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Die Erfindung betrifft einen Querträger, der zwischen den beiden A-Säulen eines Kraftfahrzeugs anzuordnen ist, mit einer Rohranordnung, die ein erstes Rohr und zumindest ein zweites Rohr aufweist, wobei das erste Rohr und das zweite Rohr relativ zueinander mit einem Versatz quer zur Längsrichtung der Rohre und in Längsrichtung der Rohre mit einem sich über eine Teillänge des ersten Rohres und über eine Teillänge des zweiten Rohres erstreckenden Überlappbereich angeordnet sind, so dass ein erstes Ende des ersten Rohrs neben dem zweiten Rohr und ein zweites Ende des zweiten Rohrs neben dem ersten Rohr angeordnet ist, und wobei die Rohranordnung zumindest ein Verbindungselement aufweist, das das erste Rohr und das zweite Rohr im Überlappungsbereich miteinander fest verbindet.
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Ein Querträger der eingangs genannten Art ist allgemein aufgrund von Benutzung bekannt.
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Als Teil der Kraftfahrzeugkarosserie ist der Querträger zwischen den so genannten A-Säulen im Bereich unterhalb der Windschutzscheibe, etwa horizontal verlaufend, angeordnet. Der Querträger dient zur Befestigung der Instrumententafel, wobei der Querträger die Instrumententafel, die üblicherweise aus Kunststoff- und/oder Holzteilen besteht, außerdem versteift.
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Nicht nur wegen seiner Funktion der Aussteifung der Instrumententafel, sondern auch aufgrund seiner Funktion als Karosseriebestandteil muss der Querträger eine hohe Biegesteifigkeit besitzen. Eine hohe Biegesteifigkeit des Querträgers trägt nicht zuletzt zur höheren Sicherheit des Kraftfahrzeuges und zu einem Schutz der Insassen bei einem Unfall bei.
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Während Querträger prinzipiell aus einem durchgehenden Rohr gefertigt sein können, können vom Fahrzeugtyp abhängige bauliche Gegebenheiten es erforderlich machen, den Querträger aus einer Mehrzahl von Rohren aufzubauen, die fest miteinander verbunden werden müssen. Der Aufbau eines Querträgers aus einer Rohranordnung, die mehrere Rohre aufweist, kann auch vor dem Hintergrund der Vermeidung von Resonanzen im Querträger während des Fahrens des Kraftfahrzeuges angezeigt sein. Zu diesem Zweck kann eine Herstellung des Querträgers aus mehreren Rohren veranlasst sein, die unterschiedliche Querschnittsgrößen und/oder -formen aufweisen.
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Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist der Begriff ”Rohr” allgemein zu verstehen, und ein Rohr im Sinne der vorliegenden Erfindung kann eine beliebige Querschnittsform aufweisen, die bspw. rund, eckig, oval sein kann. Des Weiteren versteht es sich, dass bei dem erfindungsgemäßen Querträger das erste Rohr und das zweite Rohr gleiche oder unterschiedliche Querschnittsformen und/oder Querschnittsgrößen aufweisen können. Des Weiteren können das erste Rohr und/oder das zweite Rohr nicht nur einen in Längsrichtung gesehen geraden Verlauf aufweisen, sondern können auch eine oder mehrere Biegungen aufweisen. Außerdem können die Rohre im Bereich ihrer Verbindung anstatt parallel zueinander auch schräg zueinander verlaufen.
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Wenn der Querträger eine Rohranordnung aufweist, die aus mehreren Rohren zusammengefügt ist, besteht grundsätzlich ein Problem in der biegesteifen Verbindung der einzelnen Rohre miteinander.
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Die einfachste Verbindungstechnik zum Verbinden zweier Rohre besteht darin, die beiden Rohre einander teilweise überlappend nebeneinander anzuordnen, so dass sich die Rohre im Überlappbereich berühren, und die beiden Rohre im Überlappbereich aneinanderzuschweißen. Wenn die beiden Rohre im Querschnitt rund sind, besteht jedoch das Problem, dass sich die beiden Rohre im Überlappbereich nur entlang einer Mantellinie berühren, und die Verbindung der beiden Rohre entsprechend auf eine linienförmige Schweißnaht begrenzt ist. Eine solche Verbindung der beiden Rohre ist jedoch nicht hinreichend biegesteif. Um bei einer solchen Verbindungstechnik eine höhere Biegesteifigkeit zu erreichen, könnte der Überlappbereich in Längsrichtung vergrößert werden, was jedoch wegen der größeren erforderlichen Länge der beiden Rohre zu einem erhöhten Materialaufwand und damit zu einem höheren Gewicht der Rohranordnung führt, was im Falle einer Verwendung der Rohranordnung für einen Querträger in einem Kraftfahrzeug unerwünscht ist.
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Eine andere Möglichkeit der Verbindung der beiden Rohre der Rohranordnung besteht darin, im Überlappbereich der beiden Rohre ein Blech anzuordnen, das sich quer zur Längsrichtung der beiden Rohre erstreckt und an beiden Rohren angeschweißt wird, und vom jeweiligen Ende des einen Rohres zum anderen Rohr ein Knotenblech anzuordnen, das sich in Längsrichtung der Rohre erstreckt. Die Knotenbleche erhöhen zwar die Biegesteifigkeit der Verbindung der beiden Rohre, haben jedoch den Nachteil, dass sie im Falle der Verwendung der Rohranordnung für einen Querträger die Anbringung weiterer Strukturteile des Querträgers, insbesondere Anbindungselemente, bspw. für die Instrumententafel, im Bereich der Verbindung der beiden Rohre stören.
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Darüber hinaus hat eine Verbindung mit den zuvor beschriebenen Verbindungselementen den weiteren Nachteil, dass die Biegesteifigkeit nur in zwei Vorzugsrichtungen ausreichend ist, die durch die Ebenen der Verbindungsbleche bzw. Knotenbleche gegeben sind, in anderen Raumrichtungen jedoch unzureichend sein kann. Eine ausreichende Biegefestigkeit in einer Vielzahl von Raumrichtungen würde bei einer solchen Verbindungstechnik die Anbringung weiterer Knotenbleche erfordern, die sich in unterschiedliche Richtungen strecken, was jedoch Gewicht und Kosten der Rohranordnung weiter erhöht.
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Neben der Anforderung an ein geringes Gewicht eines Querträgers für ein Kraftfahrzeug muss dieser nämlich auch kostengünstig herstellbar sein, was eine weitere Einschränkung der Möglichkeiten der Herstellung einer biegesteifen Verbindung der zwei Rohre mit sich bringt.
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Aus dem Dokument
DE 199 08 833 A1 ist ein Kraftfahrzeug mit einem Chassis und einem schalenartigen Einsatz zur Bildung einer Fahrgastaufnahme bekannt. Das Chassis dieses Kraftfahrzeuges, der nach Art eines Buggys ausgebildet ist, weist zwei übereinander angeordnete, ovale geschlossene Rohrrahmen auf, die durch eine senkrechte Stegwand verbunden sind. Zur Erhöhung der Steifigkeit sind Versteifungselemente vorgesehen, die in Form von Profilteilen ausgebildet sind, die sich weitgehend flächig an die örtliche Kontur des Doppelrohrrahmens anlegen. Eine andere Art von Versteifungsteilen ist in Form von Gussteilen ausgebildet, die ebenfalls an die Oberflächengestalt des Doppelrohrrahmens angepasst sind.
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Aus
EP 1 158 232 A2 ist eine Schelle zur Befestigung von Rohrleitungen bekannt, wobei die Schelle gemäß einer Ausführungsart dazu geeignet ist, zwei Rohrleitungen parallel zueinander zu befestigen.
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Aus
US 3 760 649 A ist eine Lenksäulenanordnung bekannt, die zwei Lenksäulenabschnitte aufweist, die mit einem axialen Überlapp nebeneinander angeordnet sind. Ein Verbindungselement, das die beiden Lenksäulenabschnitte miteinander verbindet, weist zwei Bügel auf, wobei die beiden Bügel mit nur jeweils einem der Lenksäulenabschnitte fest verbunden sind, um eine Verschiebung der beiden Lenksäulenabschnitte relativ zueinander zu ermöglichen.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Querträger der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass die Rohranordnung im Bereich der Verbindung in mehr als nur zwei Vorzugsrichtungen ausreichend biegesteif ist, wobei die biegesteife Verbindung des ersten Rohrs mit dem zweiten Rohr möglichst gewichtsarm und kostengünstig herstellbar sein sollte.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe hinsichtlich des eingangs genannten Querträgers dadurch gelöst, dass das Verbindungselement eine erste Stirnwand und eine von der ersten Stirnwand in Längsrichtung der Rohre beabstandete zweite Stirnwand aufweist, die sich im Überlappbereich quer zur Längsrichtung der Rohre zwischen diesen erstrecken, wobei die erste Stirnwand mit dem ersten und dem zweiten Rohr stoffschlüssig fest verbunden ist, und wobei die zweite Stirnwand mit dem ersten und dem zweiten Rohr stoffschlüssig fest verbunden ist, und dass das Verbindungselement zwei quer zur Längsrichtung voneinander beabstandete Längswände aufweist, die sich in Längsrichtung der Rohre von der ersten Stirnwand zur zweiten Stirnwand erstrecken, wobei beide Längswände mit beiden Stirnwänden fest verbunden sind, wobei die beiden Stirnwände und die beiden Längswände in einer Schnittebene, die zwischen den beiden Rohren und parallel zur Längsrichtung der Rohre verläuft, die Form eines Vierkantprofils bilden.
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Die Rohranordnung des erfindungsgemäßen Querträgers weist somit eine Verbindung zwischen dem ersten Rohr und dem zweiten Rohr auf, die durch zumindest ein, vorzugsweise nur ein Verbindungselement hergestellt ist, das aufgrund seiner zwei Stirnwände und der zwei Längswände im Wesentlichen die Form eines kastenförmigen Mehrkantprofils aufweist. Das im Wesentlichen kastenförmige Profil des Verbindungselements stellt eine Verbindung zwischen den beiden Rohren im Überlappbereich her, die in nahezu allen Raumrichtungen hoch biegesteif ist. Die beiden Stirnwände und die beiden Längswände sind miteinander fest verbunden, entweder einstückig oder durch eine entsprechende stoffschlüssige Verbindung, wie durch Schweißnähte oder dergleichen. Je nach Ausgestaltung des Verbindungselements kann es ausreichend sein, dass nur die Stirnwände des Verbindungselements mit den Rohren fest verbunden, bspw. verschweißt, werden, während die Längswände allein aufgrund ihrer starren Verbindung mit den Stirnwänden die Biegesteifigkeit weiter erhöhen, ohne dass sie mit den Rohren verschweißt werden müssen. Mit einem Verbindungselement, das im Wesentlichen kastenförmig ausgebildet ist, wird eine hoch biegesteife Verbindung mit wesentlich geringeren räumlichen Abmessungen erzielt, und zwar sowohl in Richtung quer zur Längsrichtung der Rohre als auch in der Längsrichtung der Rohre, wie es mit einzelnen Platten und Knotenblechen nicht möglich ist. Entsprechend kann das Verbindungselement auch ein geringes Gewicht aufweisen. Schließlich vereinfacht sich auch die Verbindung der beiden Rohre aneinander mittels des erfindungsgemäßen Verbindungselements, insbesondere wenn dieses bereits als ein Stück vorgefertigt ist. Die Verbindung der beiden Rohre aneinander lässt sich somit auch kostengünstig herstellen.
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Im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst die Erstreckung der ersten und zweiten Stirnwand quer zur Längsrichtung der Rohre eine Erstreckung senkrecht zur Längsrichtung der Rohre oder eine Erstreckung schräg zur Längsrichtung der Rohre.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung des Querträgers liegt die erste Stirnwand stirnseitig gegen das erste Ende des ersten Rohrs an, und/oder liegt die zweite Stirnwand stirnseitig gegen das zweite Ende des zweiten Rohrs an.
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Diese Ausgestaltung des Verbindungselements und der Verbindung zwischen den beiden Rohren in deren Überlappbereich hat den Vorteil einer leichteren Montage des Verbindungselements an den beiden Enden des Rohres, weil die erste und die zweite Stirnwand durch das Anliegen an dem ersten bzw. dem zweiten Ende der beiden Rohre auch deren relative Lage zueinander in Längsrichtung der Rohre im Wesentlichen vorgeben. Der Überlappbereich der beiden Rohre ist somit durch den Abstand der ersten Stirnwand und der zweiten Stirnwand vorgegeben, wodurch die Justage der beiden Rohre zueinander vereinfacht ist.
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Die erste Stirnwand und/oder die zweite Stirnwand müssen nicht vollflächig geschlossen sein, sondern es können auch eine oder mehrere Durchbrüche in den Stirnwänden vorgesehen sein, um das Gewicht des Verbindungselements zu reduzieren.
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In einer zu der zuvor genannten Ausgestaltung alternativen Ausgestaltung weist die erste Stirnwand eine vollumfänglich geschlossene Öffnung auf, in die das erste Ende des ersten Rohrs ein- bzw. durchgreift, und/oder weist die zweite Stirnwand eine vollumfänglich geschlossene Öffnung auf, in die das zweite Ende des zweiten Rohrs ein- bzw. durchgreift.
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Ein Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass die Länge des Überlappbereichs der beiden Rohre durch das Verbindungselement nicht fest vorgegeben ist, wodurch ein Längentoleranzausgleich vor der Befestigung des Verbindungselements möglich ist, weil die beiden Rohre in ihrer Längsrichtung vor dem Befestigen des Verbindungselements noch in Längsrichtung relativ zueinander verschoben werden können.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist die erste Stirnwand eine vollumfänglich geschlossene Öffnung auf, durch die das zweite Rohr durchgreift, und/oder weist die zweite Stirnwand eine vollumfänglich geschlossene Öffnung auf, durch die das erste Rohr durchgreift.
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Bei dieser Ausgestaltung umgreift die erste Stirnwand das zweite Rohr im Abstand vom zweiten Ende des zweiten Rohres, und/oder umgreift die zweite Stirnwand das erste Rohr im Abstand vom ersten Ende des ersten Rohrs. Hierdurch wird eine besonders biegesteife Verbindung zwischen den beiden Rohren erreicht, da die beiden Rohre vollumfänglich von den Stirnwänden eingefasst sind.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist die erste Stirnwand an ihrem dem ersten Rohr zugewandten Ende einen vorzugsweise an die Umfangskontur des ersten Rohrs angepassten Rand auf, der nur teilumfänglich an dem Außenumfang des ersten Rohrs anliegt, und/oder weist die zweite Stirnwand an ihrem dem zweiten Rohr zugewandten Ende einen vorzugsweise an die Umfangskontur des zweiten Rohrs angepassten Rand auf, der nur teilumfänglich an dem Außenumfang des zweiten Rohrs anliegt.
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In dieser Ausgestaltung erstreckt sich die erste Stirnwand und/oder erstreckt sich die zweite Stirnwand nicht über die volle Querabmessung des ersten Rohrs bzw. des zweiten Rohrs, sondern die erste Stirnwand bzw. die zweite Stirnwand ist nur im Zwischenraum zwischen den beiden Rohren vorhanden. Der Vorteil dieser Maßnahme besteht in einem geringeren Gewicht des Verbindungselements bei dennoch ausreichend hoher Biegesteifigkeit der Verbindung der Rohre.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist die erste Stirnwand an ihrem dem zweiten Rohr zugewandten Ende einen vorzugsweise an die Umfangskontur des zweiten Rohrs angepassten Rand auf, der nur teilumfänglich an dem Außenumfang des zweiten Rohrs anliegt und/oder weist die zweite Stirnwand an ihrem dem ersten Rohr zugewandten Ende einen vorzugsweise an die Umfangskontur des ersten Rohrs angepassten Rand auf, der nur teilumfänglich an dem Außenumfang des ersten Rohrs anliegt.
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Mit dem gleichen Vorteil der Gewichtseinsparung wie bei der zuvor genannten Ausgestaltung hat diese Maßnahme den weiteren Vorteil, dass die einander abgewandten und vom jeweiligen Ende des ersten und zweiten Rohrs beabstandeten Außenumfangsbereiche der Rohre für die Anbringung weiterer Strukturelemente an der Rohranordnung frei bleiben und das Verbindungselement nicht mit solchen Strukturelementen interferiert.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umgreifen die Längswände zumindest über eine Teillänge des Abstands zwischen der ersten und zweiten Stirnwand die einander abgewandten Außenumfangsbereiche der beiden Rohre.
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Diese Maßnahme trägt wiederum zur Erhöhung der Biegesteifigkeit der Verbindung der beiden Rohre bei. Zur Gewichtseinsparung und Materialersparnis können die Längswände die einander abgewandten Außenumfangsbereiche der beiden Rohre nur über eine Teillänge des Überlappungsbereichs umgreifen. Die Längswände bilden dann eine Art Schlinge, die um die einander abgewandten Außenumfangsbereiche der beiden Rohre greift. Die vorliegende Ausgestaltung kann insbesondere auch mit einer Ausgestaltung der ersten Stirnwand und/oder zweiten Stirnwand kombiniert werden, wonach die erste Stirnwand und/oder die zweite Stirnwand nur teilumfänglich an dem Außenumfang des ersten und/oder zweiten Rohrs anliegt.
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Im Sinne einer Gewichtseinsparung und der Möglichkeit der Anbringung weiterer Strukturelemente an der Rohranordnung im Überlappbereich der beiden Rohre ist es ebenso bevorzugt, dass die Längswände sich in Richtung quer zur Längsrichtung nur bis zu jeweiligen Außenkonturstellen am ersten und am zweiten Rohr erstrecken, die von den einander abgewandten Außenkonturbereichen des ersten und zweiten Rohrs beabstandet sind.
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Die einander abgewandten Außenkonturbereiche des ersten und zweiten Rohrs bleiben bei dieser Ausgestaltung somit im Überlappbereich frei für die Anbringung weiterer Strukturelemente an den beiden Rohren, ohne dass das Verbindungselement mit diesen Strukturelementen interferiert.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist das Verbindungselement insgesamt einteilig hergestellt.
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Hierbei ist von Vorteil, dass das Verbindungselement besonders kostengünstig hergestellt werden kann, weil das Verbindungselement nicht aus mehreren Teilen zusammengefügt werden muss.
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Insbesondere im Zusammenhang mit den oben genannten Ausgestaltungen, wonach sich die beiden Stirnwände im Wesentlichen nur zwischen den beiden Rohren erstrecken und die Längswände das erste und das zweite Rohr nicht außenseitig umgreifen, ist es besonders bevorzugt, wenn das Verbindungselement aus einem Kantrohr, insbesondere einem Vierkantrohr, hergestellt ist.
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In diesem Fall wird das Vierkantrohr mit seinen beiden Offenseiten an den einander zugewandten Außenumfangsbereichen des ersten und des zweiten Rohrs im Überlappbereich angeordnet, wobei die Ränder der Offenseiten des Kantrohrs vorzugsweise an die Außenkontur der einander zugewandten Außenumfangsbereiche der beiden Rohre angepasst sind. Auf diese Weise wird ein besonders kostengünstiges und durch einfaches Ablängen aus einem Kantrohr einfach herstellbares Verbindungselement bereitgestellt, das kastenförmig ausgebildet ist und somit eine hohe Biegesteifigkeit der Verbindung nahezu in allen Raumrichtungen erzeugt.
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Das Verbindungselement kann jedoch auch aus einer Mehrzahl von Teilen hergestellt sein, die miteinander fest verbunden sind. In diesem Fall ist das Verbindungselement vorzugsweise aus einem ersten Teil und einem zweiten Teil hergestellt, wobei das erste Teil die erste Stirnwand und zwei Längswandabschnitte und das zweite Teil die zweite Stirnwand und zwei weitere Längswandabschnitte aufweist, und wobei die zwei Teile durch festes Verbinden der jeweiligen Längswandabschnitte zusammengefügt sind.
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Die Längswandabschnitte können dabei einander geringfügig überlappen und die Verbindungsnaht der Verbindung der jeweiligen Längswandabschnitte aneinander erstreckt sich vorzugsweise quer zur Längsrichtung der beiden Rohre.
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Eine zweiteilige Ausgestaltung des Verbindungselements hat den Vorteil, dass über die Verbindung der beiden Teile aneinander noch Toleranzen in Längsrichtung und in Querrichtung der Rohre ausgeglichen werden können.
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Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden mit Bezug auf diese näher beschrieben. Es zeigen:
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1 ausschnittsweise einen Querträger mit einer Rohranordnung, die ein erstes Rohr und ein zweites Rohr sowie ein Verbindungselement zum Verbinden der beiden Rohre aufweist, in einer perspektivischen Darstellung;
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2 einen vergrößert dargestellten Ausschnitt des Querträgers in 1 in einer perspektivischen Ansicht auf ein Ende des ersten Rohrs;
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3 einen vergrößert dargestellten Ausschnitt des Querträgers in 1 in einer perspektivischen Ansicht auf ein Ende des zweiten Rohres;
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4 den Querträger in 1 in einem gegenüber 1 abgewandelten Ausführungsbeispiel des Verbindungselements der Rohranordnung in einer perspektivischen Darstellung;
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5 einen vergrößert dargestellten Ausschnitt des Querträgers in 4 in einer perspektivischen Ansicht auf das Ende des ersten Rohrs;
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6 einen vergrößert dargestellten Ausschnitt des Querträgers in 4 in einer perspektivischen Ansicht auf das Ende des zweiten Rohrs;
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7 den Querträger in 1 mit einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verbindungselements der Rohranordnung in einer perspektivischen Darstellung;
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8 einen vergrößert dargestellten Ausschnitt des Querträgers in 7 in einer perspektivischen Ansicht auf das Ende des ersten Rohrs;
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9 einen vergrößert dargestellten Ausschnitt des Querträgers in 7 in einer perspektivischen Ansicht auf das Ende des zweiten Rohrs; und
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10 den Querträger in 1 mit einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verbindungselements der Rohranordnung in einer perspektivischen Ansicht auf das Ende des ersten Rohrs.
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In 1 ist ein mit dem allgemeinen Bezugszeichen 10 versehener Querträger ausschnittsweise dargestellt. 2 und 3 zeigen Einzelheiten des Querträgers 10. Der Querträger 10 dient als Karosseriebauteil eines Kraftfahrzeuges und wird in einem Kraftfahrzeug zwischen den A-Säulen unterhalb der Windschutzscheibe eingebaut und nimmt die Instrumententafel auf.
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Der Querträger 10 weist eine Rohranordnung 12 auf, die ein erstes Rohr 14 und ein zweites Rohr 16 aufweist.
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Das erste Rohr 14 und das zweite Rohr 16 sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel im Querschnitt kreisförmig ausgebildet. Es versteht sich, dass das erste Rohr 14 und das zweite Rohr 16 auch von einem kreisförmigen Querschnitt abweichende Querschnittsprofile aufweisen können. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist das erste Rohr 14 eine größere Querschnittsabmessung als das zweite Rohr 16 auf, bzw. im Fall der gezeigten Rohre 14 und 16 mit kreisförmigem Querschnitt weist das erste Rohr 14 einen größeren Außendurchmesser auf als das zweite Rohr 16.
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Das erste Rohr 14 und das zweite Rohr 16 sind relativ zueinander mit einem Versatz A (siehe 2) quer zur Längsrichtung der Rohre 14, 16 angeordnet. Der Versatz A ist so gewählt, dass sich einander zugewandte Außenumfangsbereiche 18 des ersten Rohrs 14 und 20 des zweiten Rohrs 16 nicht gegenseitig berühren.
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Das erste Rohr 14 und das zweite Rohr 16 sind weiterhin relativ zueinander mit einem Überlappbereich B in Längsrichtung der Rohre 14, 16 angeordnet, so dass ein erstes Ende 22 des ersten Rohrs 14 neben dem zweiten Rohr 16 in einem Abstand von einem zweiten Ende 24 des zweiten Rohrs 16 angeordnet ist.
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Im Überlappbereich B sind das erste Rohr 14 und das zweite Rohr 16 mittels eines Verbindungselements 26 fest, insbesondere biegesteif, miteinander verbunden.
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Das Verbindungselement gewährleistet insbesondere eine biegesteife Verbindung gegenüber Biegekräften, die nicht nur in der Ebene wirken, die durch die nebeneinander liegende Anordnung der Rohre 14 und 16 aufgespannt wird, und gegen Biegekräfte, die in einer Ebene senkrecht zu der zuvor genannten Ebene wirken, sondern auch gegenüber Biegekräften, die in von den vorstehend genannten Ebenen abweichenden Raumrichtungen wirken.
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Dazu ist das Verbindungselement 26 als kastenförmiges Mehrkantprofil ausgebildet, das nachfolgend näher beschrieben wird.
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Das Verbindungselement 26 weist eine erste Stirnwand 28 auf, die sich zwischen dem ersten Ende 22 des ersten Rohrs 14 und dem zweiten Rohr 16 quer zur Längsrichtung der Rohre 14 und 16 erstreckt. Die Stirnwand 28 ist plattenförmig ausgebildet.
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Von der ersten Stirnwand 28 in Längsrichtung der Rohre 14, 16 beabstandet weist das Verbindungselement 26 eine zweite Stirnwand 30 auf, die sich quer zur Längsrichtung der Rohre 14, 16 zwischen dem zweiten Ende 24 des zweiten Rohrs 16 und dem ersten Rohr 14 erstreckt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel verlaufen die Stirnwände 28 und 30 parallel zueinander und jeweils senkrecht zur Längsrichtung der Rohre 14, 16. Abweichend davon ist es jedoch ebenso möglich, dass die Stirnwände 28, 30 nicht parallel, sondern geneigt zueinander verlaufen. Zur Längsrichtung der Rohre 14, 16 können die Stirnwände 28, 30 auch schräg verlaufen, was ebenfalls noch als ”quer zur Längsrichtung” der Rohre 14, 16 zu verstehen ist.
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Die zweite Stirnwand 30 ist ebenfalls plattenförmig ausgebildet.
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Die erste Stirnwand 28 und die zweite Stirnwand 30 sind jeweils sowohl mit dem ersten Rohr 14 als auch mit dem zweiten Rohr 16 fest, insbesondere stoffschlüssig, bspw. mittels Schweißen, befestigt.
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Die erste Stirnwand 28 weist einen an ihrem dem ersten Rohr 14 zugewandten Ende einen an die Umfangskontur des ersten Rohrs 14 angepassten Rand 32 auf, der nur teilumfänglich an dem Außenumfang des ersten Rohrs 14 anliegt. Die erste Stirnwand 28 weist weiterhin an ihrem dem zweiten Rohr 16 zugewandten Ende einen an die Umfangskontur des zweiten Rohrs 16 angepassten Rand 34 auf, der ebenfalls nur teilumfänglich an dem Außenumfang des zweiten Rohrs 16 anliegt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel liegen die Ränder 32 und 34 der ersten Stirnwand 28 über einen Umfangswinkel von weniger als 180° an dem ersten Rohr 14 bzw. an dem zweiten Rohr 16 an. Es kann aber auch in Betracht gezogen werden, dass die Ränder über einen Umfangswinkel von 180° oder mehr an dem ersten Rohr 14 bzw. an dem zweiten Rohr 16 anliegen.
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Die zweite Stirnwand 30 weist in vergleichbarer Weise an ihrem dem zweiten Rohr 16 zugewandten Ende einen an die Umfangskontur des zweiten Rohrs angepassten Rand 36 und an ihrem dem ersten Rohr 14 zugewandten Ende einen an die Umfangskontur des ersten Rohrs 14 angepassten Rand 38 auf, wobei die Ränder 36, 38 nur teilumfänglich an dem Außenumfang des zweiten Rohrs 16 bzw. des ersten Rohrs 14 anliegen, wie bereits zuvor in Bezug auf die erste Stirnwand 28 beschrieben wurde.
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Das Verbindungselement 26 weist weiterhin zwei Längswände 40 und 42 auf, die sich im Überlappbereich B in Längsrichtung der Rohre 14, 16 von der ersten Stirnwand 28 zur zweiten Stirnwand 30 erstrecken und mit den Stirnwänden 28, 30 fest, insbesondere einstöckig, verbunden und mit den Rohren 14, 16 fest verbunden, insbesondere stoffschlüssig, bspw. durch Schweißen, verbunden sind.
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Die beiden Längswände 40 und 42 sind quer zur Längsrichtung der Rohre 14, 16 voneinander beabstandet, wobei der Abstand zwischen den Längswänden 40, 42 im Bereich des ersten Rohrs 14 dem Außendurchmesser des Rohres 14 im Überlappbereich B und im Bereich des zweiten Rohrs 16 dem Außendurchmesser des zweiten Rohrs 16 im Überlappbereich B entspricht. Dieser Abstand der Längswände 40 und 42 ist der bevorzugte Abstand, kann jedoch auch kleiner gewählt werden. Da die Außendurchmesser der Rohre 14 und 16 unterschiedlich sind, verlaufen die Seitenwände 40, 42 nicht parallel zueinander, sondern sind zueinander geneigt. Die zwei Stirnwände 28, 30 und die zwei Längswände 40 und 42 bilden in einer Schnittebene, die parallel zur Längsrichtung der Rohre 14, 16 verläuft und sich zwischen den Rohren 14, 16 befindet, die Form eines Vierkantprofils, was eine hohe biegesteife Verbindung zwischen den Rohren 14, 16 gegenüber Biegekräften erzeugt, die in nahezu beliebigen Raumrichtungen wirken.
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Die Längswände 40 und 42 erstrecken sich bei diesem Ausführungsbeispiel in Richtung quer zur Längsrichtung der Rohre 14, 16 nur bis zu Außenkonturstellen 44, 46 bzw. 48, 50 am ersten Rohr 14 bzw. am zweiten Rohr 16, die von einander abgewandten Außenkonturbereichen 52, 54 des ersten Rohrs 14, 16 beabstandet sind. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Längswände 40 und 42 etwa bis auf Höhe des Durchmessers der Rohre 14 und 16 senkrecht zur von den Rohren 14, 16 aufgespannten Ebene, so dass die einander abgewandten Außenwandbereiche 52 und 54 der Rohre 14, 16 über einen Teilumfang von etwa 180° frei bleiben. Die einander abgewandten Außenumfangsbereiche 52, 54 stehen somit für die Anbringung weiterer Strukturkomponenten am Querträger 10 zur Verfügung, ohne dass das Verbindungselement 26 mit solchen Strukturelementen interferiert.
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Das Verbindungselement 26 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel mehrteilig ausgebildet, und zwar im gezeigten Ausführungsbeispiel speziell aus zwei Teilen 56 und 58, die miteinander fest verbunden sind.
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Das Teil 56 weist die Stirnwand 28 und zwei mit dieser fest verbundene Längswandabschnitte 60 und 62 auf, und das zweite Teil 58 weist die zweite Stirnwand 30 und zwei Längswandabschnitte 64 und 66 auf, wobei die Längswandabschnitte 62 und 66 mit einem Überlapp zueinander angeordnet und am Überlapp fest miteinander verbunden, insbesondere verschweißt sind, und die Längswandabschnitte 60 und 64 sind in gleicher Weise fest miteinander verbunden.
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In 4 ist die Rohranordnung 12 des Querträgers 10, die das erste Rohr 14 und das zweite Rohr 16 aufweist, mit einem gegenüber 1 bis 3 abgewandelten Verbindungselement 26a dargestellt. 5 und 6 zeigen weitere Einzelheiten des Verbindungselements 26a.
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In den 4 bis 6 sind solche Teile und Elemente des Verbindungselements 26a, die mit Teilen und Elementen in 1 bis 3 vergleichbar sind, mit den gleichen Bezugszeichen wie in den 1 bis 3, ergänzt um den Buchstaben a, versehen.
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Nachfolgend werden nur die Unterschiede des Verbindungselements 26a zu dem Verbindungselement 26 in 1 bis 3 beschrieben.
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Die erste Stirnwand 28a liegt im Unterschied zu der Stirnwand 28 stirnseitig gegen das erste Ende 22 des ersten Rohrs 14 in der Art eines Deckels an. Zur Gewichtsersparnis ist in der Stirnwand 28a eine Öffnung 68 ausgebildet. An ihrem dem zweiten Rohr 16 zugewandten Ende weist die erste Stirnwand 28a den Rand 34a auf, der in gleicher Weise ausgebildet ist wie der Rand 34 in 2.
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Die zweite Stirnwand 30a liegt stirnseitig gegen das zweite Ende 24 des zweiten Rohrs 16 an. Auch die Stirnwand 30a weist zur Gewichtsverminderung eine Öffnung 70 auf.
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Die Längswände 40a und 42a umgreifen die einander abgewandten Außenumfangsbereiche 52 und 54 der Rohre 14 und 16 unmittelbar zur ersten Stirnwand 28a und zur zweiten Stirnwand 30a benachbart über eine geringe Teillänge des Überlappbereichs B, das heißt, die Längswände 40a und 42a weisen in Längsrichtung der Rohre 14, 16 gesehen schmale Umschlingungsabschnitte 72 und 74 auf, die die einander abgewandten Außenumfangsbereichte 52, 54 der Rohre 14, 16 um etwa 180° umgreifen bzw. umschlingen.
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Im Übrigen ist das Verbindungselement 26a mit dem Verbindungselement 26 identisch.
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In 7 ist die Rohranordnung 12 des Querträgers 10, die das erste Rohr 14 und das zweite Rohr 16 aufweist, mit einem gegenüber dem Verbindungselement 26 abgewandelten Verbindungselement 26b dargestellt. Weitere Einzelheiten des Verbindungselements 26b sind in 8 und 9 dargestellt.
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Teile oder Elemente des Verbindungselements 26b, die mit Teilen oder Elementen des Verbindungselements 26 gleich oder vergleichbar sind, sind mit dem gleichen Bezugszeichen wie bei dem Verbindungselement 26, ergänzt um den Buchstaben b, versehen.
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Die erste Stirnwand 28b des Verbindungselements 26b weist eine vollumfänglich geschlossene Öffnung 76 auf, in die das erste Ende 22 des ersten Rohrs 14 eingreift, wobei in dem gezeigten Ausführungsbeispiel das erste Ende 22 durch die Öffnung 76 geringfügig durchgreift. Der Rand der Öffnung 76 in der Stirnwand 28b ist an den Außenumfang des ersten Rohrs 14 im Bereich dessen ersten Endes 22 angepasst. Die erste Stirnwand 28b weist weiterhin eine weitere, vollumfänglich geschlossene Öffnung 78 auf, durch die das zweite Rohr 16 durchgreift.
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Die zweite Stirnwand 30b weist in entsprechender Weise eine vollumfänglich geschlossene Öffnung 80 auf, in die das zweite Ende 24 des zweiten Rohrs 16 ein- bzw. geringfügig durchgreift. Die zweite Stirnwand 30b weist eine weitere, vollumfänglich geschlossene Öffnung 82 auf, durch die das erste Rohr 14 durchgreift.
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Die Längswände 40b und 42b des Verbindungselements 26b umgreifen die einander abgewandten Außenumfangsbereiche 52 und 54 in Längsrichtung gesehen über den gesamten Abstand zwischen der ersten Stirnwand 28b und der zweiten Stirnwand 30b vollständig. Das Verbindungselement 26b ist somit in Umfangsrichtung um die beiden Rohre 14 und 16 gesehen ein im Wesentlichen vollständig geschlossenes Kastenprofil, das im Querschnitt in einer Ebene parallel zur Längsrichtung, die sich zwischen den Rohren 14, 16 befindet, etwa ein Vierkantprofil darstellt. Das Verbindungselement 26b muss bei dieser Ausgestaltung nur über die Stirnwände 28b und 30b mit den Rohren 14, 16 fest verbunden, bspw. verschweißt, werden, und zwar entlang der Ränder an den Öffnungen 76 bis 82. Die Längswände 40, 42 sind nur mit den Stirnwänden 28b, 30b fest verbunden und tragen somit zur hohen Biegesteifigkeit der Verbindung bei, ohne dass sie noch mit den Rohren 14, 16 verschweißt sein müssen.
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Diese Ausgestaltung des Verbindungselements 26b erzeugt eine sehr hohe biegesteife Verbindung zwischen den Rohren 14 und 16, so dass die Länge des Überlappbereichs B ggf. geringer gewählt werden kann als bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen.
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Das Verbindungselement 26b ist wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen aus zwei Teilen aufgebaut, die entlang einer Verbindungsnaht 84 mit oder ohne Überlappung, die sich in Umfangsrichtung um die Längsrichtung der Rohre 14, 16 erstreckt, fest miteinander verbunden sind.
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10 zeigt die Rohranordnung 12 des Querträgers 10, die das erste Rohr 14 und das zweite Rohr 16 aufweist, mit einem weiteren Ausführungsbeispiel eines Verbindungselements 26c, das im Unterschied zu den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen in einfacher Weise einteilig hergestellt ist.
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Teile oder Elemente des Verbindungselements 26c, die mit Teilen oder Elementen des Verbindungselements 26 in 1 bis 3 gleich oder vergleichbar sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen, ergänzt um den Buchstaben c, versehen.
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Das Verbindungselement 26c ist einstückig aus einem Kantrohr, hier einem Vierkantrohr, hergestellt.
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Das Vierkantrohr wird ggf. zunächst auf eine Länge abgelängt, die etwa dem Versatz A der Rohre 14, 16 entspricht, wie in 2 dargestellt ist.
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Zwei gegenüberliegende Seiten des so abgelängten Vierkantrohrs bilden die Längswände 40c und 42c des Verbindungselements 26c. Die beiden übrigen Wände des Vierkantrohrs bilden die erste Stirnwand 28c und die zweite Stirnwand 30c des Verbindungselements 26c.
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Die Stirnwände 28c und 30c liegen ähnlich zu dem Verbindungselement 26a stirnseitig an den Enden des Rohrs 14 und 16 an, wobei zur Materialersparnis und Gewichtsverminderung noch teilkreisförmige Ausnehmungen in den Stirnwänden vorgesehen sind.
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In die die Stirnwände 28c und 30c bildenden Wände des Vierkantrohrs können jedoch auch Ausnehmungen eingebracht sein, die an die Außenkontur des ersten Rohrs 14 und des zweiten Rohrs 16 angepasst sind, ähnlich wie zu 2 und 3 beschrieben ist. Die Ränder dieser Ausnehmungen, die den Rändern 32, 34, 36, 38 in 2 und 3 entsprechen, können dabei halbkreisförmig ausgebildet sein und entsprechend an den einander zugewandten Außenumfangsbereichen 18 und 20 der Rohre 14 und 16 über einen Umfangswinkel von etwa 180° anliegen.
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Das Verbindungselement 26c ist auf diese Weise sehr einfach herstellbar, und auch die Herstellung der Verbindung zwischen dem ersten Rohr 14 und dem zweiten Rohr 16 im Überlappbereich B mittels des Verbindungselements 26c gestaltet sich sehr einfach.
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Es versteht sich, dass die im Zusammenhang mit den 1 bis 10 beschriebenen Ausgestaltungsmerkmale der Verbindungselemente 26 bis 26c beliebig miteinander kombiniert werden können. So kann in einer Variante bspw. bei dem Verbindungselement in 2 die erste Stirnwand 28 und die zweite Stirnwand 30 unverändert gelassen werden, und die Längswände 40 und 42 können so modifiziert werden, dass sie die einander abgewandten Außenumfangsbereiche 52 und 54 der Rohre 14 und 16 vollständig umgreifen, wie dies bei dem Verbindungselement 26b in 8 und 9 der Fall ist.
