DE10257750A1 - Joint element for connecting several hollow profiles in frame construction, especially for motor vehicles, consists of an extrusion profile which has several chambers - Google Patents

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Abstract

The joint element (1) consists of an extrusion profile which has several chambers (8a-8d). The joint element is at least sectionally conical in the connection area, and has end sections (2,4) which allow a clip-type connection with adjacent hollow profiles.

Description

Die Erfindung betrifft ein Knotenelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a node element according to the generic term of claim 1.

Rahmenkonstruktionen mit einer räumlichen Gitterstruktur, die im Enzelnen aus Hohlprofilen besteht, welche über Knotenelemente verbunden sind, sind an sich bekannt. Dabei werden häufig Aluminiumguss-Knotenelemente verwendet. Die Fertigung der Knoten als Gussteile ist aufwendig, da kein störender Grad vorhanden sein darf und Bauteiländerungen hohe Investitionen fordern.Frame structures with a spatial lattice structure, which in the individual consists of hollow profiles, which over node elements connected are known per se. Cast aluminum node elements are often used used. The production of the knots as castings is complex, since no annoying Degrees may exist and component changes high investments demand.

Um diesen Nachteil zu vermeiden,wird in der DE 195 06 160 A1 eine Rahmenkonstruktion für ein Kraftfahrzeug mit mehreren rohrförmigen Rahmenelementen vorgeschlagen, die über Knotenelemente verbunden sind und eine räumliche Gitterstruktur bilden. Bei dieser Rahmenkonstruktion ist zumindest ein Teil der Rahmenelemente sowie die Knotenelemente durch hydraulisches Innenhochdruck-Umformen querschnittsoptimiert vorgefertigt. Die Rahmenelemente sind auf und/oder in die Knotenelemente gesteckt und an diesen befestigt, so dass die Rahmenkonstruktion aus vorgefertigten, miteinander verbindbaren Unterkonstruktionen, beispielsweise Frontrahmen, Rahmen-Fahrgastzelle, Heckrahmen, Dachrahmen oder Rahmen-Fahrgestell, besteht. Es ist vorgesehen, dass die Rahmen- und Knotenelemente aus Aluminium-Rohrprofilen zu fertigen, die durch das anschließende hydraulische Innenhochdruck-Umformen in die erforderliche Ausgestaltung gebracht werden. Obwohl Bauteiländerungen einfacher durchführbar sind, verursacht die anschließende Umformung der Elemente einen Mehraufwand, der sich auch deutlich in den Herstellungskosten niederschlägt.To avoid this disadvantage, the DE 195 06 160 A1 proposed a frame construction for a motor vehicle with a plurality of tubular frame elements which are connected via node elements and form a spatial lattice structure. In this frame construction, at least some of the frame elements and the node elements are prefabricated in a cross-section-optimized manner by means of hydraulic internal high-pressure forming. The frame elements are plugged onto and / or into the node elements and fastened to them, so that the frame construction consists of prefabricated, interconnectable substructures, for example front frame, frame passenger compartment, rear frame, roof frame or frame chassis. It is envisaged that the frame and node elements will be manufactured from aluminum tube profiles, which will be brought into the required configuration by the subsequent hydroforming. Although component changes can be carried out more easily, the subsequent reshaping of the elements causes additional effort, which is also clearly reflected in the manufacturing costs.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Knotenelement zur Verbindung von Hohlprofilen für eine Rahmenkonstruktion anzugeben, das einfach und kostengünstig bereitgestellt werden kann.Against this background, the Invention, the object of a node element for connection of hollow profiles for to provide a frame structure that is provided simply and inexpensively can be.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Knotenelement gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.This problem is solved with a Node element according to the characteristics of claim 1. The subclaims relate to particularly useful further training the invention.

Erfindungsgemäß ist also ein Knotenelement zur Verbindung von mehreren Hohlprofilen für eine Rahmenkonstruktion vorgesehen, welches aus einem Strangpressprofil besteht. Dabei wird ein Teilstück von dem Strangpressprofil abgelängt, dessen Länge der maximalen Länge des herzustellenden Knotenelementes in Längsrichtung des Profils entspricht. Anschließend werden Bereiche des abgelängten Pressprofils ausgeschnitten, um das endgültige Knotenelement zu erhalten. Obwohl bei dem Herausschneiden ein Verschnitt entstehen kann, ist diese Herstellungsweise des Knotenelementes deutlich preiswerter als Anwendung eines Gießverfahrens oder einer Umformung, beispielsweise Innenhochdruckumformung.According to the invention is therefore a node element for Connection of several hollow profiles provided for a frame construction, which consists of an extruded profile. A section of the Extruded profile cut to length, its length the maximum length corresponds to the node element to be produced in the longitudinal direction of the profile. Subsequently are areas of the cut to length Cut the press profile to obtain the final knot element. Although there is a waste when cutting out, is this way of manufacturing the node element significantly cheaper as application of a casting process or forming, for example hydroforming.

Bevorzugt weist das Strangpressprofil mehrere Kammern auf, um so unterschiedlichen Anforderungen an das Knotenelement gerecht zu werden. In Abhängigkeit von der Form und Anzahl der Kammern können Knotenelemente hergestellt werden, die mehrere Endbereiche aufweisen, die in unterschiedliche Raumrichtungen weisen.The extruded profile preferably has several chambers to meet different demands on the To meet node element. Depending on the shape and number of the chambers can Node elements are produced which have several end regions, that point in different spatial directions.

In vorteilhafter Weise weist das Knotenelement zumindest abschnittsweise Vorsprünge auf, welche bei zusammengefügter Verbindung auf die gegenüberliegende Fläche des Hohlprofils unter Vorspannung einwirken. Die Abmessungen der Vorsprünge sind dabei so dimensioniert, dass stets senkrecht zur Einschubrichtung eine Vorspannung erzeugt wird. Durch die Vorspannung werden das Knotenelement und die Hohlprofile relativ zueinander fixiert, so dass ohne zusätzliche Einrichtungen gegebenenfalls erforderliche weitere Verbindungsmaßnahmen durchgeführt werden können.Advantageously, this Node element at least in sections on projections, which when the connection is joined to the opposite area of the hollow profile under pre-tension. The dimensions of the projections are dimensioned so that they are always perpendicular to the direction of insertion a bias is generated. Due to the preload, the node element and the hollow profiles fixed relative to each other, so that without additional Facilities may require additional liaison measures carried out can be.

Besonders vorteilhaft ist, wenn das Knotenelement im Verbindungsbereich zumindest abschnittsweise konisch ausgeführt ist. Durch die konische Ausführung ist ein leichteres Einführen möglich, eine Zentrierung gegeben und eine höhere Haltekraft möglich.It is particularly advantageous if that Node element in the connection area, at least in sections, conical accomplished is. Due to the conical design is an easier introduction possible, given a centering and a higher holding force possible.

Zur Verbindung des Knotenelementes mit Hohlprofilen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Knotenelemente an seinen Enden clipsartige Rastelemente aufweist. Dadurch ist eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Knotenelement und den Hohlprofilen möglich. Bevorzugt weist das Knotenelement an seinem Endbereich stegförmige Rastelemente auf.For connecting the node element with hollow profiles, it has proven to be advantageous if that Knot elements has clip-like locking elements at its ends. This is a non-positive Connection between node element and the hollow profiles possible. Prefers the node element has web-shaped locking elements at its end region on.

Die Hohlprofile weisen bevorzugt entsprechende Ausnehmungen auf, in die die Rastelemente des Knotenelementes einrasten. Hierdurch wird in einfacher Weise die Verbindung gesichert.The hollow profiles preferably have corresponding recesses into which the locking elements of the node element engage. In this way, the connection is secured in a simple manner.

Die endgültige Verbindung zwischen Knotenelement und Hohlprofilen kann in an sich bekannter Weise durch Schweißen, Kleben, Schrauben oder Nieten erfolgen. Diese ist jedoch auch erreichbar, wenn Steckverbindungen als selbstsichernde Presspassungen ausgeführt werden.The final connection between the node element and hollow profiles can be welded, glued, Screws or rivets. However, this can also be reached if Plug connections are designed as self-locking press fits.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt inThe invention leaves numerous embodiments to. One of them is to clarify its basic principle shown in the drawing and is described below. This shows in

1 ein erfindungsgemäßes Knotenelement, das mehrere Hohlprofile miteinander verbindet; 1 an inventive node element that connects several hollow profiles together;

2 eine Teilbereich einer Rahmenkonstruktion mit mehreren erfindungsgemäßen Knotenelementen. 2 a partial area of a frame construction with several node elements according to the invention.

1 zeigt ein Knotenelement 1 mit drei Endbereichen 2-4, die in unterschiedliche Richtungen weisen. Der Endbereich 2 des Knotenelementes 1 ragt in einen als Hohlprofil ausgebildeten Dachquerträger 5. Der Endbereich 3 des Knotenelementes ragt in einen ebenfalls als Hohlprofil ausgebildeten Dachrahmen 6. Der dritte Endbereich 4 des Knotenelementes ragt schließlich in eine als Hohlprofil ausgebildete A-Säule 7. 1 shows a node element 1 with three end areas 2-4 that point in different directions. The end area 2 of the node element 1 protrudes into a roof cross member designed as a hollow profile 5 , The end area 3 of the node element protrudes into a roof frame which is also designed as a hollow profile 6 , The third end area 4 of the kno Finally, tenelementes protrudes into an A-pillar designed as a hollow profile 7 ,

Das Knotenelement 1 ist aus einem Strangpressprofil geschnitten, das mehrere Kammern aufweist. Folglich sind an dem Knotenelement diese Kammern 8a-8d erkennbar. Die Kammern 8a-8d sind zueinander im wesentlichen parallel angeordnet. Die Kammer 8c verläuft im wesentlichen parallel zu dem Dachrahmen 6. Folglich verlaufen die Kammern 8a bzw. 8d, die in den Dachquerträger 5 bzw. die A-Säule 7 ragen, quer zu den Hohlprofilen, in die sie eingebracht werden. Die Form der Kammer 8c ist in diesem Beispiel an die Profilform des Dachrahmens 6 angepasst.The node element 1 is cut from an extruded profile that has several chambers. Consequently, these chambers are on the node element 8a-8d recognizable. The chambers 8a-8d are arranged essentially parallel to each other. The chamber 8c runs essentially parallel to the roof frame 6 , As a result, the chambers run 8a respectively. 8d that in the roof crossmember 5 or the A-pillar 7 protrude transversely to the hollow profiles into which they are inserted. The shape of the chamber 8c is in this example the profile shape of the roof frame 6 customized.

Zur gesicherten Verbindung zwischen dem Knotenelement 1 und dem Dachquerträger 6 weist der Endbereich 2 eine Verclipsung 9 auf. Der Dachquerträger 6 weist ferner eine Ausnehmung 10 auf, mit der die Verclipsung 9 in Eingriff kommt. An weiteren Endbereichen 3,4 können ebenfalls Verclipsungen zur gesicherten Verbindung vorgesehen sein.For a secure connection between the node element 1 and the roof crossmember 6 points the end area 2 a clipping 9 on. The roof crossmember 6 also has a recess 10 with which the clipping 9 comes into engagement. At other end areas 3 . 4 clips can also be provided for a secure connection.

In der 2 ist ein Teilbereich einer Rahmenkonstruktion 11 für eine Fahrgastzelle eines Fahrzeugs dargestellt. Neben dem in 1 detailliert beschriebenen Knotenelement 1 sind weitere Knotenelemente 12-15 dargestellt. Die Knotenelemente 13-15 weisen jeweils nur eine Kammer auf und sind aus entsprechenden Strangpressprofilen durch Ablängen herausgeschnitten. Das Knotenelement 12 weist mehrere Kammern und in verschiedene Richtungen weisende Endbereiche 12a-12c auf. Im Gegensatz zum Knotenelement 1 weist keiner der Endbereiche 12a-12c des Knotenelementes 12 in eine Richtung, die im wesentlichen parallel zu den Kammern des Strangpressprofils verläuft, aus dem das Knotenelement 12 geschnitten ist.In the 2 is a part of a frame construction 11 shown for a passenger compartment of a vehicle. In addition to the in 1 node element described in detail 1 are further node elements 12-15 shown. The node elements 13-15 each have only one chamber and are cut to length from corresponding extruded profiles. The node element 12 has several chambers and end regions pointing in different directions 12a-12c on. In contrast to the node element 1 has none of the end areas 12a-12c of the node element 12 in a direction that runs essentially parallel to the chambers of the extruded profile from which the node element 12 is cut.

Obwohl in dieser Darstellung an keinem der Knotenelemente 1, 12-15 Verclipsungen gezeigt sind, ist es klar, dass die Knotenelemente 1, 12-15 Verclipsungen an ihren jeweiligen Endbereichen zur gesicherten Verbindung mit der Rahmenkonstruktion 11 aufweisen können.Although not on any of the node elements in this illustration 1 . 12-15 Clipping is shown, it is clear that the node elements 1 . 12-15 Clipping at their respective end areas for a secure connection to the frame construction 11 can have.

An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass alle oben beschriebenen Teile für sich alleine gesehen und in jeder Kombination, insbesondere die in der Zeichnung dargestellten Details als erfindungswesentlich beansprucht werden. Abänderungen hiervon sind dem Fachmann geläufig.At this point it should be noted that all parts described above for seen alone and in every combination, especially in the details shown in the drawing are claimed as essential to the invention become. amendments the skilled worker is familiar with this.

11
Knotenelementnode element
22
Endbereichend
33
Endbereichend
44
Endbereichend
55
DachquerträgerRoof rack
66
Dachrahmenroof frame
77
A-SäuleA column
8a, b, c, d8a, b, c, d
Kammern chambers
99
VerclipsungVerclipsung
1010
Ausnehmungrecess
1111
Rahmenkonstruktionframe construction
1212
Knotenelementnode element
12a, b, c12a, b, c
Endbereiche end regions
1313
Knotenelementnode element
1414
Knotenelementnode element
1515
Knotenelementnode element

Claims (8)

Knotenelement (1) zur Verbindung mehrerer Hohlprofile (5, 6, 7) in einer Rahmenkonstruktion (11), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass das Knotenelement (1) aus einem Strangpressprofil besteht.Node element ( 1 ) for connecting several hollow profiles ( 5 . 6 . 7 ) in a frame construction ( 11 ), in particular for a motor vehicle, characterized in that the node element ( 1 ) consists of an extruded profile. Knotenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Strangpressprofil mehrere Kammern (8a, 8b, 8c, 8d) aufweist.Node element according to claim 1, characterized in that the extruded profile has a plurality of chambers ( 8a . 8b . 8c . 8d ) having. Knotenelement nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Knotenelement (1) zumindest abschnittsweise Vorsprünge aufweist, weiche bei zusammengesetzter Verbindung auf die gegenüberliegende Fläche des Hohlprofils unter Vorspannung einwirken.Node element according to claims 1 or 2, characterized in that the node element ( 1 ) has, at least in sections, projections which, when the connection is assembled, act on the opposite surface of the hollow profile under prestress. Knotenelement nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Knotenelement (1) im Verbindungsbereich zumindest abschnittsweise konisch ausgeführt ist.Node element according to at least one of the preceding claims, characterized in that the node element ( 1 ) is conical at least in sections in the connection area. Knotenelement nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Knotenelement (1) Endbereiche (2, 4) aufweist, welche eine clipsartige Verbindung mit benachbarten Hohlprofilen erlauben.Node element according to at least one of the preceding claims, characterized in that the node element ( 1 ) End areas ( 2 . 4 ), which allow a clip-like connection with neighboring hollow profiles. Knotenelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur clipsartigen Verbindung das Knotenelement (1) an seinen Endbereichen (2, 4) stegförmige Rastelemente (9) und die Hohlprofile den Rastelementen entsprechende Ausnehmungen (10) aufweisen.Node element according to claim 5, characterized in that the node element ( 1 ) at its end areas ( 2 . 4 ) web-shaped locking elements ( 9 ) and the hollow profiles corresponding recesses to the locking elements ( 10 ) exhibit. Knotenelement nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Knotenelement (1) derart ausgebildet ist, dass eine Sicherung der Verbindung zwischen Knotenelement (1) und den Hohlprofilen durch Schweißen, Kleben, Schrauben oder Nieten erfolgt, bzw. eine ausreichende Festigkeit der Verbindung gegeben ist, indem diese als selbstsichernde Presspassung ausgeführt ist.Node element according to at least one of the preceding claims, characterized in that the node element ( 1 ) is designed such that the connection between Kno tenelement ( 1 ) and the hollow profiles by welding, gluing, screwing or riveting, or there is sufficient strength of the connection by this being designed as a self-locking press fit. Knotenelement nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Knotenelement (1) aus einer Aluminium- und/oder einer Magnesiumlegierung besteht.Node element according to at least one of the preceding claims, characterized in that the node element ( 1 ) consists of an aluminum and / or a magnesium alloy.
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