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Die
Erfindung betrifft eine Rahmenkonstruktion für ein Großraumfahrzeug, insbesondere
einen Omnibus der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen
Art.
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Derartige
Rahmenkonstruktionen sind beispielsweise bereits aus der
DE 898 998 B2 oder
aus der
EP 0 311 849
A1 als bekannt zu entnehmen, bei welchen jeweils eine Mehrzahl
von Profilstreben vorgesehen sind, von welchen wenigstens zwei im
Bereich einer zugehörigen
Verbindungsstelle unmittelbar miteinander verbunden sind. Im Bereich
der jeweiligen Verbindungsstelle sind dabei jeweilige Blechelemente
vorgesehen, welche insbesondere zur Winkelaussteifung der jeweils
beteiligten Profilstreben dienen.
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Als
problematisch bei einer derartigen Rahmenkonstruktion ist der Umstand
anzusehen, dass die einzelnen Profilstreben üblicherweise mittels Stumpfschweißnähten miteinander
verbunden werden. Aufgrund dieser Verbindungstechnik sind die beteiligten
Profilstreben im Bereich ihrer jeweiligen Fügstellen mit einer entsprechenden
Wand- bzw. Profildicke auszustatten, um auch nach der erfolgten Schweißverbindung
die erforderlichen statischen und dynamischen Kräfte bzw. Momente übertragen
zu können.
Die zur Herstellung der Schweißverbindung erforderlichen
Wanddicken beeinflussen nicht nur das Gewicht der Rahmenkonstruktion
bzw. das Gesamtgewicht des Fahrzeuges negativ, sondern darüber hinaus
ist ein hoher Aufwand zur Nachbearbeitung und Prüfung der Schweißnähte erforderlich.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Rahmenkonstruktion
der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher die jeweiligen Profilstreben
gewichtsgünstiger
und fertigungstechnisch einfacher miteinander verbunden werden können.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Rahmenkonstruktion mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und
nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Patentansprüchen angegeben.
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Um
eine Rahmenkonstruktion zu schaffen, bei der die jeweiligen Profilstreben
auf gewichtsgünstige
und fertigungstechnisch einfache Weise miteinander verbunden werden
können,
ist es erfindungsgemäß vorgesehen,
dass die wenigstens zwei Profilstreben im Bereich der Verbindungsstelle
unter Vermittlung eines zugehörigen
Knotenelements miteinander verbunden sind. Mit anderen Worten ist
es erfindungsgemäß vorgesehen,
die beiden beteiligten Profilstreben nicht mehr unmittelbar stumpf
miteinander zu verbinden, sondern vielmehr ein zugeordnetes Knotenelement
zu verwenden, welches als Überbrückungselement
zwischen den beiden Profilstreben dient. Dabei ist es ein großer Vorteil,
dass das Knotenelement nicht nur zur Verbindung bzw. Überbrückung der
beiden beteiligten Profilstreben herangezogen werden kann, sondern
darüber
hinaus für
eine optimale Aussteifung der beiden Profilstreben in ihrer Winkelposition
zueinander genutzt werden kann.
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Zudem
ist es ein großer
Vorteil des erfindungsgemäßen Knotenelements,
dass dieses nicht im Bereich eines Stumpfstoßes der jeweiligen Profilstrebe
verbunden werden muss, sondern vielmehr in einem Abstand zum Ende
der jeweiligen Profilstrebe. Hierdurch ergibt sich der große Vorteil,
dass die Profilstrebe an ihrem Ende eine weitaus geringere Material-
bzw. Profildicke aufweisen kann, als dies bei einem Stumpfstoß der Profilstrebe
der Fall ist. Hierdurch ergibt sich aufgrund der Vielzahl der innerhalb einer
Rahmenkonstruktion vorhandenen Verbindungsstellen ein erheblicher
Gewichtsvorteil, welcher sich nicht zuletzt auf den Kraftstoffverbrauch
des Fahrzeuges positiv auswirkt. Zudem hat eine derartige Verbindungstechnologie
den Vorteil, dass auf einen Teil der bislang üblichen Qualitätssicherungsmaßnahmen
zur Überprüfung beispielsweise
der Verbindungsqualität
der Profilstreben mit den jeweils zugehörigen Knotenelementen verzichtet
werden kann.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als zudem vorteilhaft
gezeigt, wenn das jeweilige Knotenelement als Innenhochdruckumformteil ausgebildet
ist. Derartige Innenhochdruckumformteile können besonders kostengünstig an
unterschiedlichste geometrische Konturen angepasst werden. Demzufolge
können
mit als Innenhochdruckumformteilen ausgebildeten Knotenelementen
auch eine Vielzahl von Profilstreben miteinander verbunden werden,
welche in unterschiedlichen Orientierungen zueinander verlaufen.
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Ein
weiterer Vorteil ergibt sich, wenn die Enden der wenigstens zwei
Profilstreben im Bereich des Knotenelements voneinander beabstandet
sind. Durch diesen Abstand wirkt das Knotenelement als aussteifende
Verbindungsbrücke, über welche die beiden
Profilstreben in ihrer gegenseitigen Position und Orientierung zuverlässig relativ
zueinander befestigt sind.
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Eine
besonders günstige
Festlegung der Profilstrebe an dem zugeordneten Knotenelement kann
dabei erreicht werden, wenn dieses wenigstens eine Einstecköffnung umfasst,
innerhalb welcher das Ende der zugeordneten Profilstrebe einsteckbar
bzw. festlegbar ist.
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Ein
einfacher Toleranzausgleich zwischen den beteiligten Profilstreben
bzw. gegenüber
dem zugeordneten Knotenelement kann dabei geschaffen werden, wenn
die Profilstrebe in ihrer Erstreckungsrichtung innerhalb der zugeordneten
Einstecköffnung verschiebbar
ist, bevor diese anschließend
beispielsweise mittels einer Fügverbindung
endgültig
gegenüber
dem Knotenelement festgelegt werden kann.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Querschnitt der Einstecköffnung größer ausgebildet
als der Querschnitt des zugeordneten Endes der Profilstrebe. Hierdurch
ist es insbesondere möglich, dass
die Profilstrebe innerhalb ihrer zugehörigen Einstecköffnung vor
der Festlegung ausgerichtet ist, um somit die Winkelstellung zum
Knotenelement bzw. zur weiteren Profilstrebe einzustellen, bevor
die endgültige
Festlegung erfolgt.
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Als
zudem vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn zwischen der Einstecköffnung und
einer Außenseite
des Knotenelements ein Fenster vorgesehen ist, über welches das Knotenelement
mit der Profilstrebe insbesondere mittels einer Schweißverbindung
zu verbinden ist. Durch ein derartiges Fenster kann somit das Knotenelement
mit einem Flächenbereich
der Profilstrebe verbunden werden, welches nicht unmittelbar an
deren Ende liegt.
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Als
weiterhin vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das Knotenelement
eine Außenfläche umfasst, an
welcher die zugeordnete Profilstrebe flächig anliegend befestigbar
ist. Eine derartige Außenfläche hat insbesondere
den Vorteil einer großen
Toleranz, innerhalb welcher die Profilstrebe gegenüber dem Knotenelement
festgelegt werden kann.
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Schließlich ergibt
sich eine besonders vorteilhafte Festlegung der Profilstrebe an
einer Außenfläche des
Knotenelements, wenn an diese wenigstens eine, und insbesondere
zwei weitere Flächen des
Knotenelements angrenzen, welche in einem Winkel zur Außenfläche verlaufen
und als Anschlag für
einen jeweils zugeordneten Flächenbereich
der Profilstrebe dienen. Mit anderen Worten ist somit die Profilstrebe
auf besonders vorteilhafte Weise seitlich geführt, während nach wie vor ein Toleranzausgleich gegenüber dem
Knotenelement möglich
ist.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
sowie anhand der Zeichnungen, diese zeigen in:
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1 eine
ausschnittsweise und schematische Perspektivansicht für eine Rahmenkonstruktion eines
Omnibusses mit einer Vielzahl von Profilstreben, welche im Bereich
von jeweiligen Verbindungsstellen untereinander verbunden sind;
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2 eine
schematische und ausschnittsweise Perspektivansicht auf drei Profilstreben,
welche im Bereich ihrer jeweiligen Verbindungsstelle über ein Knotenelement
verbunden sind;
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3 eine
schematische und ausschnittsweise Vorderansicht auf das die drei
Profilstreben miteinander verbindende Knotenelement gemäß 2;
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4 jeweils
eine schematische Perspektivansicht auf ein Knotenelement nach einer
weiteren Ausführungsform,
welches in der linken bzw. unteren Darstellung in seiner unbeschnittenen,
innenhochdruckumgeformten Gestalt und in der oberen bzw. rechten
Darstellung in seiner beschnittenen Gestalt gezeigt ist; und in
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5 eine
schematische Perspektivansicht auf das Knotenelement gemäß 4,
welches vorliegend drei Profilstreben miteinander verbindet.
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In 1 ist
in einer ausschnittsweisen und schematischen Perspektivansicht eine
Rahmenkonstruktion für
ein Großraumfahrzeug
in Form eines Omnibusses dargestellt. Diese Rahmenkonstruktion umfasst
eine Mehrzahl von horizontal, vertikal und diagonal verlaufenden
Profilstreben 10, welche im Bereich von jeweiligen Verbindungsstellen 12 miteinander
verbunden sind.
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Eine
solche Verbindungsstelle 12 ist in 2 in einer
schematischen Perspektivansicht dargestellt, an welcher vier Profilstreben 14, 16, 18, 20 unter
Vermittlung eines zugehörigen
Knotenelements 22 miteinander verbunden sind.
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Dieses
Knotenelement 22 ist insbesondere in 3 in
einer schematischen und ausschnittsweisen Vorderansicht der Verbindungsstelle 12 erkennbar.
Das Knotenelement 22 ist vorliegend als Innenhochdruckumformteil
gestaltet und demzufolge innenseitig hohl ausgebildet. Dabei umfasst
das Knotenelement 22 vorliegend zwei parallel zueinander verlaufende
Breitseiten 24, von welchen lediglich die vordere erkennbar
ist. Diese Breitseiten 24 verlaufen vorliegend in einem
derartigen Abstand zueinander, dass sie mit ihren Innenseiten flächig an
zugehörigen Profilseiten 26 der
Profilstreben 14, 16, 18, 20 anliegen.
Demzufolge sind die vier Profilstreben 14, 16, 18, 20 vorliegend
als Hohlprofile gestaltet, welche im Querschnitt im Wesentlichen
eine rechteckförmige Grundkontur
aufweisen.
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Die
vier Profilstreben 14, 16, 18, 20 sind
in jeweils zugehörige
Einstecköffnungen 28, 30, 32, 34 des
Knotenelements 22 einsteckbar und befestigbar, welche in
einem Winkel von vorliegend jeweils 90° zueinander angeordnet sind.
Die vier Profilstreben 14, 16, 18, 20 erstrecken
sich dabei in einer einheitlichen Ebene. Während die beiden Einstecköffnungen 32, 34 durch
entsprechende Aussparungen innerhalb der Wand des Knotenelements 22 gebildet
sind, ist im Bereich der Einstecköffnungen 28, 30 zusätzlich ein
Kragen 36 ausgebildet, welcher für eine besonders zuverlässige Steckverbindung
zwischen der zugehörigen
Profilstrebe 14, 16 und dem Knotenelement 22 sorgt.
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Aus 3 ist
insbesondere erkennbar, dass die Profilstreben 14, 16, 18, 20 auf
unterschiedliche Weise mit dem Knotenelement 22 verschweißt sind. Es
ist klar, dass die Profilstreben 14, 16, 18, 20 und das
Knotenelement 22 hierzu entsprechend aus einer passenden
Metalllegierung hergestellt sind. Als im Rahmen der Erfindung mitumfasst
ist es jedoch zu betrachten, dass anstelle der hier verwendeten Schweißverbindungen
auch andere Fügverbindungen,
und insbesondere Klebverbindungen denkbar wären. Beide Profilstreben 14, 16 sind
vorliegend durch eine jeweilige Überlappstoßnaht 38 mit
dem zugehörigen
Kragen 36 des Knotenelements 22 verbunden. Demgegenüber sind
die beiden weiteren Profilstreben 18, 20 nicht
nur über
eine jeweilige Überlappstoßnaht 38 mit
der zugehörigen
Wand des Knotenelements 20 verbunden, sondern darüber hinaus
auch im Bereich eines zugeordneten Fensters 40 mit einer
weiteren Schweißnaht 42.
Durch Pfeile 44 ist dabei in 3 dargestellt,
dass die beiden Profilstreben 18, 20 zum Toleranzausgleich
in ihrer Einsteckrichtung innerhalb der zugeordneten Einstecköffnung 32, 34 vor
dem Setzen der Schweißnähte 38, 42 verschiebbar
sind. In der vorliegenden Konfiguration ist klar, dass sowohl die
beiden Profilstreben 14 und 16 wie auch die beiden
Profilstreben 18 und 20 gegebenenfalls einteilig
ausgebildet sein könnten.
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Zumindest
zwei der Profilstreben 14, 16, 18, 20 sind
jedoch vorliegend so ausgebildet, dass deren jeweilige, durch das
Knotenelement 22 verdeckte Enden voneinander beabstandet
sind und unter Vermittlung des Knotenelements 22 miteinander
verbunden sind.
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Neben
den vier Profilstreben 14, 16, 18, 20 ist
eine weitere Profilstrebe 46 an dem Knotenelement 22 festgelegt,
welche quer bzw. diagonal zu den Profilstreben 14, 16, 18, 20 verläuft. Die
Profilstrebe 46 ist dabei in eine zugeordnete Einstecköffnung 48 eingesteckt,
welche vorliegend im Querschnitt größer ausgebildet ist als der
Querschnitt der Profilstrebe 46 selbst. Hierdurch ist es
möglich – wie mit
den strichpunktierten Linien 50 angedeutet – die Profilstrebe 46 in
ihrer Winkelstellung relativ zu dem Knotenelement 22 einstellbar
zu gestalten. Nachdem die erwünschte Winkelstellung
der Profilstrebe 46 relativ zu dem Knotenelement 22 bzw.
relativ zu den Profilstreben 14, 16, 18, 20 eingestellt
ist, wird diese mittels einer weiteren Schweißnaht 52 am Knotenelement 22 festgelegt.
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Insgesamt
ist somit aus den 2 und 3 erkennbar,
dass das Knotenelement als Befestigungs- und Aussteifungselement
dient, über
welches die einzelnen Profilstreben 14, 16, 18, 20, 46 miteinander
verbunden und gegeneinander ausgesteift sind.
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In 4 ist
in einer schematischen Perspektivansicht ein Knotenelement 54 nach
einer alternativen Ausführungsform
gezeigt. Die linke bzw. untere Darstellung zeigt das Knotenelement 54 dabei
in seiner unbeschnittenen, innenhochdruckumgeformten Gestalt. Die
rechte bzw. obere Darstellung zeigt das Knotenelement 54,
nachdem dieses im Bereich seiner beiden Einstecköffnungen 56, 58 beschnitten worden
ist.
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In
Zusammenschau mit 5, welche eine Verbindungsstelle 12 von
drei Profilstreben 60, 62, 64 zeigt,
wird die Einsatzweise des beschnittenen Knotenelements 54 erkennbar.
Dabei sind die beiden Profilstreben 60, 62 in
die zugehörigen
Einstecköffnungen 56, 58 eingesteckt.
Eine Besonderheit des vorliegenden Knotenelements 54 ist
es, dass dieses im Bereich der jeweiligen Einstecköffnungen
Stützbereiche 66 umfasst,
an welchen zugehörige
Profilstreben 60, 62 anliegend befestigt sind
und welche für eine
zuverlässige
und steife Ausrichtung und Orientierung der Profilstreben 60, 62 zueinander
sorgen. Die Profilstreben 60, 62 können dabei
in üblicher Weise
mittels einer vorbeschriebenen Füg-
oder Klebverbindung mit dem Knotenelement 54 verbunden
werden.
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Die
Profilstrebe 64, welche vorliegend quer bzw. diagonal zu
den beiden Profilstreben 60, 62 verläuft, ist
an einer Außenfläche 68 flächig anliegend befestigbar.
An die Außenfläche 68 grenzen
dabei vorliegend zwei weitere Flächen 70 an,
welche durch entsprechende Ausformungen gebildet sind. Diese beiden
weiteren Flächen 70,
welche in einem Winkel zur Außenfläche 68 verlaufen,
dienen als Anschläge für einen
jeweils zugeordneten Flächenbereich 72 außenseitig
der Profilstrebe 64. Es ist erkennbar, dass die Profilstrebe 64 somit
in ihrer Querrichtung seitlich durch die Flächen 70 geführt ist,
während
diese in ihrer Erstreckungsrichtung zum Toleranzausgleich verschoben
werden kann. Nachdem die richtige Position der Profilstrebe 64 gegenüber dem
Knotenelement 54 eingestellt ist, kann diese beispielsweise
mittels einer Füg-
oder Schweißverbindung
am Knotenelement 54 festgelegt werden.