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TECHNISCHER BEREICH:
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Trägerknoten, welcher einen Teil
eines Fahrzeugkörperaufbaus
bildet, mit mindestens drei Trägerelementen, von
denen jedes zwei Seitenwände,
die sich mit jeweiligen Zwischenräumen erstrecken, und mindestens
eine Querwand aufweist, die die Seitenwände verbindet. Die Trägerelemente
sind miteinander starr in dem Trägerknoten
verbunden und stehen von diesem in jeweiligen Richtungen hervor,
wobei ein erstes Trägerelement
der Trägerelemente
eine Aussparung in einer seiner Seitenwände aufweist, wobei diese Aussparung
durch zwei Seitenränder
begrenzt ist, daß sich
ein zweites Trägerelement
der Trägerelemente
quer durch diese Aussparung hindurch mit einem Abschnitt einfügt und mit
der gegenüberliegenden
Seitenwand des ersten Trägerelements
verbunden ist und eine Breite zwischen seinen Seitenwänden aufweist,
die der Breite der Aussparung zwischen deren Seitenrändern entspricht
(siehe US-A-1629278).
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG:
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Trägerknoten
wiesen früher
in Fahrzeugkörperaufbauten
im Allgemeinen drei Trägerelemente auf,
die miteinander verbunden waren und waren in einer solchen Weise
aufgebaut, dass zwei der Trägerelemente
mit ihren Enden mit einem Längsträgerelement
verbunden waren. Im Allgemeinen ist ein Bodenblech mit eingeschlossen,
welches zwei der Trägerelemente
bedeckt und das dritte Trägerelement trägt. In diesem
Bezug findet die Verbindung nur zwischen zwei der Trägerelemente
statt, und weiterhin in einer einzelnen Ebene für jede Verbindung. In Anbetracht
der ausgedehnten anwachsenden Forderungen, die aus Sicherheitsgründen und
anderen Motiven für
Aufbaufestigkeit in Fahrzeugkörperaufbauten verlangt
werden, weist die bekannte Lösung
eine ungenügende
Festigkeit hinsichtlich einer begrenzten Starrheit und Leistungsfähigkeit
für Belastungsübertragung
zwischen den Trägerelementen
auf.
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US-A-1629278
offenbart einen Abschnitt eines Fahrzeugkörperaufbaus, der einen Trägerknoten bildet
und mindestens drei Trägerelemente
aufweist. Die Trägerelemente
sind in dem Trägerknoten
miteinander verbunden und stehen von diesem in jeweiligen Richtungen
hervor. Ein erstes Trägerelement dieser
Trägerelemente
weist eine Aussparung in einer Seitenwand davon auf, in welche sich
ein zweites Trägerelement
dieser Trägerelemente
quer durch die Aussparung hindurch mit einem Abschnitt einfügt. Das
dritte Trägerelement
ist mit der äußeren Oberfläche des
ersten Trägerelements
verbunden. Der Trägerknoten
gemäß US-A-1629378
weist eine unbefriedigende Festigkeit hinsichtlich einer begrenzten Starrheit
und Leistungsfähigkeit
für Belastungsübertragung
zwischen den Trägerelementen
auf.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG:
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Trägerknoten
zu schaffen, der ausgedehnte Forderungen nach Aufbaufestigkeit erfüllt, eine
lange Standzeit aufweist und die Anwendung wirkungsvoller Zusammenbauverfahren
ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird mittels eines Trägerknotens
gemäß der vorliegenden
Erfindung gelöst,
wobei ein erstes Trägerelement
der Trägerelemente eine
Aussparung in einer seiner Seitenwände aufweist, wobei diese Aussparung
durch zwei Seitenränder
begrenzt ist, daß sich
ein zweites Trägerelement
der Trägerelemente
quer durch diese Aussparung hindurch mit einem Abschnitt einfügt und mit
der gegenüberliegenden
Seitenwand des ersten Trägerelements
verbunden ist und eine Breite zwischen seinen Seitenwänden aufweist,
die der Breite der Aussparung zwischen deren Seitenrändern entspricht.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein drittes Trägerelement
der Trägerelemente zum
Teil in dem ersten Trägerelement
angeordnet ist und mit seinen Seitenwänden mindestens mit den Seitenwänden des
zweiten Trägerelements
verbunden ist und mit der gegenüberliegenden
Seitenwand des ersten Trägerelements
verbunden ist.
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Mittels
des erfindungsgemäßen Trägerknotens
sind mindestens drei Trägerelemente
direkt miteinander entlang mehr als einer Verbindungsebene für jedes
Trägerelement
verbunden, was einen hohen Grad an Festigkeit und eine ausreichende
Belastungsübertragung
zwischen den Trägerelementen und
ebenfalls eine lange Standzeit schafft.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN:
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Die
Erfindung wird im Folgenden weiter mit Bezugnahme auf die bevorzugten
Ausführungsformen
und die beigefügten
Zeichnungen beschrieben, von denen
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1 eine
Explosionsdarstellung ist, die ein schematisches Beispiel der den
Trägerknoten
bildenden Elemente zeigt; und
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2 eine
perspektivische Ansicht ist, die eine praktische Ausführung des
Trägerknotens
gemäß der Erfindung
in zusammengebautem Zustand darstellt.
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BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM:
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
bildet der Trägerknoten
gemäß der Erfindung
einen Teil eines Fahrzeugkörperaufbaus
für Kraftfahrzeuge,
zum Beispiel einen Fahrzeugkörperaufbau,
bei dem der Bodenaufbau mit den Seitenaufbauten des Fahrzeugs verbunden
ist, welcher stehende oder vertikale Trägerelemente vor, zwischen oder
hinter den Fahrzeugtüren
aufweist.
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Wie
am besten aus 1 ersichtlich ist, ist der Trägerknoten
in dem schematisch dargestellten Beispiel für den Zusammenbau von drei
Trägerelementen
vorgesehen, genauer gesagt ein erstes Trägerelement, im Weiteren als
der Längsträger 1 bezeichnet,
ein zweites Trägerelement,
im Weiteren als der Querträger 2 bezeichnet,
und ein drittes Trägerelement,
im Weiteren als der Trägerfuß 3 bezeichnet. In
dem dargestellten Beispiel ist der Längsträger dazu vorgesehen, dass er
sich in die Längsrichtung des
Fahrzeugkörperaufbaus
erstreckt, wohingegen der Querträger
dazu vorgesehen ist, dass er sich in die Breitenrichtung des Aufbaus
erstreckt und der Trägerfuß in die
vertikale ebenso wie in die Längsrichtung.
Jedoch kann der Trägerknoten
entsprechend einer getroffenen Aufbauauswahl in jede optionale Richtung
gedreht werden, so dass jeder Träger eine
vollständig
unterschiedliche Richtung aufweisen kann. Alle Träger 1, 2, 3 sind
in der Kanalträgerausführung ausgebildet,
das heißt
sie weisen im Allgemeinen eine U-Profilgestalt auf, welche eine
fundamentale Bedingung für
mindestens zwei der Träger mindestens
in den Abschnitten ist, welche für
die Verbindung miteinander in dem zusammengebauten Trägerknoten
vorgesehen sind. So weist jeder Träger zwei Seitenwände 4 – 9 auf,
welche in jedem Träger paarweise
in parallelen Ebenen mit einem ausgewählten relativen Abstand verlaufen.
Die Seitenwände
in jedem Träger 1, 2, 3 werden
mittels einer Querwand 10, 11, 12 zusammengehalten,
welche sich quer, das heißt
im Wesentlichen in rechten Winkeln, zu den Seitenwänden erstreckt.
In den zwei horizontalen Trägern 1, 2 bildet
die Querwand 10, 11 einen Basisabschnitt, das
heißt,
so dass die Profilform ein aufrecht stehendes U bildet, wohingegen
der dritte Träger 3 eine
umgekehrte Profilform aufweist, das heißt, so dass er im Querschnitt
ein umgekehrt stehendes U bildet.
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Um
verschiedene Richtungen und Ebenen einfacher festzulegen, ist in
den Zeichnungen ein Koordinatensystem mit xyz-Richtungen eingefügt, wobei
x eine Längsrichtung,
y eine Breitenrichtung und z eine senkrechte oder vertikale Richtung
in einem Fahrzeugkörperaufbau
darstellen, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug.
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Wie
aus 1 ersichtlich ist, ist der Längsträger 1 mit einer Aussparung 13 versehen,
die in einer Seitenwand 6 des Trägers angeordnet ist. In dem dargestellten
Beispiel ist die Aussparung rechteckig und weist eine Gestalt und
Abmessung auf, welche entsprechend dem Querschnitt des Querträgers so angepasst
ist, dass dieser in der Aussparung aufgenommen werden kann. Diese
ist begrenzt von zwei Seitenrändern 14 der
Seitenwand 6, von welcher ein Verbindungsrand 15 quer
auf beiden Seiten der Aussparung hervorsteht, wobei der Verbindungsrand
zur Verbindung mit der jeweiligen Seitenwand 4, 5 in
dem Querträger 2 vorgesehen
ist, der hiernach detaillierter beschrieben wird. Die Aussparung 13 wird
zusätzlich
von einem unteren Rand begrenzt, der mittels eines Verbindungsrands 16 gebildet
ist, welcher von einem Vorsprung von der Querwand des Trägers 1 gebildet
ist und zur Verbindung der Unterseite der Querwand 10 in
dem Querträger 2 vorgesehen
ist.
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In
einem Endabschnitt davon weist der Querträger 2 zwei Verbindungsränder 17 auf,
welche seitwärts
von einer jeden Seitenwand 4, 5 des Querträgers hervorstehen
und in einer Fugenebene angeordnet sind, die eine Verbindungsebene
für den Querträger bildet.
Die zwei Verbindungsränder 15 des
Längsträgers, die
von der Seitenwand 6 hervorstehen, bilden zusammen mit
den Seitenwänden 4, 5 des
Querträgers
eine Verbindungsfläche,
wobei sich jede davon in yz-Richtung erstreckt, wohingegen der untere
Verbindungsrand 16 in dem Längsträger 1 zusammen mit
der Unterseite der Querwand 10 in dem Querträger 2 Verbindungsflächen in
xy-Richtung bildet. Die zwei Verbindungsränder 17 in dem Querträger 2 bilden
zusammen mit der zweiten Seitenwand 7 in dem Längsträger 1 Verbindungsflächen in xz-Richtung.
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Wie
in 1 zu erkennen ist, weisen der Längsträger 1 und
der Querträger 2 jeweils
eine eindeutige wesentliche Verlängerung
bzw. Ausdehnung auf, genauer gesagt jeweils in x-Richtung und in y-Richtung, wohingegen
der Trägerfuß 3 einen
komplexeren Aufbau aufweist, selbst wenn seine wesentliche Ausdehnung
von dem Trägerknoten
nach außen
senkrecht verläuft,
das heißt
in z-Richtung. Tatsächlich
ist der Trägerfuß 3 im
Wesentlichen L-förmig mit
zwei Schenkeln ausgestaltet, die in Bezug zueinander quer verlaufend
angeordnet sind, wobei der vertikale Schenkel 18 eine Trägerverbindung
zu einem vertikalen Träger
bildet, der zur Bildung eines Teils des Fahrzeugkörperaufbaus
vorgesehen ist, wohingegen der zweite Schenkel 19 ein horizontal ausgerichteter
Schenkel ist, der einen Ankerabschnitt in dem Trägerknoten bildet. Dementsprechend
sind die beiden Seitenwände 8, 9 des
Trägerfußes 3 auch
im Wesentlichen L-förmig
ausgebildet, ebenso wie die Querwand 12, welche sich dadurch
in zwei Ebenen erstreckt, die in Bezug zueinander quer angeordnet
sind und zusätzlich
einen weichen abgeschrägten Übergangsabschnitt 20 bilden,
dessen Zweck neben anderen Dingen darin besteht, einen hohen Grad
an Starrheit in dem Trägerknoten
abzusichern. In dem dargestellten Beispiel weist der Trägerfuß zwei Verbindungsränder 21,
die für
eine Verbindung mit einem nicht dargestellten Teil des Fahrzeugkörperaufbaus
vorgesehen sind, und an der Basis eine Aussparung auf, welche im
Wesentlichen zu der Höhe
der Verbindungsränder 17 in
dem Querträger 2 korrespondiert.
Der liegende oder horizontale Abschnitt der Seitenwände 8, 9 bildet
Verbindungsflächen,
die zum Zusammenwirken mit den Seitenwänden 4, 5 in
dem Querträger 2 vorgesehen
sind, welche ebenso Verbindungsflächen in Verbindung mit einem
Endabschnitt des Trägers
bilden, der sich in yz-Richtung erstreckt.
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In
dem Beispiel, welches in 1 dargestellt ist, wird auch
eine Deckplatte 22 gezeigt, die zum Beispiel ein Bodenblech
ist, das einen Teil bzw. Abschnitt des Fahrzeugkörperaufbaus bildet. Die Deckplatte 22 weist
eine Aussparung 23 auf, die zur Aufnahme des Trägerfußes 3 mit
dem abgeschrägten Abschnitt 20 vorgesehen
ist. Um Auflageflächen
und Verbindungsflächen
gegenüber
der Deckplatte zu bilden, ist der Querträger mit zusätzlichen Verbindungsrändern 24 versehen,
welche von den Seitenwänden 4, 5 des
Trägers
zur Seite hin hervorstehen. Weiterhin weist der Längsträger 1 einen
Verbindungsrand 25 auf, welcher durch einen erhöhten Abschnitt
der Seitenwand 7 gebildet ist, mit welchem ein Verbindungsrand 28 an
der Deckplatte 22 zur Verbindung vorgesehen ist.
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So
wird in 2 eine praktische Ausführung des
erfindungsgemäßen Trägerknotens
im zusammengebauten Zustand dargestellt, wobei die darin enthaltenen
Trägerelemente
in ihrer Konstruktion in Bezug auf das Beispiel nach 1 leicht
modifiziert sind. Korrespondierende Teile sind jedoch mit den gleichen
Bezugszeichen wie in 1 bezeichnet. Der Trägerknoten
gemäß der Erfindung
ist auf die Weise zusammengebaut, dass ein Endabschnitt des zweiten
Trägerelements 2 innerhalb
des ersten Trägerelements 1 angeordnet
ist, genauer gesagt so, dass der Endabschnitt durch die Aussparung 13 eingefügt ist,
siehe 1, und mit der Seitenwand 7 in dem ersten
Trägerelement
in verbunden ist. In diesem Zusammenhang wird bewirkt, dass die
beiden Verbindungsränder 17 gegen
die Innenseite der Seitenwand 7 in einer Stoßstelle
von Verbindungsflächen
im Wesentlichen in einer Verbindungs-xz-Ebene drücken, und wobei sie an dieser
Innenseite angebracht sind, beispielsweise mittels Punktschweißung. In
diesem Zusammenhang stellen die Verbindungsränder 15 des ersten
Trägerelements 1 eine
Verbindung mit der Außenseite
der Seitenwände 4, 5 des zweiten
Trägerelements 2 her
und sind an diesen in jeweiligen Verbindungsflächen in einer jeweiligen yz-Ebene
angebracht, zum Beispiel mittels Punktschweißung. In dieser Hinsicht liegt
die Basis des zweiten Trägerelements,
das heißt
die Querwand 10, auf der Innenseite der Basis des ersten
Trägerelements
auf, das heißt
auf seiner Querwand 11, genauso wie der hervorstehende
Verbindungsrand 16, siehe 1, und kann
in den gebildeten Stoßstellen- bzw.
Stoßfugenverbindungsflächen hier
angebracht werden, zum Beispiel ebenfalls mittels Punktschweißung, wenn
eine hochfeste Verbindung gefordert ist.
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Als
nächstes
ist das dritte Trägerelement 3, das
heißt
der Trägerfuß, innerhalb
des zweiten Trägerelements 2 angeordnet,
was zur Folge hat, dass der Trägerfuß 3 teilweise
innerhalb des ersten Trägerelements 1 ebenso
angeordnet ist, und dass einer seiner Schenkel 18 in das
zweite Trägerelement 2 eingefügt ist.
So drücken
auf diese Weise die Seitenwände 8, 9 in
dem horizontalen Schenkel des Trägerfußes 3 gegen
die Innenseite der Seitenwände 4, 5 in dem
zweiten Trägerelement 2 und
sind an diese an einer erforderlichen Anzahl von Stellen längs der Stoßstellenverbindungsflächen angebracht.
Somit überlappen
Abschnitte bzw. Teile der Seitenwände des dritten Trägerelements 3,
das heißt,
sie überlappen
Abschnitte bzw. Teile der Seitenwände 4, 5 des zweiten
Trägerelements 2.
Die Profilform des Trägerfußes 3 ist
so ausgewählt,
dass sie ein umgekehrtes U bildet, wohingegen das erste und das
zweite Trägerelement
im Querschnitt ein U in der richtigen aufrechten Stellung bilden.
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In
dem in 2 dargestellten Beispiel wird auch ein zusätzlicher
Träger 29 gezeigt,
welcher einen Teil des Fahrzeugkörperaufbaus
bildet und in Verbindung mit dem aufwärts gerichteten Schenkel 19 des
Trägerfußes 3 steht,
indem er in diesen eingefügt
ist. Mittels Punktschweißung
zum Beispiel kann der Träger 29 an
den Trägerfuß in überlappenden Oberflächen angebracht
werden. Der Träger 29 weist Verbindungsränder 30 auf,
welche zum Anbringen, zum Beispiel mittels Punktschweißung, an
eine Deckplatte 31 vorgesehen sind, die in dem dargestellten
Beispiel ein Radgehäuse
ist, das einen Teil des Aufbaus bildet. Die Deckplatte 31 steht
in Verbindung mit der Außenseite
der Seitenwand 7 des ersten Trägerelements 1 und
ist an diesem angebracht, beispielsweise mittels Punktschweißung. In
dem Beispiel nach 2 ist das erste Trägerelement
auf Grund einer Anpassung an die Form der Deckplatte 31 gebogen
und weist einen Verbindungsrand 32 an dem oberen Rand seiner
Seitenwand 6 auf, wobei dieser Verbindungsrand zusammen
mit den nach oben gedrehten Verbindungsrändern 24 des zweiten Trägerelements
zum Tragen einer Deckplatte 22 vorgesehen ist, was in 1 gezeigt
ist.
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Zusammenfassend
weist der erfindungsgemäße Trägerknoten
den folgenden Aufbau auf:
- der Längsseitenträger 1 weist eine Aussparung 13 in der
inneren Seitenwand 6 auf;
- der Querträger 2 ist
in den Seitenträger 1 eingefügt und weist
eine solche Breite auf, dass die Seitenwände 4, 5 des
Querträgers 2 gegen
die Kante 14 der Aussparung 13 drücken;
- der Querträger 2 erstreckt
sich zu der äußeren Seitenwand 7 des
Längsträgers 1 und
ist in dieser angebracht;
- der vertikale Träger 3 weist
eine solche Breite auf, dass die Seitenwände 8, 9 des
vertikalen Trägers 3 gegen
die Seitenwände 4, 5 des
Querträgers 2 drücken;
- der vertikale Träger 3 erstreckt
sich rechtwinklig zu der Querwand 10 des Querträgers 2 und
ist in diesem angebracht; und
- der äußere Teil
bzw. Abschnitt des vertikalen Trägers 3 erstreckt
sich auf die äußere Seitenwand 7 des Längsträgers 1 hin.
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Eine
wesentliche Eigenschaft besteht in der Tatsache, dass die Breite
der Aussparung 13 des Längsträgers 1 zu
(in der Praxis geht sie leicht darüber hinaus) der Breite entweder
des Querträgers 2 oder
des vertikalen Trägers 3 korrespondiert,
und dass der verbleibende Träger
in den Trägeraufbau eingefügt ist und
eine Breite aufweist, die zu der verbleibenden Öffnung korrespondiert.
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Die
Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen und in den Zeichnungen
dargestellten Ausführungsformen
beschränkt.
Es ist zum Beispiel möglich,
die Verbindungsränder
so anzuordnen, dass sie eine andere Anordnung und Ausdehnung und
Ausrichtung aufweisen. Weiterhin ist es möglich, dass der Trägerfuß in dem
zweiten Trägerelement
schon angeordnet ist, bevor dieses in das erste Trägerelement
eingebracht wird. Weiterhin ist es mittels Begrenzung der Länge der
Ränder 24 möglich, dass sich
die Seitenwände 8, 9 des
Trägerfußes auf
der Außenseite
der Seitenwände 4, 5 des
zweiten Trägerelements
erstrecken. Außerdem
ist es möglich,
dass die Trägerelemente
eine andere Profilgestalt als die einer U-Profilform aufweisen,
zum Beispiel eine Kastenprofilgestalt, aber in diesem Zusammenhang
ist es notwendig, dass mindestens das erste und das zweite Trägerelement
Aussparungen aufweisen, das heißt
eine U-Profilform in den Abschnitten, in denen die anderen Trägerelemente
angeordnet sind. Von den dargestellten Trägerelementen ist nur der Trägerfuß in Praxis
in seiner Gesamtheit dargestellt, wohingegen die anderen Trägerelemente
abgeschnitten gezeigt sind und in der Praxis eine größere Ausdehnung
mit einer Länge
aufweisen, die an den jeweiligen in Frage stehenden Fall angepasst
ist. Der Trägerfuß 3 und
das nach oben gerichtete Trägerelement 29 können als
ein einzelnes Bauteil ausgebildet sein. Die Deckplatten 22, 31 und
die verbindenden Verbindungsränder 24, 25, 32 bilden
nicht primär bzw.
in erster Linie Teil des Trägerknotens
und können
durch andere Bauteile ersetzt sein.