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Die
Erfindung betrifft einen Verbindungsknoten für ein Fahrzeug,
mit wenigstens zwei Hohlprofilen, von denen ein erstes mit einer
Stirnseite auf ein zweites der Hohlprofile aufgesteckt und an diesem befestigt
ist, wobei die Hohlprofile jeweils zwei senkrecht zueinander ausgerichtete
Wandungspaare mit jeweils zwei parallelen Wänden aufweisen.
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Die
DE 10 2004 044 019
A1 offenbart eine Säulenanordnung für
ein Kraftfahrzeug mit einem oberen und einem unteren Säulenabschnitt,
die im Wesentlichen vertikal verlaufen, sowie einem, den oberen
Säulenabschnitt mit dem unteren Säulenabschnitt
verbindenden Verbindungsstück, das von einem Bereich eines
im Wesentlichen horizontal verlaufenden Trägers gebildet
ist.
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Aus
der
DE 101 58 995
C1 ist ein Verbindungsknoten von mindestens zwei aus Stahlblech bestehenden
Profilen bekannt, wobei das eine Profil aus zwei parallelen Gurten
und mindestens einem Verbindungssteg besteht und mit seinen gegenüberliegenden,
den bzw. die Verbindungsstege überragenden Gurtenden auf
das andere, zwei parallele Gurte oder Wandteile aufweisende Profil
aufgesteckt ist, wobei die Gurtenden des einen Profils an den parallelen
Gurten bzw. Wandteilen des anderen Profils anliegen und damit fest
verbunden sind.
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Nachteilig
an diesem Verbindungsknoten sind die Herstellungskosten für
die Profile.
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Ausgehend
hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Herstellungskosten
für die Profile zur Bildung eines Verbindungsknotens der eingangs
genannten Art zu reduzieren.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verbindungsknoten
nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der
Erfindung sind in den Unteransprüchen gegeben.
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Der
erfindungsgemäße Verbindungsknoten für
ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, umfasst wenigstens zwei
Hohlprofile, von denen ein erstes mit einer Stirnseite auf ein zweites
der Hohlprofile aufgesteckt und an diesem befestigt ist, wobei die Hohlprofile
jeweils zwei senkrecht zueinander ausgerichtete Wandungspaare mit
jeweils zwei parallelen Wänden aufweisen, wobei die Hohlprofile
im Querschnitt gleich ausgebildet sind, und wobei bei jedem der
Hohlprofile der Abstand zwischen den Wänden eines ersten
der Wandungspaare den Abstand zwischen den Wänden eines
zweiten der Wandungspaare um oder um wenigstens die Summe aus den Wandstärken
der Wände des zweiten Wandungspaars übersteigt.
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Durch
die erfindungsgemäße Weiterbildung des eingangs
genannten Verbindungsknotens ist es möglich, die Hohlprofile
auf die gleiche Art und Weise herzustellen. Insbesondere ist es
möglich, die Hohlprofile aus gleichen Hohlprofilrohlingen
oder aus demselben Hohlprofilrohling herzustellen, sodass die Herstellungskosten
erheblich reduziert werden können. Dabei kommt der Erfindung
zugute, dass die aus dem Stand der Technik bekannten Verbindungsknoten
häufig nur deshalb Hohlprofile mit unterschiedlichem Querschnitt
verwenden, damit diese Hohlprofile miteinander verbunden werden
können, obwohl die unterschiedlichen Querschnitte aus Gründen
der Tragfähigkeit der Profile gar nicht erforderlich wären.
Bei den oben genannten Abständen zwischen den Wänden
handelt es sich insbesondere um lichte Abstände.
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Bevorzugt übersteigt
bei jedem der Hohlprofile der Abstand zwischen den Wänden
des ersten Wandungspaars den Abstand zwischen den Wänden des
zweiten Wandungspaars um etwas mehr als die Summe aus den Wandstärken
der Wände des zweiten Wandungspaars. Hierdurch ist es möglich,
Toleranzen auszugleichen, die bei der Herstellung und/oder beim
Zuschnitt der Hohlprofile auftreten können.
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Gemäß einer
Ausgestaltung der Erfindung weisen die Wände und/oder alle
Wände die gleiche Wandstärke auf. Vorzugsweise übersteigt
somit bei jedem der Hohlprofile der Abstand zwischen den Wänden
des ersten Wandungspaars den Abstand zwischen den Wänden
des zweiten Wandungspaars um wenigstens die doppelte Wandstärke
oder um etwas mehr als die doppelte Wandstärke.
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An
der Stirnseite des ersten Hohlprofils ragt bevorzugt das erste Wandungspaar
des ersten Hohlprofils unter Ausbildung von Vorsprüngen
axial von dem zweiten Wandungspaar des ersten Hohlprofils oder von
Bereichen des zweiten Wandungspaars des ersten Hohlprofils hervor,
wobei das zweite Hohlprofil, insbesondere mit seinem zweiten Wandungspaar, vorzugsweise
zwischen den Vorsprüngen angeordnet ist. Hierdurch ist
es auf einfache Weise möglich, das erste Hohlprofil mit
seiner Stirnseite auf das zweite Hohlprofil aufzustecken. Der Ausdruck „axial” bezeichnet
hierbei insbesondere die Längsrichtung des ersten Hohlprofils.
Ferner ist zwischen den Vorsprüngen und dem zweiten Hohlprofil
oder dem zweiten Wandungspaar des zweiten Hohlprofils vorzugsweise
jeweils eine Distanz, insbesondere in Form eines lichten Abstands
und/oder Luftspalts, vorgesehen. Somit ist der erfindungsgemäße
Verbindungsknoten unempfindlich gegenüber Toleranzen. Bevorzugt
ist die Summe aus den Distanzen oder Luftspalten kleiner oder gleich
der Summe aus den Wandstärken der Wände des zweiten
Wandungspaars. Vor zugsweise übersteigt bei jedem der Hohlprofile der
Abstand zwischen den Wänden des ersten Wandungspaars den
Abstand zwischen den Wänden des zweiten Wandungspaars um
nicht mehr oder um weniger als die doppelte Summe aus den Wandstärken der
Wände des zweiten Wandungspaars.
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Die
Hohlprofile sind bevorzugt starr miteinander verbunden. Insbesondere
sind die Hohlprofile stoffschlüssig miteinander verbunden.
Vorzugsweise sind die Vorsprünge jeweils mit dem zweiten
Wandungspaar des zweiten Hohlprofils fest, insbesondere stoffschlüssig,
verbunden. Dabei sind die Wände des zweiten Wandungspaars
des zweiten Hohlprofils vorzugsweise jeweils mit einem der Vorsprünge
fest, insbesondere stoffschlüssig, verbunden.
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Bevorzugt
ist an der Stirnseite des erstens Hohlprofils das erste Wandungspaar
des ersten Hohlprofils mit dem zweiten Wandungspaar des zweiten
Hohlprofils fest, insbesondere stoffschlüssig, verbunden.
Zusätzlich oder alternativ ist an der Stirnseite des ersten
Hohlprofils das zweite Wandungspaar des ersten Hohlprofils bevorzugt
mit dem ersten Wandungspaar des zweiten Hohlprofils fest, insbesondere
stoffschlüssig, verbunden. Gemäß einer Weiterbildung
der Erfindung sind an der Stirnseite des ersten Hohlprofils beide
Wände des zweiten Wandungspaars des ersten Hohlprofils
mit derselben Wand des ersten Wandungspaars des zweiten Hohlprofils
fest, insbesondere stoffschlüssig, verbunden. Alternativ
ist es möglich, dass an der Stirnseite des ersten Hohlprofils
beide Wände des zweiten Wandungspaars des ersten Hohlprofils
mit unterschiedlichen Wänden des ersten Wandungspaars des
zweiten Hohlprofils fest, insbesondere stoffschlüssig,
verbunden sind.
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Der
erfindungsgemäße Verbindungsknoten ist somit auf
sehr unterschiedliche Arten und Weisen realisierbar und daher sehr
flexibel einsetzbar. Sofern eine stoffschlüssige Verbindung
zum Einsatz kommt, kann diese z. B. durch Löten, durch
Schweißen und/oder durch Kleben realisiert sein, sodass
es sich bei der stoffschlüssigen Verbindung insbesondere
um eine Lötverbindung, um eine Schweißverbindung
und/oder um eine Klebeverbindung handelt.
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Gemäß einer
Ausgestaltung der Erfindung ist das erste Hohlprofil mit seiner
Stirnseite auf die Mantelfläche des zweiten Hohlprofils
aufgesteckt. Die stirnseitigen Kanten der Wände des zweiten Hohlprofilpaars
des ersten Hohlprofils folgen dabei insbesondere dem Verlauf der
Mantelfläche des zweiten Hohlprofils. Bevorzugt weisen
die Wände des zweiten Hohlprofilpaars des ersten Hohlprofils
an ihren stirnseitigen Kanten jeweils eine Ausnehmung auf, in die
insbesondere das zweite Hohlprofil, vorzugsweise mit seiner Mantelfläche,
eingreift. Ferner ist bevorzugt zwischen den Wänden des
ersten Wandungspaars des ersten Hohlprofils und den Wänden des
zweiten Wandungspaars des zweiten Hohlprofils jeweils eine Distanz,
insbesondere in Form eines lichten Abstands und/oder Luftspalts,
vorgesehen. Bevorzugt übersteigt bei jedem der Holprofile
der Abstand zwischen den Wänden des ersten Wandungspaars
den Abstand zwischen den Wänden des zweiten Wandungspaars
um die Summe aus den Wandstärken der Wände des
zweiten Wandungspaars zuzüglich der Summe aus den Distanzen.
Insbesondere weisen die Wände des zweiten Wandungspaars oder
alle Wände die gleiche Wandstärke auf. Vorzugsweise
sind ferner die Distanzen gleich groß. Somit übersteigt
bei jedem der Holprofile der Abstand zwischen den Wänden
des ersten Wandungspaars den Abstand zwischen den Wänden
des zweiten Wandungspaars insbesondere um die Summe aus der doppelten
Wandstärke und der doppelten Distanz. Die Längsrichtungen der
Hohlprofile schließen bevorzugt einen Winkel von 90° miteinander
ein, können aber auch schräg zueinander verlaufen.
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Gemäß einer
alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist das erste Hohlprofil
mit seiner Stirnseite auf eine Stirnseite des zweiten Hohlprofils
aufgesteckt, wobei die Hohlprofile insbesondere schräg zueinander
ausgerichtet sind. Vorzugsweise schließen die Längsachsen
der beiden Hohlprofile einen Winkel miteinander ein, der größer
als 0° und kleiner als 90° ist. Dabei ist die
Stirnseite des ersten Hohlprofils bevorzugt schräg zur
Längsachse des ersten Hohlprofils ausgerichtet, sodass
die stirnseitigen Kanten der Wände des zweiten Wandungspaars
des ersten Hohlprofils an die stirnseitigen Kanten der Wände
des ersten Wandungspaars des zweiten Hohlprofils angrenzen oder
die stirnseitigen Kanten der Wände des ersten Wandungspaars
des zweiten Hohlprofils übergreifen.
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Bevorzugt
ist der Querschnitt jedes der Hohlprofile annähernd quadratisch.
Eine Abweichung von der idealen Quadratform ist zwar durch die unterschiedlichen
Abstände zwischen den Wänden der Wandungspaare
gegeben, da die Wanddicken der Wände bevorzugt aber viel
kleiner als jeder dieser Abstände ist, vermittelt sich
ein annähernd quadratischer Eindruck des Querschnitts.
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Gemäß einer
Ausgestaltung der Erfindung gehen die Wandungspaare jedes Hohlprofils über Schrägen
oder schräge Wandungsabschnitte ineinander über.
Auch hierdurch wird eine Abweichung von der idealen Quadratform
des Querschnitts begründet. Entlang des Umfangs jedes Hohlprofils
sind die Abmessungen jeder Schräge vorzugsweise aber deutlich
kleiner als die Abmessungen jeder Wand. Auch hier durch vermittelt
sich immer noch ein zumindest annähernd quadratischer Eindruck
des Querschnitts.
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Bevorzugt
bestehen die Hohlprofile jeweils aus Metall, insbesondere aus Blech.
Beispielsweise bestehen die Hohlprofile jeweils aus Stahl oder Stahlblech
oder aus Aluminium oder Aluminiumblech. Vorzugsweise sind die Hohlprofile
jeweils einstückig ausgebildet. Insbesondere bilden die
Hohlprofile über ihren Umfang jeweils ein geschlossenes
Hohlprofil.
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Gemäß einer
Ausgestaltung der Erfindung weisen somit die den Verbindungsknoten
bildenden Hohlprofile einen annähernd quadratischen Querschnitt
auf, dessen zwei Dimensionen lediglich um die doppelte Materialstärke
zuzüglich der Summe aus den beiden die Luftspalte bildenden
Distanzen variieren. Durch Drehen des ersten Hohlprofils um 90°,
welches stirnseitig vorzugsweise mit einer zweiseitigen Ausnehmung
versehen ist, ist ein Aufstecken des ersten Hohlprofils auf das
zweite Hohlprofil möglich. Anschließend werden
die beiden Hohlprofile, z. B. durch Löten, fest miteinander
verbunden.
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Die
Abstände zwischen den Wänden liegen bevorzugt
im Bereich von mehreren Zentimetern. Ferner liegen die Wandstärken
vorzugsweise im Bereich von wenigen Millimetern oder darunter. Schließlich
liegen die die Luftspalte bildenden Distanzen bevorzugt im Bereich
von wenigen Millimetern oder darunter. Gemäß einer
lediglich beispielhaft zu verstehenden Ausgestaltung weist jedes
Hohlprofil im Außenmaß eine Höhe von
90 mm und eine Breite von 85 mm auf, wobei die Wandstärke
1,5 mm beträgt. Die die Luftspalte bildenden Distanzen
betragen dabei 1 mm oder weniger.
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Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung ist der Verbindungsknoten Teil einer
Fahrzeug-Rahmenstruktur. Die Erfindung betrifft somit ferner eine Fahrzeug-Rahmenstruktur,
die aus mehreren Profilen und/oder Hohlprofilen unter Ausbildung
mehrerer Verbindungsknoten zusammengesetzt ist, von denen wenigstens
einer ein erfindungsgemäßer Verbindungsknoten
ist und gemäß allen in diesem Zusammenhang erläuterten
Ausgestaltungen weitergebildet sein kann. Die Fahrzeug-Rahmenstruktur
ist insbesondere Teil der Karosserie eines Fahrzeugs. Gemäß einer
Ausgestaltung der Erfindung handelt es sich bei der Fahrzeug-Rahmenstruktur
um den Rahmen eines Fahrerhauses eines Nutzkraftfahrzeugs. Im günstigsten
Fall ist zur Herstellung einer erfindungsgemäßen
Rahmenstruktur nur eine Profilabmessung in Bezug auf den Querschnitt
der Hohlprofile erforderlich.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung
zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer Fahrzeug-Rahmenstruktur mit erfindungsgemäßen Verbindungsknoten,
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2 eine
vergrößerte Darstellung eines aus 1 ersichtlichen
Verbindungsknotens gemäß einer ersten Ausführungsform
der Erfindung,
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3 eine
Schnittansicht durch den Verbindungsknoten nach 2 entlang
der Schnittlinie A-A und
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4 eine
perspektivische Ansicht eines Karosserierohbaus mit einer anderen
Fahrzeug-Rahmenstruktur, die erfindungsgemäße
Verbindungsknoten umfasst.
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Aus 1 ist
eine perspektivische Ansicht einer Fahrzeug-Rahmenstruktur 1 ersichtlich,
die aus mehreren Hohlprofilen 2, 3, 4, 5, 6 und 7 zusammengesetzt
ist. Ferner sind weitere Hohlprofile 8, 9, 10, 11, 12 und 13 mit
der Rahmenstruktur 1 verbunden. Dabei weisen die Hohlprofile 2, 3, 4, 5, 6, 8 und 9 alle den
gleichen Querschnitt auf, wobei die Hohlprofile 5 und 6 allerdings
gekrümmt ausgebildet sind. Verbindungsknoten 14 gemäß einer
ersten Ausführungsform der Erfindung sind dabei zwischen
den Profilen 2 und 3, zwischen den Profilen 3 und 4,
zwischen den Profilen 2 und 8 sowie zwischen den
Profilen 4 und 9 ausgebildet. Verbindungsknoten 15 gemäß einer zweiten
Ausführungsform der Erfindung sind zwischen den Profilen 2 und 5 sowie
zwischen den Profilen 4 und 6 ausgebildet. Die
Verbindungsknoten 14 sind jeweils derart ausgebildet, dass
eines der Profile stirnseitig auf die Mantelfläche eines
anderen der Profile aufgesteckt ist. Die Verbindungsknoten 15 sind
hingegen jeweils derart ausgebildet, dass zwei Profile stirnseitig
aufeinander gesteckt sind.
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Aus 2 ist
eine vergrößerte Ansicht des von den beiden Profilen 2 und 3 gebildeten
Verbindungsknotens 14 ersichtlich. Jedes der Profile 2 und 3 weist
ein erstes Wandungspaar 16 und ein zweites Wandungspaar 17 auf,
das senkrecht zu dem jeweiligen Wandungspaar 16 ausgerichtet
ist. Die Wandungspaare 16 und 17 jedes Profils
gehen über schräge Wandungsabschnitte (Schrägen) 18 ineinander über.
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Die
weitere Beschreibung des Verbindungsknotens 14 gemäß 2 erfolgt
zusätzlich unter Bezugnahme auf 3, die eine
Schnittansicht des Verbindungsknotens 14 entlang der aus 2 ersichtlichen
Schnittlinie A-A zeigt. Jedes Wandungspaar 16 weist zwei
parallel zueinander verlaufende Wände 19 und 20 auf.
Ferner weist jedes Wandungspaar 17 zwei parallel zueinander
verlaufende Wände 21 und 22 auf.
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In
Längsrichtung 23 des Profils 3 stehen
dessen Wände 19 und 20 an der Stirnseite 24 des
Profils 3 von den Wänden 21 und 22 des
Profils 3 hervor und bilden somit axiale Vorsprünge 25,
zwischen denen das Profil 2 angeordnet ist. Das Profil 3 ist
somit stirnseitig auf die Mantelfläche 26 des
Profils 2 aufgesteckt. Der Ausdruck „axial” bezieht
sich hierbei die Längsrichtung 23 des Profils 3.
In die stirnseitigen Kanten der Wände 21 und 22 des
Profils 3 sind Ausnehmungen eingebracht, sodass diese Kanten
sowohl dem Verlauf der Wand 19 des Profils 2 als
auch dem Verlauf der diese Wand 19 begrenzenden Schrägen 18 des
Profils 2 folgen. Insbesondere folgen die stirnseitigen
Kanten der Wände 21 und 22 des Profils 3 dem
Verlauf der Mantelfläche 26 des Profils 2 im
Verbindungsbereich der beiden Profile 2 und 3.
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Wie
aus 2 ersichtlich, ist das Profil 3 an dem
Profil 2 über Lötverbindungen 27 befestigt,
wobei die Vorsprünge 25 über die Lötverbindungen 27 mit
dem zweiten Wandungspaar 17 des Profils 2 verbunden
sind, und wobei die Wände 21 und 22 des Wandungspaars 17 des
Profils 3 über Lötverbindungen 27 mit
der Wand 19 des ersten Wandungspaars 16 des Profils 2 verbunden
sind. Ferner erstrecken sich diese Lötverbindungen 27 auch
entlang der Schrägen 18. Der Pfeil 28 in 2 repräsentiert
die Längsrichtung des Profils 2, welche senkrecht
zur Längsrichtung 23 des Profils 3 verläuft.
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In 3 sind
die Lötverbindungen 27 nicht gezeigt, um deutlich
zu machen, dass zwischen den Vorsprüngen 25 und
den Wänden 21 und 22 des Profils 2 jeweils
eine Distanz in Form eines Luftspalts 29 vorgesehen ist.
Ferner ist aus 3 der Querschnitt 30 des
Profils 2 ersichtlich, der auch dem Querschnitt des Profils 3 entspricht,
welches allerdings gegenüber dem Profil 2 verdreht
ist. Dem Quer schnitt sind eine Höhe 31 und eine
Breite 32 zugeordnet, die um das Doppelte der Wanddicke 33 der
Wände 21 und 22 zuzüglich dem
doppelten Maß der Luftspalte 29 größer
als die Höhe 31 ist. Gemäß dieser
Ausführungsform weisen alle Wände 19, 20, 21 und 22 sowie
die Schrägen 18 die gleiche Wanddicke 33 auf.
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Aus 4 ist
eine perspektivische Ansicht einer Fahrzeugkarosserie 34 ersichtlich,
die eine von der Rahmenstruktur 1 abweichende Rahmenstruktur 35 mit
erfindungsgemäßen Verbindungsknoten 14 und 15 umfasst. 4 soll
im Vergleich mit 1 verdeutlichen, dass Rahmenstrukturen
unterschiedlicher Geometrie mit den erfindungsgemäßen
Verbindungsknoten realisiert werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 102004044019
A1 [0002]
- - DE 10158995 C1 [0003]