DE102006041090A1

DE102006041090A1 - Profilknoten zur Verbindung einer Mehrzahl von Trägerteilen einer Karosserie eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102006041090A1
Application number: DE102006041090A
Authority: DE
Inventors: Ralf Grosser; Andreas Graf; Jürgen Stegmaier
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2006-09-01
Filing date: 2006-09-01
Publication date: 2008-04-03
Anticipated expiration: 2026-09-02
Also published as: DE102006041090B4; DE202006020853U1; DE102006041090C5

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Profilknoten zur Verbindung einer Mehrzahl von Trägerelementen (2, 3, 4, 5, 6) einer Karosserie eines Fahrzeugs, welcher zumindest einen Hohlprofilbereich (111, 121, 122) aufweist, wobei der Profilknoten (1) derart ausgebildet ist, dass zumindest ein erstes Trägerteil (2 bis 6) zur Befestigung an dem Profilknoten (1) bereichsweise in Längsrichtung des Hohlprofilbereichs (111) in diesen einsteckbar ist und zumindest ein zweites Trägerteil (2 bis 6) an einer Außenwand (11c, 11d, 11e, 11f; 12c, 12d, 12e) des Profilknotens (1) befestigbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Profilknoten zur Verbindung einer Mehrzahl von Trägerteilen einer Karosserie eines Fahrzeugs, welcher zumindest eine Hohlkammer aufweist.
Knotenpunkte zur Anbindung verschiedenster Trägerteile einer Karosserie eines Fahrzeugs sind im Fahrzeugbau in vielfältiger Weise bekannt. Zum einen sind in diesem Zusammenhang Gussknoten bekannt, wobei für Gussteile relativ hohe Investitionen und Einzelteilkosten anfallen. Darüber hinaus sind Profilknoten bekannt. Aus der DE 196 03 956 C2 ist ein Profilknoten zur Verbindung von Längs- und/oder Querträgern einer Kraftfahrzeugkarosserie bekannt. Der als Eckknoten ausgebildete Profilknoten weist zwei vertikal zueinander angeordnete Hohlprofilbereiche auf. Diese Hohlprofilbereiche sind so geformt, dass wiederum als Hohlprofile ausgebildete Trägerteile der Karosserie aufgesteckt werden können. Die Konstruktion dieser Profilknoten ist so gestaltet, dass ihr Hohlprofilbereiche im zusammengesetzten Zustand im Inneren eines als Hohlprofil ausgebildeten Trägerteils angeordnet sind. Die Anordnung der Hohlprofilbereiche des Profilknotens ist so ausgebildet, dass ihre Längserstreckung senkrecht zur Einschubrichtung positioniert ist. Bei dem bekannten Profilknoten ist lediglich ein Aufstecken von Trägerteilen auf die zapfenförmigen Hohlprofilbereiche des Profilknotens möglich. Darüber hinaus ist die stabile Abstützung des Trägerteils nur in einem Einschubschlitz an einer Wandseite möglich. Die Verwendung des Profilknotens im Karosseriebau ist daher relativ beschränkt.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Profilknoten zu schaffen, dessen Multifunktionalität im Hinblick auf das Anbinden mehrerer Trägerteile erhöht werden kann.
Diese Aufgabe wird durch einen Profilknoten, welche die Merkmale nach Patentanspruch 1 aufweist, gelöst.
Ein erfindungsgemäßer Profilknoten ist zur Verbindung einer Mehrzahl von Trägerteilen einer Karosserie eines Fahrzeugs ausgebildet. Der Profilknoten umfasst zumindest einen Hohlprofilbereich. Darüber hinaus ist der Profilknoten so ausgebildet, dass zumindest ein erstes Trägerteil zur Befestigung an dem Profilknoten bereichsweise in Längsrichtung des Hohlprofilbereichs in diesen Hohlprofilbereich einsteckbar ist und zumindest ein zweites Trägerteil an einer Außenwand des Profilknotens befestigbar ist. Die flexible Verwendbarkeit des Profilknotens und damit die Multifunktionalität können durch diese Ausgestaltung wesentlich erhöht werden. Das Anbringen von Trägerteilen sowohl innerhalb eines Hohlprofilbereichs als auch in vielfältiger Weise an zumindest einer Außenwand des Profilknotens ermöglicht vielfältigste Anbringungen. Auch die Verbindung von sehr vielen und auch komplex ausgestalteten Trägerteilen kann dadurch ermöglicht werden.
Durch das Anbringen zumindest eines Trägerteils an zumindest einer Außenwand des Profilknotens kann auch die Orientierung der angebrachten Trägerteile zueinander vielfältig ermöglicht werden.
Insbesondere ist ein derartiger Profilknoten bevorzugt für die Verbindung von Trägerteilen aus Leichtmetall, insbesondere Aluminium, vorteilhaft. Insbesondere im Leichtmetall-Karosseriebau können Gussknoten durch derartige Profilknoten ersetzt werden. Da die Profilknoten im Vergleich zu diesen Gussknoten Vorteile in der Steifigkeit aufweisen, kann auch diesbezüglich eine verbesserte Konstruktion erreicht werden. Darüber hinaus sind derartige Profilknoten mit geringeren Investitionskosten, insbesondere bei relativ kleinen Stückzahlen, herzustellen. Bevorzugt können somit erfindungsgemäße Profilknoten insbesondere in wichtigen Knotenpunkten einer Fahrzeugkarosserie statt Gussknoten verwendet werden.
Vorzugsweise ist das erste Trägerteil durch zumindest eine Schweißverbindung in dem Hohlprofilbereich befestigt. Dadurch kann eine mechanisch stabile Verbindung geschaffen werden, welche relativ einfach und aufwandsarm erzeugt werden kann.
Bevorzugt sind zumindest zwei Schweißnähte ausgebildet, welche zumindest bereichsweise umlaufend an den Randbereichen gegenüberliegender Enden des Hohlprofilbereichs ausgebildet sind. Insbesondere ist das in den Hohlprofilbereich eingesteckte Trägerteil somit am Eintritt und am Austritt des Hohlprofilbereichs mit Schweißnähten an dem Profilknoten befestigt. Eine positionsstabile Befestigung und eine verbesserte Steifigkeit kann dadurch erzielt werden.
Bevorzugt ist der Profilknoten einstückig ausgebildet. Dies ermöglicht eine besonders stabile Ausgestaltung des Profilknotens in sich selbst. Des Weiteren kann dadurch die Herstellung relativ schnell und kostenreduziert ermöglicht werden.
Bevorzugt ist der Profilknoten in einem Hinterwagen des Fahrzeugs angeordnet.
Das zweite Trägerteil kann bevorzugt in einem Winkel zur Längsachse des Profilknotens an einer Außenwand angeordnet sein. Bevorzugt sind eine Mehrzahl von Trägerteilen an unterschiedlichen Außenwänden des Profilknotens angeordnet. In diesem Zusammenhang ist der Profilknoten so geformt, dass mehrere Außenwände zur Anbindung verschiedenster Trägerteile bereitgestellt sind. In verschiedensten Raumrichtungen orientiert können dadurch Trägerteile relativ einfach und sicher angebracht sein.
Bevorzugt ist das zweite Trägerteil an einer Außenwand durch eine Schweißverbindung befestigt.
Bevorzugt ist ein an dem Profilknoten befestigbares Trägerteil ein Längsträger, insbesondere ein im Hinterwagen des Fahrzeugs angeordneter Längsträger. Das Fahrzeug kann mehrere Längsträger-Ebenen umfassen und der Profilknoten zur Verbindung mehrerer separater Längsträger vorgesehen sein. Darüber hinaus kann ein an dem Profilknoten befestigbares Trägerteil auch ein Dachrahmenteil, insbesondere im Hinterwagen des Fahrzeugs, oder ein Brüstungsträger oder eine Federabstützung sein. Bevorzugt ist ein in den Hohlprofilbereich eingestecktes Trägerteil ein Längsträger und an jeweils verschiedenen Außenwänden des Profilknotens ist ein Dachrahmenteil und ein Brüstungsträger und eine Federbeinabstützung befestigt. Insbesondere im Hinterwagen des Fahrzeugs kann dadurch eine Verbindung von mehreren unterschiedlichsten Trägerteilen geschaffen werden, welche durch den Profitknoten zu einer steifen Konstruktion verbunden werden können, welche auch im Crashfalle, insbesondere bei einem Heckcrash, eine sehr gute Krafteinleitung und Kraftumleitung gewährleistet.
Bevorzugt sind die Trägerteile und der Profilknoten Strangpressteile.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Profilknotens;
2 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Profilknotens mit einer Mehrzahl an daran befestigten Trägerteilen;
3 eine Schnittdarstellung der 2 entlang der Schnittlinie AA; und
4 eine Schnittdarstellung der Darstellung in 2 entlang der Schnittlinie BB.
In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In perspektivischer Ansicht ist in 1 ein Profilknoten 1 gezeigt. Der Profilknoten 1 ist im Ausführungsbeispiel in einem Hinterwagen eines Fahrzeugs mit einem Heck- oder Mittelmotor angeordnet und zur Anbindung einer Mehrzahl von Karosserieteilen ausgebildet. Im Ausführungsbeispiel sind die Karosserieteile aus einem Leichtmetall, insbesondere aus Aluminium, ausgebildet und ebenso wie der Profilknoten 1 als Strangpressteile ausgebildet.
Der Profilknoten 1 umfasst ein erstes Profilteil 11 und ein zweites Profilteil 12. Beide Profilteile 11 und 12 sind länglich ausgebildet und erstrecken sich mit ihren Längsachsen in x-Richtung. Der Profilknoten 1 ist einstückig ausgebildet und die Profilteile 11 und 12 sind so zueinander positioniert, dass sie in der y-z-Ebene versetzt zueinander angeordnet sind. Dadurch ist eine stufenartige Struktur des Profilknotens 1 geschaffen.
Wie aus der Darstellung in 1 zu erkennen ist, ist das Profilteil 11 als Hohlprofilbereich ausgebildet und mit einem viereckigen Querschnitt konzipiert. In diesen Hohlprofilbereich 111 kann ein Trägerteil zur Befestigung und Verbindung mit dem Profilknoten 1 eingesteckt werden. Das erste Profilteil 11 weist ein vorderes Ende mit einem umlaufenden Randbereich 11a auf, wobei dieses vordere Ende abgeschrägt ausgebildet ist. Das gegenüberliegende hintere Ende weist einen Randbereich 11b auf, wobei das Profilteil 11 an diesem hinteren Ende vertikal abgeschnitten ist. Durch die Formgebung und Anordnung des ersten Profilteils 11 sind darüber hinaus Außenwände 11c, 11d, 11e und 11f geschaffen, an denen jeweils weitere Trägerteile befestigbar sind.
Das zweite Profilteil 12 ist ebenfalls als Hohlprofil ausgebildet und umfasst zwei Hohlprofilbereiche 121 und 122. Auch das zweite Profilteil 12 ist an einem vorderen Ende abgeschrägt ausgebildet und umfasst einen Randbereich 12a. Am hinteren Ende ist das zweite Profilteil 12 ebenfalls vertikal abgeschnitten und im Wesentlichen bündig mit dem hinteren Ende des ersten Profilteils 12 konzipiert. Ein Randbereich 12b des hinteren Endes mündet unmittelbar an den Randbereich 11b des ersten Profilteils 11.
Des Weiteren ist die Formgebung des zweiten Profilteils 12 des Profilknotens 1 so ausgebildet, dass Außenwände 12c, 12d und 12e zum Anbringen und Verbinden mehrerer weiterer Trägerteile mit dem Profilknoten vorgesehen sind.
In 2 ist in perspektivischer Darstellung ein Profilknoten 1 gemäß der Ausgestaltung in 1 gezeigt, an dem eine Mehrzahl an Trägerteilen einer Aluminium-Karosserie eines Fahrzeugs befestigt sind. In den Hohlprofilbereich 111 des ersten Profilteils 11 des multifunktionalen Profilknotens 1 ist ein oberer Längsträger 2 einer oberen Längsträger-Ebene des Hinterwagens des Fahrzeugs eingesteckt. Es ist zu erkennen, dass der Längsträger 2 mit seinem vorderen Ende über die gesamte Länge des Profilteils 1 in den Hohlprofilbereich 111 eingesteckt ist. Dieses vordere Ende des Längsträgers 2 ist somit von dem Profilteil 11 vollständig umlaufend umgeben. Bevorzugt ist das erste Profilteil 11 und insbesondere der Hohlprofilbereich 111 so ausgestaltet, dass der Längsträger 2 passgenau darin angeordnet ist. Des Weiteren ist an einer als Unterseite 12e ausgebildeten Außenwand des zweiten Profilteils 12 eine Federbeinabstützung 3 befestigt. Darüber hinaus ist ein Brüstungsträger 4 an der als Außenwand ausgebildeten Seitenwand 12b des zweiten Profilteils 12 befestigt. An einer Oberseite 12c des zweiten Profilteils 12 ist ein Dachrahmenträger 5 befestigt. Wie zu erkennen ist, ist der Brüs tungsträger 4 und der Dachrahmenträger 5 in einem stumpfen Winkel zur Längsachse A des Profilteils 12 angeordnet.
Des Weiteren ist ein weiterer Längsträger 6 an einer als Unterseite 11d ausgebildeten Außenwand des ersten Profilteils 11 befestigt. Darüber hinaus ist an der Oberseite 12c des zweiten Profilteils 12 eine Haltevorrichtung 7 angebracht, mittels welcher der Profilknoten 1 an einer weiteren Struktur der Karosserie des Fahrzeugs befestigt werden kann. Wie aus der Darstellung in 2 zu erkennen ist, ermöglicht die Ausgestaltung des multifunktionalen Profilknotens 1 das Anbringen einer Vielzahl verschiedenster Trägerteile, welche darüber hinaus mit unterschiedlichsten Formgebungen und Orientierungen an diesem Profilknoten 1 befestigt werden können. Auch komplexeste Anbindungen verschiedener Trägerteile können durch diesen Profilknoten 1 realisiert werden. Durch die Ausgestaltung kann erreicht werden, dass bei einer Krafteinwirkung, insbesondere aufgrund eines Crashs von hinten, die auf den Längsträger 2 eingeleitete Kraft in die Träger 3 bis 6 geleitet werden kann.
In 3 ist eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie AA gemäß 2 gezeigt. Der Längsträger 2, welcher in den Hohlprofilbereich 111 eingesteckt ist, ist mittels einer ersten Schweißnaht 8 und einer zweiten Schweißnaht 9 mit dem ersten Profilteil 11 fest verbunden. Die Schweißnaht 8 ist im Ausführungsbeispiel vollständig umlaufend ausgebildet und im Wesentlichen am Eintritt und somit am hinteren Ende des Profilteils 11 ausgebildet. Die zweite Schweißnaht 9 ist ebenfalls vollständig umlaufend ausgebildet und am vorderen Ende und somit am Randbereich 11a des ersten Profilteils 11 ausgebildet. Die Schweißnähte 8 und 9 können auch lediglich teilweise umlaufend ausgebildet sein. Auch eine Mehrzahl von Schweißpunkten kann jeweils realisiert sein.
In 4 ist eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie BB gemäß 2 gezeigt. In dieser Ansicht ist zu erkennen, dass der Längsträger 2 passgenau in den Hohlprofilbereich 111 eingesteckt ist. Darüber hinaus ist zu erkennen, dass das Dachrahmenteil 5 einerseits an der Oberseite 12c befestigt ist und andererseits stabilisierend an der Seitenwand 11e des ersten Profilteils 11 abgestützt ist. Des Weiteren ist der Brüstungsträger 4 neben der festen Anbringung an der Seitenwand 12b auf einem nach außen orientierten Steg 12f des zweiten Profilteils 12 aufliegend angeordnet. Auch dadurch kann die Stabilisierung und Steifheit der Konstruktion erhöht werden.

Claims

Profilknoten zur Verbindung einer Mehrzahl von Trägerteilen (2, 3, 4, 5, 6) einer Karosserie eines Fahrzeugs, welcher zumindest einen Hohlprofilbereich (111, 121, 122) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Profilknoten (1) derart ausgebildet ist, dass zumindest ein erstes Trägerteil (2 bis 6) zur Befestigung an dem Profilknoten (1) bereichsweise in Längsrichtung des Hohlprofilbereichs (111) in diesen einsteckbar ist und zumindest ein zweites Trägerteil (2 bis 6) an einer Außenwand (11c, 11d, 11e, 11f; 12c, 12d, 12e) des Profilknotens (1) befestigbar ist.
Profilknoten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Trägerteil (2 bis 6) durch zumindest eine Schweißverbindung (8, 9) in dem Hohlprofilbereich (111, 121, 122) befestigt ist.
Profilknoten nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei zumindest bereichsweise umlaufende Schweißnähte (8, 9) an den Randbereichen (11a, 11b) des Eintritts und des Austritts des Hohlprofilbereichs (111) ausgebildet sind.
Profilknoten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Hohlprofilbereiche (111, 121, 122) ausgebildet sind, deren Längsrichtungen parallel orientiert sind und in zumindest einer Raumrichtung senkrecht zur Längsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind.
Profilknoten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Profilknoten (1) einstückig ausgebildet ist.
Profilknoten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Profilknoten (1) in einem Hinterwagen des Fahrzeugs angeordnet ist.
Profilknoten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Trägerteil (2 bis 6) in einem Winkel zur Längsachse des Profilknotens (1) an der Außenwand (11c, 11d, 11e, 11f; 12c, 12d, 12e) angeordnet ist.
Profilknoten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Trägerteil (2 bis 6) an der Außenwand (11c, 11d, 11e, 11f; 12c, 12d, 12e) angeschweißt ist.
Profilknoten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein an dem Profilknoten (1) befestigbares Trägerteil (2 bis 6) ein Längsträger (2), ein Dachrahmenteil (5), ein Brüstungsträger (4) oder eine Federbeinabstützung (3) ist.
Profilknoten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das in den Hohlprofilbereich (111) eingesteckte Trägerteil ein Längsträger (2) ist und an jeweils verschiedenen Außenwänden (11c, 11d, 11e, 11f; 12c, 12d, 12e) des Profilknotens (1) ein Dachrahmenteil (5) und ein Brüstungsträger (4) und eine Federbeinabstützung (3) befestigt sind.