DE102004061794A1 - Rahmenstruktur für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Herstellen derselben - Google Patents

Rahmenstruktur für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Herstellen derselben Download PDF

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D21/00Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted
    • B62D21/09Means for mounting load bearing surfaces
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
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    • B62D21/02Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted comprising longitudinally or transversely arranged frame members

Abstract

Rahmenstruktur für ein KFZ mit mindestens einem rohrförmigen Element, das form- und kraftschlüssig mit einem Verstärkungselement verbunden ist, wobei das rohrförmige Element einen Aufnahmeschlitz zum Aufnehmen und formschlüssigen Umschließen eines Endabschnittes des Verstärkungselements und mindestens einen Ausschnitt zum Aufnehmen mindestens eines Verbindungsabschnitts des Verstärkungselements aufweist, wobei der mindestens eine Verbindungsabschnitt des Verstärkungselements als mindestens ein stirnseitig vorstehender Teilbereich des Verstärkungselements gebildet ist und wobei der Endabschnitt des Verstärkungselements in den Aufnahmeschlitz und der mindestens eine Verbindungsabschnitt in den mindestens einen Ausschnitt des rohrförmigen Elements eingesetzt ist und das rohrförmige Element im Bereich des Aufnahmeschlitzes und des mindestens einen Ausschnittes mit dem Verstärkungselement eine kraftschlüssige Verbindung aufweist, wobei das Verstärkungselement in seiner Ausdehnung in einer Richtung quer zu dem rohrförmigen Element durch die kraftschlüssigen Verbindungen begrenzt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Rahmenstruktur für ein Kraftfahrzeug.
  • Eine Rahmenstruktur für ein Kraftfahrzeug muß auf der einen Seite eine hinreichende Steifigkeit aufweisen, um eine ausreichende Sicherheit für Fahrzeuginsassen zu gewährleisten, darf auf der anderen Seite jedoch nicht zu schwer sein, da das Kraftfahrzeug nur einen geringen Energieverbrauch für die Fortbewegung aufweisen soll.
  • Um diese gegenläufigen Zielsetzungen zu vereinen, gibt es im Stand der Technik mehrere Ansätze.
  • Ein Ansatz besteht darin, die Hohlprofile, die für die Herstellung der Rahmenstruktur verwendet werden, aus einem dünnen Blech herzustellen und diese nachträglich durch Verstärkungselemente zu verstärken. Eine mit derartigen Hohlprofilen hergestellte Rahmenstruktur ist auf der einen Seite leicht und weist auf der anderen Seite eine ausreichende Steifigkeit auf, um einen ausreichenden Insassenschutz zu ermöglichen.
  • Für das Einbringen der Verstärkungselemente gibt es im Stand der Technik im wesentlichen zwei Möglichkeiten:
    • 1. Das Hohlprofil wird in einem Roll- oder Walzverfahren hergestellt und am Ende des Herstellungsprozesses werden die Verstärkungen durch die an den Enden des Hohlprofils ge bildeten Öffnungen in das Hohlprofil eingebracht und dort befestigt, z. B. mittels Schweißen.
    • 2. Wird das Hohlprofil in einem Roll- oder Walzverfahren hergestellt, so können auf dem noch ebenen Materialstreifen, aus dem das Hohlprofil geformt wird, Verstärkungen angeordnet werden, die mit dem Materialstreifen das Roll- oder Walzverfahren durchlaufen, an dessen Ende ein fertiges Hohlprofil steht.
  • Ein Nachteil des erstgenannten Verfahrens zum Einbringen einer Verstärkung in das Hohlprofil ist, daß die für eine Rahmenstruktur verwendeten Hohlprofile eine Länge von bis zu zwei Metern und mehr aufweisen können, sodaß das Anbringen einer Verstärkung in der Mitte des Hohlprofils nur sehr schwer zu gestalten ist.
  • Ein Nachteil des zweiten Verfahrens zum Herstellen eines verstärkten Hohlprofils ist, daß die auf dem Materialstreifen angeordneten Verstärkungselemente nur eine geringe Höhe aufweisen dürfen, da sie ansonsten mit den Rollen oder Walzen des Roll- oder Walzverfahrens kollidieren, wodurch eine Herstellung des Hohlprofils in dem Roll- oder Walzverfahren unmöglich ist.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Rahmenstruktur für ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Herstellen der Rahmenstruktur anzugeben, das die zuvor genannten Nachteile überwindet.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Rahmenstruktur für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einem rohrförmigen Element, das form- und kraftschlüssig mit einem Verstärkungselement verbunden ist, wobei das rohrförmige Element einen Aufnahmeschlitz zum Aufnehmen und formschlüssigen Umschließen eines Endabschnitts des Verstärkungselements und mindestens einen Ausschnitt zum Aufnehmen mindestens eines Verbindungsabschnitts des Verstärkungselements aufweist, wobei der mindestens eine Verbindungsabschnitt des Verstärkungselements als mindestens ein stirnseitig vorstehender Teilbereich des Verstärkungselements gebildet ist, und wobei der Endabschnitt des Verstärkungselements in den Aufnahmeschlitz und der mindestens eine Verbindungsabschnitt in den mindestens einen Ausschnitt des rohrförmigen Elements eingesetzt ist und das rohrförmige Element im Bereich des Aufnahmeschlitzes und des mindestens einen Ausschnitts mit dem Verstärkungselement eine kraftschlüssige Verbindung aufweist, wobei das Verstärkungselement in seiner Ausdehnung in einer Richtung quer zu dem rohrförmigen Element durch die kraftschlüssigen Verbindungen begrenzt ist.
  • Allgemein kann der mindestens eine Ausschnitt in einer beliebigen Seitenfläche des rohrförmigen Elementes gebildet sein, insbesondere kann mindestens ein Ausschnitt dem Aufnahmeschlitz gegenüberliegend gebildet sein. Das rohrförmige Element kann mit dem Verstärkungselement mittels Schweißen, Löten, Kleben, Clinchen, Bördeln, Nieten oder Umbiegen verbunden sein.
  • Das rohrförmige Element kann mit dem Verstärkungselement mittels Lichtbogenschmelzschweißen, Gasschmelzschweißen oder Laserschweißen verbunden sein.
  • Bevorzugt ist das rohrförmige Element ein Hohlprofil, besonders bevorzugt ein Hohlprofil mit einem rechteckigen Querschnitt.
  • Das Hohlprofil kann durch Innenhochdruckumformen, insbesondere Hydroforming, oder als Rollprofil oder Walzprofil vorgefertigt sein.
  • Das rohrförmige Element und das Verstärkungselement können aus einem beliebigen, geeigneten Material hergestellt sein, bevorzugt jedoch aus einem Metall und besonders bevorzugt aus Stahl oder Leichtmetall.
  • Bevorzugt weist das rohrförmige Element eine geschlossene Querschnittsform auf.
  • Das Verstärkungselement kann einen U-förmigen Querschnitt aufweisen, sodaß das Verstärkungselement einen Dachabschnitt und zwei Schenkel umfaßt.
  • Alternativ umfaßt das Verstärkungselement einen rechteckigen, ebenen Verstärkungsbereich, der an drei Seiten je eine Lasche, die senkrecht zu dem Verstärkungsbereich verlaufen, und an der vierten Seite den mindestens einen Verbindungsabschnitt aufweist.
  • Alternativ kann das Verstärkungselement zwei rechteckige Verstärkungsbereiche umfassen, die durch einen gebogenen Bereich verbunden sind, der als Teil eines Zylindermantels ausgebildet ist.
  • Jeder Verbindungsabschnitt kann nahezu so lang sein wie eine Kante des Verstärkungselementes, an der der Verbindungsabschnitt gebildet ist. Ist der Verbindungsabschnitt „nahezu" so lang wie die Kante, an der er gebildet ist, so ist gewährleistet, daß der übrige Teil dieser Kante an dem Hohlprofil im eingesetzten Zustand anschlägt. Erstreckt sich der Verbindungsabschnitt entlang der gesamten Kante, an der er gebildet ist, so schlägt kein Abschnitt dieser Kante im eingesetzten Zustand an dem Hohlprofil an, wobei in diesem Fall andere Kanten des Verstärkungselements an dem Hohlprofil im eingesetzten Zustand anschlagen.
  • Der mindestens eine Verbindungsabschnitt kann mindestens um eine Materialstärke des rohrförmigen Elementes oder des Verstärkungselements vorstehen, insbesondere ein bis drei Millimeter.
  • Die Rahmenstruktur kann ein Rahmen oder ein Rahmenteil eines Kraftfahrzeuges sein.
  • Die Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zum Herstellen einer Rahmenstruktur gelöst, die mindestens ein rohrförmiges Element und ein Verstärkungselement aufweist, die form- und kraftschlüssig miteinander verbunden sind, mit den Schritten:
    Herstellen eines Aufnahmeschlitzes in dem rohrförmigen Element zum Aufnehmen und formschlüssigen Umschließen eines Endabschnitts des Verstärkungselements,
    Herstellen mindestens eines Ausschnitts in dem rohrförmigen Element zum Aufnehmen mindestens eines Verbindungsabschnitts des Verstärkungselements,
    Herstellen des mindestens einen Verbindungsabschnitts an dem Verstärkungselement als mindestens ein stirnseitig vorstehender Teilbereich des Verstärkungselements,
    Einsetzen des mindestens einen Verbindungsabschnitts in den mindestens einen Ausschnitt des rohrförmigen Elements und des Endabschnitts des Verstärkungselements in den Aufnahmeschlitz, und
    Kraftschlüssiges Verbinden des rohrförmigen Elements mit dem Verstärkungselement im Bereich des Aufnahmeschlitzes und des mindestens einen Verbindungsabschnitts.
  • Das rohrförmige Element kann mit dem Verstärkungselement mittels Schweißen, Löten, Kleben, Clinchen, Bördeln, Nieten oder Umbiegen verbunden werden.
  • Bevorzugt wird das rohrförmige Element mit dem Verstärkungselement mittels Lichtbogenschmelzschweißen, Gasschmelzschweißen oder Laserschweißen verbunden.
  • Das rohrförmige Element kann ein Hohlprofil sein, das durch Innenhochdruckumformen, insbesondere Hydroforming, oder als Rollprofil oder Walzprofil vorgefertigt wird. Ist das rohrförmige Element durch Innenhochdruckumformen hergestellt, so kann es in Längsrichtung desselben verschiedene Querschnitte aufweisen. Da das erfindungsgemäße Verfahren ein Herstellen eines Aufnahmeschlitzes in dem rohrförmigen Element umfaßt, durch den das Verstärkungselement von der Seite in das rohrförmige Element eingesetzt wird, kann das Verstärkungselement unabhängig von der Größe desselben in jeden geeigneten Querschnitt eingesetzt werden.
  • Der Aufnahmeschlitz und/oder der mindestens eine Ausschnitt in dem rohrförmigen Element und/oder der mindestens eine Verbindungsabschnitt des Verstärkungselements können durch ein Schneidverfahren mit hoher Präzision, insbesondere durch Laserschneiden, oder durch Stanzen hergestellt werden.
  • Vorteilhaft kann das Verfahren ein Halten des Verstärkungselements an dem rohrförmigen Element mittels einer Haltelasche, bevor das kraftschlüssige Verbinden des rohrförmigen Elements mit dem Verstärkungselement erfolgt, und ein Entfernen der Haltelasche von dem Verstärkungselement, nachdem das kraftschlüssige Verbinden des rohrförmigen Elements mit dem Verstärkungselement erfolgt ist, umfassen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von drei Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf eine Zeichnung erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine perspektivische Ansicht eines Hohlprofils mit drei Aufnahmeschlitzen zur Aufnahme von drei ebenfalls dargestellten Verstärkungselementen,
  • 2 eine perspektivische Ansicht des Hohlprofils der 1, wobei die drei Verstärkungselemente in dem Hohlprofil angeordnet sind,
  • 2a, b eine perspektivische Ansicht eines Verstärkungselementes, wobei dieses mit verschiedenen, ebenfalls dargestellten Schweißlinien an dem Hohlprofil befestigt wird, und
  • 3a, b, c eine Seiten-, Vorder- und Draufsicht eines der Verstärkungselemente.
  • In 1 ist ein Teil einer Rahmenstruktur 1 (für ein Kraftfahrzeug) gezeigt, die ein rohrförmiges Element 3, vorliegend ein Hohlprofil mit einem rechteckigen Querschnitt, umfaßt.
  • In dem Hohlprofil 3 sind ein Aufnahmeschlitz 7a und fünf Ausschnitte 13a derart gebildet, daß ein erstes Verstärkungselement 5a durch den Aufnahmeschlitz 7a in das Hohlprofil 3 und die Ausschnitte 13a steckbar ist.
  • Das erste Verstärkungselement 5a, das in 3 in einer Seiten-, Vorder- und Draufsicht dargestellt ist, umfaßt fünf Verbindungsabschnitte 15, die in die Ausschnitte 13a steckbar sind.
  • Das erste Verstärkungselement 5a ist im wesentlichen U-förmig gebildet und umfaßt daher zwei Schenkel 27 und einen Dachabschnitt 25. In der Seitenansicht des ersten Verstärkungselements 5a, 3a, ist erkennbar, daß der Dachabschnitt 25 geneigt ist, sodaß die Schenkel 27 in einer Seitenansicht keine rechteckige Fläche bilden.
  • Das erste Verstärkungselement 5a wird in der in 1 gezeigten Orientierung in den Aufnahmeschlitz 7a geführt, wobei der Dachabschnitt 25 vollständig einen horizontal verlaufenden Abschnitt des Aufnahmeschlitzes 7a ausfüllt, die Schenkel 27 jedoch aufgrund ihrer stirnseitig verkürzten Länge (links in 3a) nahezu vertikal verlaufende Abschnitte des Aufnahmeschlitzes 7a nicht vollständig ausfüllen.
  • Während das erste Verstärkungselement 5a weiter in das Hohlprofil 3 geschoben wird, füllen die Schenkel 27 die vertikal verlaufenden Abschnitte des Aufnahmeschlitzes 7a weiter aus und schließlich greifen die Verbindungsabschnitte 15a des ersten Verstärkungselementes 5a in die Ausschnitte 13a.
  • In diesem eingesetzten Zustand des ersten Verstärkungselementes 5a, 2, ist ein Endabschnitt 11a des ersten Verstärkungselements 5a vollständig von dem Aufnahmeschlitz 7a umschlossen und die Verbindungsabschnitte 15a stecken in den Ausschnitten 13a.
  • In dieser Stellung stehen die Verbindungsabschnitte 15a bevorzugt über das Hohlprofil 3 hinaus, vorteilhaft um eine Materialstärke des Verstärkungselementes 5a oder des Hohlprofils 3 in diesem Bereich.
  • Folgend werden die Verbindungsabschnitte 15a und der Endabschnitt 11a des Verstärkungselements 5a mit dem Hahlprofil 3 verschweißt. Für diesen Schweißvorgang kann es (abhängig von der Art des Schweißvorganges) ausreichend sein, wenn die Verbindungsabschnitte 15a und der Endabschnitt 11a ca. ein bis drei Millimeter über das Hohlprofil 3 hinaus hervorstehen.
  • Um die weitere Verarbeitung des Hohlprofils 3, z. B. für eine Lackierung, zu vereinfachen, kann es notwendig sein, eine durch den Schweißvorgang entstandene Schweißnaht durch einen Schleifvorgang nachzubearbeiten, um ein Hohlprofil mit einer ebenen Oberfläche zu erhalten.
  • Ferner sind in dem Verstärkungselement 5a Durchlässe 33 gebildet, lediglich in 3a) dargestellt, die dem Be- und Entlüften des Hohlprofils 3 dienen und ferner eine vollständige Behandlung in einem Tauchbad, für z. B. eine Grundierung, ermöglichen.
  • In dem Hohlprofil 3 der 1 sind ferner ein U-förmiger Aufnahmeschlitz 7b und zwei Ausschnitte 13b gebildet. Durch den Aufnahmeschlitz 7b ist ein zweites Verstärkungselement 5b in das Hohlprofil 3 und die Ausschnitte 13b steckbar.
  • Das zweite Verstärkungselement 5b umfaßt einen rechteckigen Verstärkungsbereich 17, wobei an drei Seiten des Verstärkungsbereichs 17 jeweils eine Lasche 19 gebildet ist, die senkrecht zu dem Verstärkungsbereich 17 verläuft, und an der vierten Seite zwei Verbindungsabschnitte 15b gebildet sind.
  • Das zweite Verstärkungselement 5b wird in der in 1 gezeigten Orientierung durch den Aufnahmeschlitz 7b in das Hohlprofil 3 geschoben, bis die Verbindungsabschnitte 15b in den Ausschnitten 13b aufgenommen sind und eine vertikal verlaufende Lasche 19 an dem Hohlprofil 3 anliegt, siehe 2.
  • Folgend wird das zweite Verstärkungselement 5b an dem Hohlprofil 3 befestigt. Zu diesem Zweck wird ein Laser entlang einer Schweißlinie 23 geführt, um die in 1 vertikal verlaufende Lasche 19 mit dem Hohlprofil 3 zu verbinden. Alternativ oder zusätzlich können die beiden übrigen Laschen 19 ebenfalls mit dem Hohlprofil verschweißt werden.
  • In 2a ist eine alternative Schweißlinie 23 gezeigt, um das Verstärkungselement 5b mit dem Hohlprofil 3 zu verbinden. Vorteilhaft wirkt sich das Schweißen entlang der in 2a) rechten Schweißlinie 23 aus, da durch eine derartige Schweißlinie, die entlang des Aufnahmeschlitzes 7b geführt ist, das Hohlprofil 3 wieder vollständig geschlossen wird.
  • Eine in 2b umlaufend dargestellte Schweißlinie 23 eignet sich besonders bei verzinkten Blechen, um eine bessere Entgasung beim Laserschweißen zu ermöglichen.
  • Es kann vorteilhaft sein, daß zweite Verstärkungselement 5b vor dem Schweißvorgang an dem Hohlprofil 3 für den Schweißvorgang zu halten. Dies kann auf einfache Weise dadurch geschehen, daß die in 1 horizontal verlaufenden Laschen 19 sich im eingesteckten Zustand über das Hohlprofil 3 (und die vertikal verlaufende Lasche 19) hinaus erstrecken, wodurch es möglich ist, die über das Hohlprofil 3 hinausstehenden Enden aufeinander zu zuverbiegen, sodaß das zweite Verstärkungselement 5b durch die vertikal verlaufenden Laschen 19 in dem Hohlprofil 3 gehalten ist. Nachdem das zweite Verstärkungselement 5b an dem Hohlprofil 3 festgeschweißt ist, können die über das Hohlprofil 3 hinausstehenden Abschnitte der vertikal verlaufenden Laschen 19 entfernt werden, indem diese z. B. abgeschliffen werden.
  • Ferner sind in dem Hohlprofil 3 der 1 ein Aufnahmeschlitz 7c sowie vier Ausschnitte 13c gebildet, um ein drittes Verstärkungselement 5c in das Hohlprofil 3 und die Ausschnitte 13c zu stecken.
  • Das dritte Verstärkungselement 5c umfaßt an einer Seite des Verstärkungselementes 5c die vier Verbindungsabschnitte 15c, denen gegenüber ein Endabschnitt 11c des dritten Verstärkungselements 5c liegt. An dem Endabschnitt 11c ist eine Haltelasche 20 gebildet, um das dritte Verstärkungselement 5c vor einem Schweißvorgang an dem Hohlprofil 3 zu halten. Ferner weist das Verstärkungselement 5c zwei rechteckige Verstärkungsbereiche 17 auf, wobei zwischen den Verstärkungsbereichen 17 ein gebogener Bereich 21 gebildet ist, der ein Teil eines Zylindermantels ist.
  • Der gebogene Bereich 21 kann anstelle eines Teiles eines Zylindermantels jede beliebige Form (z. B. die Form eines U-Profils) annehmen, die den Anforderungen der Belastung des Hohlprofils 3 genügt.
  • Wie zuvor zu den Verstärkungselementen 5a und 5b beschrieben, wird das dritte Verstärkungselement 5c in der in 1 gezeigten Orientierung durch den Aufnahmeschlitz 7c in das Hohlprofil 3 gesteckt, bis die Verbindungsabschnitte 15c in die Ausschnitte 13c greifen und der Endabschnitt 11c von dem Aufnahmeschlitz 7c umschlossen ist, siehe 2.
  • Um das dritte Verstärkungselement 5c an dem Hohlprofil 3 vor einem Schweißvorgang, der das dritte Verstärkungselement 5c mit dem Hohlprofil 3 verbindet, zu halten, wird die Haltelasche 20 derart umgebogen, daß ein Befestigungsknopf 29, der an dem Hohlprofil 3 gebildet ist, in ein Loch 31 greift, das in der Haltelasche 20 gebildet ist, um derart das dritte Verstärkungselement 5c an dem Hohlprofil 3 zu halten.
  • Folgend werden die Verbindungsabschnitte 15c und der Endabschnitt 11c an dem Hohlprofil 3 festgeschweißt.
  • Die Haltelasche 20 und der Befestigungsknopf 29 können nach dem Schweißvorgang auf bekannte Weise entfernt werden, z. B. durch abkanten oder abschmirgeln, oder als Befestigungspunkt für fahrzeugspezifische Bauteile weiter genutzt werden.
  • Wie in 1 gezeigt, können in einem Hohlprofil 3 mehrere und verschiedene Verstärkungselemente 5 angeordnet werden.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, Verstärkungselemente 5 in ein fertiges Hohlprofil 3 mit einer geschlossenen Querschnittsform von der Seite einzubringen und zu befestigen. Da die Verstärkungselemente 5 von der Seite eingebracht werden, ist die tatsächliche Länge der Hohlprofile 3 von untergeordneter Bedeutung. Ferner ist die Größe des Verstärkungselements 5 lediglich durch die Dimensionierung des Hohlprofils 3 beschränkt, sodaß auch Verstärkungselemente 5 in das Hohlprofil 3 eingebracht werden können, die den Querschnitt des Hohlprofils 3 an der Stelle vollständig ausfüllen, wie z. B. das zweite 5b und dritte 5c Verstärkungselement.
  • Die Aufnahmeschlitze 7 weisen eine Größe auf, die geringfügig größer ist als die Materialstärke der Verstärkungselemente 5, z. B. ein bis drei Millimeter.
  • Eine Haltelasche 20 kann auch an dem ersten 5a und zweiten 5b Verstärkungselement gebildet sein, um dieses an dem Hohlprofil 3 zu halten, bis das Verstärkungselement 5a, 5b an dem Hohlprofil 3 befestigt ist.
  • In 2 ist das Hohlprofil 3 mit den darin angeordneten Verstärkungselementen 5 gezeigt, wobei zusätzlich bevorzugte Verbindungsarten angegeben sind, um die Verbindungsabschnitte 15 und Endabschnitte 11 der Verstärkungselemente 5 mit dem Hohlprofil 3 zu verbinden.
  • Um eine hinreichende Versteifung des rohrförmigen Elements 3 durch das Verstärkungselement 5 zu bewirken, kann es ausreichend sein, nur einzelne Verbindungsabschnitte 15 mit dem rohrförmigen Element 3 mechanisch zu verbinden.
  • In den beschriebenen Ausführungsformen wurde eine mechanische Verbindung zwischen dem Verstärkungselement 5 und dem rohrförmigen Element 3 dadurch bewirkt, daß die Verbindungsabschnitte 15 und die Endabschnitte 11 entlang ihrer gesamten Länge an dem rohrförmigen Element 3 befestigt (festgeschweißt) wurden. Es kann für eine bestimmte Steifigkeit des Hohlprofils jedoch ausreichend sein, diese mechanische Verbindung lediglich in Teilbereichen zu erzeugen, so z. B. lediglich entlang 2/3 der Länge der Endabschnitte 11 und der Verbindungsabschnitte 15.
  • Ein derart hergestelltes Hohlprofil 3 kann nun mit anderen Hohlprofilen 3 verbunden werden, um eine Rahmenstruktur für ein Kraftfahrzeug zu bilden.
  • 1
    Rahmenstruktur (für ein Kraftfahrzeug)
    3
    rohrförmiges Element, insbesondere Hohlprofil
    5
    Verstärkungselement
    5a
    erstes Verstärkungselement
    5b
    zweites Verstärkungselement
    5c
    drittes Verstärkungselement
    7
    Aufnahmeschlitz
    7a
    erster Aufnahmeschlitz zur Aufnahme des ersten Verstär
    kungselementes
    7b
    zweiter Aufnahmeschlitz zur Aufnahme des zweiten Ver
    stärkungselementes
    7c
    dritter Aufnahmeschlitz zur Aufnahme des dritten Ver
    stärkungselementes
    11
    Endabschnitt
    11a
    Endabschnitt des ersten Verstärkungselementes
    11b
    Endabschnitt des zweiten Verstärkungselementes
    11c
    Endabschnitt des dritten Verstärkungselementes
    13
    Ausschnitt
    13a
    Ausschnitt zur Aufnahme des ersten Verstärkungselementes
    13b
    Ausschnitt zur Aufnahme des zweiten Verstärkungselemetes
    13c
    Ausschnitt zur Aufnahme des dritten Verstärkungselemetes
    15
    Verbindungsabschnitt, stirnseitig vorstehender Teilbe
    reich
    15a
    Verbindungsabschnitt des ersten Verstärkungselementes
    15b
    Verbindungsabschnitt des zweiten Verstärkungselementes
    15c
    Verbindungsabschnitt des dritten Verstärkungselementes
    17
    Verstärkungsbereich
    19
    Lasche
    20
    Haltelasche
    21
    gebogener Bereich
    23
    Schweißlinie
    25
    Dachabschnitt
    27
    Schenkel
    29
    Befestigungsknopf
    31
    Loch
    33
    Durchlaß (in dem Verstärkungselement)

Claims (21)

  1. Rahmenstruktur (1) für ein KFZ mit mindestens einem rohrförmigen Element (3), das form- und kraftschlüssig mit einem Verstärkungselement (5) verbunden ist, wobei das rohrförmige Element (3) einen Aufnahmeschlitz (7) zum Aufnehmen und formschlüssigen Umschließen eines Endabschnitts (11) des Verstärkungselements (5) und mindestens einen Ausschnitt (13) zum Aufnehmen mindestens eines Verbindungsabschnitts (15) des Verstärkungselements (5) aufweist, wobei der mindestens eine Verbindungsabschnitt (15) des Verstärkungselements (5) als mindestens ein stirnseitig vorstehender Teilbereich des Verstärkungselements (5) gebildet ist, und wobei der Endabschnitt (11) des Verstärkungselements (5) in den Aufnahmeschlitz (7) und der mindestens eine Verbindungsabschnitt (15) in den mindestens einen Ausschnitt (13) des rohrförmigen Elements (3) eingesetzt ist und das rohrförmige Element (3) im Bereich des Aufnahmeschlitzes (7) und des mindestens einen Ausschnittes (13) mit dem Verstärkungselement (5) eine kraftschlüssige Verbindung aufweist, wobei das Verstärkungselement (5) in seiner Ausdehnung in einer Richtung quer zu dem rohrförmigen Element (3) durch die kraftschlüssigen Verbindungen begrenzt ist.
  2. Rahmenstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Ausschnitt (13) dem Aufnahmeschlitz (7) gegenüberliegend gebildet ist.
  3. Rahmenstruktur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Element (3) mit dem Verstärkungselement (5) mittels Schweißen, Löten, Kleben, Clinchen, Bördeln, Nieten oder Umbiegen verbunden ist.
  4. Rahmenstruktur nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Element (3) mit dem Verstärkungselement (5) mittels Lichtbogenschmelzschweißen, Gasschmelzschweißen oder Laserschweißen verbunden ist.
  5. Rahmenstruktur nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Element (3) ein Hohlprofil (3) mit rechteckigen Querschnitt ist.
  6. Rahmenstruktur nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlprofil (3) durch Innenhochdruckumformen, insbesondere Hydroforming, oder als Rollprofil oder Walzprofil vorgefertigt ist.
  7. Rahmenstruktur nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Element (3) und das Verstärkungselement (5) aus Stahl oder Leichtmetall bestehen.
  8. Rahmenstruktur nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Element (3) eine geschlossene Querschnittsform aufweist.
  9. Rahmenstruktur nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungselement (5a) einen U-förmigen Querschnitt, mit einem Dachabschnitt (25) und zwei Schenkeln (27), aufweist.
  10. Rahmenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungselement (5b) einen rechteckigen, ebenen Verstärkungsbereich (17) umfaßt, der an drei Seiten je eine Lasche (19), die senkrecht zu dem Verstärkungsbereich (17) verlaufen, und an der vierten Seite den mindestens einen Verbindungsabschnitt (15) aufweist.
  11. Rahmenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungselement (5c) zwei rechteckige Verstärkungsbereiche (17) umfaßt, die durch einen gebogenen Bereich (21) verbunden sind, der als Teil eines Zylindermantels ausgebildet ist.
  12. Rahmenstruktur nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Verbindungsabschnitt (15) nahezu so lang ist wie eine stirnseitige Kante des Verstärkungselements (5), an der der Verbindungsabschnitt (15) gebildet ist.
  13. Rahmenstruktur nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Verbindungsabschnitt (15) mindestens um eine Materialstärke des rohrförmigen Elements (3) oder des Verstärkungselements (5) vorsteht, insbesondere 1 bis 3 mm.
  14. Rahmenstruktur nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um einen Rahmen oder Rahmenteil eines Kraftfahrzeugs handelt.
  15. Kraftfahrzeug mit einem Rahmen nach Anspruch 14.
  16. Verfahren zum Herstellen einer Rahmenstruktur (1), die mindestens ein rohrförmiges Element (3) und ein Verstärkungselement (5) aufweist, die form- und kraftschlüssig miteinander verbunden sind, mit den Schritten; – Herstellen eines Aufnahmeschlitzes (7) in dem rohrförmigen Element (3) zum Aufnehmen und förmschlüssigen Umschließen eines Endabschnitts (11) des Verstärkungselements (5), – Herstellen mindestens eines Ausschnitts (13) in dem rohrförmigen Element (3) zum Aufnehmen mindestens eines Verbindungsabschnitts (15) des Verstärkungselements (5), – Herstellen des mindestens einen Verbindungsabschnitts (15) an dem Verstärkungselement (5) als mindestens ein stirnseitig vorstehender Teilbereich des Verstärkungselements (5), – Einsetzen des mindestens einen Verbindungsabschnitts (15) in den mindestens einen Ausschnitt (13) des rohrförmigen Elements (3) und des Endabschnitts (11) des Verstärkungselements (5) in den Aufnahmeschlitz (7), und – kraftschlüssiges Verbinden des rohrförmigen Elements (3) mit dem Verstärkungselement (5) im Bereich des Aufnahmeschlitzes (7) und des mindestens einen Verbindungsabschnitts (15).
  17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Element (3) mit dem Verstärkungselement (5) mittels Schweißen, Löten, Kleben, Clinchen, Bördeln, Nieten oder Umbiegen verbunden wird.
  18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Element (3) mit dem Verstärkungselement (5) mittels Lichtbogenschmelzschweißen, Gasschmelzschweißen oder Laserschweißen verbunden wird.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Element (3) ein Hohlprofil ist, das durch Innenhochdruckumformen, insbesondere Hydroforming, oder als Rollprofil oder Walzprofil vorgefertigt wird.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmeschlitz (7) und/oder der mindestens eine Ausschnitt (13) in dem rohrförmigen Element (3) und/oder der mindestens eine Verbindungsabschnitt (15) des Verstärkungselements (5) durch ein Schneidverfahren mit hoher Präzision hergestellt wird, insbesondere durch Laserschneiden.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, ferner umfassend ein Halten des Verstärkungselementes (5) an dem rohrförmigen Element (3) mittels einer Haltelasche (20), bevor das kraftschlüssige Verbinden des rohrförmigen Elements (3) mit dem Verstärkungselement (5) erfolgt, und ein Entfernen der Haltelasche (20) von dem Verstärkungselement (5), nachdem das kraftschlüssige Verbinden des rohrförmigen Elements (3) mit dem Verstärkungselement (5) erfolgt ist.
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