossenem Querschnitt ergibt.
Alternativ kann eine durchgehende Länge eine Metallrohrs durch
Extrusion gebildet werden. Die durchgehende röhrenförmige Struktur kann dann auf
die Länge
geschnitten werden, die zum Bilden des Rohteils 220 erforderlich
ist.
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Das
Rohteil 220 wird in eine Winkelform gebogen, bevor es in
ein Pressnest zum Hydroformen gelegt wird. Das Rohteil 220 enthält einen
vorderen Abschnitt 222, einen Mittelabschnitt 224 und
einen hinteren Abschnitt 226. Das Rohteil 220 kann
in einer per Computer numerisch gesteuerten ("CNC")
Biegemaschine gebogen werden, bevor es in das Pressnest gelegt wird
oder kann alternativ durch Streckbiegen gebogen werden, um die Winkelform
zu erreichen. Wenn ein verhältnismäßig "scharfer" Winkel (d. h. unter
einem Winkel größer als
30°) in
einem Rohteil ausgebildet werden soll, kann der scharfe Winkel gemäß den Erkenntnissen
der US-Patentschrift Nr. 5.953.945 mit dem Titel METHOD AND APPARATUS FOR
WRINKLE-FREE HYDROFORMING OF ANGLED TUBULAR PARTS ausgebildet werden.
Die Erkenntnisse des Referenz-Patents '945 können verwendet
werden, um die Ausbildung von Falten während der Biegeoperation, insbesondere
an dem konkaven Abschnitt jeder Biegung in einem hydrogeformten
Teil zu verhindern. Ein geeignetes Schmiermittel kann auf der Außenseite
des Rohteils 220 aufgebracht werden, bevor es in das Pressnest
gelegt wird.
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Nach
dem Biegen wird das Rohteil 220 zwischen die Presshälften 228, 230 einer
Pressbaugruppe 232 gelegt und die Baugruppe 232 wird
geschlossen, indem die beiden Presshälften 228, 230 zusammengeführt werden.
Das Rohteil 220 wird vorzugsweise in ein Fluidbad eingetaucht,
so dass es mit Hydroformungsfluid (das in der schematischen Darstellung
der 11 und 12 nicht
gezeigt ist) gefüllt ist.
Eine Hydroformungs-Stempelbaugruppe 234, 236 ist
an den beiden Enden des röhrenförmigen Rohteils 220 in
Eingriff (siehe z. B. 12), so dass ein Stempelelement 238, 240 jeder
Baugruppe 234, 236 ein entsprechendes Ende eines
röhrenförmigen Rohteils 220 abdichtet.
Die Stempelelemente 238, 240 enthalten Hydraulikverstärker, die
das Hydroformungsfluid mit Druck beaufschlagen können, wodurch der Fluiddruck
des in dem Rohteil 220 befindlichen Fluids erhöht wird,
um die röhrenförmige metallische
Wand 242 des röhrenförmigen Rohteils 220 nach
außen
in Formgleichheit mit den Pressflächen 224 des Pressnests
zu weiten (oder zu verformen) (wie z.B. in dem Referenz-Patent '945 beschrieben ist),
um dadurch ein hydrogeformtes äußeres Längsträgerelement 32 mit
einer äußeren Oberfläche, die in
einer vorgegebenen unregelmäßigen Gestalt
festgelegt ist, auszubilden.
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Das
Rohteil 220 kann z.B. einen im Wesentlichen gleichmäßigen Durchmesser
und einen im Wesentlichen kreisförmigen
Querschnitt über
seine Länge
vor der Ausweitung nach außen
während
des Hydroformungsprozesses haben. Nach dem Hydroformen hat das hydrogeformte
Element einen Querschnitt, der durch die Form des Pressnests festgelegt ist.
Die Form aller Pressnester, die verwendet werden, um das äußere Längsträgerelement 32 auszubilden,
entspricht daher der Form der äußeren Oberfläche des
Elements 32. Eine Änderung
der Querschnittskonfiguration des röhrenförmigen hydrogeformten Elements 32 kann
jedoch realisiert werden, ohne von den Prinzipien der vorliegenden
Erfindung abzuweichen.
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Der
Hydroformungsprozess kann computergesteuert erfolgen. Die Strömung des
Hydroformungsfluids kann in der Weise gesteuert werden, dass wiederum
die Weise, wie der metallische Werkstoff des Rohteils 220 während des
Hydroformungsprozesses (in einer radialen Richtung) nach außen geweitet
wird, gesteuert wird. Die Stempelelemente 314, 316 können außerdem so
gesteuert werden, dass sie während
der Hydroformung an entgegengesetzten Enden des Rohteils 220 axial
einwärts
gedrückt
werden, um während
der Ausweitung nach außen
in dem Rohteil 220 ein Metallfluss (in einer axialen Richtung)
bewirkt wird.
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Der
Fluiddruck und der axiale Druck können unabhängig voneinander ausgeübt und gesteuert werden.
Die Enden des röhrenförmigen Rohteils 220 können während der
Ausweitung nach außen
axial einwärts
gedrückt
werden, um die Wanddicke des vollständig ausgebildeten hydrogeformten
Elements in einem vorgegebenen Bereich der Wanddicke des ursprünglichen
röhrenförmigen Rohteils 220 aufrechtzuerhalten.
Die Stempelelemente 238, 240 können z.B. so betätigt werden,
dass die Wanddicke der nach außen
geweiteten Wandabschnitte des Rohteils 220 in der Weise
aufrechterhalten wird, dass die Wanddicke des resultierenden hydrogeformten
Elements in einem Bereich von etwa ±10% der ursprünglichen
Wanddicke des Rohteils 220 liegt (d. h. um eine Verdünnung der
Wand während
der Weitung des Rohrs in Richtung des Durchmessers nach außen auszugleichen).
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Wenn
in dem Element 32 Löcher
auszubilden sind, können
die Löcher
ausgebildet werden, während
sich das Element 32 während
der Hydroformungsoperation in der Pressbaugruppe 232 befindet,
oder sie können,
nachdem das hydrogeformte Element 32 aus der Pressbaugruppe
entnommen wurde, gemeinsam mit einer erforderlichen Weiterverarbeitung
des Elements 32 ausgebildet werden. Löcher können während des Hydroformungsprozesses
bei einer Hydrostanzoperation ausgebildet werden, wie z.B. in dem
US-Patent Nr. 5.460.026 offenbart ist.
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Alternativ
können
Löcher
(wie etwa die Löcher 70 und 72)
oder Kerben mit verschiedenen Größen und
Formen (z. B. unter Verwendung eines Lasers) in dem Element 32 ausgeschnitten
werden, nachdem die Hydroformungsoperation abgeschlossen ist und
die hydrogeformte Komponente aus der Pressbaugruppe 232 entnommen
wurde.
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Wie
erwähnt
wurde, werden die Öffnungen 70, 72 in
den äußeren Längsträgerelementen 32, 34 ausgeschnitten,
um die B- und C-Säulen
aufzunehmen. Die Öffnungen 70 für die B-Säulen befinden sich
in dem beispielhaften Rahmentragwerk 12 am vordersten Ende
der hinteren Sektion 40 von jedem der äußeren Längsträgerelemente 32, 34.
Die B-Säulen
werden positioniert, um die hintere Erstreckung der Türöffnung 221 und
definieren. Die Öffnungen 72 für die C-Säulen befinden
sich an dem hintersten Ende der hinteren Sektion 40 von
je dem der äußeren Längsträgerelemente 32, 34.
Aus 1 ist klar, dass z. B. die Länge der hinteren Sektionen 40, 50 der äußeren und
inneren Längsträgerelemente 32, 34 bzw. 42, 44 den
Abstand zwischen den B- und C-Säulen
festlegt und die Länge
des Abschnitts des hinteren Abteils (oder des Abschnitts der Schlafkabine) 152 der
Führerhausbaugruppe 10 grob
festlegt. Demzufolge kann die Länge
des hinteren Abteils 10 durch die Änderung der Länge der
hinteren Sektionen 40, 50 der äußeren und inneren Längsträgerelemente 32, 34, 42, 44 und
der Länge
der hinteren Abschnitte der trägerbildenden
Abschnitte 192 des oberen Längselements 162, 163 verändert werden.
Wie erwähnt
wurde, kann der Abschnitt 152 des hinteren Abteils der
Führerhausbaugruppe 10 so
hergestellt werden, dass er ausreichend lang ist, dass er z. B. eine
Schlafkabine in dem hinteren Abschnitt der Führerhausbaugruppe enthalten
kann. Da die Länge
des hinteren Führerhausabschnitts 152 bei
verschiedenen Führerhausbaugruppen
variieren kann, kann die Schlafkabine einer bestimmten Führerhausbaugruppe
so entworfen werden, dass sie eine von einem großen Bereich von Abmessungen
haben kann.
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Das
Hydroformen von röhrenförmigen Elementen
ist insbesondere gut geeignet für
den Aufbau von Führerhausbaugruppen,
die einen großen
Bereich von Abmessungen der Schlafkabine haben, da eine einzelne
Pressbaugruppe so aufgebaut sein kann, dass sie die Fertigung von
hydrogeformten Elementen mit einem großen Längenbereich ermöglicht. Aus
der Erläuterung
des obigen Hydroformungsprozesses wird insbesondere deutlich, dass
jedes Längselement 162, 163,
jedes innere Längsträgerelement 42, 44 und
jedes äußere Längsträgerelement 32, 34 in
einer entsprechenden Pressbaugruppe hydrogeformt wird. Jede Pressbaugruppe
kann so aufgebaut sein, dass sie Rohteile mit einem großen Längenbereich
aufnimmt, so dass eine einzelne Gruppe von Hydroformungs- Pressbaugruppen verwendet
werden kann, um röhrenförmige hydrogeformte
Teile zum Aufbau von Führerhausbaugruppen,
die einen großen
Längenbereich
haben, zu fertigen. Dadurch kann eine einzelne Gruppe von Pressbaugruppen Komponenten
für einen
großen
Bereich von Führerhausbaugruppen
fertigen, von denen einige keine Schlafkabine und andere wiederum
Schlafkabinen mit einem großen
Bereich der Abmessungen besitzen.
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Dieses
Konzept kann z. B. aus einer Betrachtung der 11 bis 13 verstanden
werden, die die Verwendung einer einzelnen Pressbaugruppe 232 veranschaulicht,
um ein verhältnismäßig kurzes äußeres Längsträgerelement 32 (11 und 12)
und ein verhältnismäßig langes äußeres Längsträgerelement 250 (13)
zu fertigen.
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11 zeigt
das Rohteil 220 in dem Pressnest 244 vor der Ausweitung. 12 zeigt
das äußere Längsträgerelement 32,
das durch die Ausweitung des Rohteils 220 in Formgleichheit
mit dem Pressnest 244 ausgebildet wurde. Der vordere Abschnitt 222 des
Rohteils 220 bildet im allgemeinen den vorderen Abschnitt 36 des
Trägerelements 32,
der Mittelabschnitt 244 bildet den Mittelabschnitt 38 des
Trägerelements 32 und
der hintere Abschnitt 226 bildet die hintere Sektion 40 des
hinteren Elements 32. 13 zeigt
das äußere Längsträgerelement 250 nach
der Ausweitung des Rohteils, aus dem es ausgebildet wurde (wobei
das Rohteil für
das Element 250 nicht gezeigt ist). Aus einem Vergleich
der 12 und 13 kann
erkannt werden, dass die vorderen Abschnitte 36 und 252 eine
gleiche Länge besitzen
und dass die Mittelabschnitte 38 und 284 eine
gleiche Länge
besitzen, dass jedoch die Länge des
hinteren Abschnitts 256 des äußeren Längsträgerelements 250 größer ist
als die Länge
des hinteren Abschnitts 40 des äußeren Längsträgerelements 32. Das
Rohteil (das, wie erwähnt
wurde, nicht gezeigt ist), aus dem das äußere Längsträgerelement 250 gefertigt
wird, besitzt vordere und mittlere Abschnitte, de ren Länge gleich
der des vorderen bzw. mittleren Abschnitts 36, 38 des
Rohteils ist, besitzt jedoch einen hinteren Abschnitt, der größer als
die Länge
der hinteren Sektion 40 des Rohteils 220 ist. Dadurch
entspricht die Länge
des hinteren Abschnitts eines bestimmten Rohteils, das zum Bilden eines äußeren Längsträgerelements
verwendet wird, (näherungsweise)
der gewünschten
Länge des
die Schlafkabine definierenden Abschnitts der Führerhausbaugruppe, die aufgebaut
wird.
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Das
Pressnest 244 der Pressbaugruppe 232 ist so geformt,
dass es Rohteile mit einem großen Längenbereich
aufnimmt, um Trägerelemente
zu fertigen, die einen großen
Bereich der entsprechenden Länge
besitzen. Es kann erkannt werden, dass jedes der inneren Längsträgerelemente
und oberen Längselemente
einen hinteren Abschnitt enthält,
der eine Länge
definiert, die der Länge
der Schlafkabine des Rahmentragwerks entspricht, die daraus aufgebaut werden
soll. Die Hydroformungswerkzeuge 234, 236 können des
weiteren in entsprechende Enden des Pressnests 244 ausreichend
weit eingesetzt werden, damit sie an den entsprechenden röhrenförmigen Enden
des Rohteils anliegen und diese abdichten. Dadurch kann das Werkzeug 236 ausreichend
weit eingesetzt werden, um an dem hinteren Ende eines Rohteils in
Eingriff zu gelangen, unabhängig
davon, wie lang dessen hinterer Abschnitt ist.
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Es
kann außerdem
erkannt werden, dass es nicht erforderlich ist, dass die hinteren
Sektionen 40 der äußeren Längsträgerelemente 32, 34 (und
die entsprechenden Sektionen des Pressnests 244 der Pressbaugruppe 232)
und die einsetzbaren Abschnitte der Hydroformungswerkzeuge im Wesentlichen
geradlinig sind. Die hintere Sektion der äußeren Längsträgerelemente (wobei die inneren
Längsträgerelemente
hintere Abschnitte der trägerbildenden
Abschnitte der obe ren Längselemente
darstellen können)
kann z. B. eine gebogene oder eine andere, nicht geradlinige Form
besitzen. Die Abschnitte des Pressnests der Pressbaugruppe, die
den nicht geradlinigen Abschnitten mit variabler Länge entsprechen,
und die zugehörigen
einsetzbaren Abschnitte der Hydroformungswerkzeuge können ebenfalls nicht
geradlinig sein.
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Die
Führerhausbaugruppe 10 wird
auf der Lastwagenrahmenbaugruppe 18 montiert und in herkömmlicher
Weise zwischen ihrer angehobenen Position und der Betriebsposition
bewegt. Die Operation zum Anheben und Absenken kann motorisch oder manuell
erfolgen. Ein Paar von Rastklinkenbaugruppen 282 (in 10 schematisch
gezeigt) ist an der Lastwagenrahmenbaugruppe 18 montiert
und gelangt an dem Paar von Klinkeneingriffelementen 94 der
Klammerbaugruppen 74, 75 der Führerhausbaugruppe 10 lösbar in
Eingriff, um die Führerhausbaugruppe
in ihrer Betriebsposition zu halten. Die zwei Paare von Längsträgerelementen 32, 34 und 42, 44, die
vorderen Verbindungsstrukturen 58, 60 und das hintere
U-förmige
Element 172 bilden die Führerhausbaugruppe 10 mit
einem hohen Grad der strukturellen Festigkeit, die ermöglicht,
dass die Führerhausbaugruppe 10 ohne
Verformung in ihre angehobene Position geschwenkt werden kann.
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Andere
Ausführungsformen
des Rahmentragwerks sind jedoch möglich. Es könnte z. B. ein Rahmentragwerk
für eine
Führerhausbaugruppe konstruiert
werden, bei dem jedes obere Längselement
einen säulenbildenden
Abschnitt, der die vollständige
A-Säule
ausbildet, und einen einteiligen trägerbildenden Abschnitt enthält. Es ist
z. B. vorgesehen, dass dann, wenn die Säule und der Dachträger insgesamt
durch ein einzelnes hydrogeformtes Element bereitgestellt werden,
das obere Längselement aus
einem einzelnen einteiligen Rohteil ausgebildet wird oder alternativ
aus einem Rohteil ausgebildet wird, das zwei röhrenförmige metallische Strukturen mit
unterschiedlichem Durchmesser enthält, die stirnseitig zusammengeschweißt sind,
um ein Rohteil zu bilden, das dann (wahlweise) gebogen und hydrogeformt
wird. Um ein Rohteil aus zwei röhrenförmigen Strukturen
mit unterschiedlichen Durchmessern zu bilden, könnte z. B. ein Ende mit einem
kleinen Durchmesser aufgeweitet werden, damit es einen Durchmesser
besitzt, der gleich dem Durchmesser des Rohteils mit größerem Durchmesser
ist. Das aufgeweitete Ende der röhrenförmigen Struktur
mit kleinerem Durchmesser könnte
dann an ein Ende der röhrenförmigen Struktur
mit größerem Durchmesser stumpf
angeschweißt
werden, um ein zweiteiliges Rohteil zu bilden, das (wahlweise) gebogen
und hydrogeformt wird, um ein oberes Längselement zu bilden.
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Es
ist außerdem
vorgesehen, eine nicht hydrogeformte Struktur zu schaffen (wie etwa
eine Baugruppe aus gestanzten Metallblechteilen), die die gesamte
A-Säule
bildet. Die nicht hydrogeformte A-Säule könnte mit einem hydrogeformten
oberen Längselement
verbunden sein, das einen Dachunterstützungsträger an der zugehörigen Seite
des Rahmentragwerks bildet.
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14 zeigt
ein weiteres Beispiel des Rahmentragwerks 260 für eine Führerhausbaugruppe 262.
Die Führerhausbaugruppe 262 ist
mit der Führerhausbaugruppe 10 identisch
mit der Ausnahme des Aufbaus ihrer mittleren und hinteren U-förmigen Baugruppen 264, 266.
Abschnitte der Führerhausbaugruppe 262,
die mit entsprechenden Abschnitten der Führerhausbaugruppe 10 identisch
sind, sind mit gleichen Bezugszeichen angegeben und werden nicht
separat erläutert.
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Jede
U-förmige
Baugruppe 264, 266 der Führerhausbaugruppe 262 weist
einen mehrteiligen Aufbau im Unterschied zu dem einteiligen Aufbau auf,
der in 1 darge stellt ist. Obwohl eine geeignete Anzahl
von Elementen verwendet werden kann, enthält die Baugruppe 264 im
Einzelnen drei Elemente, ein Paar von röhrenförmigen hydrogeformten Schenkelelementen 268, 270 und
ein röhrenförmiges hydrogeformtes
Querelement 272. Das U-förmige Element 266 enthält gleichfalls
ein Paar von röhrenförmigen hydrogeformten
Schenkelelementen 274, 276 und ein röhrenförmiges hydrogeformtes
Querelement 278. Die Schenkelelemente 268, 270 können identisch
sein (so dass sie in der gleichen Hydroformungs-Pressbaugruppe ausgebildet
werden können)
oder zueinander spiegelbildlich aufgebaut sein. Die Schenkelelemente 274, 276 des
U-förmigen
Elements 266 können
gleichfalls identisch sein oder zueinander spiegelbildlich aufgebaut
sein. Jedes Querelement 272, 278 ist jeweils an
seinem Ende an einem Schenkelelement des zugeordneten Paars von Schenkelelementen
in einem teleskopartigen Zwischeneingriff und ist daran an Verbindungsstellen 279 bzw. 281 durch
Schweißen
gesichert.
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Es
sollte klar sein, dass jedes der hydrogeformten Elemente der verschiedenen
Rahmentragwerke, die hier erläutert
wurden, als ein einzelnes einteiliges Element oder als ein mehrteiliges
hydrogeformtes Element mit mehreren Elementen, die durch Schweißen oder
andere geeignete Befestigungsmechanismen untereinander befestigt
sind, ausgebildet sein kann.
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Der
dreiteilige Aufbau der Baugruppen 264, 266 ermöglicht,
dass der hydrogeformte Abschnitt von Rahmentragwerken einfach und
wirtschaftlich aufgebaut werden kann, um Führerhausbaugruppen zu schaffen,
die einen großen
Bereich von Breitenabmessungen aufweisen. Im Einzelnen kann ein
Rahmentragwerk mit einer verhältnismäßig größeren Breite
gefertigt werden, indem die Querelemente 272, 278 verhältnismäßig länger hergestellt
werden, und ein Rah mentragwerk kann mit einer verhältnismäßig geringeren
Breite gefertigt werden, indem die Querelemente 272, 278 verhältnismäßig kürzer hergestellt
werden. Aus 14 ist klar, dass die Querelemente 272, 278 jeder
Baugruppe 264, 266 die Buchtabschnitte der entsprechenden
U-förmigen Baugruppen
bilden. Jedes Querelement kann im Wesentlichen geradlinig oder leicht
bogenförmig
sein. Die Länge
der Querelemente 272, 278 definiert den transversalen
Abstand zwischen den B-Säulen
bzw. den C-Säulen
und legt demzufolge die Breite der Führerhausbaugruppe fest. Das
Querelement 52 kann so aufgebaut sein, dass es die Länge besitzt, die
erforderlich ist, um den Abstand zwischen den hinteren Bechern der äußeren Längsträgerelemente 32, 34 zu überspannen.
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Aus
der Erläuterung
der Verwendung der Pressbaugruppe 232 zum Ausbilden der äußeren Längsträgerelemente
mit unterschiedlichen Längen kann
erkannt werden, dass eine einzelne Pressbaugruppe verwendet werden
kann, um Querelemente 272 bzw. 278 zu bilden,
die einen großen
Bereich von Längenabmessungen
besitzen. Es kann außerdem erkannt
werden, dass dann, wenn die Schenkelelemente 274, 276 oder 268, 270 einen
identischen Aufbau besitzen, die Paare von Schenkelelementen 274, 276 bzw. 268, 270 in
der gleichen Pressbaugruppe ausgebildet werden können.
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Es
sollte außerdem
klar sein, dass die Beschreibung der dargestellten Ausführungsform-Referenz,
bei der Elemente geschweißt
werden, um die Elemente miteinander zu verbinden, lediglich eine mögliche Art
darstellt, um Elemente miteinander zu verbunden und dass andere
Befestigungsmechanismen oder Befestigungseinrichtungen an Stelle
des Schweißens
oder gemeinsam mit dem Schweißen verwendet
werden können.
Es sollte außerdem
klar sein, dass die nicht hydrogeformten Elemente, die hier erläutert wurden,
durch einen beliebigen, nicht hydroformenden Prozess einschließlich Stanzen
und andere Prozesstypen ausgebildet werden können. Die Bezugnahme auf "Stanzen" und auf einen Aufbau
aus "gestanztem" Metallblech erfolgt,
da dies ein bevorzugtes Verfahren zum Fertigen der nicht hydrogeformten
Elemente in der dargestellten Ausführungsform ist, in der dargestellten
Ausführungsform können jedoch
andere Typen von nicht hydroformenden Prozessen verwendet werden.
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Obwohl
die dargestellten Ausführungsformen
der Erfindung unter Bezugnahme auf eine begrenzte Anzahl von Ausführungsformen
offenbart und beschrieben wurden, ist es offensichtlich, dass daran Änderungen
und Modifikationen ausgeführt werden
können,
ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Es ist deswegen beabsichtigt,
dass die folgenden Ansprüche
derartige Modifikationen, Änderungen
und deren Entsprechungen gemäß den hier
dargestellten Prinzipien und Vorteilen abdecken.