DE102018130522B3

DE102018130522B3 - Knotenelement und Verfahren zur Herstellung einer Verbindung von Metallprofilen

Info

Publication number: DE102018130522B3
Application number: DE102018130522.2A
Authority: DE
Inventors: Stefan Grottke; Hendrik Reineke; Rodscha Drabon
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2018-11-30
Filing date: 2018-11-30
Publication date: 2020-01-16
Anticipated expiration: 2038-12-01

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Knotenelement (101, 201, 301, 401, 502, 503) zum Verbinden von Metallprofilen (107, 108, 109, 207, 208, 209, 304, 405) aufweisend ein Gusselement (102, 202, 302, 402), wobei in dem Knotenelement (101, 201, 301, 401, 502, 503) Aufnahmen (104, 105, 106, 204, 205, 206, 303, 404) für Metallprofile (107, 108, 109, 207, 208, 209, 304, 405) vorgesehen sind. Dabei sind im Bereich mindestens einer Aufnahme (104, 105, 106, 204, 205, 206, 303, 404) Bearbeitungselemente (110, 210, 406) vorgesehen, die spanend bearbeitbar sind, so dass ein Metallprofil (107, 108, 109, 207, 208, 209, 304, 405) an unterschiedlichen Positionen in dem Knotenelement (101, 201, 301, 401, 502, 503) aufgenommen werden kann.Die Erfindung betrifft weiterhin eine Fahrzeugstruktur aufweisend Längsträger erster Art (504) und Längsträger zweiter Art (505), wobei die Längsträger erster Art (504) in Fahrzeuglängsrichtung vor oder hinter Längsträgern zweiter Art (505) angeordnet sind, wobei die Längsträger (504, 505) als Metallprofile (107, 108, 109, 207, 208, 209, 304, 405) ausgebildet sind, die durch solche Knotenelemente (101, 201, 301, 401, 502, 503) miteinander verbunden sind. Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung von Metallprofilen (107, 108, 109, 207, 208, 209, 304, 405) mittels solcher Knotenelemente (101, 201, 301, 401, 502, 503).

Description

Die Erfindung betrifft ein Knotenelement zum Verbinden von Metallprofilen aufweisend ein Gusselement, wobei in dem Knotenelement Aufnahmen für Metallprofile vorgesehen sind.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Fahrzeugstruktur aufweisend Längsträger erster Art und Längsträger zweiter Art, wobei die Längsträger erster Art in Fahrzeuglängsrichtung vor oder hinter Längsträgern zweiter Art angeordnet sind, wobei die Längsträger als Metallprofile ausgebildet sind, die durch ein Knotenelement miteinander verbunden sind.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung von Metallprofilen durch diese verbindenden Knotenelemente.
In der Automobilindustrie ist man aus Effizienzgründen bestrebt, bei der Konstruktion von Karosserien Bauteile zu verwenden, die sich für Automobile verschiedener Klassen einsetzen zu lassen.
Fahrzeugrahmenstrukturen sind aus einer Mehrzahl von Längs- und Querträgern zusammengesetzt. Die zum Einsatz kommenden Längsträger, die dem Vorder- und/ oder Rückwagen zuzuordnen sind weisen in Fahrzeugquerrichtung betrachtet einen geringeren Abstand auf als die Längsträger, die im Fahrzeugmittelabschnitt angeordnet sind. Um diesen Versatz abzubilden, haben sich Knotenelemente, oftmals als Gussbauteil ausgeführt, als vorteilhaft erwiesen, wie sie beispielsweise in WO 2009 149 692 A1 , EP 2 617 629 B1 oder US 2002 050064 A1 offenbart werden. In diese Knotenelemente können nicht nur die Längsträger, sondern auch Querträger aufgenommen werden.
Die EP 1 591 349 A1 offenbart einen Hilfsrahmen für ein Kraftfahrzeug mit in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichteten Seitenträgern sowie zumindest einen die beiden Seitenträger verbindenden Querträger, wobei der Querträger über ein Knotenelement mit den Seitenträgern verbunden ist. Das Knotenelement ist als Gussteil ausgeführt mit Auflageflächen für Seitenträger und Querträger.
Die DE 10 2007 006 722 A1 offenbart einen Träger für eine Karosserie oder Rahmenstruktur eines Kraftwagens mit wenigstens einem als Gussbauteil ausgebildeten Trägerteil, welches mit einem weiteren Trägerteil einen zumindest über einen Längenbereich geschlossenen Hohlträger bildet. Der Träger umfasst weiterhin Befestigungsbereiche, die zur Anordnung von Querträgerteilen ausgebildet sind.
Die DE 40 09 401 C2 zeigt eine Rahmenstruktur für einen Personenwagen bestehend aus einem Längs- und einem Querträger. Diese sind mittels einem als Gussteil ausgeführten Knotenelement verbunden. Das Knotenelement umschließt dabei die Endbereiche des Längsträgers und des Querträgers.
Je nach Fahrzeugklasse oder Fahrzeugtyp, für die die Rahmenstruktur vorgesehen ist, sind Länge und Abstand sowie Position der Längs- und Querträger abweichend gestaltet. Bei herkömmlichen Knotenelementen muss folglich für jede Fahrzeugklasse oder jeden Fahrzeugtyp ein anderes Knotenelement produziert werden. Dies erfordert jeweils unterschiedliche Formgebungswerkzeuge und einen hohen logistischen Aufwand durch Werkzeugwechsel und aufwändige Lagerhaltung.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Knotenelement zur Verfügung zu stellen, das sich variabel für verschiedene Fahrzeugklassen oder -typen nutzen lässt und dabei einfach in der Herstellung ist.
Weiterhin ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fahrzeugstruktur mit ebendiesen Vorteilen bereitzustellen.
Weiterhin ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung von Metallprofilen bereitzustellen, das eine variable Gestaltung von Fahrzeugstrukturen ermöglicht.
Der gegenständliche Teil der Aufgabe wird gelöst durch ein Knotenelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Fahrzeugstruktur mit den Merkmalen des Anspruchs 10.
Der verfahrensmäßige Teil der Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 13.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
Die Erfindung betrifft ein Knotenelement zum Verbinden von Metallprofilen aufweisend ein Gusselement, wobei in dem Knotenelement Aufnahmen für Metallprofile vorgesehen sind, wobei im Bereich mindestens einer Aufnahme Bearbeitungselemente vorgesehen sind, die spanend bearbeitbar sind, so dass ein Metallprofil an unterschiedlichen Positionen in dem Knotenelement aufgenommen werden kann. Die Bearbeitung kann durch Fräsen, Schneiden, Sägen und dergleichen erfolgen.
Vorteilhaft ist hierbei, dass für eine Vielzahl von Anwendungen stets dasselbe Knotenelement gusstechnisch, bevorzugt aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, produziert werden kann. Das Knotenelement ist so ausgestaltet, dass eines oder mehrere der Metallprofile unterschiedlich in dem Knotenelement positioniert werden können. Zu diesem Zweck sind die Aufnahmen des Knotenelements, in denen die Metallprofile angeordnet werden, mit Bearbeitungselementen versehen.
Aufnahmen stellen Hohlräume in den Knotenelementen dar, in denen die Metallprofile angeordnet werden und in denen keine eigentlichen Versteifungsrippen vorgesehen sind.
Bei den Bearbeitungselementen handelt es sich bevorzugt um Rippen, Fortsätze von im Gusselement vorgesehenen Versteifungsrippen oder Vorsprünge. Diese Bearbeitungselemente werden sodann spanend bearbeitet, um die für den einzelnen Fall vorgesehene Positionierung zu ermöglichen. Es kann auch ein Bearbeitungselement aus Vollmaterial vorgesehen sein, das die Aufnahme teilweise ausfüllt und großflächig bearbeitet wird.
Die unterschiedliche Positionierung kann grundsätzlich parallel zur Längserstreckung der Metallprofile als auch senkrecht dazu erfolgen. Das bedeutet, dass das gleiche Metallprofil in unterschiedlichen Ausführungen des Knotenelements an unterschiedlichen relativen Positionen aufgenommen ist. Vorteilhafterweise kann dann ein immer gleiches Knotenelement hergestellt werden, und für den konkreten Anwendungsfall maßgerecht bearbeitet werden. Es ist dann lediglich ein Gusswerkzug zur Herstellung des Gusselements notwendig, Werkzeugwechsel entfallen. Dadurch werden Kosten und Stillstandzeiten minimiert. Auch die Lagerhaltung vereinfacht sich, da identische Knotenelemente vorgehalten werden. Es ist auch einfacher einen Pufferbestand an Knotenelementen aufzubauen, um flexibel auf Ausfälle beispielsweise des Gusswerkzeuges reagieren zu können.
Das Metallprofil wird bevorzugt form- und/oder stoffschlüssig in dem Knotenelement angeordnet. Das bedeutet, dass es beispielsweise durch Kleben, Clinchen, Schrauben oder Nieten angeordnet wird.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Knotenelement ein Verschlusselement auf. Dem Verschlusselement kommen mehrere Aufgaben zu. Zum einen dient es als Abschluss des Gusselements, um dessen Rippenstruktur nicht offen liegen zu lassen. Des Weiteren dient es der Versteifung des Gusselementes.
Es ist außerdem besonders bevorzugt vorgesehen, dass die Aufnahmen durch das Gusselement und das Verschlusselement gebildet werden. Beide Elemente bilden folglich gemeinsam den Hohlraum, in dem die Metallprofile aufgenommen werden. Dies ist insbesondere vorteilhaft beim Zusammenbau einer Fahrzeugstruktur, in der ein solches Knotenelement zur Anwendung kommt. Ein Umgießen von Metallprofilen oder auch ein Festlegen der Metallprofile in einem reinen Gussteil ist häufig nicht praktikabel. Stattdessen kann in dieser Ausgestaltung der Erfindung das Metallprofil in das Gusselement eingelegt werden und das Knotenelement durch das Verschlusselement dann abgeschlossen werden.
Gusselement und Verschlusselement werden bevorzugt form- und/oder stoffschlüssig verbunden, besonders bevorzugt durch Kleben, Clinchen, Schrauben oder Nieten.
Dies kann auch gleichzeitig mit dem Festlegen des Metallprofils in dem Knotenelement erfolgen.
Das Verschlusselement kann beispielsweise als Gussteil oder Tiefziehteil ausgebildet sein. Das Verschlusselement ist kompatibel zum Gusselement ausgestaltet.
Weiterhin kann das Verschlusselement aus Aluminium, Stahl oder auch Faserverbundkunststoff hergestellt sein.
Weiterhin ist es möglich, dass das Verschlusselement aus zwei Komponenten besteht, die im zusammengebauten Zustand des Knotenelements ein Verschlusselement bilden.
Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass das Verschlusselement und/oder das Gusselement Bearbeitungselemente aufweisen. Sowohl das Gusselement, als auch das Verschlusselement können mit Bearbeitungselementen ausgestattet sein. Je nach konstruktivem Bedarf kann es vorgesehen sein, dass entweder das Gusselement oder das Verschlusselement oder beide zusammen Bearbeitungselemente aufweisen.
Insbesondere wenn die Aufnahmen durch das Gusselement und das Verschlusselement gebildet wird, ist es eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, das komplexere Gusselement als Gleichteil vorzusehen und das Verschlusselement variabel zu gestalten.
Beide Elemente mit Bearbeitungselementen vorzusehen bringt den Vorteil mit sich, dass beide Elemente spanend bearbeitet werden können und die Aufnahme für das Metallprofil in ihrer Positionierung präzise ausgestaltet werden kann. Zudem ist es möglich, dass Metallprofile unterschiedlicher Abmessungen verwendet werden können.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Bearbeitungselemente dazu ausgebildet sind, dass das Metallprofil senkrecht zu seiner Längserstreckung an unterschiedlichen Positionen aufgenommen werden kann. Die Längserstreckung meint die Richtung, in der ein Bauteil in die Aufnahme des Knotenelements eingeführt ist.
Das bedeutet, dass beispielsweise ein Längsträger eines Kraftfahrzeuges, der gemeinhin in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtet ist, in Fahrzeugquerrichtung betrachtet an unterschiedlichen Positionen aufgenommen werden kann. In bevorzugter Weise ist daher das Knotenelement zu Aufnahme eines Längsträgers für ein Kraftfahrzeug ausgebildet.
Unabhängig davon können auch die Querträger eines Vorder- oder Rückwagens variabel positioniert werden und auch die Ausdehnung in Fahrzeuglängsrichtung der Vorder- oder Rückwagen unterschiedlich gestaltet werden.
In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist nach dem spanenden Bearbeiten ein Ausgleichselement zwischen dem Metallprofil und dem Verschlusselement oder dem Metallprofil und dem Gusselement anordnenbar.
Verwendet man regelmäßig identische Gusselemente und Verschlusselemente für verschiedene Ausgestaltungen beispielsweise einer Fahrzeugrahmenstruktur, so entsteht nach der spanenden Bearbeitung der Bearbeitungselemente ein Freiraum innerhalb der Aufnahme. Damit das Metallprofil dennoch in der Aufnahme fest gehalten werden kann, ist es vorteilhaft ein Ausgleichselement zwischen Metallprofil und den jeweiligen Komponenten des Knotenelements anzuordnen. Das kann unabhängig davon erfolgen, ob die Aufnahme nur in dem Gusselement ausgebildet ist oder durch Gusselement und Verschlusselement gebildet wird.
Besonders bevorzugt umfasst das Verschlusselement Anbindungen für weitere Bauteile, insbesondere für Stoßdämpfer oder Federn oder Karosserieteile wie A-Säule oder C-Säule. Dadurch erfolgt in vorteilhafter Weise eine Funktionsintegration. Dabei können beispielsweise bei einer Spurweitenänderung, die ebenfalls neuen Positionen weiterer Bauteile in einfacher Weise berücksichtigt werden.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Fahrzeugstruktur aufweisend Längsträger erster Art und Längsträger zweiter Art, wobei die Längsträger erster Art in Fahrzeuglängsrichtung vor oder hinter Längsträgern zweiter Art angeordnet sind, wobei die Längsträger als Metallprofile ausgebildet sind, die durch ein Knotenelement wie vorstehend beschrieben miteinander verbunden sind. Durch die erfindungsgemäß variable Anordnung der Längsträger in den Knotenelementen können unterschiedliche Fahrzeugvarianten berücksichtigt werden. Die Produktion der Fahrzeugstruktur wird vereinfacht und der logistische Aufwand reduziert.
Bevorzugt sind die Längsträger erster Art einem Vorder- und/oder Rückwagen zugeordnet. Durch die variable Positionierung können insbesondere Fahrzeugklassen und -typen mit unterschiedlichen Spurweiten berücksichtigt werden.
In besonders bevorzugter Weise sind durch die unterschiedliche Positionierung der Längsträger erster Art unterschiedliche Spurweiten des Fahrzeugs einstellbar, indem die Längsträger in Fahrzeuglängsrichtung angeordnet sind und in Fahrzeugquerrichtung in den Knotenelementen unterschiedlich positionierbar sind.
Alternativ dazu können auch die Querträger eines Vorder- oder Rückwagens variabel positioniert werden und auch die Ausdehnung der Vorder- oder Rückwagen in Fahrzeuglängsrichtung unterschiedlich gestaltet werden, beispielsweise um die Fahrzeugstruktur unterschiedlichen Radständen anzupassen.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung von Metallprofilen durch diese verbindende Knotenelemente, wobei zumindest ein Teil der Metallprofile variabel positionierbar ist, mit folgenden Schritten:

a) Festlegen der Position der variabel positionierbaren Metallprofile
b) Bereitstellen eines Knotenelementes umfassend ein Gusselement, wobei in dem Knotenelement Aufnahmen für Metallprofile vorgesehen sind, und wobei das Knotenelement im Bereich mindestens einer Aufnahme Bearbeitungselemente aufweist.
c) Spanendes Bearbeiten der Bearbeitungselemente, so dass die variabel positionierbaren Metallprofile wie vorher festgelegt positionierbar sind.
d) Anordnen der Metallprofile in die Aufnahmen des Knotenelements.

Der erste Schritt besteht darin, für den jeweiligen Anwendungsfall die vorgesehene Position der Metallprofile festzulegen.
Wenn es sich, wie ebenfalls erfindungsgemäß vorgesehen, um ein Verfahren zur Herstellung einer Fahrzeugstruktur aus Metallprofilen und diese verbindenden Knotenelemente handelt, werden hier die Positionen der Längsträger für die vorgesehene Spurweite festgelegt.
Sodann werden die Knotenelemente bereitgestellt. Diese sind als Gleichteile hergestellt und können vorteilhafterweise ohne Werkzeugwechsel hergestellt werden oder können mit geringem Lageraufwand vorgehalten werden.
Die Bearbeitungselemente in den Knotenelementen werden sodann spanend bearbeitet. Sie werden so bearbeitet, dass die Aufnahme ausgestaltet ist, um die Metallprofile wie vorher festgelegt zu positionieren.
Schließlich werden die Metallprofile in den Aufnahmen angeordnet und dort formschlüssig und/oder stoffschlüssig festgelegt, insbesondere durch Kleben, Clinchen, Schrauben oder Nieten.
Der Zusammenbau von Knotenelementen und Metallprofilen zu einer erfindungsgemäßen Verbindung oder auch zu einer Fahrwerkstruktur hat den Vorteil, dass kein aufwändiges Gusswerkzeug eingesetzt werden muss, in dem die einzelnen Profile eingelegt und umgossen werden müssen. Auch dies trägt zur Kosteneffizienz des Verfahrens bei.
Vorteilhafterweise weist das Knotenelement weiterhin ein Verschlusselement auf und Gusselement und Verschlusselement werden in einem weiteren Verfahrensschritt miteinander gefügt, so dass zwischen Gusselement und Verschlusselement zumindest eine Aufnahme gebildet wird.
Durch diese Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Zusammenbau weiter erleichtert. Das Metallprofil wird in das Gusselement eingelegt und das Knotenelement durch das Verschlusselement geschlossen. Die beiden Elemente werden ebenfalls form- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden. Dies kann durch Kleben, Clinchen, Schrauben oder Nieten erfolgen.
In vorteilhafter Weise wird simultan das Metallprofil in der Aufnahme festgelegt, wodurch das Verfahren effizienter wird.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Verschlusselement und/oder das Gusselement Bearbeitungselemente aufweisen und das Verschlusselement und/oder das Gusselement. Die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der jeweiligen Elemente wurden bereits vorstehend im Zusammenhang mit dem Knotenelement beschrieben. Für das Verfahren ergeben sich die selben vorteilhaften Auswirkungen hinsichtlich einer effizienten und variablen Produktion.
Bevorzugt ist weiterhin vorgesehen, dass ein Ausgleichselement zwischen dem Metallprofil und dem Verschlusselement oder dem Metallprofil und dem Gusselement angeordnet wird. Der technische Nutzen eines solchen Ausgleichselements wurde ebenfalls schon vorstehend beschrieben. Im Verfahren wird es in die Aufnahme eingebracht, was unabhängig davon erfolgen kann, ob die Aufnahme nur in dem Gusselement ausgebildet ist oder durch Gusselement und Verschlusselement gebildet wird.
Es zeigen

1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Knotenelements
2 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Knotenelements
3 eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Knotenelements
4 eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Knotenelements
5 eine Fahrzeugstruktur.

In 1 ist ein Knotenelement 101 mit seinen Komponenten, nämlich einem Gusselement 102 und einem Verschlusselement 103 gezeigt. 1a zeigt ein Gusselement 102, das aus einer Aluminiumlegierung hergestellt ist. In dem Gusselement 102 sind Aufnahmen 104, 105, 106 vorgesehen, in denen Metallprofile 107, 108, 109 festgelegt werden können. Das Gusselement 102 ist durch Versteifungsrippen 111 ausgesteift. In einer Aufnahme 104 sind Bearbeitungselemente 110 vorgesehen, die spanend bearbeitbar sind, um ein korrespondierendes Metallprofil 107 an unterschiedlichen Positionen in dem Knotenelement 101 aufgenommen werden kann.
1b zeigt ein Verschlusselement 103, das mit dem Gusselement 102 das zwei Aufnahmen 104, 106 ausbildet.
In 1c ist das Knotenelement 101 im Zusammenbau gezeigt. Es verbindet zwei Metallprofile 107, 108, die als Längsträger ausgebildet sind sowie ein Metallprofil 109 das als Querträger ausgebildet ist.
2 zeigt ein Knotenelement 201 in einer alternativen Ausführungsform, umfassend ebenfalls ein Gusselement 202 und ein Verschlusselement 203. Wie 1a zu entnehmen ist, weist das Gusselement 202 ebenfalls Versteifungsrippen 211 sowie Aufnahmen 204, 205, 206 für Metallprofile 207, 208, 209 auf. Das Bearbeitungselement 210 wird durch eine zumindest teilweise dicker ausgeführte Wand des Gusselements, also aus Vollmaterial 202 gebildet, das spanend abgetragen wird.
Auch dieses Gusselement 202 wird durch ein Verschlusselement 203 abgeschlossen und bildet mit diesem zusammen Aufnahmen 204, 205 aus.
In 2c ist das Knotenelement 201 ebenfalls im Zusammenbau gezeigt. Es verbindet zwei Metallprofile 207, 208, die als Längsträger ausgebildet sind sowie ein Metallprofil 209 das als Querträger ausgebildet ist.
3 verdeutlicht noch einmal die variable Positionierung eines Metallprofils 304 in einem Gusselement 302 eines Knotenelements 301. Im Bereich einer Aufnahme 303 sind (hier nicht erkennbare) Bearbeitungselemente an dem Gusselement 302 vorgesehen. Diese können durch spanende Bearbeitung auf eine gewünschte Dimension zugeschnitten werden und ein Metallprofil 304 in der Aufnahme 303 in einer Positionierrichtung P beliebig angeordnet werden. Die Positionierrichtung P erstreckt sich senkrecht zur Längserstreckung L des Metallprofils 304.
Eine andere Ausführungsvariante zeigen die 4a und 4b in denen ein Metallprofil 405 in unterschiedlichen Positionen in einer Positionierrichtung P in der Aufnahme 404 eines Knotenelements 401 angeordnet ist. Das Bearbeitungselement 406 ist als Verdickung der Wand 409 des Gusselements 403 ausgeführt, die abgetragen wird, um unterschiedliche Positionierungen des Metallprofils 405 zu ermöglichen. In 4a ist exemplarisch dargestellt, wie das Metallprofil 405 mittels Schrauben 408 mit dem Gusselement 402 verbunden werden kann. Das das Knotenelement 401 abschließende Verschlusselement 403 ist mit einer Federanbindung 407 versehen. Beim Einsatz eines derartigen Knotenelements 401 in einer Fahrzeugstruktur ist dies vorteilhaft, da mit der Veränderung der Position des Metallprofils 405 gleichzeitig die Position der Federanbindung 407 in gleicher Weise angepasst wird.
5 zeigt eine Fahrzeugstruktur 501 in der erfindungsgemäße Knotenelemente 502, 503 zum Einsatz kommen. Die Fahrzeugstruktur 501 weist Längsträger erster Art 504 und Längsträger zweiter Art 505 auf, wobei die Längsträger erster Art 504 in Fahrzeuglängsrichtung a vor oder hinter Längsträgern zweiter Art 505 angeordnet sind, wobei die Längsträger 504, 505 als Metallprofile ausgebildet sind
Die Längsträger erster Art 504 sind einem Vorderwagen 506 oder einem Rückwagen 507 zugeordnet. Sie sind über Knotenelemente 502, 503 mit den Längsträgern zweiter Art 505 verbunden. Dabei ist eine erste Ausführungsform von Knotenelementen 502 dem Vorderwagen 506 und eine zweite Ausführungsform von Knotenelementen 503 dem Rückwagen 507 zugeordnet.
Die Fahrzeugstruktur 501 weist im Bereich des Vorderwagens 506 und des Rückwagens 507 zudem noch Querträger 508, 509 auf und bildet insgesamt eine Leiterrahmenstruktur. Für unterschiedliche Fahrzeugklassen oder -typen weist ein Fahrzeug unter anderem unterschiedlichen Spurweiten und Radstände auf, an die Vorderwagen 506 und Rückwagen 507 sowie die übrigen Komponenten angepasst werden müssen. Während eine variable Ausführung in der Länge in Fahrzeuglängsrichtung a der Längsträger erste und zweiter Art 504, 505 in einfacher Weise erfolgen kann, indem die entsprechende Metallprofile kürzer oder länger ausgebildet werden, so ist bei einer Änderung der Spurweite eine Anpassung der Position insbesondere der Längsträger erster Art 504 in Fahrzeugquerrichtung b notwendig.
Durch die Verwendung erfindungsgemäßer Knotenelemente 502, 503 kann mit im Grunde identischen Knotenelementen 502, 503 eine Vielzahl von möglichen Fahrzeugvarianten mit unterschiedlichen Spurweiten abgedeckt werden, indem lediglich die Position der Längsträger erster Art 504 in Fahrzeugquerrichtung b variiert wird.
Die Knotenelemente 502, 503 können dabei insbesondere mit Anbindungen für andere Kraftfahrzeugbauteile versehen sein, wie beispielsweise Federanbindungen 510 wie in 5 zu erkennen. Weiter können auch andere Kraftfahrzeugbauteile dort angebunden sein wie Lenker oder Karosseriebauteile wie A- oder C-Säulen. Dies bringt den zusätzlichen Vorteil mit sich, dass diese Anbindungen gewissermaßen mit der veränderten Position der Längsträger erster Art mitwandern. Somit werden die mit einer Spurweitenänderung einhergehenden Lageänderungen dieser Bauteile mit abgebildet.
Bezugszeichenliste

101: Knotenelement
102: Gusselement
103: Verschlusselement
104: Aufnahme
105: Aufnahme
106: Aufnahme
107: Metallprofil
108: Metallprofil
109: Metallprofil
110: Bearbeitungselement
111: Versteifungsrippen
201: Knotenelement
202: Gusselement
203: Verschlusselement
204: Aufnahme
205: Aufnahme
206: Aufnahme
207: Metallprofil
208: Metallprofil
209: Metallprofil
210: Bearbeitungselement
211: Versteifungsrippen
301: Knotenelement
302: Gusselement
303: Aufnahme
304: Metallprofil
401: Knotenelement
402: Gusselement
403: Verschlusselement
404: Aufnahme
405: Metallprofil
406: Bearbeitungselement
407: Federanbindung
408: Schrauben
409: Wand von 302
501: Fahrzeugstruktur
502: Knotenelement
503: Knotenelement
504: Längsträger erster Art
505: Längsträger zweiter Art
506: Vorderwagen
507: Rückwagen
508: Querträger
509: Querträger
510: Federanbindung
P: Positionierrichtung
L: Längserstreckung
a: Fahrzeuglängsrichtung
b: Fahrzeugquerrichtung

Claims

Knotenelement (101, 201, 301, 401, 502, 503) zum Verbinden von Metallprofilen (107, 108, 109, 207, 208, 209, 304, 405) aufweisend ein Gusselement (102, 202, 302, 402), wobei in dem Knotenelement (101, 201, 301, 401, 502, 503) Aufnahmen (104, 105, 106, 204, 205, 206, 303, 404) für Metallprofile (107, 108, 109, 207, 208, 209, 304, 405) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich mindestens einer Aufnahme (104, 105, 106, 204, 205, 206, 303, 404) Bearbeitungselemente (110, 210, 406) vorgesehen sind, die spanend bearbeitbar sind, so dass ein Metallprofil (107, 108, 109, 207, 208, 209, 304, 405) an unterschiedlichen Positionen in dem Knotenelement (101, 201, 301, 401, 502, 503) aufgenommen werden kann.
Knotenelement (101, 201, 301, 401, 502, 503) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungselemente (110, 210, 406) als Rippen und/oder Fortsätze von Rippen und/oder Vorsprünge und/oder Vollmaterial ausgebildet sind.
Knotenelement (101, 201, 301, 401, 502, 503) nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass das Knotenelement (101, 201, 301, 401, 502, 503) ein Verschlusselement (103, 203, 403) aufweist.
Knotenelement (101, 201, 301, 401, 502, 503) nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmen (104, 105, 106, 204, 205, 206, 303, 404) durch das Gusselement (102, 202, 302, 402) und das Verschlusselement (103, 203, 403) gebildet werden.
Knotenelement (101, 201, 301, 401, 502, 503) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (103, 203, 403) und/oder das Gusselement (102, 202, 302, 402) Bearbeitungselemente (110, 210, 406) aufweisen.
Knotenelement (101, 201, 301, 401, 502, 503) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungselemente (110, 210, 406) dazu ausgebildet sind, dass das Metallprofil (107, 108, 109, 207, 208, 209, 304, 405) senkrecht zu seiner Längserstreckung an unterschiedlichen Positionen aufgenommen werden kann.
Knotenelement (101, 201, 301, 401, 502, 503) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass dieses zur Aufnahme eines Längsträgers (504, 505) für ein Kraftfahrzeug ausgebildet ist und der Längsträger (504, 505) in Fahrzeugquerrichtung betrachtet an unterschiedlichen Positionen aufgenommen werden kann.
Knotenelement (101, 201, 301, 401, 502, 503) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass nach dem spanenden Bearbeiten ein Ausgleichselement zwischen dem Metallprofil (107, 108, 109, 207, 208, 209, 304, 405) und dem Verschlusselement (103, 203, 403) oder dem Metallprofil (107, 108, 109, 207, 208, 209, 304, 405) und dem Gusselement (102, 202, 302, 402) anordnenbar ist.
Knotenelement (101, 201, 301, 401, 502, 503) nach einem der Ansprüche 3 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (103, 203, 403) Anbindungen für weitere Bauteile umfasst.
Fahrzeugstruktur aufweisend Längsträger erster Art (504) und Längsträger zweiter Art (505), wobei die Längsträger erster Art (504) in Fahrzeuglängsrichtung vor oder hinter Längsträgern zweiter Art (505) angeordnet sind, wobei die Längsträger (504, 505) als Metallprofile (107, 108, 109, 207, 208, 209, 304, 405) ausgebildet sind, die durch ein Knotenelement (101, 201, 301, 401, 502, 503) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 miteinander verbunden sind.
Fahrzeugstruktur nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, dass die Längsträger erster Art (504) einem Vorder- und/oder Rückwagen (506, 507) zugeordnet sind.
Fahrzeugstruktur nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass durch die unterschiedliche Positionierung der Längsträger erster Art (504) unterschiedliche Spurweiten des Fahrzeugs einstellbar sind, indem die Längsträger (504, 505) in Fahrzeuglängsrichtung angeordnet sind und in Fahrzeugquerrichtung in den Knotenelementen (101, 201, 301, 401, 502, 503) unterschiedlich positionierbar sind.
Verfahren zur Herstellung einer Verbindung von Metallprofilen (107, 108, 109, 207, 208, 209, 304, 405) durch diese verbindende Knotenelemente (101, 201, 301, 401, 502, 503), wobei zumindest ein Teil der Metallprofile (107, 108, 109, 207, 208, 209, 304, 405) variabel positionierbar ist, mit folgenden Schritten: a) Festlegen der Position der variabel positionierbaren Metallprofile (107, 108, 109, 207, 208, 209, 304, 405) b) Bereitstellen eines Knotenelementes (101, 201, 301, 401, 502, 503) umfassend ein Gusselement (102, 202, 302, 402), wobei in dem Knotenelement (101, 201, 301, 401, 502, 503) Aufnahmen (104, 105, 106, 204, 205, 206, 303, 404) für Metallprofile (107, 108, 109, 207, 208, 209, 304, 405) vorgesehen sind, und wobei das Knotenelement (101, 201, 301, 401, 502, 503) im Bereich mindestens einer Aufnahme (104, 105, 106, 204, 205, 206, 303, 404) Bearbeitungselemente (110, 210, 406) aufweist. c) Spanendes Bearbeiten der Bearbeitungselemente (110, 210, 406), so dass die variabel positionierbaren Metallprofile (107, 108, 109, 207, 208, 209, 304, 405) wie vorher festgelegt positionierbar sind. d) Anordnen der Metallprofile (107, 108, 109, 207, 208, 209, 304, 405) in die Aufnahmen (104, 105, 106, 204, 205, 206, 303, 404) des Knotenelements.
Verfahren nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, dass das Knotenelement (101, 201, 301, 401, 502, 503) weiterhin ein Verschlusselement (103, 203, 403) aufweist und Gusselement (102, 202, 302, 402) und Verschlusselement (103, 203, 403) in einem weiteren Verfahrensschritt miteinander gefügt werden, so dass zwischen Gusselement (102, 202, 302, 402) und Verschlusselement (103, 203, 403) zumindest eine Aufnahme (104, 105, 106, 204, 205, 206, 303, 404) gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14 dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (103, 203, 403) und/oder das Gusselement (102, 202, 302, 402) Bearbeitungselemente (110, 210, 406) aufweisen und das Verschlusselement (103, 203, 403) und/oder das Gusselement (102, 202, 302, 402) spanend bearbeitet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15 dadurch gekennzeichnet, dass ein Ausgleichselement zwischen dem Metallprofil (107, 108, 109, 207, 208, 209, 304, 405) und dem Verschlusselement (103, 203, 403) oder dem Metallprofil (107, 108, 109, 207, 208, 209, 304, 405) und dem Gusselement (102, 202, 302, 402) angeordnet wird.
Verfahren zur Herstellung einer Fahrzeugstruktur aus Metallprofilen (107, 108, 109, 207, 208, 209, 304, 405) und diese verbindenden Knotenelemente (101, 201, 301, 401, 502, 503) unter Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 13 bis 16.