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Die Erfindung betrifft einen Profilknoten für eine Fahrzeugkarosserie, insbesondere einen Profilknoten für Verbindungen einer Mehrzahl von Träger- bzw. Strukturteilen einer Fahrzeugkarosserie, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Knotenpunkte zur Anbindung verschiedenster Trägerteile einer Fahrzeugkarosserie sind im Fahrzeugbau in vielfältiger Weise bekannt. Beispielsweise ist aus der
DE 196 03 956 A1 ein Profilknoten zur Verbindung von zwei Hohlprofilen bekannt, wobei der Profilknoten zur Anbindung der Hohlprofile zapfenförmige Ansätze aufweist, auf welche die anzubindenden Hohlprofile aufschiebbar und kraftschlüssig verbindbar sind. Um eine funktionssichere Anbindung der Hohlprofile am Profilknoten zu erreichen, ist vorgesehen, dass an jedem Profilknoten mindestens eine zusätzliche Klemmleiste befestigt ist, welche das Hohlprofil im aufgeschobenen Zustand des Hohlprofils auf mindestens einer Seite kraftschlüssig außenseitig umgreift. Zusätzlich können die Klemmleisten mittels einer Schraubverbindung kraftschlüssig mit dem zugeordneten Hohlprofil verbunden sein. Dadurch soll ein Profilknoten zur Verfügung gestellt werden, an dem regelmäßig hohen Belastungen ausgesetzte Längs- und Querträger angebunden werden können.
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Weiter ist aus der
DE 10 2006 041 090 A1 ein Profilknoten zur Verbindung einer Mehrzahl von Trägerteilen einer Fahrzeugkarosserie bekannt, welcher Profilknoten einen oder mehrere Hohlprofilbereiche aufweist. Darüberhinaus ist der Profilknoten so ausgebildet, dass ein erstes Trägerteil zur Befestigung an dem Profilknoten bereichsweise in Längsrichtung des Hohlprofilbereichs in diesen Hohlprofilbereich einsteckbar ist und ein weiteres, zweites Trägerteil an einer Außenwand des Profilknotens befestigt werden kann. Das heißt, es wird somit ein Profilknoten zur Verfügung gestellt, an dem sowohl innerhalb eines Hohlprofilbereichs als auch außerhalb im Außenwandbereich Strukturteile angebunden werden können.
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Ferner ist aus der
DE 103 43 140 A1 eine Tragrahmenstruktur für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei dem Knotenelemente als Stahlgusselemente ausgebildet sind, an denen stabartige, aus gewalztem Stahlprofil ausgebildete Elemente anbindbar sind.
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Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Profilknoten für eine Fahrzeugkarosserie, insbesondere einen Profilknoten zur Anbindung einer Mehrzahl von Träger- bzw. Strukturteilen für eine Fahrzeugkarosserie, zur Verfügung zu stellen, mittels dem ein hinsichtlich Energieabsorption und Kraftverteilung optimierter Aufbau zur Verfügung gestellt wird.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der darauf rückbezogenen Unteransprüche.
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Gemäß Anspruch 1 wird ein Profilknoten für eine Fahrzeugkarosserie vorgesehen, an dem zumindest ein weiteres Strukturteil der Fahrzeugkarosserie angebunden ist. Erfindungsgemäß weist der Profilknoten ein ein- oder mehrteilig als Gussteil, bevorzugt als Leichtmetall-Gussteil, höchst bevorzugt als Aluminium-DruckGussteil, ausgebildetes Gussknotenelement auf, an dem ein aus einem Leichtmetall, insbesondere aus einem Aluminium, hergestellter, ein Hohlprofil aufweisender Längsträger angebunden ist, der mit einem Verstärkungselement aus einem hochfesten Stahlwerkstoff, insbesondere aus einem warmumgeformten Stahlwerkstoff, verstärkt ist und welches Verstärkungselement weiter mit dem Gussknotenelement verbunden ist. Weiter ist am Gussknoten ein, bezogen auf den Längsträgerverlauf, im Wesentlichen querverlaufender Querträger aus einem hochfesten Stahlwerkstoff, insbesondere aus einem warmumgeformten Stahlwerkstoff, angebunden.
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Mit einem derartigen Profilknoten in Mischbauweise für eine Fahrzeugkarosserie kann für die im Fahrzeug bei einem Crashfall elementaren Funktionen der Energieabsorption und der Kraftverteilung jeweils der bestmöglich geeignete Werkstoff für die jeweiligen Bauteile verwendet werden. Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Profilknotens besteht weiterhin darin, dass das Gussknotenelement dabei nicht als einziges Bindeglied zwischen den einzelnen Strukturbauteilen dient, sondern diese Strukturbauteile auch untereinander verbunden sein können, wodurch sich ein im Hinblick auf Energieabsorption und Kraftverteilung äußerst stabiler Profilknoten ergibt.
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Insbesondere für den Fall, dass der Leichtmetall-Längsträger durch ein Leichtmetall-Strangpressprofil ausgebildet ist, der im montierten Zustand des Profilknotens in etwa in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtet ist, wird somit am Profilknoten ein Strukturteil zur Verfügung gestellt, welches für die Energieabsorption durch Faltenbeulen optimale Voraussetzungen bietet.
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Das aus einem hochfesten Stahlmaterial, insbesondere aus einem warmumgeformten Stahlblech, hergestellte Verstärkungselement ist ebenso wie der aus einem hochfesten Stahlmaterial, insbesondere aus einem warmumgeformten Stahlblech, hergestellte Querträger durch seine extrem hohe Festigkeit hervorragend für eine Lastverteilung in die gewünschten Richtungen, insbesondere in die Quer- und Hochachsenrichtung eines Fahrzeugs geeignet.
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Das bevorzugt im Aluminium-Druckgussverfahren hergestellte Gussknotenelement kann in Verbindung mit einem derartigen Aufbau, bei dem auch die oder wenigstens einzelne der Strukturteile, die am Gussknotenelement angebunden sind, miteinander verbunden sind, gleichzeitig selbst eine Strukturfunktion übernehmen und damit zur Energieabsorption und Kraftverteilung beitragen.
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Besonders bevorzugt ist dabei ein Aufbau, bei dem das Gussknotenelement zweiteilig aus einem, bezogen auf die Fahrzeughochachsenrichtung, oberen Gussknotenteil und einem unteren Gussknotenteil aufgebaut ist, die fest miteinander verbunden sind. Damit ergeben sich vielfältigste Anbindungs- und Anordnungsmöglichkeiten der Strukturteile als auch der Gussknotenteile selbst, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass die Gussknotenteile aneinander in einem Überlappungsbereich in einer flächigen, insbesondere in einer großflächigen Anlageverbindung anliegen und miteinander fest verbunden sind.
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Unter einer flächigen Anbindung wird hier, wie auch nachfolgend eine im Wesentlichen großflächige Überlappung der beiden Bauteile im gegenseitigen Anbindungsbereich verstanden, bevorzugt gepaart mit einem wenigstens bereichsweisen Umgriff im Anbindungsbereich, wodurch auf zuverlässige und funktionssichere Weise sichergestellt werden kann, dass Kräfte möglichst großflächig verteilt von dem einen Bauteil in das andere Bauteil umgeleitet werden können, wodurch wiederum das Auftreten von Kraftspitzen vorteilhaft vermieden werden kann. Bei diesen direkten Verbindungen handelt es sich bevorzugt um großflächige und/oder geschäftete Überlappungen zweier oder mehrerer miteinander zu verbindender Bauteile im jeweiligen Anbindungsbereich.
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So ist gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindungsidee vorgesehen, dass das Gussknotenelement den Leichtmetall-Längsträger wenigstens bereichsweise formschlüssig umgreift und mit diesem in einer flächigen, insbesondere, wie zuvor dargestellt, großflächigen, Anlageverbindung verbunden ist.
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Besonders vorteilhaft ist hierbei eine Ausgestaltung in Verbindung mit einem zweiteiligen Gussknotenelement, bei dem das obere Gussknotenteil den Leichtmetall-Längsträger, bezogen auf die Fahrzeughochachsenrichtung, von oben her wenigstens bereichsweise formschlüssig, insbesondere L- oder U-förmig umgreift. Alternativ oder zusätzlich dazu ist bevorzugt vorgesehen, dass das untere Gussknotenteil den Leichtmetall-Längsträger, bezogen auf die Fahrzeughochachsenrichtung, von unten her wenigstens bereichsweise formschlüssig, insbesondere L- oder U-förmig umgreift. Damit ergeben sich die zuvor bereits genannten Vorteile.
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Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Stahl-Querträger, bezogen auf die Fahrzeughochachsenrichtung, im Wesentlichen von oben her auf das Gussknotenelement, insbesondere auf ein oberes Gussknotenteil, aufgesetzt und mit diesem verbunden ist, wobei das Gussknotenelement den Stahl-Querträger im Anbindungsbereich wenigstens bereichsweise formschlüssig, insbesondere U- oder L-förmig umgreift und/oder der Stahl-Querträger im Anbindungsbereich entlang einer vorgegebenen Wegstrecke in einer flächigen, insbesondere großflächigen, Anlageverbindung am Gussknotenelement anliegt. Die großflächige Anlageverbindung entlang der Anbindungsbereich-Wegstrecke umfasst hier beispielsweise ein definiertes Mehrfaches einer Breite des Leichtmetall-Längsträgers (in Fahrzeugquerachsensrichtung gesehen). Mit diesem Aufbau ergeben sich ebenfalls die zuvor genannten Vorteile im Hinblick auf eine stabile Anbindung des Querträgers am Profilknoten.
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Auch das Stahl-Verstärkungselement ist bevorzugt am Leichtmetall-Längsträger und am Gussknotenelement in einer flächigen Anlageverbindung anliegend angebunden. Hierzu ist das Stahl-Verstärkungselement, bezogen auf die Fahrzeughochachsenrichtung, bevorzugt in einem seitlichen Wandbereich des Leichtmetall-Längsträgers angebunden und umgreift diesen dort gegebenenfalls formschlüssig, insbesondere L- oder U-förmig. Andererseits kann weiter vorgesehen sein, dass das Stahl-Verstärkungselement, bezogen auf die Fahrzeughochachsenrichtung, von oben her auf das Gussknotenelement, insbesondere auf ein unteres Gussknotenteil aufgesetzt und mit diesem verbunden ist, wobei das Gussknotenelement dann das Stahl-Verstärkungselement im Anbindungsbereich wenigstens bereichsweise formschlüssig, insbesondere U- oder L-förmig, umgreifen kann und/oder das Stahl-Verstärkungselement über dessen Längserstreckungsrichtung gesehen wenigstens mit einem Teilbereich, bevorzugt im Wesentlichen vollständig, in der zuvor beschriebenen flächigen bzw. großflächigen Anlageverbindung am Gussknotenteil, insbesondere an einem unteren Gussknotenteil, anliegt und abgestützt ist.
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Mit einem derartigen erfindungsgemäßen Profilknoten in Mischbauweise werden somit sehr gute Voraussetzungen für die erforderlichen speziellen Verbindungstechniken und zum anderen im Falle einer Überbelastung auch redundant wirkende Lastpfade geschaffen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 schematisch eine Seitenansicht einer beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Profilknotens in Mischbauweise,
- 2 eine Draufsicht auf den Profilknoten gemäß 1,
- 3 schematisch eine perspektivische Seitenansicht des Profilknotens gemäß 1 und 2, und
- 4 schematisch eine weitere, alternative perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Profilknotens der 1 bis 3.
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In den Figuren sind unterschiedliche Ansichten einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Profilknotens 1 gezeigt, wobei z jeweils, bezogen auf den montierten Zustand im Fahrzeug bzw. einer Fahrzeugkarosserie die Fahrzeughochachsenrichtung bezeichnet, während x die Fahrzeuglängsachsenrichtung und y die Fahrzeugquerachsensrichtung bezeichnet.
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Der Profilknoten 1 umfasst ein hier zweiteilig ausgebildetes Gussknotenelement aus einem, bezogen auf die Fahrzeughochachsenrichtung z, oberen Gussknotenteil 2 und einem unteren Gussknotenteil 3, welche Gussknotenteile 2, 3 bevorzugt im DruckGussverfahren aus einem Aluminium (bzw. einer Aluminiumlegierung) hergestellt sind. Wie dies insbesondere aus der 3 ersichtlich ist, liegen diese beiden Gussknotenteile 2, 3 aneinander in einer großflächigen Anlageverbindung an und sind fest miteinander verbunden.
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Wie dies weiter insbesondere aus den 3 und 4 ersichtlich ist, umgreift das obere Gussknotenteil 2 einen aus einem Aluminium-Strangpressprofil hergestellten Aluminium-Längsträger 4 von oben her bereichsweise formschlüssig, insbesondere im Wesentlichen U-förmig und in einer ebenfalls flächigen Anlageverbindung, so dass auch das obere Gussknotenteil 2 und der Aluminium-Längsträger 4 in einem großflächigen Anbindungsbereich miteinander fest verbunden sind.
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Das untere Gussknotenteil 3 umgreift den Aluminium-Längsträger 4, wie dies insbesondere aus der Zusammenschau der 2 und 3 ersichtlich ist, ebenfalls großflächig und formschlüssig, und zwar in diesem Fall von unten her (bezogen auf die Fahrzeughochachsenrichtung z). Auch der Aluminium-Längsträger 4 und das untere Gussknotenteil 3 sind somit über eine großflächige Anlageverbindung miteinander fest verbunden.
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Der Aluminium-Längsträger 4 ist weiter mit einem aus einem warmumgeformten Stahlwerkstoff hergestellten, hochfesten Verstärkungselement 5 verstärkt bzw. versteift. Dieses Verstärkungselement 5 ist, wie dies insbesondere aus der 1 und der 4 hervorgeht, in einem, bezogen auf die Fahrzeughochachsenrichtung z, seitlichen Wandbereich 6 des Aluminium-Längsträgers 4 angebunden und umgreift diesen gegebenenfalls formschlüssig an dessen (in Fahrzeughochachsenrichtung z gesehen) Unterseite zusätzlich in einer flächigen Anlageverbindung.
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Dieses Verstärkungselement 5 ist schließlich weiter in den Bereich des unteren Gussknotenteils 3 geführt und stützt sich dort vollflächig in einer großflächigen Anlageverbindung am unteren Gussknotenteil 3 ab, wobei das untere Gussknotenteil 3, wie dies insbesondere aus den 1, 3 und 4 ersichtlich ist, das Verstärkungselement 5 auch wiederum im Wesentlichen formschlüssig umgreifen kann.
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Auch in Verbindung mit dem Verstärkungselement 5 wird somit eine stabile, großflächige Anbindung am sowohl Aluminium-Längsträger 4 als auch am Gussknotenelement bzw. am unteren Gussknotenteil 3 geschaffen und zur Verfügung gestellt.
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Schließlich ist am oberen Gussknotenteil 2 auch noch ein ebenfalls aus einem hochfesten, warmumgeformten Stahlwerkstoff hergestellter Querträger 7 angebunden. Wie dies insbesondere aus den 2, 3 und 4 ersichtlich ist, erstreckt sich hierbei das obere Gussknotenteil 2 im Anbindungsbereich zum Querträger 7 hin vom Aluminium-Längsträger 4 ausgehend entlang einer wesentlichen Wegstrecke der Längserstreckungsrichtung des Querträgers 7 und umgreift diesen wenigstens bereichsweise formschlüssig (1), so dass auch eine stabile großflächige Anbindung des Querträgers 7 am Profilknoten 1 bzw. am oberen Gussknotenteil 2 zur Verfügung gestellt wird.
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Wie die zuvor gemachten Ausführungen zur in den Figuren dargestellten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Profilknotens 1 zeigen, wird hier somit ein Profilknoten 1 in einer, bezogen auf die Werkstoffe der einzelnen Bauteile, Mischbauweise zur Verfügung gestellt, bei der eine hervorragende Energieabsorption und Kraftverteilung in Verbindung mit zusätzlich redundant funktionierenden Lastpfaden zur Verfügung gestellt wird.
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Die Verbindung der einzelnen Bauteile untereinander kann dabei zum Beispiel über Niet- und/oder Klebeverbindungen erfolgen, was eine hochfeste und auch dichte Verbindung der einzelnen Bauteile untereinander gewährleistet. Dort wo gleiche Materialien miteinander verbunden werden, kann grundsätzlich auch eine Verbindung durch Schweißen oder dergleichen erfolgen.
