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Die Erfindung betrifft ein Knotenelement für eine Karosserie eines Kraftwagens.
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Solche Knotenelemente dienen zum Verbinden wenigstens zweier anderer Karosseriebauteile. Diese Art der mittelbaren Verbindung von Karosseriebauteilen findet vor allem bei Karosserien in der so genannten Space-Frame-Bauweise Anwendung. Bekannte Knotenelemente sind oft als Gussbauteile ausgebildet, da das Formen des Knotenelements durch Gießen eine hohe Gestaltungsfreiheit ermöglicht. Damit gehen jedoch nachteiliger Weise hohe Herstellungskosten für die Knotenelemente einher.
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Eine Alternative zur Verwendung von Gussbauteilen als Knotenelemente ist die Verwendung von Strangpressprofilen. Diese sind wesentlich günstiger herzustellen, weisen einen aber einen geringeren Gestaltungsspielraum auf als Gussbauteile. Auf Grund der Art ihrer Herstellung durch Extrusion einer plastischen Metallmasse durch eine Matrize sind solche Strangpressprofile immer translationssymmetrisch bezüglich der Extrusionsrichtung ausgebildet. Mit anderen Worten können keine Flächen geformt werden, die zu einer Extrusionsachse des Profils hin geneigt sind. Solche Strangpressprofile sind daher als Knotenelementen nur eingeschränkt verwendbar.
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In der
DE 198 02 806 A1 ist ein Trägerwerk zur Aufnahme von Funktionsaggregaten eines Kraftfahrzeugs beschrieben. Bei dem Trägerwerk sind sowohl die Längsträgerabschnitte als auch wenigstens einer der Querträgerabschnitte als Leichtmetall-Strangpressprofilteile gestaltet. Die offenen Stirnenden der Leichtmetall-Strangpressprofilteile sind zumindest teilweise durch Schließblechanordnüngen verschlossen.
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Aus der
EP 0 494 116 B1 geht eine Rahmeneinheit für ein Kraftfahrzeug hervor. Die Rahmeneinheit umfasst eine Vielzahl sich längs erstreckender, stranggepresster Strukturelemente, eine Vielzahl sich quer erstreckender, stranggepresster Strukturelemente und Verbindungsmittel, die an angrenzenden Teilen bestimmter der genannten Längsstrukturelemente und der genannten Querstrukturelemente angeordnet sind. Die Verbindungsmittel werden dazu verwendet, um einen Gleiteingriff zu ermöglichen und um die genannten Längstrukturelemente steif an den genannten Querstrukturelementen zu befestigen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, ein Knotenelement der eingangs genannten Art bereitzustellen, welches kostengünstig herstellbar und flexibel einsetzbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Knotenelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Ein derartiges Knotenelement zum Verbinden von wenigstens zwei Karosseriebauteilen des Kraftwagens weist einen Grundkörper auf, der als Strangpressprofil ausgebildet ist. Zusätzlich umfasst das Knotenelement wenigstens ein Anbauteil aus Blech mit wenigstens einer Fläche, die in Richtung einer Extrusionsachse des Strangpressprofils geneigt ist. Unter Extrusionsachse soll hierbei die Achse verstanden werden, in deren Richtung das Strangpressprofil bei seiner Herstellung extrudiert wurde. Es handelt sich gleichzeitig um die Translationssymmetrieachse des Profils. Die Fläche schließt also einen Winkel größer als 0° und kleiner als 90° mit dieser Achse ein.
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Durch das Anbauteil aus Blech wird also eine Fläche zur Verfügung gestellt, die zum Verbinden des Knotenelements mit weiteren Karosseriebauteilen nutzbar ist und die einen Winkel zum Grundkörper einschließt, der allein durch ein Strangpressprofil nicht verwirklich werden könnte. Ein erfindungsgemäßes Knotenelement besitzt daher die gleiche Gestaltungsfreiheit, die auch ein als Gussbauteil ausgebildetes Knotenelement zur Verfügung stellen würde, ist dabei jedoch wesentlich kostengünstiger in der Herstellung. Das erfindungsgemäße Knotenelement eignet sich besonders gut zum Verbinden von Trägerprofilen einer Kraftwagenkarosserie an Punkten, wo besonders viele Profilrichtungen aufeinander treffen. Das Material von Strangpressprofilen weist zudem eine besonders hohe Zähigkeit auf, so dass ein solches Knotenelement besonders gute Verformungseigenschaften im Falle eines Unfalls aufweist.
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Erfindungsgemäß ist das Anbauteil in zumindest einer Nut des Grundkörpers aufgenommen. Diese kann bereits beim Extrudieren des Grundkörpers in diesen eingebracht werden oder später spanend dargestellt werden. Das Anbauteil ist bevorzugt entlang dieser Nut mit dem Grundkörper verschweißt. Hierdurch ergibt sich eine besonders haltbare Verbindung zwischen Grundkörper und Anbauteil, da neben dem Stoffschluss durch die Schweißverbindung ein zusätzlicher Formschluss durch die Nut bereitgestellt ist.
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Der Grundkörper selbst ist weiterhin vorzugsweise als Mehrkammerprofil ausgebildet. Mit anderen Worten ist der innere Hohlraum des Grundkörpers durch mehrere Stege in einzelne Kammern unterteilt. Solche Mehrkammerprofile weisen eine besonders gute Steifigkeit auf, so dass mittels eines solchen Knotenelements Karosseriebauteile eines Kraftwagens besonders sicher und stabil miteinander verbindbar sind.
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Die Erfindung betrifft weiterhin einen Kraftwagen mit wenigstens einem Knotenelement der beschriebenen Art. Durch die Verwendung solcher Knotenelemente kann ein derartiger Kraftwagen besonders günstig hergestellt werden. Gleichzeitig werden durch die besonders guten Werkstoffeigenschaften eines solchen Knotenelementes die Verformungseigenschaften der Karosserie eines solchen Kraftwagens positiv beeinflusst, was insbesondere im Fall eines Unfalls die Sicherheit für Fahrzeuginsassen erhöht.
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In Folgenden soll die Erfindung und ihre Ausführungsform anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Hierbei zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Knotenelements und
- 2 eine Querschnittsdarstellung durch ein Knotenelement gemäß 1.
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Ein im Ganzen mit 10 bezeichnetes Knotenelement für eine Kraftwagenkarosserie umfasst ein Grundkörper 12, der als Strangpressprofil ausgebildet ist. Ein abgekantetes Blechbauteil 14 ist in zwei Nuten 16 des Grundkörpers 12 aufgenommen und mit diesem verschweißt. Die Schweißnähte 18 verlaufen dabei entlang der Nuten 16. Die Grundfläche 20 des Blechbauteils 14 neigt sich auf eine Extrusionsachse 22 des Grundkörpers 12 hin, welche in 1 als strichpunktierte Linie dargestellt ist und in 2 senkrecht zur Papierebene steht. Eine solche Flächenneigung ist bei einem reinen Strangpressprofil nicht darstellbar. Das Strangpressprofil des Grundkörpers 12 wird durch Extrusion einer plastischen Metallmasse in Richtung der Extrusionsachse 22 durch eine Matrize geformt. Der Grundkörper 12 ist daher entlang der Achse 22 notwendigerweise translationssymmetrisch, weswegen beim Extrudieren keine Flächen gebildet werden können, die einen Winkel mit dieser Achse 22 einschließen.
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Durch die Verbindung von Grundkörper 12 und Blechbauteil 14 werden daher die geometrischen Gestaltungsmöglichkeiten für das Knotenelement 10 verglichen mit reinen Strangpressprofilen erhöht. Dies ist insbesondere von Nutzen, wenn Bauteile einer Kraftwagenkarosserie an einem Punkt verbunden werden sollen, an welchen sie aus vielen verschiedenen Richtungen zusammentreffen. Zum Anbinden weiterer Bauteile umfasst das Blechbauteil 14 mehrere Einschrauböffnungen 24. Weitere Teile können mit den Seitenflächen 26 des Anbauteils 14 oder mit beliebigen Flächen des Grundkörpers 12 verschweißt werden.
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Der Grundkörper 12 ist als Mehrkammerprofil ausgebildet und weist drei innere Kammern 28, 30, 32 auf, die durch Stege 34 voneinander getrennt sind. Die Nuten 16 sind dabei an den Stellen der Seitenwandung 36 des Grundkörpers 12 vorgesehen, an welchen die Stege 34 auf die Seitenwandung 36 treffen. Hierdurch ergibt sich eine besonders stabile Verbindung zwischen dem Grundkörper 12 und dem Blechbauteil 14. Auch die Kammern 28, 30, 32 können zum Anbinden weiterer Bauteile an das Knotenelement 10 genutzt werden. Beispielsweise können Profilbauteile in diese Kammern eingesteckt werden.
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Ein derartiges Knotenelement 10 ist geeignet, um bislang aus Guss gefertigte Knotenelemente 10 zu ersetzen. Durch die Kombination des Grundkörpers 12 mit dem Blechbauteil 14 wird die gleiche geometrische Freiheit zur Verfügung gestellt, die beim Entwurf von Gussbauteilen vorhanden ist. Gleichzeitig weisen Strangpressprofile eine höhere Zähigkeit auf als Gussbauteile, weswegen ein solches Knotenelement 10 im Falle eines Unfalls besonders gute Verformungseigenschaften aufweist. Der Grundkörper 12 ist dabei besonders stabil gegenüber Kräften, die quer zur Richtung der Extorsionsachse 22 einwirken. Bei einem Unfall kann sich das Strangpressprofil des Grundkörpers 12 unter Verringerung des Volumens der Kammern 28, 30, 32 zusammenfalten, wodurch Energie abgebaut wird.
