DE10001989A1 - Knotenelement für eine Kraftfahrzeugkarosserie - Google Patents

Abstract

Bei einem Knotenelement für eine Kraftfahrzeugkarosserie zur Aussteifung und/oder Verbindung von Rahmenelementen, das als profilierter Hohlkörper ausgebildet ist und wenigstens zwei Hohlprofil-Anschlußstutzen (6, 8) zur Ankopplung an Rahmenelemente aufweist, sind wenigstens zwei der Hohlprofil-Anschlußstutzen (6, 8) jeweils an ihrem Profilende mit einem das Profil aussteifenden Deckel (10, 12) verschlossen. Weiterhin wird ein Kraftfahrzeug mit einer Karosserie (1) vorgeschlagen, bei der in einem Verbindungsbereich, in dem drei unterschiedlich im Raum orientierte, trägerartige Rahmenelemente (2, 3, 4) zusammentreffen, ein Knotenelement (5) der vorgenannten Art vorgesehen ist, das mit allen drei Rahmenelementen verbunden ist. Hierdurch läßt sich die Schwingungssteifigkeit eines Kraftfahrzeuges bzw. einer Fahrzeugkarosserie verbessern.

Description

Die Erfindung betrifft ein Knotenelement für eine Kraftfahrzeugkarosserie zur Aussteifung und/oder Verbindung von Rahmenelementen der Karosserie, das als profilierter Hohlkörper ausgebildet ist und wenigstens zwei Hohlprofil-Anschlußstutzen zur Ankopplung an Rahmenelemente aufweist.

Knotenelemente werden an Kraftfahrzeugkarosserien bisher dazu eingesetzt, um einzelne Abschnitte einer aus mehreren Elementen aufgebauten Kraftfahrzeugkarosserie miteinander zu verbinden, wobei an einem Knotenelement zwei oder auch mehr Karosserieabschnitte miteinander gekoppelt werden können. Die Knotenelemente werden dabei als Verbindungsstücke verwendet, das heißt sie verbinden die sonst nicht miteinander gekoppelten Karosserieabschnitte.

Aus Gewichtsgründen werden die Knotenelemente als profilierte Hohlkörper ausgebildet, die als Gußteile, Strangpreßprofile oder Hydroformingteile hergestellt werden können.

Derartige Knotenelemente in Form von Eckverbindern und Rahmenabschnitten sind beispielsweise aus der DE 195 06 160 A1 bekannt, um einen modularen Aufbau einer Fahrzeugkarosserie zu ermöglichen.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Schwingungssteifigkeit eines Kraftfahrzeuges bzw. einer Fahrzeugkarosserie zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch ein Knotenelement der eingangs genannten Art gelöst, bei dem wenigstens zwei der Hohlprofil-Anschlußstutzen jeweils an ihrem Profilende mit einem Deckel verschlossen sind.

Unabhängig davon, ob das Knotenelement als Verbinder, als Aussteifungselement oder als Kombinationselement mit einer Verbindungsfunktion und einer Aussteifungsfunktion verwendet wird, läßt sich durch die an ihren Enden verschlossenen Anschlußstutzen gerade an besonders belasteten Abschnitten der Karosserie ein zusätzlicher Aussteifungseffekt erzielen, der zu einer Erhöhung der ersten Biege- und Torsionseigenfrequenzen an der Rohkarosserie führt. Die das Profil der Anschlußstutzen aussteifenden Deckel können dabei integral mit dem jeweiligen Anschlußstutzen ausgebildet, oder auch als separate Stücke an diesen befestigt werden.

Eine weitere Verbesserung der Schwingungssteifigkeit der Karosserie läßt sich in bevorzugter Ausgestaltung dadurch erzielen, daß ein Mittelabschnitt des Knotenelementes zwischen den verschlossenen Anschlußstutzen mit einer gegenüber den Anschlußstutzen größeren Wanddicke ausgebildet ist. Diese liegt vorzugsweise im Bereich des 1,5-fachen bis zweifachen der Wanddicke der Anschlußstutzen. Daraus resultiert vor allem eine deutliche Erhöhung der Torsionsfestigkeit des Knotenelementes zwischen den Anschlußstutzen, die an der Karosserie nutzbringend zur Wirkung gebracht werden kann.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Mittelabschnitt des Knotenelementes zwischen den verschlossenen Anschlußstutzen als rohrartiges Hohlprofilstück ausgebildet, das beiderseits jeweils über eine Steckverbindung mit einem zumindest einen Anschlußstutzen aufweisenden Anschlußstutzenelement drehfest gekoppelt und gegen ein axiales Lösen gesichert ist. Hierdurch lassen sich auch räumliche komplex geformte Knotenelemente verhältnismäßig einfach herstellen, so daß sich für die Erfindung ein breites Anwendungsspektrum ergibt. Insbesondere lassen sich zusätzliche Aussteifungselemente an die Karosserieform anpassen und gegebenenfalls in bereits vorhandene Hohlprofilabschnitte einer bestehenden Karosserie einfügen. Desweiteren ist es möglich, den Mittelabschnitt mit einer größeren Wanddicke auszubilden, die bei einer einteiligen, umformtechnischen Herstellung zusammen mit den Anschlußstutzen nicht mehr zu fertigen wären. Die Axialsicherung zwischen den Anschlußstutzenelementen und dem separaten Hohlprofilstück erfolgt in herkömmlicher Weise, beispielsweise durch Verkleben, Verschweißen, Löten oder auch eine Verschraubung. Durch eine formschlüssige Steckverbindung kann eine zusätzliche Steigerung der Festigkeit der Verbindung insbesondere bei einer Torsionsbeanspruchung bewirkt werden.

Im Zuge einer effizienten Fertigung sind bei entsprechenden räumlichen Gegebenheiten die Anschlußstutzenelemente bevorzugt gleichartig ausgebildet, so daß lediglich ein Formwerkzeug hierfür benötigt wird.

Für die Herstellung der Anschlußstutzenelemente hat sich das Innenhochdruck- Umformverfahren, das auch als Hydroforming bezeichnet wird, als besonders günstig erwiesen. Auch das separate Mittelteil bzw. rohrartige Hohlprofilstück kann im Hydroforming-Verfahren hergestellt werden. Da das Mittelteil jedoch zumeist als einfaches Rohrstück ausgebildet werden kann, läßt sich dieses auch durch andere Fertigungstechniken, beispielsweise durch Ablängung eines Strangpreßprofiles effizient herstellen.

In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung weist das Knotenelement eine räumliche S-Form auf, wobei die verschlossenen Anschlußstutzen an den jeweiligen Enden der S-Form vorgesehen und über den Mittelabschnitt verbunden sind. Bereits mit dieser einfach herstellbaren Ausführungsform läßt sich eine deutliche Zunahme der Schwingungssteifigkeit der Karosserie erzielen.

In einer weiteren, besonderen Ausgestaltung der Erfindung weist das Knotenelement eine räumliche X-Form mit zwei verzweigten Endabschnitten auf, die über den Mittelabschnitt untereinander verbunden sind, wobei jeder Endabschnitt zwei Hohlprofil- Anschlußstutzen aufweist, und an jedem Endabschnitt wenigstens ein Anschlußstutzen an einem Profilende mit einem Deckel verschlossen ist. Durch die zusätzlichen Anschlußstutzen ergibt sich ein weiterer Aussteifungseffekt im Verbindungsbereich der Rahmenelemente, der sich durch eine weitere Erhöhung der ersten Biege- und Torsionseigenfrequenzen der Fahrzeugkarosserie bemerkbar macht.

Ein besonders hoher Steifigkeitsgewinn ergibt sich dann, wenn alle Anschlußstutzen mit Deckeln verschlossen sind.

In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der profilierte Hohlkörper an seiner Außenseite mit leistenartigen Anschlußflanschen versehen. Die Anschlußflansche erstrecken sich dabei im wesentlichen im Bereich des Mittelabschnittes bzw. des profilierten Hohlkörpers, können jedoch bis zu den Enden einiger oder auch aller Anschlußstutzen verlängert werden. Sie dienen vor allem zur Halterung des Knotenelementes an einem Abschnitt der Fahrzeugkarosserie. Durch eine steife, beispielsweise dickwandige Ausführung kann der betreffende Ankopplungsbereich der Fahrzeugkarosserie zusätzlich versteift werden. Allerdings ist es auch möglich, durch eine verhältnismäßig flexible Ausbildung der Anschlußflansche den betreffenden Ankopplungsbereich von der Aussteifung auszunehmen, um lediglich eine steife Verbindung zwischen den an den Anschlußstutzen angekoppelten Rahmenelementen zu bewirken.

Vorzugsweise ist der profilierte Hohlkörper auf ein Verstärkungsblech aufgeschweißt, wobei das Verstärkungsblech zur Bildung der leistenartigen Anschlußflansche außenseitig über den profilierten Hohlkörper hinaussteht. Hierdurch kann das Verstärkungsblech zu einer Erhöhung der Biege- und Torsionssteifigkeit des profilierten Hohlkörpers beitragen, wobei das Knotenelement insgesamt einfach herstellbar bleibt, da durch die Anschlußflansche die umformtechnische Herstellung des Hohlkörpers nicht beeinträchtigt wird.

Alternativ hierzu ist es auch möglich, die leistenartigen Anschlußflansche als Blechstreifen an den profilierten Hohlkörper anzuschweißen.

Bei einfacher gestalteten Knotenelementen ist es hingegen vorteilhaft, wenn die Anschlußflansche zusammen mit dem Hohlkörper geformt werden, folglich einstückig mit dem profilierten Hohlkörper oder dessen Bestandteilen ausgebildet sind.

Vorzugsweise sind das gesamte Knotenelement oder zumindest die Anschlußstutzenelemente durch Hydroforming hergestellt.

Die eingangs genannte Aufgabe wird weiterhin durch ein Kraftfahrzeug mit einer Karosserie gelöst, bei der in einem Verbindungsbereich, in dem drei unterschiedlich im Raum orientierte, trägerartige Rahmenelemente zusammentreffen, ein Knotenelement der vorstehend erläuterten Art vorgesehen ist, das mit allen drei Rahmenelementen verbunden ist. Damit ergeben sich die bereits vorstehend erläuterten Vorteile im Hinblick auf eine Verbesserung der Schwingungssteifigkeit der Karosserie.

Vorzugsweise ist das Knotenelement im Bereich einer C-Säule und eines hinteren Dachquerträgers angeordnet, die jeweils von einem Dachlängsholm abzweigen, wobei ein mit einem Deckel verschlossener Anschlußstutzen mit dem Dachquerträger verbunden ist, ein weiterer, mit einem Deckel verschlossener Anschlußstutzen mit der C- Säule verbunden ist, und das Knotenelement wenigstens mit seinem Mittelabschnitt mit dem Dachlängsholm verbunden ist. Durch die gezielte Anordnung des Knotenelementes an dieser Stelle läßt sich eine besonders starke Erhöhung der ersten Torsionseigenfrequenz der Rohkarosserie erreichen. Dabei können der Dachquerträger und die C-Säule selbst jeweils bereits an dem Dachholm befestigt sein, so daß das Knotenelement dann vor allem eine zusätzliche Aussteifungsfunktion übernimmt. Es ist jedoch auch möglich, die Anschlußstutzen des Knotenelementes als eigentliche Verbinder zwischen dem Dachquerträger und dem Dachholm bzw. der C-Säule und dem Dachholm zu verwenden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Knotenelement an jedem Ende zwei Anschlußstutzen auf, wobei die weiteren Anschlußstutzen entlang des Dachholms angeordnet sind und sich in Längsrichtung über den Dachquerträger und die C-Säule hinaus erstrecken. Ein solches Knotenelement ist zwar etwas aufwendiger in der Herstellung, jedoch ergibt sich damit ein zusätzlicher Aussteifungseffekt zwischen dem Dachquerträger und dem Dachholm sowie auch der C-Säule und dem Dachholm, so daß diese im Verbindungsbereich ohne eigene, zusätzliche Versteifungsmaßnahmen auskommen können.

In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung sind der Mittelabschnitt und gegebenenfalls sich entlang des Dachholms erstreckende Anschlußstutzen zwischen einem äußeren Seitenteil des Dachholms und einem inneren Seitenteil des Dachholms von den jeweiligen Innenwänden beabstandet eingegliedert und über beidseitige Anschlußleisten mit den Seitenteilen verbunden, wobei Randabschnitte der Anschlußleisten zwischen miteinander verbundenen Längsleisten des inneren und äußeren Seitenteils gehalten sind. Dies erlaubt die Unterbringung und Befestigung des Knotenelementes innerhalb des Dachholms einer Fahrzeugkarosserie, ohne daß hier für zusätzliche Verbindungsmaßnahmen erforderlich wären. Vielmehr kann die Befestigung des Knotenelementes montagegünstig gleichzeitig mit dem Zusammenfügen der Elemente des Dachholms erfolgen. Überdies werden zusätzliche Anbindungspunkte, die das äußere Erscheinungsbild der Karosserie beeinträchtigen könnten, vermieden. Das gesamte Knotenelement ist an dem Fahrzeug von außen nicht erkennbar an der Karosserie untergebracht.

Vorzugsweise sind die Anschlußstutzen in dem Dachquerträger und in der C-Säule in Umfangsrichtung ihres Profils im wesentlichen konturkonform und drehfest aufgenommen, so daß bereits hierdurch eine hohe Festigkeit der Anbindung des Dachquerträgers und der C-Säule an dem Dachholm erzielt werden kann, die sich durch eine hohe Biege- und Torsionssteifigkeit auszeichnet. Gegebenenfalls kann hierbei auf eine eigene Anbindung des Dachquerträgers bzw. der C-Säule an den Dachholm verzichtet werden, so daß dann durch die Verwendung des Knotenelementes keine zusätzlichen Befestigungsoperationen während der Montage erforderlich werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 eine Fahrzeugkarosserie mit einem versteifenden Knotenelement, das im Bereich der Ankopplung einer C-Säule und eines Dachquerträgers an einem Dachholm angeordnet ist,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Knotenelementes aus Fig. 1 an dem Dachholm,

Fig. 3 ein erstes Ausführungsbeispiel eines besonders einfachen, einstückigen Knotenelementes, das anstelle des in den Fig. 1 und 2 dargestellten Knotenelementes verwendet werden kann,

Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Knotenelementes entsprechend Fig. 3, das einen Mittelabschnitt mit erhöhter Wanddicke aufweist,

Fig. 5 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Knotenelementes, daß anstelle des in den Fig. 1 und 2 dargestellten Knotenelementes verwendet werden kann und einen separaten Mittelabschnitt aufweist,

Fig. 6 eine Detailansicht der Verbindung zwischen dem separaten Mittelabschnitt und einem Anschlußstutzenelement des Knotenelementes nach Fig. 5,

Fig. 7 ein viertes Ausführungsbeispiel eines Knotenelementes, das in seiner Grundform dem Knotenelement in den Fig. 1 und 2 entspricht,

Fig. 8 ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Knotenelementes entsprechend Fig. 7, das einstückig mit einem verdickten Mittelabschnitt ausgebildet ist, und dessen Anschlußstutzen alle jeweils durch einen Deckel verschlossen sind,

Fig. 9 einen Schnitt durch einen Dachholm und den Mittelabschnitt eines Knotenelementes, und in

Fig. 10 einen Schnitt durch ein Dachholm und den Mittelabschnitt eines Knotenelementes mit einer abgewandelten Art und Weise der Befestigung an dem Dachholm.

In Fig. 1 ist eine Rohkarosserie 1 eines Kraftfahrzeuges dargestellt, die auf jeder Fahrzeugseite einen sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden Dachholm 2 aufweist. Die beiden Dachholme 2 sind in einem heckseitigen Bereich durch einen Querträger 3 miteinander verbunden. Hinter dem Querträger 3 erstreckt sich von jedem der Dachholme 2 eine C-Säule 4 an der Fahrzeugseite nach unten. In dem Verbindungsbereich, in welchem diese drei unterschiedlich im Raum orientierten, trägerartigen Rahmenelemente zusammentreffen, ist ein Knotenelement 5 mit allen drei Rahmenelementen 2, 3, 4 verbunden, um den Verbindungsbereich auszusteifen.

Der Verbindungsbereich mit dem Knotenelement 5 ist in Fig. 2 nochmals im Detail dargestellt. Wie Fig. 2 entnommen werden kann, ist das Knotenelement 5 als profilierter Hohlkörper ausgebildet und umfaßt wenigstens zwei Hohlprofil-Anschlußstutzen zur Ankopplung an Rahmenelemente der Fahrzeugkarosserie 1. Bei dem dargestellten Knotenelement 5 sind insgesamt vier Hohlprofil-Anschlußstutzen 6, 7, 8 und 9 vorgesehen. Ein erster Hohlprofil-Anschlußstutzen 6 ist an den Querträger 3 angeschlossen. Ein weiterer Hohlprofil-Anschlußstutzen 8 ist an die C-Säule 4 angeschlossen. Die beiden weiteren Hohlprofil-Anschlußstutzen 7 und 9 sind mit dem Dachholm 2 verbunden.

Zur Verbesserung der Steifigkeit der Fahrzeugkarosserie 1 sind die beiden erstgenannten Hohlprofil-Anschlußstutzen 6 und 8, welche mit dem Querträger 3 bzw. der C-Säule 4 gekoppelt sind, jeweils an ihrem Profilende mit einem profilaussteifenden Deckel 10 bzw. 12 verschlossen. Die weiteren Anschlußstutzen 7 und 10, die hier an ihren Enden offenbleiben, sind entlang des Dachholms 2 angeordnet und erstrecken sich in Längsrichtung über den Dachquerträger 3 und die C-Säule 4 hinaus. Damit wird eine weitere Aussteifung des Verbindungsbereichs erreicht, die sich ebenfalls günstig auf die Gesamtsteifigkeit der Fahrzeugkarosserie 1 auswirkt.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Knotenelement 5 sind jeweils ein sich entlang des Dachholms 2 erstreckender Hohlprofil-Anschlußstutzen 7 bzw. 9 sowie einer der von dem Dachholm 2 abzweigenden Anschlußstutzen 6 bzw. 8 in einem einteiligen Anschlußstutzenelement 15 bzw. 16 zusammengefaßt. Die beiden Anschlußstutzenelemente 15 und 16, die bei geeigneten Raumbedingungen gleichartig ausgebildet werden können, sind über ein rohrartiges Hohlprofilstück 14 miteinander verbunden. Das rohrartige Hohlprofilstück 14 weist dabei eine größere Wanddicke auf, als die Anschlußstutzenelemente 15 und 16. Vorzugsweise beträgt die Wanddicke des Hohlprofilstückes 14 etwa das 1,5-fache bis zweifache der Wanddicke der Anschlußstutzen 6 bzw. 8. Letztere können beispielsweise eine Wanddicke von drei Millimetern aufweisen, wobei dann das rohrartige Hohlprofilstück des Mittelabschnittes 14 mit einer Wanddicke von fünf Millimetern ausgebildet wird.

Die Anschlußstutzen 6 und 8 sind jeweils in dem Dachquerträger 3 und in der C-Säule 4 mit ihrem Außenprofil im wesentlichen konturkonform und damit drehfest aufgenommen. Zur axialen Sicherung sind die Anschlußstutzen 6 bzw. 8 mit dem jeweiligen Rahmenelement 3 bzw. 4 verklebt. Anstelle einer Verklebung kann prinzipiell jedoch auch eine Schweiß- oder Lötverbindung vorgesehen werden. Es ist auch möglich, die Anschlußstutzen 6 und 8 mit den Rahmenelementen 3 und 4 zu verschrauben.

Der Dachquerträger 3 und die C-Säule 4 sind hier zusätzlich mit dem Dachholm 2 verbunden, beispielsweise verschweißt, so daß das in Fig. 2 gezeigte Knotenelement 5 überwiegend eine Aussteifungsfunktion, jedoch auch zusätzlich eine Verbindungsfunktion besitzt. In einer Variante kann beispielsweise die Ankopplung des Dachquerträgers 3 und der C-Säule 4 an dem Dachholm 2 auch allein über das Knotenelement 5 erfolgen.

Überdies ist das Knotenelement 5 durch in der Fig. 2 nicht erkennbare Anschlußleisten 30 und 31 mit dem Dachholm 2 verbunden, die in Querrichtung des Dachholms 2 außenseitig an dem Mittelabschnitt 14 und den sich entlang des Dachholms 2 erstreckenden Anschlußstutzen 7 und 9 vorgesehen sind.

Durch die in Fig. 2 dargestellten, lokalen Verstärkungsmaßnahmen wird das globale Steifigkeitsverhalten der Fahrzeugkarosserie stark verbessert. So ergibt sich für die abgebildete Karosserie 1 durch die Verwendung eines Knotenelementes 5 auf beiden Fahrzeugseiten eine Erhöhung der Torsionseigenfrequenz der Rohkarosserie 1 um 3 Hz.

In den Fig. 3 bis 8 sind weitere Knotenelemente 5 dargestellt, die anstelle des in Fig. 2 gezeigten Knotenelementes 5 an der gleichen Stelle angebracht werden können.

Fig. 3 zeigt eine besonders einfach herstellbare Ausführungsform, bei der das Knotenelement 5 eine räumliche S-Form besitzt. Dabei sind lediglich zwei Anschlußstutzen 6 und 8 an den jeweiligen Enden der S-Form vorgesehen und über den Mittelabschnitt 14 einstückig miteinander verbunden. Das Knotenelement 5 weist hier eine im wesentlichen konstante Wanddicke auf. Die Enden der Anschlußstutzen 6 und 8 sind jeweils mit einem separaten Deckel 10 bzw. 12 verschlossen, der an ein Profilende angeschweißt ist. Die Deckel 10 und 12 sind als flache Blechstücke einfach herstellbar.

Eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels von Fig. 3 ist in Fig. 4 dargestellt. Der einzige Unterschied zu dem Knotenelement 5 von Fig. 3 besteht in der Ausformung des Mittelabschnittes 14, der mit einer größeren Wanddicke ausgebildet ist. Die Grenzen des Mittelabschnittes 14 sind durch die Bezugszeichen 19 angedeutet. Auch hier beträgt die Wanddicke des Mittelabschnittes 14 vorzugsweise das 1,5-fache bis zweifache der Wanddicke der Anschlußstutzen 6 und 8.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Knotenelementes 5, das ebenfalls eine räumliche S-Form aufweist, ist in Fig. 5 dargestellt. Allerdings ist hier das Knotenelement 5 aus zwei separaten Anschlußstutzenelementen 15 und 16 hergestellt, die über ein rohrartiges Hohlprofilstück als Mittelabschnitt 14 miteinander verbunden sind. Das rohrartige Hohlprofilstück weist wiederum eine größere Wanddicke auf, als die Anschlußstutzen 6 bzw. 8 an den Anschlußstutzenelementen 15 und 16.

Anstelle der separaten Ausführung sind bei dem Knotenelement 5 nach Fig. 5 die Deckel 10' bzw. 12' integral mit dem jeweiligen Anschlußstutzen 6 bzw. 8 ausgebildet, so daß diese nicht mehr eigens an den Profilenden angebracht werden müssen.

Die Verbindung der Anschlußstutzenelemente 15 bzw. 16 mit dem Mittelabschnitt 14 ist in Fig. 6 beispielhaft für ein Anschlußstutzenelement 15 dargestellt. Gut zu erkennen ist hierbei die geringere Wanddicke des Anschlußstutzenelementes 15, das im Verbindungsbereich unverformt ausläuft und auf einen verjüngten Absatz 18 des Mittelabschnittes 14, der hier als rohrartiges Hohlstück ausgebildet ist, aufgesteckt ist. Durch das kastenartige Profil sowohl des Anschlußstutzenelementes 15 als auch des Mittelabschnittes 14 ergibt sich eine verdrehsichere Verbindung, die durch die Verklebung 17 axial fixiert wird. Sofern es die Einbauumstände zulassen, sind die Anschlußstutzenelemente 15 und 16 gleichartig ausgebildet, wodurch sich die Teilevielfalt etwas verringern läßt.

Fig. 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Knotenelementes 5, das demjenigen von Fig. 2 weitestgehend entspricht. Im Unterschied zu Fig. 2 sind jedoch auch hier die Deckel 10' und 12' integral mit den Anschlußstutzen 6 und 7 ausgeführt, wobei die Profilenden 20 und 21 der weiteren Anschlußstutzen 7 und 9 offenbleiben. Das Knotenelement 5 weist damit eine räumlich verwölbte X-Form auf, wobei sich die unverschlossenen Anschlußstutzen 7 und 9 entlang einer Linie zur Anordnung entlang des Dachholms 2 erstrecken. Dabei sind zwei verzweigte Endabschnitte über den separaten Mittelabschnitt 14 in Form eines rohrartigen Hohlstückes miteinander verbunden. Jeder Endabschnitt umfaßt zwei Hohlprofil-Anschlußstutzen 6 und 7 bzw. 8 und 9, wobei an jedem Endabschnitt wenigstens ein Anschlußstutzen an einem Profilende mit einem hier integralen Deckel 10' bzw. 12' verschlossen ist. Es ist jedoch auch möglich, die offenen Profilenden 20 und 21 mit einem Deckel zu verschließen. Anstelle der integralen Ausbildung der Deckel können diese selbstverständlich auch, wie bei den Ausführungsbeispielen in den Fig. 3 und 4, als separate Elemente an den Anschlußstutzen befestigt werden. Gegebenenfalls werden auch einzelne Deckel integral ausgebildet, während weitere Deckel des Knotenelementes 5 als separate Elemente ausgeführt sind.

Ein allseits mit separaten Deckeln verschlossenes Knotenelement 5 ist in Fig. 8 dargestellt, das ist in seiner Grundform dem in Fig. 7 gezeigten Ausführungsbeispiel entspricht. Im Unterschied zu Fig. 7 sind jedoch die Anschlußstutzen 7, 8, 9 und 10 einstückig mit dem Mittelabschnitt 14 verbunden, der in dem durch die Bezugszeichen 19 begrenzten Bereich mit einer erhöhten Wanddicke ausgebildet ist.

Alle zuvor beschriebenen, einstückigen Knotenelemente 5 sowie die Anschlußstutzenelemente 15 und 16 werden bevorzugt durch Innenhochdruck- Umformen (Hydroforming) hergestellt. Im Hinblick auf die Aussteifungsfunktion werden diese Elemente aus Stahl gefertigt. In Fällen, in denen es vor allem auf eine leichtbauende Kopplung mit überwiegender Verbindungsfunktion ankommt, können die Knotenelemente 5 auch aus einer Aluminiumlegierung gefertigt werden.

Für die separaten Mittelabschnitte 14 in Form von rohrartigen Hohlkörpern gilt prinzipiell das Gleiche. Jedoch bietet sich bei besonders einfach geformten Mittelabschnitten 14 die Herstellung aus Endlos-Profilmaterial an, das auf passende Länge abgeschnitten und gegebenenfalls mit dem in Fig. 6 dargestellten Ansatz 18 versehen wird. Es ist auch möglich, die abgelängten Profilstücke außenseitig auf die Anschlußstutzenelemente 15 bzw. 16 aufzustecken und in der gewünschten Position zu fixieren, beispielsweise zu verkleben oder zu verschweißen, so daß dann der Ansatz 18 entfallen kann.

Fig. 9 zeigt einen Schnitt durch den Dachholm 2 sowie den Mittelabschnitt 14 der in den Fig. 2 bis 8 dargestellten Knotenelemente 5. Der Dachholm 2 wird durch ein in Längsrichtung verlaufendes, äußeres Seitenteil 22 und ein ebenfalls in Längsrichtung verlaufendes, inneres Seitenteil 23 gebildet, die an ihren beiden Rändern 25 und 26 bzw. 28 und 29 unter Bildung eines zwischen den Rändern liegenden Hohlraumes zusammengefügt sind. Das Knotenelement 5 erstreckt sich mit seinem Mittelabschnitt 14 sowie gegebenenfalls vorhandenen, zusätzlichen Anschlußstutzen 7 und 9 innerhalb dieses Hohlraumes, der für die abzweigenden Anschlußstutzen 6 und 8 geeignet unterbrochen ist. Wie Fig. 9 entnommen werden kann, ist der eigentliche profilierte Hohlkörper des Knotenelementes 5 von den Innenwänden der Seitenteile 22 und 23 beabstandet. Die Anbindung innerhalb des Dachholms 2 erfolgt über an der Außenseite des profilierten Hohlkörpers vorgesehene, leistenartige Anschlußflansche 31 und 32. Diese sind mit ihren Randabschnitten 24 und 27 jeweils sandwichartig zwischen den Rändern 25 und 26 bzw. 28 und 29 der Seitenteile 22 und 23 aufgenommen und dort fixiert. Damit kann das Knotenelement gleichzeitig mit dem Zusammenfügen der Seitenteile 22 und 23 des Dachholms 2 an diesem befestigt werden.

Die Anbringung der leistenartigen Anschlußflansche 30 und 31 an dem profilierten Hohlkörper kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß letzterer auf ein Verstärkungsblech aufgeschweißt wird, wobei das Verstärkungsblech zur Bildung der leistenartigen Anschlußflansche 30 und 31 außenseitig über den profilierten Hohlkörper hinaussteht. Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsmöglichkeit, bei der die leistenartigen Anschlußflansche 30 und 31 als an den profilierten Hohlkörper angeschweißte Blechstreifen ausgebildet sind. Die Schweißstellen sind in Fig. 9 mit den Bezugszeichen 32 und 33 angedeutet. Sie liegen unmittelbar an der Außenseite des profilierten Hohlkörpers.

Eine weitere Ausführungsform, bei der die leistenartigen Anschlußflansche 30 und 31 einstückig mit dem profilierten Hohlkörper ausgebildet sind, ist in Fig. 10 dargestellt. Die Flansche 30 und 31 werden dabei durch ein Zusammendrücken bzw. Zusammenfalten von Wandabschnitten des profilierten Hohlkörpers hergestellt.

Mit jedem der vorstehend erläuterten Knotenelemente 5 ergibt sich ein deutlicher Versteifungseffekt in einem Verbindungsbereich miteinander zu verkoppelnder Rahmenelemente einer Fahrzeugkarosserie 1 oder in einem Kreuzungsbereich von Rahmenabschnitten einer Fahrzeugkarosserie 1, wodurch die Schwingungssteifigkeit der Karosserie verbessert wird. Eine besonders starke Erhöhung des Steifigkeitsverhaltens eines Fahrzeuges ergibt sich durch eine gezielte, lokale Verstärkungsmaßnahme mit Hilfe der erläuterten Knotenelemente 5 im Bereich des hinteren Dachquerträgers 3 sowie der C-Säule 4 an dem Dachholm 2.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

Fahrzeugkarosserie

2

Dachholm

3

hinterer Dachquerträger

4

C-Säule

5

Knotenelement

6

bis

9

Anschlußstutzen

10

bis

13

Deckel

14

Mittelabschnitt

15

Anschlußstutzenelement

16

Anschlußstutzenelement

17

Verklebung

18

Absatz

19

Wanddickengrenze

20

,

21

offenes Profilende

22

äußeres Seitenteil des Dachholms

23

inneres Seitenteil des Dachholms

24

,

27

Randabschnitt des leistenartigen Anschlußflansches

25

,

28

Randabschnitt des äußeren Seitenteils

26

,

29

Randabschnitt des inneren Seitenteils

30

leistenartiger Anschlußflansch

31

leistenartiger Anschlußflansch

32

,

33

Schweißnaht

Claims (18)

1. Knotenelement für eine Kraftfahrzeugkarosserie zur Aussteifung und/oder Verbindung von Rahmenelementen der Karosserie, das als profilierter Hohlkörper ausgebildet ist und wenigstens zwei Hohlprofil-Anschlußstutzen (6, 8) zur Ankopplung an Rahmenelemente aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei der Hohlprofil-Anschlußstutzen (6, 8) jeweils an ihrem Profilende mit einem Deckel (10, 12; 10', 12') verschlossen sind.

2. Knotenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mittelabschnitt (14) des Knotenelementes (5) zwischen den verschlossenen Anschlußstutzen (6, 8) mit einer gegenüber den Anschlußstutzen (6, 8) größeren, vorzugsweise 1,5-fachen bis zweifachen, Wanddicke ausgebildet ist.

3. Knotenelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelabschnitt (14) des Knotenelementes (5) zwischen den verschlossenen Anschlußstutzen (6, 8) als rohrartiges Hohlprofilstück ausgebildet ist, das beiderseits jeweils über eine Steckverbindung mit einem zumindest einen verschlossenen Anschlußstutzen (6, 8) aufweisenden Anschlußstutzenelement (15, 16) drehfest gekoppelt und gegen ein axiales Lösen gesichert ist.

4. Knotenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußstutzenelemente (15, 16) gleichartig ausgebildet sind.

5. Knotenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußstutzenelemente (15, 16) durch Hydroforming hergestellt sind.

6. Knotenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Knotenelement (5) eine räumliche S-Form aufweist, wobei die Anschlußstutzen (6, 8) an den jeweiligen Enden der S-Form über den Mittelabschnitt (14) verbunden sind.

7. Knotenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Knotenelement (5) eine räumliche X-Form mit zwei verzweigten Endabschnitten aufweist, die über den Mittelabschnitt (14) untereinander verbunden sind, wobei jeder Endabschnitt zwei Hohlprofil-Anschlußstutzen (6, 7; 8, 9) aufweist, und an jedem Endabschnitt wenigstens ein Anschlußstutzen (6, 8) an einem Profilende mit einem Deckel (10, 12; 10', 12) verschlossen ist.

8. Knotenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß alle Anschlußstutzen (6, 7, 8, 9) mit Deckeln (10, 11, 12, 13; 10', 12') verschlossen sind.

9. Knotenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der profilierte Hohlkörper an seiner Außenseite mit leistenartigen Anschlußflanschen (30, 31) versehen ist.

10. Knotenelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der profilierte Hohlkörper auf ein Verstärkungsblech aufgeschweißt ist, wobei das Verstärkungsblech zur Bildung der leistenartigen Anschlußflansche (30, 31) außenseitig über den profilierten Hohlkörper hinaussteht.

11. Knotenelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß an den profilierten Hohlkörper Blechstreifen als leistenartige Anschlußflansche (30, 31) angeschweißt sind.

12. Knotenelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die leistenartigen Anschlußflansche (30, 31) einstückig mit dem profilierten Hohlkörper oder dessen Bestandteilen (14, 15, 16) ausgebildet sind.

13. Knotenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Knotenelement (5) durch Hydroforming hergestellt ist.

14. Kraftfahrzeug, umfassend eine Karosserie (1), bei der in einem Verbindungsbereich, in dem drei unterschiedlich im Raum orientierte, trägerartige Rahmenelemente zusammentreffen, ein Knotenelement (5) nach einem der vorgenannten Ansprüche 1 bis 13 vorgesehen ist, das mit allen drei Rahmenelementen verbunden ist.

15. Kraftfahrzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Karosserie (1) eine C-Säule (4) und einen hinteren Dachquerträger (3) aufweist, die jeweils von einem Dachlängsholm (2) abzweigen, wobei ein mit einem Deckel (10; 10') verschlossener Anschlußstutzen (6) mit dem Dachquerträger (3) verbunden ist, ein weiterer, mit einem Deckel (12; 12') verschlossener Anschlußstutzen (8) mit der C- Säule (4) verbunden ist, und das Knotenelement (5) wenigstens mit seinem Mittelabschnitt (14) mit dem Dachlängsholm (2) verbunden ist.

16. Kraftfahrzeug nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Anschlußstutzen (7, 9) entlang des Dachholms (2) angeordnet sind und sich in Längsrichtung über den Dachquerträger (3) und die C-Säule (4) hinaus erstrecken.

17. Kraftfahrzeug nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelabschnitt (14) und gegebenenfalls sich entlang des Dachholms (2) erstreckende Anschlußstutzen (7, 9) zwischen einem äußeren Seitenteil (22) des Dachholms (2) und einem inneren Seitenteil (23) des Dachholms (2) von den jeweiligen Innenwänden beabstandet eingegliedert und über beidseitige Anschlußleisten (30, 31) mit den Seitenteilen (22, 23) verbunden sind, wobei Randabschnitte (25, 28) der Anschlußleisten (30, 31) zwischen miteinander verbundenen Längsleisten (24, 26, 27, 29) des inneren und äußeren Seitenteils (22, 23) gehalten sind.

18. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußstutzen (6, 8) in dem Dachquerträger (3) und in der C-Säule (4) in Umfangsrichtung des Profils im wesentlichen konturkonform und drehfest aufgenommen sind.