DE29818807U1

DE29818807U1 - Bauteilverbindung von zwei oder mehr Bauteilen einer Fahrzeugkarosserie

Info

Publication number: DE29818807U1
Application number: DE29818807U
Authority: DE
Original assignee: KUKA Schweissanlagen GmbH
Current assignee: KUKA Systems GmbH
Priority date: 1998-10-22
Filing date: 1998-10-22
Publication date: 2000-03-09
Anticipated expiration: 2008-10-23

Description

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Anmelder:

Firma

KUKA Schweissanlagen GmbH Blücherstraße 8 6165 Augsburg

Vertreter; Patentanwälte Dipl.-Ing. H.-D. Ernicke Dipl.-Ing. Klaus Ernicke Schwibbogenplatz 2b D-86153 Augsburg

Datum:

Akte:

22.10.1998 772-888 er/ha

AAl DE-G 298 18 807.4

BESCHREIBUNG

Bauteilverbindung von zwei oder mehr Bauteilen einer Fahrzeugkarosserie

Die Erfindung betrifft eine Bauteilverbindung mit den Merkmalen im Oberbegriff des Hauptanspruchs·

Eine solche Bauteilverbindung ist aus der DE-C-197 16 865 bekannt. Die Bauteile gehören zu einer Fahrzeugkarosserie, insbesondere einem rahmenartigen Fahrzeuggestell aus Rohrteilen, das in der Praxis als Space frame bezeichnet wird. Die Bauteile werden zunächst über eine Steckverbindung lose zusammengesteckt und anschließend durch eine Schweiß-, Löt- oder Klebeverbindung gegeneinander fixiert. Hierbei ist es erforderlich, daß die Bauteile nahe der Verbindungsstelle mit einer definierten Position gespannt werden. Dies bedeutet einen erheblichen Aufwand. Außerdem können sich Probleme mit Verzug, Wärmeableitung etc. beim Schweißen ergeben. Die Spanneinrichtungen sollten aus diesem Grund einen möglichst großen Abstand zur Schweißnaht haben, was wegen der erforderlichen Positionsgenauigkeit und Einhaltung der Geometrie häufig nicht möglich ist.

Die US-A-5,209,541 zeigt eine andere Ausführung eines Space frame. Er besteht aus mehreren vorgefertigten Rahmenbaugruppen, z.B. einem Unterbau und Seitenwandkonstruktionen. Die Rahmenbaugruppen werden bei der Montage mittelbar über Steckverbinder miteinander verbunden. Sie haben dazu parallel laufende C-förmige Profile, die die eingesetzten Stecker zusammen mit einem Klebstoffvorrat aufnehmen. Die einzelnen Rohrkomponenten der vorgefertigten Baugruppen sind untereinander in konventioneller Art durch Kleben oder Schweißen miteinander verbunden.

Aus der DE-C-29 35 158 und der DE-U-92 12 896 sind wandförmige Fahrzeugaufbauten für Wohnmobile oder dergleichen bekannt, bei denen die einzelnen Wandelemente untereinander durch Clipsverbindungen mit Schrauben oder Nieten verbunden sind.

Knotenverbindungen für Leichtmetallrohre mit einer einfachen Steckverbindung nebst Schweißpunkten sind aus der US-A-5,059,056 bekannt.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Bauteilverbindung aufzuzeigen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Hauptanspruch.

Bei der Erfindung trägt die Steckverbindung zur Fixierung der miteinander zu verbindenden Bauteile bei. Dadurch ist _ &ldquor; _es_möglich,_ djLe ^Spanntechnik weiter entfernt von, der Verbindungsstelle, insbesondere einer Schweißnaht, zu positionieren. Andererseits ist es auch möglich, die. Zahl der Spanneinrichtungen zu reduzieren bzw. auch die Spanntechnik zu vereinfachen.

25. Für die Gestaltung der Steckverbindung als nicht oder nur schwer lösbare Befestigung gibt es unterschiedliche Möglichkeiten. Besonders günstig ist eine Schnappverbindung, die eine einfache Montage ermöglicht und wenig Bau- bzw. Fertigungsaufwand erfordert.

Besonders günstig ist es, wenn die Schnappverbindung in der Nähe der Naht der Festverbindung angeordnet ist. Hierdurch läßt sich eine besonders gute Fixierung erreichen. Außerdem wirkt die nicht oder nur schwer lösbare Befestigung Verzugserscheinungen und dergleichen entgegen.

Die erfindungsgemäße Bauteilverbindung hat mit der konstruktiven Auslegung der Fügezone als Formschluß zwischen den Bauteilen den weiteren Vorteil, daß für den anschließenden Verbindungsvorgang, insbesondere Schweißvorgang, eine Badstütze vorliegt. Damit wird die Spaltsituation verbessert, wobei die Lagetoleranz der Bauteile zueinander nicht durch eine Vorrichtung mit schwimmender Bauteilaufnahme, sondern durch die Fügezone ■ oder Verbindungsstelle selbst bestimmt wird. Dies

&iacgr;&ogr; verringert die Gefahr des Schneidens an den Bauteilen. Insgesamt verringern sich die Spalttoleranzen, wobei entsprechend die Schweißnahtqualität verbessert wird. Verringert werden außerdem die erforderlichen Nacharbeiten und der Ausschuß. Verbessert wird die Zugänglichkeit zu den verschiedenen Verbindungsstellen und Fügezonen. Durch Einsparungen bei der Spann- und Überwachungstechnik können sich die Anlagekosten verringern.

In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.

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Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch dargestellt. Im einzelnen zeigen:

Figur 1:

in einer perspektivischen schematischen Ansicht eine rohrrahmenartige Fahrzeugkarosserie mit mehreren Bauteilen und Bauteilverbindungen,

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Figur 2:

eine Bauteilverbindung zwischen zwei Rohren im Längsschnitt,

Figur 3 und 4: mehrere Gestaltungsvarianten von Rohren

mit Schnappverbindungselementen,

Figur 5:

eine Bauteilverbindung zwischen Rohren und

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Figur 6:

eine Bauvariante für eine winklige Bauteilverbindung zwischen zwei Rohren mit einer Flanschanordnung.

Figur 1 zeigt in einer perspektivischen Übersicht und schematischen Darstellung eine Fahrzeugkarosserie (1), die aus mehreren Bauteilen (2,3,4) und deren Bauteilverbindungen (5) besteht. In der gezeigten Ausführung handelt es sich um eine Rohr-Rahmen-Karosserie, einen sogenannten Space frame, der aus hohlen, insbesondere rohrförmigen Bauteilen (2,3) und knotenförmigen Bauteilen (4) besteht. Die Bauteile (2,3,4) können aus unterschiedlichen Werkstoffen, insbesondere unterschiedlichen Metallen bestehen und in beliebig geeigneter Weise hergestellt sein. Anstelle des gezeigten Fahrzeuggestells kann es sich auch um ein anderes Teil einer Fahrzeugkarosserie handeln, z.B. eine Bodengruppe, eine Seitenwand oder dergleichen.

Derartige Fahrzeugkarosserien (1) werden in Bearbeitungsstationen nach und nach aus ihren Bauteilen (2,3,4), gegebenenfalls unter Bildung von Baugruppen, aufgebaut. Die Bauteile (2,3,4) werden dazu in den Bearbeitungsstationen in geeigneter Weise durch Spanneinrichtungen (nicht dargestellt) gespannt. Die Spanneinrichtungen positionieren die Bauteile (2,3,4) und gewährleisten die richtige Geometrie der Fahrzeugkarosserie (1).

In Ergänzung der dargestellten Ausführungsform können noch weitere Bauteile vorhanden sein, z.B. Bleche, massive Körper oder dergleichen.

Die Bauteile (2,3,4) werden zunächst durch eine Steckverbindung (5) in Steckrichtung (6) miteinander in Eingriff gebracht und anschließend durch eine Festverbindung (8) gegeneinander fixiert. Dies kann durch Schweißen oder Löten geschehen. Für die Festverbindung (8) gibt es an der Verbindungsstelle (10) der Bauteile (2,3,4) eine Naht (9). Diese Naht (9) hat eine der gewählten Verbindungstechnik entsprechende Geometrie.

Die Steckverbindung (5) ist als nicht oder nur schwer lösbare Befestigung ausgebildet, die die Bauteile (2,3,4) gegen die Steckrichtung (6) festhält. In der bevorzugten Ausführungsform ist diese Befestigung als Schnappverbidung (7) ausgebildet. Die Geometrie der Bauteile (2,3,4) und der Steckverbindung (5) ist vorzugsweise so gewählt, daß diese Befestigung und insbesondere die bevorzugte Schnappverbindung (7). sich in der Nähe der Naht (9) der Festverbindung (8) befindet.

Figur 2 bis 6 zeigen verschiedene Bauvarianten der Schnappverbindung (7).

Figur 2 zeigt eine einfache Verbindung zwischen zwei rohrförmigen Bauteilen (2,3), die zur Bildung der Steckverbindung (5) in Steckrichtung (6) ineinander geschoben werden. Das größere Bauteil (3) besitzt am Endbereich und nahe der Verbindungsstelle (10) eine Einziehung, die einen axialen ringförmigen Anschlag für das andere Rohr (2) bildet. Anschließend ist der Endbereich des Rohres (3) aufgeweitet und übergreift das Vorderende des Gegenrohres mit Überlappung. Die Schnappverbindung (7) befindet sich im Bereich dieser Überlappung. Sie fixiert die beiden Rohre (2,3) gegen die Steckrichtung (6), so daß sie nicht mehr auseinandergezogen werden können. Durch den Formschluß der Steckverbindung (5) sind die Bauteile (2,3) aneinander geführt. Die Festverbindung (8) bzw. Schweißnaht wird am Ende der Überlappung gemäß Figur 2 gesetzt.

Bei der Rohrverbindung von Figur 2 werden die Bauteile (2,3) im wesentlichen fluchtend zusammengesteckt. Figur und 4 zeigen hierfür verschiedene Ausbildungen der Schnappverbindung (7). Die Schnapp- oder Clipsverbindung (7) wird jeweils von ein oder mehreren vorstehenden Verbindungselementen (11) am einen Bauteil (2) und entsprechenden Aufnahmeöffnungen (12) am anderen Bauteil

(3) gebildet. Hierbei besteht zumindest teilweise eine elastische Verformbarkeit, wobei die vorstehenden Verbindungselemente (11) federnd nachgeben können. Alternativ kann auch das mit den Öffnungen (12) versehene Bauteil elastisch nachgeben. Die vorstehenden Verbindungselemente (11) und die Aufnahmeöffnungen (12) greifen formschlüssig beim Zusammenstecken ineinander ein und sperren durch den Eingriff das Lösen der Verbindung entgegen der Steckrichtung (6). Wie Figur 3 und 4 verdeutlichen, können die vorstehenden Verbindungselemente

(11) als eingeschnittene und nach innen oder außen durchgedrückte Sicken, Haken, Keile, Leisten oder dergleichen ausgebildet sein. Die Sicken- oder Prägeform

ist grundsätzlich beliebig. Der Freischnitt oder Schlitz kann konisch, elliptisch, halbmondförmig oder beliebig anders ausgebildet sein. Alternativ können die Verbindungselemente (11) auch aus der Rohrwandung ohne Freischnitt eingedrückt oder herausgedrückt sein. Die Sickenform kann hierbei ebenfalls beliebig sein. Die Verbindungselemente (11) und die zugehörige Aufnahmeöffnungen (12) können mehrfach an der Verbindungsstelle (10) an beliebig geeigneten Orten vorhanden sein. Eine in Steckrichtung (6) ansteigende Keilform der Verbindungselemente (11) erleichtert das Zusammenstecken der Bauteile (2,3).

Die in Figur 2, 3 und 4 gezeigte Rohrverbindung läßt sich grundsätzlich über Einschaltung von Knoten (4) auch mit mehreren rohrförmigen Bauteilen (2,3) durchführen. Hierbei ist auch eine "winklige Anordnung der Bauteile (2,3) möglich. Die Knoten (4) können zwei oder mehr Arme mit beliebiger Ausrichtung besitzen. Die Knoten (4) können dabei ganz oder teilweise hohl ausgebildet sein.

Figur 5 zeigt eine Gestaltungsvariante bei der nichtaxialen Verbindung mehrerer massiver oder hohler, insbesondere rohrförmiger Bauteile (2,3). Die Bauteile (2,3) können dabei untereinander die gleiche Geometrie aufweisen. Zum Beispiel besitzen sie in der gezeigten Ausführungsform an der linken Seitenwand ein vorstehendes Verbindungselement (11) in Gestalt einer Hakenleiste und an der gegenüberliegenden Seitenwand eine hinterschnittene kanalförmige Aufnahmeöffnung (12), in die die Hakenleiste (11) eingeführt und formschlüssig gehalten werden kann. Die Schweißnaht (8,9) kann dann an.der Stoßstelle der Bauteile (2,3) in einfacher oder mehrfacher Form gesetzt werden.

Figur 6 zeigt eine Bauvariante zur kreuzweisen Verbindung oder über Eck-Verbindung zweier rohrförmiger oder massiver Bauteile (2,3). Das eine Bauteil (2) hat hierzu zwei vorstehende Flansche (13), die das andere querliegende Bauteil (3) seitlich umgreifen. Dieser Übergriff bildet die Steckverbindung (5). Die Schnappverbindung (7) befindet sich zwischen den Seitenwänden des querlaufenden Bauteils (3) und den Flanschen (13) . Die Schweißnähte (8,9) können an den Flanschenden oder an den

&iacgr;&ogr; Kontaktstellen zwischen der Mündung des Rohres (2) und des querlaufenden Bauteils (3) liegen.

Abwandlungen der gezeigten Ausführungsform sind in verschiedener Weise möglich. So können die Gestaltungen der Bauteile (2,3,4) in beliebiger Weise variieren.

Desgleichen sind auch unterschiedliche Steckverbindungen (5) möglich. Hierbei ist vorzugsweise eine zumindest einseitige, vorzugsweise mehrseitige formschlüssige Führung der Bauteile (2,3,4) vorhanden. So muß z.B. in Abwandlung der Rohrverbindung von Figur 2 kein Formschluß über den gesamten Umfang an der Verbindungsstelle (10) bestehen. Es ist auch möglich, einen schalenartigen Formschluß vorzusehen.

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BEZUGSZEICHENLISTE

1 Fahrzeugkarosserie, Fahrzeuggestell

2 Bauteil, Rohr
3 Bauteil, Rohr

4 Bauteil, Knoten

5 Bauteilverbindung, Steckverbindung

6 Steckrichtung

7 Schnappverbindung, Clipsverbindung 8 Festverbindung, Schweißverbindung

9 Naht

10 Verbindungsstelle

11 Verbindungselement, Sicke, Haken, Keil, Leiste

12 Öffnung
13 Flansch

Claims

1. Bauteilverbindung von zwei oder mehr rohr- oder knotenförmigen Bauteilen einer Fahrzeugkarosserie, die über eine Steckverbindung und eine Festverbindung mit einer Schweiß- oder Lötverbindung, miteinander verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Steckverbindung (5) als nicht oder nur schwer lösbare Befestigung ausgebildet ist, die die Bauteile (2, 3, 4) gegen die Steckrichtung (6) festhält.

2. Bauteilverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steckverbindung (5) als Schnappverbindung (7) ausgebildet ist.

3. Bauteilverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steckverbindung (5) in der Nähe der Naht (9) der Festverbindung (8) angeordnet ist.

4. Bauteilverbindung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile (2, 3, 4) zur Bildung der Schnappverbindung (7) wechselweise vorstehende Verbindungselemente (11) und Aufnahmeöffnungen (12) aufweisen und zumindest teilweise elastisch verformbar ausgebildet sind.

5. Bauteilverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente (11) als Verformungen, insbesondere Ausprägungen der Bauteilwandung ausgebildet sind.

6. Bauteilverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile (2, 3, 4) zumindest teilweise als Hohlkörper ausgebildet sind.

7. Bauteilverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile (2, 3, 4) im Bereich der Verbindungsstelle (10) ein oder mehrere vorstehende Flansche (13) aufweisen.