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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Herstellung eines Tragelementes für einen Rahmen aus einem Basiselement,
im Einzelnen mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruches
1.
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Rahmen sind in einer Vielzahl von
Ausführungen
bekannt. Diese weisen in der Regel eine Mehrzahl von Quer- und Längsträgern auf,
die miteinander lösbar
oder unlösbar
verbunden sind und der Stützung
von Antriebskomponenten oder Nebenaggregaten sowie der Aufnahme
und Weiterleitung von Kräften
dienen. Entsprechend der konkreten Einsatzerfordernisse sind diese
Rahmen hinsichtlich ihrer konstruktiven Gestaltung dimensioniert
und ausgelegt. Häufig
werden einzelne Tragelemente dabei aus einer Vielzahl miteinander
zu verbindender Elemente hergestellt. Dabei werden häufig einzelne
Bleche oder Träger
verwendet. Diese einzelnen Elemente werden dann zu einem Tragelement
zusammengefügt,
wobei die Verbindung durch Form- und/oder Kraftschluss und/oder
Stoffschluss oder eine Kombination erfolgt. Dies führt jedoch
dazu, dass Tragelemente entstehen, die hinsichtlich ihres Querschnittes über ihre
Länge oder
Breite nicht durch eine stetige Gestaltung charakterisiert sind,
sondern durch eine sprungartige Änderung
charakterisiert sind beziehungsweise entsprechende Absätze aufweisen,
die hinsichtlich der Festigkeit der Gesamtstruktur problematisch
werden können.
Ferner ist die Herstellung derartiger Rahmen sehr aufwendig und
damit kostenintensiv.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe
zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Tragelementes mit
einer bestimmten gewünschten
geometrischen Form aus wenigstens einem Basiselement zu schaffen,
welches die genannten Nachteile vermeidet und sich durch eine einfache
Handhabung und geringe Kosten auszeichnet.
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Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale
des Anspruchs 1 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind
in den Unteransprüchen wiedergegeben.
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Erfindungsgemäß wird bei der Herstellung eines
Tragelementes, insbesondere eines Längs- und/oder Querträgers für einen
Rahmen die gewünschte
geometrische Grundkontur aus einem Profilstrangelement durch Abtrennen,
insbesondere Ausschneiden der zur Erzielung der Geometrie des Tragelementes über dessen
Erstreckung in Längs- oder
Querrichtung betrachtet nicht benötigten Flächenbereiche erzeugt. Dadurch
ergibt sich eine relativ steife Ausgestaltung der Gesamtkontur des
Tragelementes, da die durch das Profilstrangelement vorgegebene
Grundsteifigkeit im Wesentlichen erhalten bleibt. Das im Ausgangszustand
vorliegende Profilstrangelement wird dazu hinsichtlich seiner äußeren Abmessungen
in horizontaler und vertikaler Richtung so ausgelegt, das diese
den theoretisch möglichen maximalen
Abmessungen der durch das Basiselement bestimmten Grundkontur des
Tragelementes im Endzustand entspricht. Die gewünschte zu erzeugende Grundkontur
im Endzustand beschreibende Geometrie wird dann durch Abtrennen
der nicht benötigten
Flächenbereiche
aus dem Profilstrangelement im Ausgangszustand erzeugt. Ferner wird
das gesamte Tragelement beziehungsweise ein wesentlicher Teil dessen
aus einem Basiselement als Ausgangsprofilelement gewonnen, so dass
hier auf standardisierte Profilstränge zurückgegriffen werden kann, die
kostengünstig
hergestellt werden können. Entsprechend
der gewünschten
Festigkeitseigenschaften des Tragelementes können die ausgeschnittenen Bereiche,
die an dem Profilstrangelement Öffnungen
erzeugen, geschlossen werden. Dies erfolgt im einfachsten Fall über entsprechend passgenau
zugeschnittene Deckelemente. Diese können ebenfalls einfach und
billig hergestellt werden, wobei bei nicht besonderer Ausnutzung
des Innenraumes der einzelnen Tragelemente hier auf besondere Passgenauigkeit
verzichtet werden kann und eine entsprechende Verbindung auf einfache
Art und Weise, beispielsweise durch Stoffschluss und/oder Formschluss
und/oder Kraftschluss realisiert werden kann. Bei den stoffschlüssigen Verbindungen
wird vorzugsweise auf Schweißverbindungen
zurückgegriffen,
wobei hier die Schmelzschweißverfahren
favorisiert werden. Ferner genügt
häufig ein
Punktschweißverfahren
zur Realisierung der Verbindung.
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Das Profilstrangelement wird im Allgemeinen aus
einem mittels eines Strangpressvertahrens hergestellten Profilstranges
gewonnen und kann warm- oder
kaltgezogen sein. Dabei kann die Länge des Profilstranges bereits
der erforderlichen Länge
oder Breite des Tragelementes entsprechen oder die gewünschte Erstreckung
wird vom Profilstrang abgetrennt. Als Werkstoffe finden beispielsweise
Stahl, Aluminium, Verbundwerkstoffe oder Kunststoffe Verwendung.
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Bezüglich der Auswahl der möglichen
Profile unterliegt die erfindungsgemäße Lösung neben der Art der aufzunehmenden
und abzustützenden
Kräfte keinen
Beschränkungen.
Als besonders vorteilhaft wird jedoch die Verwendung eines Ausgangsprofils
in Form eines Vierkant-Hohlprofilstranges angesehen, da mit dieser
Form eine Vielzahl von gewünschten Konturen
herstellbar ist, wobei auch bezüglich
der Abdeckung möglicher Öffnungsbereiche
einfache Lösungen
aufgrund der geometrischen Form zur Anwendung gelangen können. Insbesondere
bietet die Verwendung von Hohlprofilen zusätzlich den Vorteil; den durch
die Profile umschlossenen Innenraum der Tragelemente für weitere
Funktionen, beispielsweise die Führung
von Funktionsmedien (Kühlmedien, Schmiermittel
etc.) sowie das Führen
von Leitungen, Kabeln etc. oder das Unterbringen von anderen Funktionskomponenten
zu nutzen.
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Vorzugsweise wird eine Ausgestaltung
eines Tragelementes aus nur einem Basiselement angestrebt. Unter
Tragelementen werden dabei neben den Längs- und Querträgern auch Trägerteile
eines Hilfsrahmens, die ebenfalls auch als Längs- und/oder Querträger vorliegen
können
und/oder Stützträger und/oder
weitere Nebenträger
bildende Elemente verstanden. Gemeint ist damit, dass das Hauptbasiselement
von einem Profilstrangelement gebildet wird. Dies kann jedoch auch
zur Bildung des Gesamttragelementes mit anderen Bauteilen, beispielsweise Blechen
etc. zu einer baulichen Einheit zusammengefasst werden. Die gewählte Art
der Verbindung liegt dabei im Ermessen des zuständigen Fachmannes und richtet
sich hauptsächlich
nach den belastungsmäßigen Gegebenheiten.
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Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand
von Figuren erläutert.
Darin ist im Einzelnen Folgendes dargestellt:
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1 verdeutlicht
die einzelnen Verfahrensschritte der erfindungsgemäßen Herstellung
eines Tragelementes;
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2 verdeutlicht
den Einsatz eines erfindungsgemäß gestalteten
Tragelementes in Form eines Hauptquerträgers an einem Rahmen beispielhaft.
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Die 1 verdeutlicht
in schematisch vereinfachter Darstellung die einzelnen Verfahrensschritte
eines erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Herstellung eines Tragelementes in Form eines Trägers 1,
insbesondere eines Querträgers 2 aus
mindestens einem, die Grundkontur 33 des Trägers 1 beschreibende
Geometrie bestimmenden Basiselement 32, welches als Profilstrangelement 3 vorliegt. In
dem mit a1 gekennzeichneten ersten Verfahrensschritt liegt das Profilstrangelement 3 in
seiner Ausgangsform 4 vor, wie es beispielsweise von einem Profilstrang
abgetrennt wird. Die Länge
l entspricht dabei im Wesentlichen der Breite des zu fertigenden Querträgers 2,
welche mit b bezeichnet wird. Das Profilstrangelement 3 ist
als Hohlprofilstrang ausgebildet und hinsichtlich seiner Abmessungen
auf die maximalen Abmessungen des Trägers 1 abgestimmt.
Dies bedeutet, dass die im Schnitt durch das Profilstrangelement 3 im
Ausgangszustand dargestellte Ausgangsform 4 eine Höhe h aufweist,
die den maximalen vertikalen Abmessungen v des gesamten Trägers 1 im
Endzustand entspricht, während
die Länge
l der Breite b im Endzustand, das heißt bei Fertigstellung des Trägers 1 entspricht.
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In einem zweiten Verfahrensschritt
a2 wird die aus dem Profilstrangelement 3 zu erzielende
geometrische Grundkontur 33 des Trägers 1 mittels Trennverfahren
aus dem Profilstrangelement 3 in seiner Ausgangsform 4 herausgetrennt.
Dies erfolgt insbesondere durch Heraustrennen der schraffierten Flächenbereiche 5, 6 und 7,
wobei diese nicht nur aus einer ebenen Fläche sondern auch aus Teilflächenbereichen,
die in einem Winkel zueinander angeordnet sind, bestehen können. Bezüglich der
verwendeten Trennverfahren ist die erfindungsgemäße Lösung keinen Beschränkungen
unterworfen. Dabei kann auf übliche
Trennverfahren zurückgegriffen werden.
Denkbar sind auch Laser- und Wasserstrahlschneidverfahren.
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Im Verfahrensschritt a3 ist das sich
aus dem Profilstrangelement 3 in der Ausgangsform 4 nach Abtrennung
der genannten Flächenbereiche
verbleibende Konturelement 8 dargestellt. Dieses beschreibt
im Wesentlichen die Kontur bzw. Geometrie des Trägers 1, insbesondere
eines Hauptquerträgers 2.
Das Konturelement 8 ist dabei durch Bereiche charakterisiert,
die Öffnungen 10 zum
Innenraum 9, der beim Profilstrangelement 3 in
seiner Ausgangsform 4 durch die Wand 11 des Profilstrangelementes 3 begrenzt
wird, aufweisen. Die dargestellte Kontur ist dabei durch drei Abschnitte
charakterisiert, die mit 12, 13 und 14 bezeichnet
sind und in diesen Bereichen jeweils Öffnungen 10.1, 10.2 und 10.3 aufweisen. Der
Innenraum 9 des Hohlprofilstrangelementes kann dabei zur
Führung
von Medien, beispielsweise Kühlmedien
oder Schmiermittel genutzt werden. Ferner ist es denkbar, hier auch
Leitungen, Rohre oder Kabelstränge
zu verlegen. Der Innenraum 9 kann jedoch auch ungenutzt
bleiben. Zum Verschluss des Innenraumes 9 sind entsprechende
Deckbleche 15 bis 17 vorgesehen, welche hinsichtlich
ihrer Form an die Außenkontur
des Konturelementes 8 in den einzelnen Abschnitten 12, 13 und 14 angepasst
sind und die Öffnungen 10.1 bis 10.3 verschließen. Der
Verschluss kann dabei druck- und flüssigkeitsdicht erfolgen, wobei
in diesem Fall ein vollständiges
Verschweißen
der Deckbleche 15 bis 17 mit dem Konturelement 8 erforderlich
wäre. Andernfalls
genügt
es, an einzelnen ausgewählten
Verbindungsstellen, beispielsweise wie im Verfahrensschritt a4 dargestellt, an
den Stoßstellen
zwischen den Deckblechen 15 bis 17 und den Wänden 11 des
Konturelementes 8 eine stoffschlüssige unlösbare Verbindung vorzusehen, wobei
vorzugsweise hier ein Überlappungsstoß gewählt wird.
Andere Möglichkeiten
sind ebenfalls denkbar, beispielsweise Stumpfstöße oder T-Stöße. Die
konkrete Auswahl liegt dabei im Ermessen des zuständigen Fachmannes.
Bei nicht erforderlichem Druck- und/oder flüssigkeitsdichtem Verschluss
genügt
auch eine Punktschweißung
im entsprechenden Verbindungsbereich. Die Verbindungsbereiche für das Deckblech 15 sind
hier mit 18, für
das Deckblech 16 mit 19 und 20 und das
Deckblech 17 mit 21 angegeben. Die dargestellten
Verbindungsmöglichkeiten stellen
Beispiele dar. Andere sind ebenfalls denkbar.
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Bei dem in 1 dargestellten Basiselement 31 kann
es sich dabei um den gesamten Träger 1 handeln.
Denkbar ist es jedoch auch, einen Träger aus mindestens zwei derartigen
Basiselementen zu fertigen. Diese wären dann kraft- und/oder form- und/oder
stoffschlüssig
miteinander zu verbinden.
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Die 2 verdeutlicht
in schematisch stark vereinfachter Darstellung anhand eines beispielhaft ausgebildeten
Rahmens 22 die Verwendung eines erfindungsgemäß gestalteten
Trägers 2 in
Form eines Querträgers 23,
insbesondere eines Hauptquerträgers 24.
Der Rahmen 22 weist ferner einen weiteren Nebenquerträger 25 auf,
der über
einen Längsträger 26 mit
dem Hauptquerträger 24 verbunden
ist. Der Längsträger 26 umfasst
dabei zwei Längsträgerelemente 27 und 28,
die ebenfalls aus Profilstrangelementen 29 und 30 bestehen
und direkt am Hauptquerträger 24 biegesteif
angelenkt sind, während
die Kopplung mit dem Nebenquerträger 25 indirekt über Stützträger 30 erfolgt.
Die Anlenkung der Stützträger 30 am
Nebenquerträger 25 erfolgt
ebenfalls biegesteif, während
die Verbindung zwischen den Längsträgerelementen 27 und 28 und
den Stützträgern 30 vorzugsweise
elastisch ausgebildet ist. Die durch die definierte Biegung der
Längsträgerelemente 27 und 28 gebildete
Montage- und Anordnungsebene 34 dient dabei der Anbindung
und Kopplung einer Motor- und/oder
Motor-Getriebe-Einheit am Rahmen. Dies kann beispielsweise über einen
hier nicht dargestellten und im Rahmen 1 gelagerten Hilfsrahmen
erfolgen.
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- 1
- Träger
- 2
- Querträger
- 3
- Profilstrangelement
- 4
- Ausgangsform
- 5
- Flächenteil
- 6
- Flächenteil
- 7
- Flächenteil
- 8
- Konturelement
- 9
- Innenraum
- 10,
10.1, 10.2, 10.3
- Öffnungen
- 11
- Wand
- 12
- Abschnitt
- 13
- Abschnitt
- 14
- Abschnitt
- 15
- Deckblech
- 16
- Deckblech
- 17
- Deckblech
- 18–21
- Verbindungsbereich
- 22
- Rahmen
- 23
- Querträger
- 24
- Hauptquerträger
- 25
- Nebenquerträger
- 26
- Längsträger
- 27
- Längsträgerelement
- 28
- Längsträgerelement
- 29
- Strangpressprofilgrundelement
- 30
- Strangpressprofilgrundelement
- 31
- Stützträger
- 32
- Basiselement
- 33
- Grundkontur
- 34
- Anordnungsebene