DE102005045781A1 - Frame for vehicle body, comprises multitude of pre-shaped tubes forming units joined along parallel sides - Google Patents

Frame for vehicle body, comprises multitude of pre-shaped tubes forming units joined along parallel sides Download PDF

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Abstract

Each of the particular areas of the vehicle such as the engine compartment (8), the passenger cabin (9,10) and the loading space (11) is made of an appropriate number of ring modules (2,3,4,5) assembled of steel or steel alloy tubes (4a,4b,4c,4d). The tubes (4a,4b,4c,4d) are pre-shaped and joined by press fitting. The modules (2,3,4,5) are connected along their parallel positioned sides (7) either also by press fitting or by using a suitable glue or welding.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rahmenstruktur, insbesondere für Fahrzeugkarosserien, Wagons, Schiffe oder Flugzeuge, welche ringförmige, selbsttragende Rahmenelemente aufweist, die miteinander form-, kraft- oder stoffschlüssig verbunden die Rahmenstruktur bilden.The The invention relates to a frame structure, in particular for vehicle bodies, Wagons, ships or aircraft, which ring-shaped, self-supporting frame elements has, which form, force or materially connected form the frame structure.

Bisher wurden die Rahmenstrukturen für Kraftfahrzeuge, auch als Spaceframes bezeichnet, aus zahlreichen Hohlprofilen zusammengesetzt, wobei prinzipbedingt an bestimmten Bereichen Knotenpunkte gebildet wurden, an welchen eine Mehrzahl von Hohlprofilen zusammenlaufen und über den Knotenpunkt miteinander verbunden werden. In der Regel besteht ein Knotenpunkt aus einem Anschlussglied, welches zwei oder mehrere Anschlusszonen zur Aufnahme der Hohlprofile aufweist, so dass durch eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den Knotenpunkten und den Halbzeugen eine Rahmenstruktur erzeugt und diese gleichzeitig versteift wird. Die Knotenpunkte stellen, beispielsweise im Falle eines Unfalls, im Gesamtaufbau der Fahrzeugkarosserie hoch belastete Bereiche dar, welche aufgrund der inhomogenen Belastungsverteilung und Belastbarkeit der Hohlprofile die Rahmenstruktur negativ beeinflussen. Darüber hinaus werden durch komplexe Knotenlösungen die Herstellkosten einer entsprechenden Rahmenstruktur deutlich erhöht.So far were the frame structures for motor vehicles, also referred to as spaceframes, composed of numerous hollow profiles, in principle formed at certain areas node points were, to which a plurality of hollow profiles converge and over the node are connected to each other. As a rule, there is a node of a connection member, which two or more Having connecting zones for receiving the hollow profiles, so that a cohesive Connection between the nodes and the semi-finished a frame structure generated and this is stiffened at the same time. The nodes in case of an accident, in the overall structure the vehicle body highly loaded areas, which due to the inhomogeneous load distribution and load capacity of the hollow sections negatively affect the frame structure. In addition, through complex node solutions the manufacturing costs of a corresponding frame structure clearly elevated.

Zur Lösung dieses Problems wird in der Offenlegungsschrift DE 196 39 895 A1 vorgeschlagen, eine Rahmenstruktur für Fahrzeugkarosserien aus extrudierten Leichtmetallhohlprofilen herzustellen, wobei die extrudierten Leichtmetallhohlprofile zu ringförmigen Rahmenelementen verbunden werden, welche miteinander stoffschlüssig verbunden die Rahmenstruktur bilden. Zwar weist die bekannte Rahmenstruktur nunmehr keine belastungskritischen Knotenpunkte auf. Problematisch bei dieser Rahmenstruktur ist jedoch, dass diese aufgrund der Extrusion der Hohlprofile einerseits auf die Verwendung von Leichtmetallen, in der Regel Aluminium, beschränkt ist. Andererseits ist eine optimierte, belastungsgerechte Auslegung der ringförmigen Rahmenelemente unter Berücksichtigung der Einbausituation in der Rahmenstruktur bei der Verwendung der extrudierten Leichtmetallprofile nicht möglich. Die extrudierten Leichtmetallprofile weisen nämlich, Prinzip bedingt, konstante Querschnitte senkrecht zur Extrusionsrichtung auf.To solve this problem is disclosed in the publication DE 196 39 895 A1 proposed to produce a frame structure for vehicle bodies from extruded light metal hollow profiles, wherein the extruded light metal hollow profiles are connected to annular frame members, which together form the frame structure cohesively connected. Although the known frame structure now has no load-critical nodes. The problem with this frame structure, however, is that this is due to the extrusion of the hollow profiles on the one hand to the use of light metals, usually aluminum, limited. On the other hand, an optimized, load-oriented design of the annular frame elements, taking into account the installation situation in the frame structure when using the extruded light metal profiles is not possible. Because of the principle, the extruded light metal profiles have constant cross sections perpendicular to the extrusion direction.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Rahmenstruktur, insbesondere für Fahrzeugkarosserien, Wagons, Schiffe oder Flugzeuge zur Verfügung zu stellen, welche eine verbesserte belastungsoptimierte Auslegung der Rahmenstruktur mit einfachen Mitteln ermöglicht und gleichzeitig die Ausbildung von Knotenpunkten vermeidet.Of these, The present invention is based on the object, a frame structure, in particular for vehicle bodies, wagons, ships or aircraft available to provide which an improved load-optimized design the frame structure with simple means while allowing the Avoids formation of nodes.

Die aufgezeigte Aufgabe wird für eine gattungsgemäße Rahmenstruktur dadurch gelöst, dass die ringförmigen Rahmenelemente aus einer Mehrzahl von belastungsgerecht ausgelegten Halbzeugen, insbesondere Hohlprofilen, aufgebaut sind, wobei die Halbzeuge abhängig von der Belastung in eingebautem Zustand unterschiedliche Materialgüten und/oder Bereiche mit veränderlichen Materialdicken und/oder Bereiche mit veränderlichen Querschnitten aufweisen.The shown task is for a generic frame structure solved by that the annular Frame elements of a plurality of load-oriented designed Semi-finished products, in particular hollow profiles, are constructed, wherein the Semi-finished products dependent from the load in the installed state different material grades and / or Areas with variable material thicknesses and / or Areas with variable Have cross sections.

Die belastungsgerecht ausgelegten Halbzeuge bestehen beispielsweise an besonders stark belasteten Stellen aus hochfesten Materialgüten, wo hingegen an weniger belasteten Stellen, beispielsweise ein anderes Material oder auch eine andere Materialdicke gewählt werden kann, um neben den erforderlichen Festigkeitswerten eine Gewichtsoptimierung zu erzielen. Die Bereiche der Halbzeuge mit veränderlichem Querschnitt sorgen zudem für eine beanspruchungsgerechte Materialausnutzung, wobei eine hohe Gesamtsteifigkeit erzielt werden kann.The For example, load-optimized semi-finished products exist at particularly heavily loaded areas made of high-strength material grades, whereas where in less stressed areas, such as another material or another material thickness can be chosen in addition to the required Strength values to achieve a weight optimization. The areas semi-finished products with variable Cross-section also provide for a stress-oriented material utilization, with a high Overall rigidity can be achieved.

Vorzugsweise werden die Halbzeuge aus „tailored Tubes" und/oder „modular Tubes" hergestellt. „Tailored Tubes" weisen an die entsprechende Belastung angepasste Materialdicken auf, wobei diese auch entlang der Längsachse der „tailored Tubes" variieren kann. Die sogenannten „modular Tubes" weisen entlang ihrer Achse unterschiedliche Querschnitte auf, so dass das Halbzeug auf unterschiedliche Belastungen genau abgestimmt werden kann.Preferably the semi-finished products are made from "tailored Tubes "and / or" modular Tubes "made." Tailored Tubes "instruct the corresponding load adapted material thickness, wherein These also along the longitudinal axis the "tailored Tubes "vary can. The so-called "modular Tubes "point along their axis different cross-sections, so that the semi-finished can be matched exactly to different loads.

Die Halbzeuge können durch Platinenzuschnitte in entsprechenden Vorrichtungen, beispielsweise durch die Einrolltechnik, aber auch durch andere konventionelle Verfahren, wie beispielsweise das U-O-Biegen, hergestellt werden, so dass die einzelnen, belastungsgerecht ausgelegten Halbzeuge in ihrer Herstellung kostengünstig sind.The Semi-finished products can by board blanks in corresponding devices, for example by the curling technique, but also by other conventional Methods, such as U-O bending, are manufactured, so that the individual, load-adapted designed semi-finished products in their Production cost-effective are.

Gemäß einer nächsten weitergebildeten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Rahmenstruktur können die die Rahmenstruktur bildenden Rahmenelemente besonders flexibel dadurch miteinander befestigt werden, dass die Rahmenelemente an parallel verlaufenden Bereichen form-, kraft- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Darüber hinaus ergibt sich eine besonders große Anbindungsfläche zwischen den einzelnen Rahmenelementen, welche zu einer besonders hohen Steifigkeit der Rahmenstruktur führt.According to one next further developed embodiment the frame structure according to the invention can the frame elements forming the frame structure particularly flexible be fastened together by the fact that the frame elements parallel extending areas form, force and / or cohesive with each other are connected. About that In addition, there is a particularly large connection area between the individual frame elements, which leads to a particularly high rigidity the frame structure leads.

Sind die form-, kraft- oder stoffschlüssigen Verbindungen der Halbzeuge eines Rahmenelementes außerhalb der Knotenbereiche der Rahmenstruktur angeordnet, kann eine weitere Erhöhung der Steifigkeit erzielt werden. Durch diese Maßnahme befinden sich die kritischen Verbindungsstellen der einzelnen Halbzeuge untereinander nicht in Bereichen extrem hoher Belastungen, wie sie in Knotenbereichen der Rahmenstruktur auftreten. Hierdurch wird ein harmonischerer Kraftfluss und Lastverlauf erzielt, welcher insbesondere zu einer Erhöhung der Stabilität des Gesamtaufbaus der Rahmenstruktur führt.Are the positive, cohesive or cohesive Assembled connections of the semi-finished products of a frame member outside the node areas of the frame structure, a further increase in rigidity can be achieved. By this measure, the critical joints of the individual semi-finished products with each other are not in areas of extremely high loads, as they occur in node areas of the frame structure. As a result, a more harmonious force flow and load profile is achieved, which leads in particular to an increase in the stability of the overall structure of the frame structure.

Ändert sich der Querschnitt der Halbzeuge über einen konischen Übergang entlang des Halbzeuges, kann eine optimale Anpassung an die Belastung des Halbzeuges in eingebautem Zustand realisiert werden.Changes the cross-section of the semi-finished products a conical transition along the semi-finished product, can be an optimal adaptation to the load of the semifinished product can be realized in the installed state.

Gemäß einer nächsten weitergebildeten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Rahmenstruktur weisen die Halbzeuge zur formschlüssigen Verbindung miteinander mindestens einen Verbindungsabschnitt auf. Der Verbindungsabschnitt der Halbzeuge dient zur Erzielung eines Formschlusses mit anderen Halbzeugen, so dass diese zu einem ringförmigen Rahmenelement zusammengesetzt werden können. Die Montage der einzelnen ringförmigen Rahmenelemente wird hiermit deutlich erleichtert.According to one next further developed embodiment the frame structure according to the invention have the semi-finished products for positive connection with each other at least one connecting section. The connecting section the semifinished product is used to achieve a positive connection with others Semi-finished, so that they are assembled into an annular frame member can. The assembly of the individual annular Frame elements is hereby made much easier.

Sind das Rahmenelement bildende Halbzeuge vorgesehen, welche abwechselnd an beiden Enden oder keinem Ende einen Verbindungsabschnitt aufweisen, kann die Anzahl der Halbzeuge, welche einen Verbindungsabschnitt aufweisen, minimiert werden. Hierdurch ergibt sich eine Reduktion der Herstellkosten, da nur jedes zweite Halbzeug zur Ausbildung eines Verbindungsabschnittes bearbeitet werden muss.are the semifinished product forming the frame element is provided, which alternately have a connecting portion at both ends or no end, can the number of semi-finished products, which is a connecting section have to be minimized. This results in a reduction the manufacturing costs, since only every second semi-finished product for training a connection section must be edited.

Auf besonders einfache Art und Weise kann der Verbindungsabschnitt eines Halbzeuges dadurch realisiert werden, dass der Verbindungsabschnitt eines Halbzeuges durch ein Überstand mit verjüngtem Querschnitt gebildet wird. Hierdurch braucht der Verbindungsabschnitt des einen Halbzeuges lediglich in die Querschnittsöffnung eines anderen Halbzeuges eingesteckt werden, um das ringförmige Rahmenelement zu bilden.On Particularly simple manner, the connecting portion of a Semifinished be realized that the connecting portion of a semifinished product by a supernatant with tapered cross-section is formed. As a result, the connecting portion of the one needs Semi-finished only inserted into the cross-sectional opening of another semi-finished product be around the annular To form frame element.

Vorzugsweise ist der Verbindungsabschnitt in die Halbzeuge eingefügt, so dass das Herstellverfahren der Halbzeuge als solche vereinfacht werden kann. Zum Einfügen des Verbindungsabschnittes sind beliebige Fügetechniken denkbar, beispielsweise Schweißen, Kleben oder Löten. Die Befestigung des Verbindungsabschnittes kann alternativ oder kumulativ zum Einfügen auch durch einen Form- oder Kraftschluss erfolgen. Es ist jedoch denkbar, dass die Halbzeuge einen angeformten Verbindungsabschnitt aufweisen.Preferably the connecting portion is inserted in the semi-finished products, so that the manufacturing process of the semi-finished products can be simplified as such. To paste the connection section any joining techniques are conceivable, for example Welding, Gluing or soldering. The attachment of the connecting portion may alternatively or cumulative to insert also be done by a form or adhesion. However, it is conceivable that the semi-finished products have a molded connecting portion.

Eine Steigerung der Steifigkeit kann insbesondere, gemäß einer nächsten weitergebildeten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Rahmenstruktur, dadurch gewährleistet werden, dass die Verbindungen der Rahmenelemente zur Bildung der Rahmenstruktur außerhalb der Knotenbereiche der Rahmenstruktur angeordnet sind.A In particular, increase in stiffness, according to a next further developed embodiment the frame structure according to the invention, thereby ensured be that the connections of the frame members to form the frame structure outside the node areas of the frame structure are arranged.

Weisen die Rahmenelemente verschiebbare Trennstellen zwischen den Halbzeugen zum Toleranzausgleich auf, können Ungenauigkeiten beim Zusammensetzen der Rahmenelemente auf einfache Weise während des Zusammenbaus der Rahmenstruktur korrigiert und beseitigt werden.Point the frame elements displaceable separation points between the semi-finished products for tolerance compensation, can Inaccuracies when assembling the frame elements in a simple manner while the assembly of the frame structure is corrected and eliminated.

Schließlich ist es vorteilhaft, wenn die Halbzeuge zumindest teilweise aus Stahl und/oder einer Stahllegierung bestehen, da Stahl in seiner Güte in Abhängigkeit von den Festigkeitsanforderungen eingestellt werden kann und optimal zur Herstellung von belastungsgerecht angepassten Halbzeugen geeignet ist. Darüber hinaus verfügt Stahl über ein gutes Umformverhalten und eine besonders hohe Steifigkeit auch bei geringen Materialstärken.Finally is it is advantageous if the semi-finished products at least partially made of steel and / or a steel alloy, since steel in its quality depending on can be adjusted by the strength requirements and optimal suitable for producing load-adapted semi-finished products is. About that also has Steel over a good forming behavior and a particularly high rigidity, too at low material thicknesses.

Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten die erfindungsgemäße Rahmenstruktur auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird verwiesen auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche sowie auf die Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Rahmenstruktur in Verbindung mit der Zeichnung. Die Zeichnung zeigtIt There are a lot of possibilities now Frame structure according to the invention to design and develop. Reference is made to the Claim 1 subordinate claims and to the description two embodiments the frame structure according to the invention in conjunction with the drawing. The drawing shows

1 in einer perspektivischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Rahmenstruktur für ein Kraftfahrzeug, 1 in a perspective view of an embodiment of the frame structure according to the invention for a motor vehicle,

2a und b eine Explosionsansicht zweier verschiedener Rahmenelemente aus dem ersten Ausführungsbeispiel und 2a and b is an exploded view of two different frame members of the first embodiment and

3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Rahmenstruktur in einer perspektivischen Ansicht. 3 a further embodiment of a frame structure according to the invention in a perspective view.

In 1 ist in einer perspektivischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Rahmenstruktur 1 dargestellt, welche aus ringförmigen, selbsttragenden Rahmenelementen 2, 3, 4, 5 aufgebaut ist. Alle ringförmigen Rahmenelemente bestehen aus einer Mehrzahl von Halbzeugen 4a, 4b, 4c, 4d, welche zu einem ringförmigen Rahmenelement 4 verbunden sind. Die verschiedenen Rahmenelemente 2, 3 sind in parallel zueinander liegenden Bereichen miteinander verbunden. Der Verbindungsbereich 7 zwischen dem Rahmenelement 6 und dem Rahmenelement 2 ist besonders breit und lässt insofern eine besonders stabile und steife Verbindung zwischen den einzelnen Rahmenelementen zu. Wie an dem Rahmenelement 4 zu erkennen ist, sind die einzelnen form-, kraft- und/oder stoffschlüssigen Verbindungen zwischen den einzelnen das Rahmenelement 4 bildenden Halbzeugen 4a, 4b, 4c, 4d in Bereichen miteinander verbunden, welche außerhalb der Knotenbereiche, also der Bereiche in welche mehrere Rahmenelemente aufeinander stoßen, angeordnet sind. Wie in dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Rahmenstruktur 1 zu erkennen ist, gilt dies für alle Rahmenelemente 2, 3, 4, 5, 6.In 1 is a perspective view of an embodiment of a frame structure according to the invention 1 shown, which consists of annular, self-supporting frame elements 2 . 3 . 4 . 5 is constructed. All annular frame members consist of a plurality of semi-finished products 4a . 4b . 4c . 4d leading to an annular frame element 4 are connected. The different frame elements 2 . 3 are connected to each other in parallel areas. The verbin dung area 7 between the frame element 6 and the frame element 2 is particularly wide and thus allows a particularly stable and rigid connection between the individual frame elements. As on the frame element 4 can be seen, the individual form, force and / or material connections between the individual frame element 4 forming semi-finished products 4a . 4b . 4c . 4d in areas interconnected, which outside of the node areas, ie the areas in which a plurality of frame elements abut each other, are arranged. As in the in 1 illustrated embodiment of a frame structure according to the invention 1 can be seen, this applies to all frame elements 2 . 3 . 4 . 5 . 6 ,

Die Verbindung der einzelnen Rahmenelemente untereinander kann durch die Anwendung von verschiedenen Fügetechniken, beispielsweise Schweißen, Kleben oder Löten, hergestellt werden. In einigen Fällen reicht es jedoch auch aus, allein über einen Formschluss oder über Formschlusselemente die Rahmenelemente miteinander zu verbinden. Wie in der 1 zu erkennen ist, werden sowohl der Motorbereich 8, die Fahrgastzelle 9, 10 sowie der Kofferraumbereich 11 des Kraftfahrzeuges durch eine erfindungsgemäße Rahmenstruktur 1 gebildet.The connection of the individual frame elements with each other can be made by the use of various joining techniques, such as welding, gluing or soldering. In some cases, however, it is also sufficient to connect the frame elements with one another via a form-fit connection or via positive-locking elements. Like in the 1 It can be seen, both the engine area 8th , the passenger compartment 9 . 10 as well as the trunk area 11 of the motor vehicle by a frame structure according to the invention 1 educated.

Die 2a und 2b zeigen ringförmige Rahmenelemente 12, 13, welche jeweils aus vier Halbzeugen 12a bis 12d sowie 13a bis 13d aufgebaut sind. Wie an den Halbzeugen 12a, 12c sowie 13a und 13c zu erkennen ist, weisen die Halbzeuge 12a, 12c, 13a, 13c veränderliche Querschnitte auf, so dass diese bei möglichst geringem Gewicht eine optimale Festigkeit in eingebautem Zustand in der Rahmenstruktur der Fahrzeugkarosserie gewährleisten. Entsprechende Hohlprofile werden, wie bereits einleitend ausgeführt, „modular Tubes" genannt.The 2a and 2 B show annular frame elements 12 . 13 , each of four semi-finished products 12a to 12d such as 13a to 13d are constructed. As with the semi-finished products 12a . 12c such as 13a and 13c can be seen, the semifinished products 12a . 12c . 13a . 13c variable cross-sections, so that they ensure optimum strength in the installed state in the frame structure of the vehicle body with the lowest possible weight. Corresponding hollow profiles are, as already stated in the introduction, called "modular tubes".

Die Halbzeuge 12b und 13b weisen dagegen keine veränderlichen Querschnitte, sondern unterschiedliche Materialdicken auf. So kann beispielsweise der waagerechte Teil des Halbzeuges 12b bzw. 13b mit einer dickeren Wandstärke versehen sein, als der senkrechte Teil des entsprechenden Halbzeuges. Hohlprofile mit unterschiedlichen Materialstärken werden auch „tailored Tubes" genannt.The semi-finished products 12b and 13b on the other hand have no variable cross-sections, but different material thicknesses. For example, the horizontal part of the semifinished product 12b respectively. 13b be provided with a thicker wall thickness, as the vertical part of the corresponding semi-finished product. Hollow profiles with different material thicknesses are also called "tailored tubes".

„Tailored Tubes" sowie „modular Tubes" können in hohen Stückzahlen produziert werden und sind in unterschiedlichen Rahmenelementen einsetzbar, so dass die Herstellkosten für die ringförmigen Rahmenelemente gering sind."Tailored Tubes "as well as" modular Tubes "can in high quantities are produced and are in different frame elements can be used, so that the production costs for the annular frame elements low are.

Die Hohlprofile werden durch Platinenzuschnitte in den entsprechenden Vorrichtungen hergestellt, wobei beispielsweise die Einrolltechnik verwendet wird, um aus einer ebenen Platine ein entsprechendes Hohlprofil 12a bis 12d bzw. 13a bis 13d herzustellen. Dabei können zur Einbringung der Biegeradien konventionelle Biegeverfahren Verwendung finden, so dass mehrere Hohlprofile 12a bis 12d bzw. 13a bis 13d miteinander verbunden ein ringförmiges Rahmenelement 12, 13 bilden.The hollow sections are produced by blank blanks in the corresponding devices, wherein, for example, the Einrolltechnik is used to from a flat board a corresponding hollow profile 12a to 12d respectively. 13a to 13d manufacture. It can be used to introduce the bending radii conventional bending process, so that several hollow sections 12a to 12d respectively. 13a to 13d interconnected an annular frame member 12 . 13 form.

Zur Verbindung der einzelnen Halbzeuge 12a bis 12d weisen diese jeweils an einer Seite einen Verbindungsabschnitt 14 auf, welcher durch einen Überstand mit verringertem Querschnitt gebildet wird. Dieser gewährleistet einen formschlüssigen Kontakt mit dem zu verbindenden Halbzeug, beispielsweise 12a mit 12b. Der Verbindungsabschnitt ist dabei auf den Querschnitt des benachbarten Halbzeuges angepasst.To connect the individual semi-finished products 12a to 12d these each have a connection section on one side 14 which is formed by a supernatant of reduced cross-section. This ensures a positive contact with the semi-finished product to be joined, for example 12a With 12b , The connecting portion is adapted to the cross section of the adjacent semi-finished product.

Wie aus der 2b zu erkennen ist, müssen jedoch nicht alle Halbzeuge mit einem Verbindungsabschnitt ausgestattet sein, wenn abwechselnd jeweils ein Halbzeug mit zwei Verbindungsabschnitten 15 an jedem Ende ausgestattet ist. Die Verbindungsabschnitte 14, 15 werden vorzugsweise während der Herstellung der Halbzeuge 12a bis 12d sowie 13a bis 13d in das Halbzeug unter Verwendung einer geeigneten Fügetechnik, beispielsweise Schweißen, Kleben, Löten in die Halbzeuge eingefügt. Es ist jedoch auch vorstellbar, dass die Verbindungsabschnitte 14, 15 direkt an das Halbzeug während der Herstellung angeformt werden.Like from the 2 B it can be seen, however, not all semi-finished products must be equipped with a connecting section, if alternately each a semi-finished product with two connecting sections 15 is equipped at each end. The connecting sections 14 . 15 are preferably during the manufacture of the semi-finished products 12a to 12d such as 13a to 13d inserted into the semi-finished product using a suitable joining technique, such as welding, gluing, soldering in the semi-finished products. However, it is also conceivable that the connecting sections 14 . 15 be formed directly on the semifinished product during manufacture.

Nicht dargestellt in den 1 und 2 wird, dass die einzelnen Halbzeuge, bei Bedarf, auch aus unterschiedlichen Materialgüten, hochfesten Stählen oder weniger festen Stählen hergestellt werden können, so dass auch das zu verwendende Material für die Halbzeuge eng an die Belastung gekoppelt werden kann.Not shown in the 1 and 2 is that the individual semi-finished products, if necessary, can also be made of different material grades, high-strength steels or less solid steels, so that also the material to be used for the semi-finished products can be closely coupled to the load.

Da die Rahmenelemente 12, 13 aus mehreren Halbzeugen hergestellt werden, besteht die Möglichkeit im Verbindungsbereich der verschiedenen Halbzeuge Trennstellen vorzusehen, welche zur Toleranzanpassung veränderbar sind. Hierzu müssen lediglich die Verbindungsabschnitte 14, 15 beispielsweise so ausgebildet werden, dass ein Toleranzausgleich nicht dazu führt, dass der Formschluss zwischen benachbarten Halbzeugen, beispielsweise den Halbzeugen 12c und 12d verloren geht. Nachdem der Toleranzausgleich vorgenommen worden ist, können die Trennstellen mit der oben genannte Fügetechnik gefügt werden.Because the frame elements 12 . 13 are made of several semi-finished products, it is possible to provide in the connection area of the various semi-finished separation points, which are changeable for tolerance adjustment. For this purpose, only the connecting sections 14 . 15 For example, be designed so that a tolerance compensation does not cause the positive connection between adjacent semi-finished products, such as the semifinished products 12c and 12d get lost. After the tolerance compensation has been carried out, the separation points can be joined with the above-mentioned joining technique.

3 zeigt eine erfindungsgemäße Rahmenstruktur 1, dessen Querstruktur aus möglichst wenigen einzelnen ringförmigen Rahmenelementen erzeugt wird. Das Rahmenelement 16 bildet den Abschluss zum Motorraum 21 einschließlich der beiden A-Säulenhälften 22 und 23. Zum Fahrgastraum 24 wird der Motorraum 21 mit einem an das Rahmenelement angebrachten Sandwichblech zur Schalldämmung geschlossen. Ein weiteres Rahmenelement 17 umschließt die Frontfensteröffnung. Die Rahmenelemente 16 und 17 sind über deren direkt benachbarten Teilbereich, welcher parallel zueinander ist, miteinander durch eine Fügenaht verbunden. In der Fahrzeugmitte befindet sich ein Rahmenelement 18, welches beide B-Säulen des Fahrzeuges bildet. Ein nächstes Rahmenelement 19 umschließt die Rückfensteröffnung des Fahrzeuges, so dass Teilbereiche der C-Säule des Fahrzeuges durch das Rahmenelement 19 gebildet wird. Den übrigen Teil der C-Säule übernimmt das Rahmenelement 20, welches ähnlich wie das Rahmenelement 16, mit dem Rahmenelement 19 entlang eines parallelen Teilabschnittes verbunden ist und den Abschluss zum Kofferraum bildet. Die Querstruktur der Rahmenstruktur wird demnach aus fünf einzelnen Rahmenelementen 16 bis 20 gebildet. Die Längsstruktur wird durch ein weiteres Rahmenelement 25 gebildet, welches die A-Säule 26, den oberen Dachrahmen 27, die C-Säule 28, den unteren Schweller 29, einen oberen und einen unteren, vorderen Längsträger 30, 31 sowohl links- als auch rechtsseitig bildet. Der Bereich der vorderen Längsträger ist dabei mit Halbzeugen ausgestattet, welche zusätzlich besondere Deformationseigenschaften für den Crashfall aufweisen. Aufgrund des erfindungsgemäßen Aufbaus der einzelnen Rahmenelemente 16, 17, 18, 19, 20, 25 aus einzelnen belastungsgerecht ausgebildeten Halbzeugen, können in einem Rahmenelement, beispielsweise im Rahmenelement 25, verschiedene Abschnitte des Rahmenelementes 25 verschiedene Funktionen und Eigenschaften aufweisen. Die große Flexibilität der Auslegung der ringförmigen Rahmenelemente 16, 17, 18, 19, 20 führt zu hinsichtlich Funktion, Steifigkeit und Gewicht optimierten Rahmenstrukturen. 3 shows a frame structure according to the invention 1 whose transverse structure is generated from as few individual annular frame elements as possible. The frame element 16 completes the engine compartment 21 including the two A-pillar halves 22 and 23 , To the passenger compartment 24 becomes the engine compartment 21 with one to the frame Lement attached sandwich panel for soundproofing closed. Another frame element 17 encloses the front window opening. The frame elements 16 and 17 are connected via their directly adjacent portion, which is parallel to each other, by a joint seam. In the middle of the vehicle is a frame element 18 , which forms both B-pillars of the vehicle. A next frame element 19 encloses the rear window opening of the vehicle, so that portions of the C-pillar of the vehicle through the frame element 19 is formed. The remaining part of the C-pillar is taken over by the frame element 20 , which is similar to the frame element 16 , with the frame element 19 is connected along a parallel section and forms the conclusion to the trunk. The transverse structure of the frame structure thus becomes five individual frame elements 16 to 20 educated. The longitudinal structure is replaced by another frame element 25 formed, which is the A-pillar 26 , the upper roof frame 27 , the C-pillar 28 , the lower sill 29 , an upper and a lower, front side member 30 . 31 forms both left and right sides. The region of the front longitudinal members is equipped with semi-finished products, which additionally have special deformation properties for the crash. Due to the construction of the individual frame elements according to the invention 16 . 17 . 18 . 19 . 20 . 25 from individual load-trained semi-finished, can in a frame element, for example in the frame element 25 , different sections of the frame element 25 have different functions and properties. The great flexibility of the design of the annular frame elements 16 . 17 . 18 . 19 . 20 leads to frame structures optimized in terms of function, stiffness and weight.

Claims (12)

Rahmenstruktur, insbesondere für Fahrzeugkarosserien, Wagons, Schiffe oder Flugzeuge, welche ringförmige, selbsttragende Rahmenelemente aufweist, die miteinander form-, kraft- oder stoffschlüssig verbunden die Rahmenstruktur bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmigen Rahmenelemente (2, 3, 4, 5, 6, 16, 17, 18, 19, 20) aus einer Mehrzahl von belastungsgerecht ausgelegten Halbzeugen (12a, 12b, 12c, 12d, 13a, 13b, 13c, 13d), insbesondere Hohlprofilen, aufgebaut sind, wobei die Halbzeuge abhängig von der Belastung in eingebautem Zustand unterschiedliche Materialgüten und/oder Bereiche mit veränderlichen Materialdicken und/oder Bereiche mit veränderlichen Querschnitten aufweisen.Frame structure, in particular for vehicle bodies, wagons, ships or aircraft, which has annular, self-supporting frame elements which form one another positively, cohesively or materially connected to form the frame structure, characterized in that the annular frame elements ( 2 . 3 . 4 . 5 . 6 . 16 . 17 . 18 . 19 . 20 ) from a plurality of load-adapted designed semi-finished products ( 12a . 12b . 12c . 12d . 13a . 13b . 13c . 13d ), in particular hollow profiles, are constructed, the semi-finished products depending on the load in the installed state have different material grades and / or areas with variable material thicknesses and / or areas with variable cross-sections. Rahmenstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbzeuge aus „tailored Tubes" (12b, 13b) und/oder „modular Tubes" (12c, 13c) hergestellt werden.Frame structure according to claim 1, characterized in that the semi-finished products from "tailored tubes" ( 12b . 13b ) and / or "modular tubes" ( 12c . 13c ) getting produced. Rahmenstruktur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rahmenelemente (2) an parallel verlaufenden Bereichen (7) form-, kraft- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind.Frame structure according to claim 1 or 2, characterized in that the frame elements ( 2 ) at parallel areas ( 7 ) are positively, positively and / or materially connected to each other. Rahmenstruktur nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die form-, kraft- oder stoffschlüssige Verbindung der Halbzeuge (12a, 12b, 12c, 12d, 13a, 13b, 13c, 13d) eines Rahmenelementes (2, 3, 4, 5, 6, 16, 17, 18, 19, 20) außerhalb der Knotenbereiche der Rahmenstruktur (1) angeordnet sind.Frame structure according to claim 1 or 3, characterized in that the positive, non-positive or cohesive connection of the semi-finished products ( 12a . 12b . 12c . 12d . 13a . 13b . 13c . 13d ) of a frame element ( 2 . 3 . 4 . 5 . 6 . 16 . 17 . 18 . 19 . 20 ) outside the node areas of the frame structure ( 1 ) are arranged. Rahmenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Halbzeuge sich über einen konischen Übergang entlang des Halbzeuges (13c) ändert.Frame structure according to one of claims 1 to 4, characterized in that the cross section of the semi-finished products via a conical transition along the semifinished product ( 13c ) changes. Rahmenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbzeuge (12a, 12b, 12c, 12d) zur formschlüssigen Verbindung miteinander mindestens einen Verbindungsabschnitt (14) aufweisen.Frame structure according to one of claims 1 to 5, characterized in that the semi-finished products ( 12a . 12b . 12c . 12d ) for positive connection with each other at least one connecting portion ( 14 ) exhibit. Rahmenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rahmenelement (2, 3, 4, 5, 6, 16, 17, 18, 19, 20) bildende Halbzeuge (13a, 13b, 13c, 13d) vorgesehen sind, welche abwechselnd an beiden oder an keinem Ende einen Verbindungsabschnitt (15) aufweisen.Frame structure according to one of claims 1 to 6, characterized in that the frame element ( 2 . 3 . 4 . 5 . 6 . 16 . 17 . 18 . 19 . 20 ) forming semi-finished products ( 13a . 13b . 13c . 13d ) are provided, which alternately at both or at no end a connecting portion ( 15 ) exhibit. Rahmenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsabschnitt (14, 15) eines Halbzeuges (12a, 12b, 12c, 12d, 13a, 13b, 13c, 13d) durch einen Überstand mit verjüngtem Querschnitt gebildet wird.Frame structure according to one of claims 1 to 7, characterized in that the connecting portion ( 14 . 15 ) of a semi-finished product ( 12a . 12b . 12c . 12d . 13a . 13b . 13c . 13d ) is formed by a projection with a tapered cross-section. Rahmenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsabschnitt (14, 15) in die Halbzeuge (12a, 12b, 12c, 12d, 13a, 13b, 13c, 13d) eingefügt ist.Frame structure according to one of claims 1 to 8, characterized in that the connecting portion ( 14 . 15 ) in the semi-finished products ( 12a . 12b . 12c . 12d . 13a . 13b . 13c . 13d ) is inserted. Rahmenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungen der Rahmenelemente (2, 3, 4, 5, 6, 16, 17, 18, 19, 20) zur Bildung der Rahmenstruktur (1) außerhalb der Knotenbereiche der Rahmenstruktur (1) angeordnet sind.Frame structure according to one of claims 1 to 9, characterized in that the connections of the frame elements ( 2 . 3 . 4 . 5 . 6 . 16 . 17 . 18 . 19 . 20 ) for forming the frame structure ( 1 ) outside the node areas of the frame structure ( 1 ) are arranged. Rahmenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Rahmenelemente (2, 3, 4, 5, 6, 16, 17, 18, 19, 20) verschiebbare Trennstellen zwischen den Halbzeugen (12a, 12b, 12c, 12d, 13a, 13b, 13c, 13d) zum Toleranzausgleich aufweisen.Frame structure according to one of claims 1 to 10, characterized in that the frame elements ( 2 . 3 . 4 . 5 . 6 . 16 . 17 . 18 . 19 . 20 ) displaceable separating points between the semi-finished products ( 12a . 12b . 12c . 12d . 13a . 13b . 13c . 13d ) have tolerance compensation. Rahmenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbzeuge (12a, 12b, 12c, 12d, 13a, 13b, 13c, 13d) zumindest teilweise aus Stahl und/oder aus einer Stahllegierung bestehen.Frame structure according to one of claims 1 to 11, characterized in that the semi-finished products ( 12a . 12b . 12c . 12d . 13a . 13b . 13c . 13d ) at least partly made of steel and / or of a steel alloy.
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