[go: up one dir, main page]

WO2005030562A1 - Rahmenstruktur und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Rahmenstruktur und verfahren zu deren herstellung Download PDF

Info

Publication number
WO2005030562A1
WO2005030562A1 PCT/DE2004/002004 DE2004002004W WO2005030562A1 WO 2005030562 A1 WO2005030562 A1 WO 2005030562A1 DE 2004002004 W DE2004002004 W DE 2004002004W WO 2005030562 A1 WO2005030562 A1 WO 2005030562A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
frame structure
receiving opening
connecting section
structure according
section
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/DE2004/002004
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Norbert Schlude
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wilhelm Karmann GmbH
Original Assignee
Wilhelm Karmann GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wilhelm Karmann GmbH filed Critical Wilhelm Karmann GmbH
Publication of WO2005030562A1 publication Critical patent/WO2005030562A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D27/00—Connections between superstructure or understructure sub-units
    • B62D27/02—Connections between superstructure or understructure sub-units rigid
    • B62D27/026—Connections by glue bonding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D39/00—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders
    • B21D39/04—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders of tubes with tubes; of tubes with rods
    • B21D39/044—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders of tubes with tubes; of tubes with rods perpendicular
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D23/00—Combined superstructure and frame, i.e. monocoque constructions
    • B62D23/005—Combined superstructure and frame, i.e. monocoque constructions with integrated chassis in the whole shell, e.g. meshwork, tubes, or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D27/00—Connections between superstructure or understructure sub-units
    • B62D27/02—Connections between superstructure or understructure sub-units rigid
    • B62D27/023—Assembly of structural joints
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D29/00—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof
    • B62D29/007—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof predominantly of special steel or specially treated steel, e.g. stainless steel or locally surface hardened steel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D29/00—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof
    • B62D29/008—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof predominantly of light alloys, e.g. extruded
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D88/00—Large containers
    • B65D88/02—Large containers rigid
    • B65D88/10—Large containers rigid parallelepipedic
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B17/00—Connecting constructional elements or machine parts by a part of or on one member entering a hole in the other and involving plastic deformation
    • F16B17/004—Connecting constructional elements or machine parts by a part of or on one member entering a hole in the other and involving plastic deformation of rods or tubes mutually

Definitions

  • the invention relates to a frame structure with at least a first and a second tubular element, which are positively and non-positively connected to one another, and to a method for producing such a frame structure.
  • frame structures for motor vehicles are made from pressed sheet metal parts, e.g. produced by deep drawing.
  • spaceframe technologies have recently become known, in which self-supporting frame structures are assembled from prefabricated hollow profile elements.
  • the object of the invention is to provide a generic frame structure in which the greatest possible strength is achieved with minimal manufacturing effort.
  • a method is to be specified with which such a frame structure can be produced.
  • this object is achieved in terms of the device by a frame structure with at least a first and a second tubular element which are connected to one another in a positive and non-positive manner, the first element having a receiving opening for receiving and form-fitting enclosing of an end section of the second element and at least one of the Receiving opening opposite cutout for receiving at least one connecting portion of the second element, wherein the at least one connecting portion of the second element is formed as at least one end portion of the end portion of the second element, and wherein the end portion of the second element into the receiving opening and the at least one connecting portion inserted in the at least one section of the first element and the first element in the area of the receiving opening and the at least one connecting section with the second el ement are non-positively connected.
  • the first element is connected to the second element by means of welding, soldering, gluing, clinching or bending. It is further preferably provided that the first element is connected to the second element by joining using a laser beam.
  • At least one of the elements can be a hollow profile, which can be prefabricated by internal high pressure forming, in particular hydroforming, or as a rolling profile.
  • the elements can be made of steel or light metal and they can have a closed cross-sectional shape.
  • the receiving opening in the first element, the at least one section of the first element and the at least one connecting section of the second element are produced with high precision by laser cutting.
  • the at least one connecting section can extend over almost the entire end circumference of the second element, and the at least one connecting section can protrude at least by a material thickness of the first element.
  • the frame structure according to the invention is preferably a frame or frame part of a motor vehicle.
  • the invention further relates to a motor vehicle or vehicle with such a frame.
  • the object of the invention is achieved by a method for producing a frame structure which has at least a first and a second tubular element which are connected to one another in a positive and non-positive manner, with the steps: Producing a receiving opening in the first element for receiving and positively enclosing an end section of the second element,
  • the invention preferably provides that the first element is connected to the second element by means of welding, gluing, clinching or bending.
  • the first element is expediently connected to the second element by joining using a laser beam.
  • At least one of the elements can be a hollow profile, which is prefabricated by hydroforming, in particular hydroforming, or as a rolled profile.
  • the receiving opening in the first element, the at least one section of the first element and the at least one connecting section of the second element can be produced with high precision by laser cutting.
  • Figure 1 shows a perspective schematic view of part of a frame structure consisting of several tubular elements
  • FIG. 2 shows a perspective schematic view of the frame structure according to FIG. 1 from a different perspective
  • FIG. 3 shows a sectional view of the frame structure according to FIGS. 1 and 2 along line III-III in FIG. 1;
  • FIG. 4 shows an enlarged illustration of the frame structure in the area designated by IV in FIG. 2.
  • FIGS. 1 and 2 show, in different perspective views, sections of a frame structure composed according to the invention, wherein (partially) a B-pillar 2, a side member 4, a cross member 6, an inner sill 8 and an outer sill 10 are shown.
  • the elements 2 to 10 in Figures 1 and 2 are shown as rectangular profiles or as a multi-edged profile (outer sill 10)
  • the frame parts mentioned generally consist of three-dimensionally deformed hollow profiles, which are produced in particular by hydroforming (IHU profiles), for example by hydroforming. It can also be manufactured as a roll profile.
  • the B-pillar and the beams can be manufactured as IHU profiles and the sills as rolling profiles.
  • all hollow profiles generally have a closed, ie tubular or tubular cross-sectional shape.
  • the elements are usually made of steel, although light metals such as aluminum are also possible.
  • the frame structure according to the invention and the joining method or method according to the invention for producing a frame structure can best be explained on the basis of the connection between the B-pillar 2 and the side member 4, the B-pillar 2 being the first tubular element and the side member 4 being the second forms tubular element.
  • a receiving opening 12 is produced in the first element 2, which corresponds in shape and size to the circumferential contour of the second element 4 at the location of the second element that corresponds to the later joining position, ie at the location where the receiving opening will later be 12 encloses the second element.
  • the receiving opening 12 is preferably carried out using the laser cutting method, since the elements of the frame structure are generally on a laser beam anyway. cutting system can be processed (trimming to length and cutting other openings).
  • At least one cutout for receiving at least one connecting section of the second element is made on a side of the first element 2 opposite the receiving opening 12, four elongated, slot-like cutouts 14 being made in this example.
  • the width b of the cutouts 14 corresponds to the wall thickness d2 of the second element 4.
  • a connecting section is produced, in the present example four connecting sections 16.
  • the connecting sections 16 consist of regions projecting on the end face at an end section 4a of the second element 4.
  • the four web-like, projecting connecting sections 16 are produced in that four corner areas 18 of the element 4 have been cut out in the region of the end face of the end section 4a.
  • the cutouts 14 and connecting sections 16 are dimensioned such that the connecting sections 16 can be inserted into the cutouts 14.
  • connection sections 16 of the second element 4 should of course make up as large a portion of the end circumference of the second element as possible, since no weld connection can be made between the connection sections that do not protrude.
  • the second element 4 is then inserted with its end section 4a into the receiving opening 12 and with the connecting sections 16 into the cutouts 14, with a small amount of play being able to be produced in the case of laser cutting processing, so that already at this stage an almost positive connection is given ..
  • FIGS. 3 and 4 show this assembled state in detail, it being initially apparent that the connecting sections 16 are opposite the areas (corner areas 18) that are not inserted into the cutouts 14. of the end section of the second element protrude by a distance h which is at least the same and preferably somewhat larger than the wall thickness dl of the first element in the region of the cutouts 14.
  • This ensures that the connecting sections 16 are at least flush with the outer surface 22 of the first element 2 are, but preferably protrude a little further, as shown in Figures 3 and 4, so that a welded connection or the like can be made here.
  • this has the advantage that any existing manufacturing tolerances of the individual components and devices or the entire joining process are minimized.
  • the elements 2, 4 are now non-positively connected to one another in the area of the receiving opening and in the area of the connecting sections, which is done in particular by laser joining methods. Since, as explained in the laser cutting process, small component tolerances are possible, in particular in the area of the receiving opening 12 and the cutouts 14 or the connecting sections 16, high-quality welded connections (T-butt joint or circumferential T-butt joint) can be produced in this way.
  • An important advantage of the invention is that the second element 4 is connected (joined) to the first element in a non-positive and positive manner practically over its entire circumference both in the area of the receiving opening 12 and in the area of its end face at the connecting sections 16, whereby but nevertheless in the area of the end face of the second element the first element remains undiminished, ie that the cross-sectional area of the corresponding second member of the cutouts 14 and the connecting portions 16 enclosed material region 20 'remains in place without a separate closing part has to be prepared and inserted in a complex manner, as is the case in the prior art.
  • the enclosed area 20 since it does not have to be used subsequently, automatically lies exactly in the plane of the surrounding material of the second element and thus causes lateral stresses (e.g. in the case of withstands an impact) particularly well.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Body Structure For Vehicles (AREA)

Abstract

Die Erfindung beschreibt eine Rahmenstruktur mit mindestens einem ersten (2) und einem zweiten (4) rohrförmigen Element, die form- und kraftschlüssig miteinander verbunden sind, wobei das erste Element (2) eine Aufnahmeöffnung zum Aufnehmen und formschlüssigen Umschliessen eines Endabschnitts des zweiten Elements (4) und mindestens einen der Aufnahmeöffnung gegenüberliegenden Ausschnitt (14) zum Aufnehmen mindestens eines Verbindungsabschnitts des zweiten Elements aufweist, wobei der mindestens eine Verbindungsabschnitt des zweiten Elements als mindestens ein stirnseitig vorstehender Teilbereich des Endabschnitts des zweiten Elements gebildet ist, und wobei der Endabschnitt des zweiten Elements in die Aufnahmeöffnung und der mindestens eine Verbindungsabschnitt in den mindestens einen Ausschnitt des ersten Elements eingesetzt und das erste Element (2) im Bereich der Aufnahmeöffnung und des mindestens einen Verbindungsabschnitts mit dem zweiten Element (4) form- und kraftschlüssig verbunden ist.

Description

Rahmenstruktur und Verfahren zu deren Herstellung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Rahmenstruktur mit mindestens einem ersten und einem zweiten rohrförmigen Element, die form- und kraftschlüssig miteinander verbunden sind, sowie auf ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Rahmenstruktur.
Herkömmlicherweise werden Rahmenstrukturen für Kraftfahrzeuge aus gepreßten Blechteilen z.B. durch Tiefziehen hergestellt. In neuerer Zeit sind auch sogenannte Spaceframe-Technologien bekannt geworden, bei denen selbsttragende Rahmenstrukturen aus vorgefertigten Hohlprofilelementen gefügt werden.
In diesem Zusammenhang ist beispielsweise aus der US 6302478 Bl ein Fügeverfahren bekannt geworden, bei dem die miteinander zu verbindenden Hohlprofilelemente an den Verbindungsstellen teilweise ausgeschnitten werden, so daß sie einander teilweise übergreifen, überlappen und/oder durchdringen, um auf diese Weise eine möglichst stabile Verbindung zu erhalten. Dies erfordert einen erheblichen Bearbeitungsaufwand.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine gattungsgemäße Rahmenstruktur anzugeben, bei der mit minimalem Fertigungsaufwand eine größtmögliche Festigkeit erzielt wird. Außerdem soll ein Verfahren angegeben werden, mit dem eine derartige Rahmenstruktur- herstellbar ist-.— Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in vorrichtungsmäßiger Hinsicht durch eine Rahmenstruktur mit mindestens einem ersten und einem zweiten rohrförmigen Element gelöst, die form- und kraftschlüssig miteinander verbunden sind, wobei das erste Element eine Aufnahmeoffnung zum Aufnehmen und formschlüssigen Umschließen eines Endabschnitts des zweiten Elements und mindestens einen der Aufnahmeoffnung gegenüberliegenden Ausschnitt zum Aufnehmen mindestens eines Verbindungsabschnitts des zweiten Elements aufweist, wobei der mindestens eine Verbindungsabschnitt des zweiten Elements als mindestens ein stirnεeitig vorstehender Teilbereich des Endabschnitts des zweiten Elements gebildet ist, und wobei der Endabschnitt des zweiten Elements in die Aufnahmeoffnung und der mindestens eine Verbindungsabschnitt in den mindestens einen Ausschnitt des ersten Elements eingesetzt und das erste Element im Bereich der Aufnahmeoffnung und des mindestens einen Verbindungsabschnitts mit dά zweiten Element kraftschlüssig verbunden sind.
Bevorzugt ist vorgesehen, daß das erste Element mit dem zweiten Element mittels Schweißen, Löten, Kleben, Clinchen oder Umbiegen verbunden ist. Weiter ist bevorzugt vorgesehen, daß das erste Element mit dem zweiten Element durch Fügen mittels Laserstrahl verbunden ist.
Mindestens eines der Elemente kann ein Hohlprofil sein, das durch Innenhochdruckumformen, insbesondere Hydro- forming, oder als Rollprofil vorgefertigt sein kann. Die Elemente können aus Stahl oder aus Leichtmetall bestehen, und sie können eine geschlossene Querschnittsform aufweisen.
Zweckmäßigerweise ist vorgesehen, daß die Aufnahmeöff- nung in dem ersten Element, der mindestens eine Ausschnitt des ersten Elements sowie der mindestens eine Verbindungsabschnitts des zweiten Elements durch Laserschneiden mit hoher Präzision hergestellt sind.
Der mindestens eine Verbindungsabschnitt kann über na- hezu den gesamten stirnseitigen Umfang des zweiten Elements verlaufen, und der mindestens eine Verbindungsabschnitt kann mindestens um eine Materialstärke des ersten Elements vorstehen.
Bevorzugt handelt es sich bei der Rahmenstruktur nach der Erfindung um einen Rahmen oder Rahmenteil eines Kraftfahrzeugs.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Kraftfahrzeug oder Fahrzeug mit einem derartigen Rahmen.
Die Aufgabe der Erfindung wird in verfahrensmäßiger Hinsicht durch ein Verfahren zum Herstellen einer Rahmenstruktur gelöst, die mindestens ein erstes und ein zweites rohrförmiges Element aufweist, die form- und kraftschlüssig miteinander verbunden sind, mit den Schritten: - Herstellen einer Aufnahmeoffnung in dem ersten E- le ent zum Aufnehmen und formschlüssigen Umschließen eines Endabschnitts des zweiten Elements,
- Herstellen mindestens eines der Aufnahmeoffnung gegenüberliegenden Ausschnitts in dem ersten Element zum Aufnehmen mindestens eines Verbindungsab- schnitts des zweiten Elements,
- Herstellen des mindestens einen Verbindungsab- schnitts an dem zweiten Element als mindestens ein stirnseitig vorstehender Teilbereich des Endab- schnitts des zweiten Elements,
- Einsetzen des Endabschnitts des zweiten Elements in die Aufnahmeoffnung und des mindestens einen Verbindungsabschnitts in den mindestens einen Ausschnitt des ersten Elements, und
- kraftschlüssiges Verbinden des ersten Elements mit dem zweiten Element im Bereich der Aufnahmeoffnung und des mindestens einen Verbindungsabschnitts.
Bevorzugt sieht die Erfindung vor, daß das erste Element mit dem zweiten Element mittels Schweißen, Kleben, Clinchen oder Umbiegen verbunden wird. Zweckmäßigerweise wird das erste Element mit dem zweiten Element durch Fügen mittels Laserstrahl verbunden.
Mindestens eines der Elemente kann ein Hohlprofil sein, das durch Innenhochdruckumformen insbesondere Hydrofor- ing, oder als Rollprofil vorgefertigt wird. Die Aufnahmeoffnung in dem ersten Element, der mindestens eine Ausschnitt des ersten Elements und der mindestens eine Verbindungsabschnitt des zweiten Elements können durch Laserschneiden mit hoher Präzision hergestellt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert, wobei auf eine Zeichnung Bezug genommen ist, in der
Figur 1 eine perspektivische schematische Ansicht eines Teils einer Rahmenstruktur zeigt, die aus mehreren rohrförmigen Elementen besteht;
Figur 2 eine perspektivische εchematiεche Ansicht der Rahmenstruktur nach Figur 1 aus einem anderen Blickwinkel zeigt;
Figur 3 eine Schnittansicht der Rahmenstruktur nach Figur 1 und 2 entlang Linie III-III in Figur 1 zeigt;
Figur 4 eine vergrößerte Darstellung der Rahmenstruktur in dem mit IV bezeichneten Bereich in Figur 2 zeigt.
Figur 1 und 2 zeigen in unterschiedlichen perspektivischen Ansichten Ausschnitte einer erfindungsgemäß zusammengesetzten Rahmenstruktur, wobei (teilweise) eine B-Säule 2, ein Längsträger 4, ein Querträger 6, ein innerer Schweller 8 sowie ein äußerer Schweller 10 dargestellt sind. Obwohl die Elemente 2 bis 10 in Figur 1 und 2 als Rechteckprofile bzw. als mehrfach abgekantetes Profil (äußerer Schweller 10) dargestellt sind, bestehen die genannten Rahmenteile bei einer realen Kraftfahrzeug-Rahmenstruktur, die in diesem Fall auch als Spaceframe-Struktur bezeichnet wird, in der Regel aus dreidimensional verformten Hohlprofilen, die insbesondere durch Innenhochdruckumformen (IHU-Profile) hergestellt sind, beispielsweise durch Hydroforming. Auch die Herstellung als Rollprofil ist möglich. Beispielsweise können die B-Säule und die Träger als IHU-Profile und die Schweller als Rollprofil hergestellt sein. Mit Ausnahme des äußeren Schwellers 10 weisen sämtliche Hohlprofile in der Regel eine geschlossene, d.h. rohr- förmige bzw. rohrartige Querschnittsform auf. In der Regel bestehen die Elemente aus Stahl, wobei allerdings auch Leichtmetalle wie Aluminium möglich sind.
Die erfindungsgemäße Rahmenstruktur und das erfindungsgemäße Fügeverfahren bzw. Verfahren zum Herstellen einer Rahmenstruktur kann am besten anhand der Verbindung zwischen der B-Säule 2 und dem Längsträger 4 erläutert werden, wobei die B-Säule 2 das erste rohrför ige Element und der Längsträger 4 das zweite rohrförmige Element bildet.
In einem ersten Schritt wird in dem ersten Element 2 eine Aufnahmeoffnung 12 hergestellt, die in Form und Größe der Umfangskontur des zweiten Elements 4 an derjenigen Stelle des zweiten Elements entspricht, die der späteren Fügeposition entspricht, d.h. an der Stelle, an der später die Aufnahmeoffnung 12 das zweite Element umschließt. Die Aufnahmeoffnung 12 wird bevorzugt im Laserschneidverfahren ausgeführt, da die Elemente der Rahmenstruktur ohnehin in der Regel auf einer Laser- schneidanlage bearbeitet werden (Beschneiden auf Länge und Einschneiden sonstiger Öffnungen) .
In einem zweiten Schritt wird auf einer der Aufnahme- Öffnung 12 gegenüber liegenden Seite des ersten Elements 2 mindestens ein Ausschnitt zum Aufnehmen von mindestens einem noch zu erläuternden Verbindungsabschnitt des zweiten Elements eingebracht, wobei in diesem Beispiel vier längliche, schlitzartige Ausschnitte 14 eingebracht werden. Die Breite b der Ausschnitte 14 entspricht der Wandstärke d2 des zweiten Elements 4. Auch dieser Vorgang erfolgt vorteilhafterweise im Zuge der Herstellung des ersten Elements auf der Laser- schneidanlage, auf der auch die Aufnahmeoffnung 12 eingebracht wird.
In einem dritten Fertigungsschritt wird an dem zweiten Element 4 mindestens . ein Verbindungsabschnitt hergestellt, im vorliegenden Beispiel vier Verbindungsabschnitte 16. Die Verbindungsabschnitte 16 bestehen in dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus stirnseitig an einem Endabschnitt 4a des zweiten Elements 4 vorstehenden Bereichen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die vier stegartigen, vorstehenden Verbindungsabschnitte 16 dadurch hergestellt, daß im Bereich der Stirnseite des Endabschnitts 4a vier Eckbereiche 18 des Elements 4 ausgeschnitten worden sind. Die Ausschnitte 14 und Verbindungsabschnitte 16 sind so bemessen, daß die Verbindungsabschnitte 16 in die Ausschnitte 14 einsetzbar sind.
Obwohl in dem hier dargestellten Beispiel die Verbindungsabschnitte durch gerade Seitenabschnitte des zwei- ten Elements gebildet sind, während Eckbereiche ausgeschnitten sind, so daß die geraden Verbindungsabschnitte gegenüber den ausgeschnittenen Eckbereichen vorstehen, ist auch eine umgekehrte Konfiguration möglich, bei der Eckbereiche vorstehen und vier jeweils zwischen benachbarten Eckbereichen befindliche Teile der geraden Seitenabschnitte ausgeschnitten sind. Wesentlich ist nur, daß durch die zwischen den Ausschnitten 14 des ersten Elements verbleibenden Bereiche ermöglicht wird, daß ein umschlossener Materialbereich 20 des ersten Elements in unveränderter Position gehalten wird, bis das zweite Element eingesetzt und verschweißt ist. Zum Zwecke einer optimalen Verbindungsfestigkeit sollten selbstverständlich die Verbindungsabschnitte 16 des zweiten Elements 4 einen möglichst großen Anteil des stirnseitigen Umfangs des zweiten Elements ausmachen, da an zwischen den Verbindungsabschnitten befindlichen, nicht vorstehenden Bereichen keine Schweißverbindung vorgenommen werden kann.
Zum Herstellen der Verbindung wird anschließend in einem vierten Schritt das zweite Element 4 mit seinem Endabschnitt 4a in die Aufnahmeoffnung 12 und mit den Verbindungsabschnitten 16 in die Ausschnitte 14 eingesetzt, wobei im Falle einer Laserschneidbearbeitung ein geringes Spiel herstellbar ist, so daß bereits in diesem Stadium eine nahezu formschlüssige Verbindung gegeben ist..
Figur 3 und 4 zeigen diesen zusammengesetzten Zustand im einzelnen, wobei zunächst erkennbar ist, daß die Verbindungsabschnitte 16 gegenüber den nicht in die Ausschnitte 14 eingesetzten Bereichen (Eckbereiche 18) des Endabschnitts des zweiten Elements um einen Abstand h vorstehen, der zumindest gleich und bevorzugt etwas größer ist als die Wandstärke dl des ersten Elements im Bereich der Ausschnitte 14. Dadurch ist gewährleistet, daß die Verbindungsabschnitte 16 mindestens bündig mit der Außenfläche 22 des ersten Elements 2 sind, bevorzugt aber noch etwas darüber hinaus vorstehen, wie Figur 3 und 4 zeigen, so daß hier eine Schweißverbindung o.a. vorgenommen werden kann. Des weiteren entsteht hierdurch der Vorteil, daß eventuell bestehende Fertigungstoleranzen der einzelnen Bauteile und Vorrichtungen bzw. des gesamten Fügeprozesses minimiert werden.
In einem fünften Schritt werden nun die Elemente 2, 4 im Bereich der Aufnahmeoffnung und im Bereich der Verbindungsabschnitte kraftschlüssig miteinander verbunden, was insbesondere durch Laserfügeverfahren erfolgt. Da wie erläutert im Laserschneidverfahren geringe Bauteiltoleranzen insbesondere im Bereich der Aufnahmeoffnung 12 und der Ausschnitte 14 bzw. der Verbindungsabschnitte 16 möglich sind, können auf diese Weise qualitativ hochwertige Schweißverbindungen (T-Stoß- Verbindung bzw. umlaufende T-Stoß-Verbindung) hergestellt werden.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das zweite Element 4 sowohl im Bereich der Aufnahmeoffnung 12 als auch im Bereich seiner Stirnseite an den Verbindungsabschnitten 16 praktisch über seinen gesamten Umfang hinweg mit dem ersten Element kraft- und formschlüssig verbunden (gefügt) ist, wobei aber dennoch im Bereich der Stirnseite des zweiten Elements das erste Elemente ungeschwächt bleibt, d.h. daß der der Querschnittsfläche des zweiten Elements entsprechende, von den Ausschnitten 14 bzw. den Verbindungsabschnitten 16 umschlossene Materialbereich 20 an Ort und Stelle' verbleibt, ohne daß in aufwendiger Weise ein separates Schließteil angefertigt und eingefügt werden muß, wie dies beim Stand der Technik der Fall ist. Erfindungsgemäß besteht gegenüber der herkömmlichen Lösung mit einem Schließteil weiter der Vorteil, daß der umschlossene Bereich 20, da er nicht nachträglich eingesetzt werden muß, automatisch exakt in der Ebene des umgebenden Materials des zweiten Elements liegt und dadurch seitlichen Beanspruchungen (z. B. im Falle eine Aufpralls) besonders gut widersteht.
Gegenüber herkömmlichen Fügeverfahren besteht bei der Erfindung unter Verwendung des Laserschweißens ein weiterer Vorteil darin, daß bei Verwendung verzinkter Teile eine wesentlich geringere Verbrennung der Zinkauflage eintritt,, und daß aufgrund des T-Stoßes keine Entgasungsmaßnahmen notwendig sind, wie sie beispielsweise bei einem herkömmlichen Überlappstoß unvermeidlich sind.
Die beschriebene Rahmenstruktur ist auch in anderen technischen Gebieten, z.B. im Behälterbau, einsetzbar. Bezugszeichenliste B-Säule (erstes Elemente) Längsträger (zweites Element) a Endabschnitt Querträger innerer Schweller
10 äußerer Schweller
12 Aufnahmeoffnung (an 2)
14 Ausεchnitt (an 2)
16 Verbindungsabschnitt (an 4)
18 Eckbereich
20 umschlossener Materialbereich
22 Außenfläche (von 4) h Höhe (von 16) \ dl Wandstärke (von 2) d2 Wandstärke (von 4) b Breite (von 14)

Claims

Ans rüche
1. Rahmenstruktur mit mindestens einem ersten (2) und einem zweiten rohrförmigen Element (4) , die form- und kraftschlüssig miteinander verbunden sind, wobei das erste Element (2) eine Aufnahmeoffnung (12) zum Aufnehmen und formschlüssigen Umschließen eines Endabschnitts (4a) des zweiten Elements (4) und mindestens einen der Aufnahmeoffnung (12) gegenüberliegenden Ausschnitt (14) zum Aufnehmen mindestens eines Verbindungsabschnitts (16) des zweiten Elements (4) aufweist, wobei der mindestens eine Verbindungsabschnitt (16) des zweiten Elements (4) als mindestens ein stirnseitig vorstehender Teilbereich des Endabschnitts (4a) des zweiten Elements (4) gebildet ist, und wobei der Endabschnitt (4a) des zweiten Elements (4) in die Aufnahmeoffnung (12) und der mindestens eine Verbindungsabschnitt (16) in den mindestens einen Ausschnitt (14) des ersten Elements eingesetzt und das erste Element (2) im Bereich der Aufnahmeoffnung (12) und des mindestens einen Verbindungsabschnitts (16) mit dem zweiten Element (4) form- und kraftschlüssig verbunden ist.
2. Rahmenstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Element (2) mit dem zweiten Element (4) mittels Schweißen, Löten, Kleben, Clinchen oder Umbiegen verbunden ist.
3. Rahmenstruktur nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß das erste Element (2) mit dem zweiten Element (4) mittels Laserschweißen verbunden ist .
4. Rahmenstruktur nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Elemente (2, 4) ein Hohlprofil ist.
5. Rahmenstruktur nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Hohlprofil durch Innen- hochdruckumformen, insbesondere Hydroforming, oder als Rollprofil vorgefertigt ist.
6. Rahmenstruktur nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (2, 4) aus Stahl oder Leichtmetall bestehen.
7. Rahmenstruktur nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Elemente (2, 4) eine geschlossene Querschnittsform aufweisen.
8. Rahmenstruktur nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeoffnung (12) in dem ersten Element (2) durch ein Schneidverfahren mit hoher Präzision hergestellt ist, insbesondere durch Laserschneiden.
9. Rahmenstruktur nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Ausschnitt (14) des ersten Elements (2) durch ein Schneidverfahren mit hoher Präzision hergestellt ist, insbesondere durch Laserschneiden.
10. Rahmenstruktur nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Verbindungsabschnitt (16) des zweiten Elements (4) durch ein Schneidverfahren mit hoher Präzision hergestellt ist, insbesondere durch Laserschneiden.
11. Rahmenstruktur nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Verbindungsabschnitt (16) über nahezu den gesamten stirnseitigen Umfang des zweiten Elements (4) verläuft .
12. Rahmenstruktur nach einem der vorangehenden An- ■ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Verbindungsabschnitt (16) mindestens um eine Materialstärke (d) des ersten Elements (2) vorsteht (h) .
13. Rahmenstruktur nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um einen Rahmen oder Rahmenteil eines Kraftfahrzeugs handelt.
14. Kraftfahrzeug mit einem Rahmen nach Anspruch 13.
'15. Verfahren zum Herstellen einer Rahmenstruktur, die mindestens ein erstes (2) und ein zweites rohrförmi- ges Element (4) aufweist, die form- und kraftschlüssig miteinander verbunden sind, mit den Schritten:
- Herstellen einer Aufnahmeoffnung (12) in dem ersten Element (2) zum Aufnehmen und formschlussigen Umschließen eines Endabschnitts (4a) des zweiten Ele- ments (4 ) ,
Herstellen mindestens eines der Aufnahmeoffnung (12) gegenüberliegenden Ausschnitts (14) in dem ersten Element (2) zum Aufnehmen mindestens eines Verbindungsabschnitts (16) des zweiten Elements (4) ,
Herstellen des mindestens einen Verbindungsab- schnitts (16) an dem zweiten Element (4) als mindestens ein stirnseitig vorstehender Teilbereich des Endabschnitts (4a) des zweiten Elements (4) ,
- Einsetzen des Endabschnitts (4a) des zweiten Elements (4) in die Aufnahmeoffnung (12) und des mindestens einen Verbindungsabschnitts (16) in den mindestens einen Ausschnitt (14) des ersten Elements (2) , und
- kraftschlüssiges Verbinden des ersten Elements (2) mit dem zweiten Element (4) im Bereich der Aufnahme- Öffnung (12) und des mindestens einen Verbindungsab- schnitts (16) .
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Element (2) mit dem zweiten Element (4) mittels Schweißen, Löten, Kleben, Clinchen oder Umbiegen verbunden wird.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Element (2) mit dem zweiten Element (4) mittels Laserfügeverfahren verbunden wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Ele- • mente ein Hohlprofil ist, das durch Innenhochdruckum- formen, insbesondere Hydroforming, oder als Rollprofil vorgefertigt wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeoffnung (12) in dem ersten Element (2) durch ein Schneidverfahren mit hoher Präzision hergestellt wird, insbesondere durch Laserschneiden.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Ausschnitt (14) des ersten Elements (2) durch ein Schneidverfahren mit hoher Präzision hergestellt wird, insbesondere durch Laserschneiden.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Verbindungsabschnitt (16) des zweiten Elements (4) durch ein Schneidverfahren mit hoher Präzision hergestellt wird, insbesondere durch Laserschneiden.
PCT/DE2004/002004 2003-09-27 2004-09-09 Rahmenstruktur und verfahren zu deren herstellung Ceased WO2005030562A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2003144939 DE10344939A1 (de) 2003-09-27 2003-09-27 Rahmenstruktur und Verfahren zu deren Herstellung
DE10344939.6 2003-09-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2005030562A1 true WO2005030562A1 (de) 2005-04-07

Family

ID=34384314

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2004/002004 Ceased WO2005030562A1 (de) 2003-09-27 2004-09-09 Rahmenstruktur und verfahren zu deren herstellung

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE10344939A1 (de)
WO (1) WO2005030562A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009122178A1 (en) * 2008-04-04 2009-10-08 Gordon Murray Design Limited Vehicle chassis
US20170158244A1 (en) * 2015-12-07 2017-06-08 Honda Motor Co., Ltd. Body frame structure for a vehicle

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005040718B4 (de) * 2005-08-27 2012-11-22 Volkswagen Ag Trägerstruktur
DE102007018473B3 (de) * 2007-04-19 2008-09-25 Wilhelm Karmann Gmbh Verfahren zur Herstellung und Montage eines Strukturbauteils
DE102007056644A1 (de) * 2007-11-24 2009-05-28 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Träger, insbesondere Schweller für ein Kraftfahrzeug

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2113403A (en) * 1933-02-23 1938-04-05 Midland Steel Prod Co Automobile frame
US3232378A (en) * 1963-12-19 1966-02-01 White Metal Rolling & Stamping Ladder rungs
US6302478B1 (en) * 1997-10-16 2001-10-16 Cosma International Inc. Hydroformed space frame joints therefor

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2113403A (en) * 1933-02-23 1938-04-05 Midland Steel Prod Co Automobile frame
US3232378A (en) * 1963-12-19 1966-02-01 White Metal Rolling & Stamping Ladder rungs
US6302478B1 (en) * 1997-10-16 2001-10-16 Cosma International Inc. Hydroformed space frame joints therefor

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009122178A1 (en) * 2008-04-04 2009-10-08 Gordon Murray Design Limited Vehicle chassis
US9211914B2 (en) 2008-04-04 2015-12-15 Gordon Murray Design Limited Vehicle chassis
US20170158244A1 (en) * 2015-12-07 2017-06-08 Honda Motor Co., Ltd. Body frame structure for a vehicle
US9751568B2 (en) * 2015-12-07 2017-09-05 Honda Motor Co., Ltd. Body frame structure for a vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
DE10344939A1 (de) 2005-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69206427T2 (de) Platte in Wabenbauweise mit Einlagen zur Befestigung eines Elementes an einer Öffnung in dieser Platte, und Verfahren zu ihrer Herstellung.
DE10040824B4 (de) Lenksäulen-Tragbalkenstruktur
EP1511668B1 (de) Dreidimensionale knotenstruktur
EP0995673B1 (de) Schalenbauteil für ein Flugzeug und Verfahren zur Herstellung
DE69032545T2 (de) Extrudierter knotenpunkt
EP0597242A1 (de) Verfahren zur Hestellung eines Karosserie-Tragrahmens und ein nach dem Verfahren hergestellter Karosserierahmen
DE19622661B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugrahmens
DE69708508T2 (de) Verfahren zur Herstellung von geschweissten Strukturen
DE10215441B4 (de) Y-Knotenstruktur
EP1569838A1 (de) Seitenwandmodul für ein kraftfahrzeug und herstellungsverfahren für eine kraftfahrzeugkarosserie
DE2638440B2 (de) Ueberschlagschutzrahmen fuer kraftfahrzeuge
DE102011016055A1 (de) Vorrichtung, insbesondere am Vorder- und Hinterwagen eines Kraftfahrzeugs
DE10338025B3 (de) Versteifungsprofil
DE19633911A1 (de) Verfahren zur Reparatur einer Fahrzeugkarosserie
WO2005030562A1 (de) Rahmenstruktur und verfahren zu deren herstellung
DE102008054159B4 (de) Verfahren zum Herstellen einer Klemmleiste
EP3693123B1 (de) Gerippe-struktur mit einer vielzahl an profilelementen, und verfahren zum herstellen einer gerippe-struktur mit einer vielzahl an profilelementen
DE4335029C2 (de) A-Säulenverbindungsteil und Verfahren zu seiner Herstellung
EP2030825B1 (de) Verfahren zum Herstellen einer Klemmleiste
DE102004013511B4 (de) Karosseriesäule
DE102005039464A1 (de) A-Säule für ein Kraftfahrzeug
EP1758707B1 (de) Verfahren zum herstellen einer rahmenstruktur mit mindestens zwei hohlprofilelementen
DE19538459A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Rahmenstruktur
DE19544424A1 (de) Rahmenstruktur
DE102021128134B4 (de) Rohbauteil für eine Kraftwagenkarosserie und Verfahren zur Herstellung eines derartigen Rohbauteils

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
122 Ep: pct application non-entry in european phase