DE19949372C2

DE19949372C2 - Rahmenkonstruktion und Verbindungselement hierfür

Info

Publication number: DE19949372C2
Application number: DE1999149372
Authority: DE
Inventors: Siegfried Volz; Holger De Veer; Hans Schall; Walter Ruhland
Original assignee: Koegel Fahrzeugwerke GmbH
Current assignee: Koegel Trailer GmbH and Co KG
Priority date: 1999-10-13
Filing date: 1999-10-13
Publication date: 2002-07-04
Anticipated expiration: 2019-10-14
Also published as: DE19949372A1

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rahmenkonstruktion, vorzugsweise für einen Lastkraftwagen oder einen Anhänger, die einen Querträger sowie ein Außenrahmenprofil aufweist. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Verbindungselement, das zur lösbaren Verbindung zwischen einem Querträger und einem Außenrahmenprofil einer Rahmenkonstruktion, die zueinander unter einem Winkel angeordnet sind, geeignet ist.

Stand der Technik

Bei Fahrzeugen, wie insbesondere bei Lastkraftwagen oder Anhängern, wird die Rahmenkonstruktion häufig durch Querträger gebildet, die mit einem Außenrahmenprofil verbunden sind, das beispielsweise die Ladefläche des Fahrzeugs trägt. Für die Verbindung zwischen den Querträgern und dem Außenrahmenprofil unterscheidet man zwischen zwei herkömmlichen Verbindungsarten. Zum einen ist es möglich, einen Querträger mit dem Außenrahmenprofil zu verschweißen, so dass eine dauerhafte, nicht lösbare Verbindung zwischen Querträger und Außenrahmenprofil entsteht. Eine zweite Verbindungsmöglichkeit zwischen Querträger und Außenrahmenprofil besteht darin, beispielsweise über einen Winkel, diese beiden Elemente miteinander zu verbinden, wobei der Winkel durch Befestigungsmittel, wie Schrauben und/oder Niete, mit dem Querträger und dem Außenrahmenprofil verbunden ist. Diese Möglichkeiten zur Verbindung zweier Profile über ein Verbindungselement mittels Schrauben und/oder Schweißverbindungen beschreibt beispielsweise die DE 40 09 401 A1.

Durch die steigende Verwendung von Leichtbaumaterialien im Fahrzeugbau werden derzeit Außenrahmenprofile häufig aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen hergestellt. Die dabei verwendeten Querträger bestehen jedoch häufig aus Stahl, so dass eine Verbindung zwischen Querträger und Außenrahmenprofil über eine Verschweißung nicht geeignet ist. Zudem bringt der Wärmeeintrag beim Schweißen die Gefahr mit sich, dass der Querträger und/oder das Außenrahmenprofil sich durch Wärmespannungen verziehen.

Die Verbindung zwischen Querträger und Außenrahmenprofil über ein Winkelelement, das über Schrauben oder Niete mit dem Querträger bzw. dem Außenrahmenprofil verbunden ist, erfordert eine hohe Präzision bei der Fertigung der Bohrlöcher, in die die Befestigungsmittel mit dem Winkelelement in dem Querträger bzw. in dem Außenrahmenprofil eingesetzt werden.

EP 0 628 470 A1 beschreibt eine Gerippestruktur, die beispielsweise als Aufbau für Doppeldeckerbusse oder Hochflurbusse verwendet werden kann. Die Gerippestruktur besteht im Wesentlichen aus vertikalen Seitenwandsäulen sowie Zwischenböden, welche ein Längsprofil aufweisen. Zur Verbindung der horizontal angeordneten Zwischenböden mit den senkrecht stehenden Seitenwandsäulen dienen Konsolen. Die Verbindung der Konsolen mit dem Längsprofil der Zwischenböden kann über C-Profile, Klemmplättchen und Schrauben erfolgen. Die Verbindung zwischen den Konsolen und den vertikalen Seitenwandsäulen kann beispielsweise mittels Schrauben ausgeführt werden.

Die EP 0 136 264 A2 zeigt ein Gerippe für einen Wagenkasten, welches ein Klemmstück beinhaltet, das mit einer Zahnung versehen ist. Die Zahnung des Klemmstücks dient zur Verbesserung der Klemmverbindung.

Der Artikel "Konstruieren mit Aluminium-Strangpressprofilen von A. Koewius in VDI-Z Bd. 128 (1986), Nr. 10 - Mai(II), S. 70-76, zeigt eine biege- und schubfeste Verbindung zwischen zwei im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordneten Strangpressprofilen. Bei der Verbindung handelt es sich jedoch nicht um eine Klemmverbindung.

Der Artikel "Starre und gelenkige Verbindungen (Teil 2)" von A. Koewius in F + K 7/1990, S. 18-25, beschreibt allgemein eine Klemmverbindung für zwei senkrecht zueinander angeordnete Profile einer Bodenbaugruppe einer Lkw- Pritschenplattform. Ein Verbindungselement dient zur Verbindung der beiden Profile, wobei zumindest die rautenförmige Mutterplatte des Verbindungselements zunächst mit dem ersten Profil verbindbar ist und wobei das Verbindungselement in seiner Einbaulage bei angezogener Schraube über eine Klemmverbindung mit dem zweiten Profil verbunden ist.

Darstellung der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine Rahmenkonstruktion bereitzustellen, die Querträger und Außenrahmenprofile aufweist, wobei die Verbindung zwischen Querträger und Außenrahmenprofil bei geringen Herstellkosten flexibel und zeitsparend einsetzbar ist. Darüber hinaus soll ein Verbindungselement bereitgestellt werden, das diese beiden zueinander in einem definierten Winkel angeordneten Elemente bei geringem Arbeitseinsatz und niedrigen Herstellkosten lösbar miteinander verbindet.

Dieses technische Problem wird mit einer Rahmenkonstruktion mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 sowie einem Verbindungselement mit den Merkmalen von Patentanspruch 11 gelöst.

Der vorliegenden Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Verbindung zwischen einem Querträger und einem Außenrahmenprofil einer Rahmenkonstruktion, die zueinander in einem definierten Winkel angeordnet sind, über eine Klemmverbindung zu realisieren. Dazu wird ein Verbindungselement bereitgestellt, das an einem ersten Element (Querträger oder Außenrahmenprofil), beispielsweise über eine Verschraubung oder eine Nietverbindung, befestigt wird. Gleichzeitig ist das Verbindungselement derart ausgebildet, dass es zunächst in Bezug zu dem zweiten Element (Außenrahmenprofil bzw. Querträger) verschiebbar ist, in seiner Einbaulage jedoch eine feste Klemmverbindung mit dem zweiten Element bildet.

Nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist dazu das zweite Element, hier das Außenrahmenprofil, das über eine Klemmverbindung an dem Verbindungselement befestigt werden soll, mit einer im Wesentlichen C-förmigen Führungsschiene versehen, in der das Verbindungselement verschiebbar aufgenommen werden kann. Das Verbindungselement besteht dabei aus einer in der C-förmigen Führungsschiene aufgenommenen Grundplatte und einem dazu näherungsweise senkrechten Plattenelement, das über eine Durchgangsbohrung mit dem ersten Element verbunden ist. Das Plattenelement ist dabei vorzugsweise in einem Winkel von 75° bis 89,5° zu der Grundplatte angeordnet, so dass das Plattenelement einen spitzen Winkel zu dem ersten Element, hier dem Querträger bildet, wenn die Grundplatte des Verbindungselements in dem Außenrahmenprofil aufgenommen ist. Durch Verschrauben oder eine Nietverbindung zwischen dem Plattenelement und dem Querträger wird das Plattenelement fest an dieses erste Element herangepresst, so dass die Grundplatte in der Führungsschiene des Außenrahmenprofils verkantet wird. Auf diese Weise entsteht eine feste Klemmverbindung, durch die Querträger und Außenrahmenprofil miteinander verbunden sind.

Vorzugsweise ist die Grundplatte zusätzlich mit einer Profilierung versehen, die die Wirkung der Klemmverbindung mit der C-förmigen Führungsschiene weiter unterstützt.

Nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind an zwei gegenüberliegenden Seitenkanten der Grundplatte des Verbindungselements Profilierungen, wie beispielsweise von der Seitenkante hervorspringende Zähne, vorgesehen. Beim Einführen des Verbindungselements in die C-förmige Führungsschiene des zweiten Elements wird die Grundplatte dabei leicht verkantet, so dass die Grundplatte in der Führungsschiene verschiebbar ist. Auf diese Weise steht nun das mit der Grundplatte verbundene Plattenelement in einem spitzen Winkel zu dem ersten Element, mit dem es verbunden werden soll. Wird nun, wiederum beispielsweise über eine Verschraubung oder eine Nietverbindung, das Plattenelement des Verbindungselements mit dem ersten Element verbunden, so wird das Plattenelement parallel zu dem ersten Element ausgerichtet, so dass die Grundplatte relativ dazu gedreht wird. Auf diese Weise greift die Profilierung der Grundplatte in die C-förmige Führungsschiene des zweiten Elements ein, so dass eine feste Klemmverbindung zwischen dem Verbindungselement und dem zweiten Element realisiert wird.

Eine besonders dauerhafte Verbindung des ersten Elements mit dem zweiten Element über das Verbindungselement kann dann realisiert werden, wenn die beiden in der ersten und zweiten Ausführungsform beschriebenen Effekte gleichzeitig eintreten. Dazu ist das Plattenelement in einem vorbestimmten Winkel auf der Grundplatte anzuordnen, der nicht exakt dem ursprünglich zur Verbindung der beiden zu verbindenden Elemente vorgesehenen Winkel entspricht, und gleichzeitig ist an den Seitenkanten der Grundplatte eine Profilierung vorzusehen. Auf diese Weise können gleichzeitig zwei verschiedene Klemmeffekte zwischen der Grundplatte und der C-förmigen Führungsschiene des zweiten Elements erreicht werden.

Bei Verwendung eines erfindungsgemäßen Verbindungselements in einer Rahmenkonstruktion, beispielsweise zur Verbindung eines Querträgers mit einem Außenrahmenprofil, wird es bevorzugt, dass die C-förmige Führungsschiene an dem Außenrahmenprofil vorgesehen ist, während der Querträger eine Bohrung aufweist, über die das Plattenelement des Verbindungselements mit dem Querträger durch Verschraubung oder eine Nietverbindung befestigbar ist. Selbstverständlich ist jedoch auch eine Ausführungsform denkbar, bei der das erfindungsgemäße Verbindungselement durch eine Verschraubung oder eine Nietverbindung an dem Außenrahmenprofil befestigt wird, während an dem Querträger eine Führungsschiene vorgesehen ist, in die die Grundplatte des Verbindungselements einschiebbar ist.

Die Verbindung von zwei Elementen, wie beispielsweise einem Querträger und einem Außenrahmenprofil einer Rahmenkonstruktion über ein erfindungsgemäßes Verbindungselement, bietet den Vorteil, dass aufgrund der Klemmverbindung unterschiedliche Materialien miteinander verbunden werden können. Gleichzeitig wird der Vorfertigungsaufwand erheblich reduziert, da im Allgemeinen eine einzige Bohrung in einem der zu verbindenden Elemente ausreicht, um eine Befestigung mit dem Verbindungselement realisieren zu können. Durch die Verschiebbarkeit des Verbindungselements in dem zweiten zu verbindenden Element kann eine Justierung der zu verbindenden Elemente miteinander zu jedem Zeitpunkt erfolgen.

Vorzugsweise ist das Verbindungselement aus zwei Stahlplatten gefertigt, die miteinander verschweißt sind. Je nach Verwendungszweck lassen sich jedoch auch andere Materialien und Verbindungsformen für das Verbindungselement realisieren.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen die vorliegende Erfindung näher erläutert und beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1a eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Verbindungselements;

Fig. 1b eine um 90° gedrehte Ansicht des in Fig. 1a gezeigten Verbindungselements;

Fig. 1c eine schematische Draufsicht auf das in den Fig. 1a und 1b gezeigte Verbindungselement; und

Fig. 2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verbindungselements, das in einer Rahmenkonstruktion eingesetzt ist.

Ausführliche Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung

In den Fig. 1a bis 1c ist ein erfindungsgemäßes Verbindungselement 1 schematisch dargestellt. Das Verbindungselement 1 besteht aus einer Grundplatte 2 und einem Plattenelement 3, das in der in den Fig. 1a bis 1c gezeigten Ausführungsform in einem Winkel von 85° zu der Grundplatte 2 angeordnet ist. Die Grundplatte 2 und das Plattenelement 3 sind in einem Bereich 4 miteinander verschweißt. In dem Plattenelement 3 ist eine Durchgangsbohrung 5 vorgesehen.

Die Grundplatte 2 weist in der Draufsicht von Fig. 1c eine sechseckige Form auf. Diese sechseckige Form entsteht, indem zunächst eine quadratische Platte mit den Seitenkanten 6, 7, 9 und 10 an zwei gegenüberliegenden Ecken abgeschnitten wird, so dass zusätzliche Seitenkanten 8 und 11 entstehen. Wie in Fig. 1c besonders deutlich gezeigt, weist die Grundplatte 2 an zwei gegenüberliegenden Seitenkanten 7, 10 jeweils bereichsweise eine Profilierung 12 in der Form von gezähnten Vorsprüngen auf.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 wird nun die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Verbindungselements 1 näher erläutert. In Fig. 2 ist schematisch ein Teil einer Rahmenkonstruktion, beispielsweise eines Lastkraftwagens oder eines Anhängers, dargestellt. Die Rahmenkonstruktion weist dabei einen Querträger 13 sowie ein Außenrahmenprofil 14 auf. Der Querträger 13 erstreckt sich rechtwinklig zu der Fahrzeuglängsachse. Das Außenrahmenprofil 14 ist senkrecht zu dem Querträger 13 angeordnet und verläuft parallel zu der Fahrzeuglängsachse. Der Querträger 13 und das Außenrahmenprofil 14 werden in der in Fig. 2 gezeigten Darstellung über das Verbindungselement 1 aneinander befestigt.

Hierzu weist das Außenrahmenprofil 14 eine im Wesentlichen C- förmige Führungsschiene 15 auf, die so bemessen ist, dass die Grundplatte 2 des Verbindungselements 1 darin verschiebbar aufgenommen werden kann. Das Verbindungselement 1 wird dabei so in der Führungsschiene 15 angeordnet, dass das Plattenelement 3 näherungsweise parallel zu dem Querträger 13 ausgerichtet ist. Der Querträger 13 ist ebenfalls mit einer Durchgangsbohrung oder einem Gewinde versehen, die bzw. das im Einbauzustand mit der Bohrung 5 des Verbindungselements 1 fluchtet, so dass das Verbindungselement 1 mit dem Querträger 13, beispielsweise über eine Schraube oder einen Niet, verbindbar ist.

Das Verbindungselement 1 ist dabei zunächst in der Führungsschiene 15 des Außenrahmenprofils 14 beweglich aufgenommen, so dass die Grundplatte 2 in der Führungsschiene 15 gedreht werden kann, so dass die Profilierung 12 der Grundplatte 2 mit der Führungsschiene 15 in Eingriff gelangen kann. Gleichzeitig ist das Plattenelement 3 zunächst durch die Führungsschiene 15 in einer Position gehalten, in der das Plattenelement 3 einen spitzen Winkel von 15° mit dem Querträger 13 bildet. Dieser spitze Winkel von 15° entsteht, da das Plattenelement 3 nicht exakt senkrecht auf der Grundplatte 2 befestigt ist, wie in Fig. 1b dargestellt.

Wird nun das Plattenelement 3 des Verbindungselements 1 mit dem Querträger 13 beispielsweise über eine Schraube oder eine Nietverbindung fest verbunden, so wird das Plattenelement 3 parallel zu dem Querträger 13 an diesen gepresst. Auf diese Weise wird einerseits die Grundplatte 1 in der Führungsschiene 15 so gedreht, dass die Profilierung 12 fest in die Führungsschiene 15 eingreift. Gleichzeitig wird die Grundplatte 12 in der Führungsschiene 15 gekippt, so dass die Unterseite der Grundplatte 2 in dem in Fig. 1b mit 16 bezeichneten Bereich fest in die Führungsschiene 15 hineingepresst wird. Auf diese Weise entstehen gleichzeitig zwei Klemmverbindungen, die die Grundplatte 2 des Verbindungselements 1 mit der Führungsschiene 15 des Außenrahmenprofils 14 verbinden. Damit ist der Querträger 13 sicher an dem Außenrahmenprofil 14 befestigt.

Zu einer weiteren Steigerung der Klemmkraft zwischen der Grundplatte 2 und der Führungsschiene 15 ist es möglich, in dem in Fig. 1b mit 16 bezeichneten Bereich eine zusätzliche Profilierung an der Unterseite der Grundplatte 2 vorzusehen. Weiterhin ist es möglich, zur Steigerung der Klemmkraft zwischen der Profilierung 12 der Grundplatte 2 und der Führungsschiene 15 das Plattenelement 3 nicht, wie in Fig. 1c dargestellt, parallel zu den Seitenkanten 6 und 9 der Grundplatte 2 auszurichten, sondern um einen Winkel von etwa 0,5° bis 15° dazu gedreht anzuordnen.

Durch die sechseckige Form der Grundplatte 2 des Verbindungselements 1 kann erreicht werden, dass sich das Verbindungselement 1 in einem im Vergleich zur Einbaulage um 45° gedrehten Zustand leicht in die Führungsschiene 15 des Außenrahmenprofils 14 einsetzen lässt. Die durch die Führungsschiene 15 definierte Öffnung hat dabei eine Breite, die etwas größer als der Abstand der beiden Seitenkanten 8, 11 ist. Gleichzeitig weist die Führungsschiene 15 innen eine Breite auf, die etwa dem Abstand der beiden Seitenkanten 7, 10 entspricht. So kann das Einsetzen des Verbindungselements 1 in die Führungsschiene 15 bei der Montage erleichtert werden, da das Verbindungselement 1 nicht mit der Grundplatte 2 in die Führungsschiene 15 "eingefädelt" werden und in dieser zur endgültigen Montageposition verschoben werden muss.

Claims

1. Rahmenkonstruktion mit
zumindest einem Querträger (13), der sich im Wesentlichen quer zur Fahrzeuglängsachse erstreckt,
zumindest einem Außenrahmenprofil (14), das sich im Wesentlichen parallel zur Fahrzeuglängsachse an dessen äußerer Seite erstreckt, und
zumindest einem Verbindungselement (1), über das der Querträger (13) und das Außenrahmenprofil (14) miteinander verbunden sind und das aus einer Grundplatte (2) und einem damit verbundenen, zumindest eine Durchgangsbohrung (5) aufweisenden Plattenelement (3) besteht, das in einem von 90° verschiedenen Winkel zu der Grundplatte (2) ausgerichtet ist,
wobei die Grundplatte (2) in dem Außenrahmenprofil (14) oder dem Querträger (13) aufgenommen ist und das Plattenelement (3) mit dem Querträger (13) bzw. dem Außenrahmenprofil (14) verbunden ist, und wobei eine feste Verbindung zwischen Plattenelement (3) und Querträger (13) bzw. Außenrahmenprofil (14) eine Klemmverbindung zwischen Grundplatte (2) und Außenrahmenprofil (14) oder Querträger (13) bewirkt.

2. Rahmenkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (2) näherungsweise rechtwinklig zu dem Plattenelement (3) liegt und an zumindest zwei einander gegenüberliegenden Seitenkanten (7, 10) eine Profilierung (12) aufweist.

3. Rahmenkonstruktion nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenrahmenprofil (14) eine sich in dessen Längsrichtung erstreckende Führungsschiene (15) aufweist, in der die Grundplatte (2) des Verbindungselements (1) geführt ist.

4. Rahmenkonstruktion nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (1) über zumindest eine Schraube oder einen Niet mit dem Querträger (13) verbunden ist.

5. Rahmenkonstruktion nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (2) des Verbindungselements (1) auf seiner dem Plattenelement (3) abgewandten Seite zumindest in einem Bereich (16) eine Profilierung aufweist.

6. Rahmenkonstruktion nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (2) des Verbindungselements (1) eine sechseckige Form mit einem zueinander parallelen ersten Paar Seitenkanten (8, 11) und zwei weiteren Paaren zueinander paralleler und untereinander rechtwinkliger Seitenkanten (6, 7, 9, 10), die mit dem ersten Paar Kanten (8, 11) jeweils einen Winkel von etwa 45° bilden, aufweist, wobei das Plattenelement (3) im Wesentlichen parallel zu einem der weiteren Paare Kanten (6, 7, 9, 10) ausgerichtet ist.

7. Rahmenkonstruktion nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Führungsschiene (15) des Außenprofilrahmens (14) im Wesentlichen dem Abstand zweier zueinander paralleler und untereinander rechtwinkliger Kanten (6, 7, 9, 10) entspricht, während die Breite der Öffnung der Führungsschiene (15) im Wesentlichen dem Abstand des ersten Paares paralleler Kanten (8, 11) entspricht.

8. Rahmenkonstruktion nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Plattenelement (3) nicht exakt parallel zu einem der weiteren Paare Kanten (6, 7, 9, 10) ausgerichtet ist.

9. Rahmenkonstruktion nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Plattenelement (3) in einem spitzen Winkel von 0,5° bis 15° zu einem der weiteren Paare Kanten (6, 7, 9, 10) ausgerichtet ist.

10. Rahmenkonstruktion nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Plattenelement (3) in einem Winkel von 75° bis 89,5° zu der Grundplatte (2) angeordnet ist.

11. Verbindungselement zur lösbaren Verbindung eines Querträgers (13) eines Fahrzeugs mit einem dazu unter einem ersten Winkel angeordneten Außenrahmenprofil (14) eines Fahrzeugs, wobei das Verbindungselement aus einer Grundplatte (2), die in einer C-förmigen Führungsschiene (15) des Außenrahmenprofils (14) oder des Querträgers (13) aufnehmbar ist, und einem dazu in einem um 0,5° bis 15° von dem ersten Winkel abweichenden zweiten Winkel angeordneten Plattenelement (3) besteht, das mit dem Querträger (13) bzw. dem Außenrahmenprofil (14) verbindbar ist.

12. Verbindungselement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass an der Grundplatte (2) zumindest eine Profilierung (12) vorgesehen ist, die in die C- förmige Führungsschiene (15) eingreift.

13. Verbindungselement nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Plattenelement (3) in einem Winkel von 75° bis 89,5° zu einem in der C-förmigen Führungsschiene (15) verlaufenden zueinander parallelen Paar Kanten (7, 10) ausgerichtet ist.

14. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen dem Plattenelement (3) und dem Querträger (13) bzw. dem Außenrahmenprofil (14) zumindest eine Schraubverbindung ist.