DE102012016268A1

DE102012016268A1 - Verbindungsanordnung sowie Querträger mit einer solchen Verbindungsanordnung.

Info

Publication number: DE102012016268A1
Application number: DE102012016268.5A
Authority: DE
Inventors: Stephan Kasper; Arnaud Offner; Hansjörg Schmieder; Franz Mayer; Daniel Vogel
Original assignee: Progress Werk Oberkirch AG
Current assignee: Progress Werk Oberkirch AG
Priority date: 2012-08-17
Filing date: 2012-08-17
Publication date: 2014-02-20
Anticipated expiration: 2032-08-18
Also published as: US8974136B2; US20140049075A1; DE102012016268B4

Abstract

Eine Verbindungsanordnung (22; 22a; 22b; 22c) zum Verbinden zweier Rohrstücke (14, 16) eines Querträgers (10) für ein Fahrzeug weist ein erstes Anbindungselement (24; 24a; 24b; 24c) aus einem ersten Material auf, wobei das erste Anbindungselement (24; 24a; 24b; 24c) zum festen stoffschlüssigen Verbinden mit zumindest einem ersten Rohrstück (14), das das erste Material aufweist, vorgesehen ist. Weiter weist das erste Anbindungselement (24; 24a; 24b; 24c) ein zweites Anbindungselement (28; 28a; 28b; 28c) auf, das am ersten Anbindungselement (24; 24a; 24b; 24c) befestigt ist, wobei das zweite Anbindungselement (28; 28a; 28b; 28c) im Wesentlichen aus einem zweiten, zum ersten Material verschiedenen Material besteht, wobei das zweite Anbindungselement (28; 28a; 28b; 28c) zum festen stoffschlüssigen Verbinden mit einem zweiten Rohrstück (16), das das zweite Material aufweist, vorgesehen ist. Ferner wird ein Querträger (10) beschrieben, der eine derartige Verbindungsanordnung (22; 22a; 22b; 22c) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung zum Verbinden zweier Rohrstücke eines Querträgers für ein Fahrzeug, mit einem ersten Anbindungselement aus einem ersten Material, wobei das erste Anbindungselement zum festen stoffschlüssigen Verbinden mit zumindest einem ersten Rohrstück, das das erste Material aufweist, vorgesehen ist.
Die Erfindung betrifft ferner einen Querträger für ein Fahrzeug, das eine solche Verbindungsanordnung aufweist.
Eine solche Verbindungsanordnung und ein solcher Querträger sind aus dem Dokument WO 2008/034522 A1 bekannt.
Die bekannte Verbindungsanordnung weist ein Anbindungselement in Form einer Muffe auf, die durchgängig aus einem selben Material besteht, und an deren längsseitigen Enden Rohrstücke eingeschoben sind, die mit der Muffe verklebt werden, um so den Querträger herzustellen.
Die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung sowie der erfindungsgemäße Querträger können wie die bekannte Verbindungsanordnung sowie der bekannte Querträger ohne Beschränkung der Allgemeinheit insbesondere als Kraftfahrzeugskarosseriebauteil verwendet werden. Als Teil der Kraftfahrzeugkarosserie ist der Querträger zwischen den sogenannten A-Säulen im Bereich unterhalb der Windschutzscheibe, etwa horizontal verlaufend, angeordnet. Der Querträger dient zur Befestigung der Instrumententafel, wobei der Querträger die Instrumententafel, die üblicherweise aus Kunststoff besteht, zusätzlich versteift.
Nicht nur wegen seiner Funktion der Aussteifung der Instrumententafel, sondern auch aufgrund seiner Funktion als Karosseriebauteil muss der Querträger eine hohe Biegesteifigkeit besitzen. Eine hohe Biegesteifigkeit des Querträgers trägt nicht nur zuletzt zur höheren Sicherheit des Kraftfahrzeuges und zu einem Schutz der Insassen bei einem Unfall bei. Andererseits ist es heutzutage erwünscht, bei Karosseriebauteilen Gewicht einzusparen, um den Energieverbrauch von Kraftfahrzeugen zu senken.
Querträger werden zuweilen aus zumindest zwei Rohrstücken aufgebaut, die fest miteinander verbunden werden müssen. Um dem Anspruch an möglichst hohe Stabilität sowie Verwindungs- und Biegesteifigkeit einerseits und ein möglichst geringes Gewicht andererseits Rechnung zu tragen, werden für die verschiedenen Rohrstücke zuweilen unterschiedliche Materialien unterschiedlicher Dichte verwendet.
Um den Bedürfnissen nach einem möglichst geringen Gewicht Rechnung zu tragen, kann ohne Verlust der Stabilität das im Bereich der Lenksäule verlaufende Rohrstück aus Stahl gefertigt sein, während der Querträger beifahrerseitig ein leichteres Rohrstück aus einem Leichmetall, insbesondere aus Aluminium, aufweisen kann, wobei beide Rohrstücke fest miteinander verbunden sind.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist der Begriff ”Rohr” bzw. ”Rohrstück” allgemein zu verstehen, wobei diese im Sinne der vorliegenden Erfindung eine beliebige Querschnittsform aufweisen können, die beispielsweise rund, eckig oder oval sein kann. Ebenso umfasst ist eine im Querschnitt seitlich offene Ausgestaltung eines Rohrstücks, bspw. in C-, T- L-Form und dergleichen.
Der in der Druckschrift WO 2008/034522 offenbarte Querträger geht von dem Konzept aus, die einzelnen Rohrstücke, die typischerweise aus unterschiedlichen Materialien, insbesondere aus Leichtmetallen bzw. Verbundwerkstoffen, bestehen, mittels jeweils einer zwischen zwei Rohrstücken angeordneten Muffe und durch eine Klebeverbindung zwischen der Muffe und den Rohren fest zu verbinden. Die Muffe ist hierbei als einteiliges Magnesiumdruckgussbauteil ausgeführt.
Eine Verbindung der Muffe mit den Rohrstücken durch Kleben ist jedoch aufgrund des Zeit- und Kostenaufwandes, die diese Verbindungstechnik mit sich bringt, für die Groß- bzw. Massenfertigung von Querträgern weniger geeignet. Zudem ist nachteilig an dieser Verbindungstechnik, dass für aus Metall bestehende Rohrstücke, insbesondere Stahlrohre bzw. Aluminiumrohre, gängige stoffschlüssige Fügeverfahren, wie beispielsweise Schweißverfahren und die damit in Verbindung stehenden kostengünstigen Herstellungsprozesse bei der Herstellung von Querträgern nicht zur Anwendung kommen können. Dies liegt daran, dass ein einfaches Verschweißen von Rohrstücken aus Stahl und Aluminium mit der Muffe aus Magnesiumdruckguss nicht ohne weiteres möglich ist. Dies ist im Hinblick auf die Fertigungskosten für einen Querträger nachteilig.
In dem Dokument EP 2 112 054 A1 ist ein Querträger offenbart, der ein fahrerseitiges Querträgerrohrstück aus Stahl und ein beifahrerseitiges Querträgerrohrstück aus Aluminium aufweist, wobei die beiden Querträgerrohrstücke mittels einer CMT-Schweißverbindung direkt miteinander verschweißt sind.
Die Verbindung der Querträgerteile aus Stahl und Aluminium durch eine CMT-Schweißverbindung ist nachteilig, da diese aufwendig und teuer ist. Zudem ist eine stoffschlüssige Schweißverbindung zwischen Aluminium und Stahl im Hinblick auf die Stabilität des Querträgers kritisch zu betrachten.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbindungsanordnung sowie einen Querträger der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass der Querträger mit für Metalle etablierten gängigen stoffschlüssigen Fügeverfahren zeit- und kostensparend herstellbar ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe hinsichtlich der eingangs genannten Verbindungsanordnung dadurch gelöst, dass das erste Anbindungselement an einem zweiten Anbindungselement befestigt ist, wobei das zweite Anbindungselement im Wesentlichen aus einem zweiten, zum ersten Material verschiedenen Material besteht, wobei das zweite Anbindungselement zum festen stoffschlüssigen Verbinden mit einem zweiten Rohrstück, das das zweite Material aufweist, vorgesehen ist.
Die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung weist somit ein erstes Anbindungselement und ein zweites Anbindungselement auf, die aneinander befestigt sind. Das erste Anbindungselement besteht im Wesentlichen aus einem ersten Material, und das zweite Anbindungselement besteht im Wesentlichen aus einem zweiten Material. Das zweite Material ist von dem ersten Material verschieden. Die Verbindungsanordnung wird zwischen zwei Rohrstücken angeordnet, wobei das erste Anbindungselement mit dem ersten Rohrstück und das zweite Anbindungselement mit dem zweiten Rohrstück stoffschlüssig verbunden wird. Unter ”im Wesentlichen aus dem ersten Material bestehend” bzw. ”im Wesentlichen aus dem zweiten Material bestehend” ist hier zu verstehen, dass das erste Anbindungselement und das zweite Anbindungselement zumindest in ihrem Fügebereich der stoffschlüssigen Verbindung mit dem ersten bzw. zweiten Rohrstück aus dem ersten bzw. zweiten Material bestehen. Die Anbindungselemente können jedoch auch vollständig aus dem jeweiligen Material bestehen.
Mit der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung ist es nun vorteilhafterweise möglich, das erste Anbindungselement mit dem ersten Rohrstück sortenrein stoffschlüssig zu verbinden, und das zweite Anbindungselement mit dem zweiten Rohrstück sortenrein stoffschüssig zu verbinden. Soll beispielsweise ein Rohrstück aus Aluminium mit einem Rohrstück aus Stahl verbunden werden, so wird für das erste Anbindungselement Aluminium und für das zweite Anbindungselement Stahl gewählt, so dass Aluminium mit Aluminium und Stahl mit Stahl stoffschlüssig zu verbinden sind, wozu gängige und gut beherrschbare Schweißverfahren angewandt werden können. Der erfindungsgemäße Querträger lässt sich somit kostengünstig und wenig zweitaufwändig fertigen.
Die beiden Anbindungselemente können aus Vollmaterial oder auch hohlförmig ausgebildet sein, wobei die Geometrie der Anbindungselemente auf die Geometrie der zu verbindenden Rohrstücke angepasst ist. Die stoffschlüssige Verbindung der Anbindungselemente mit den Rohrstücken kann auf Stoß oder mit Überlapp realisiert werden.
Durch die Verbindung des ersten Anbindungselements mit dem zweiten Anbindungselement und der stoffschlüssigen Verbindung des ersten Anbindungselements mit dem ersten Rohrstück und des zweiten Anbindungselements mit dem zweiten Rohrstück ist außerdem gewährleistet, dass der Querträger im Verbindungsbereich der beiden Rohrstücke eine hohe Biegesteifigkeit aufweist.
Zudem kann die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung als vorgefertigtes Teil in den Fertigungsprozess eines Querträgers eingebracht werden. Die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung eignet sich nämlich dazu, zeitlich und örtlich unabhängig von der Endfertigung des Querträgers hergestellt zu werden, was zusätzlich zu einer Reduzierung des Zeit- und Kostaufwands bei der Herstellung des gesamten Querträgers beiträgt. Die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung lässt sich kleinbauend ausführen und in großer Stückzahl mit geringem Frachtvolumen zu dem Ort der Endfertigung der Querträger verfrachten, wodurch Frachtkosten gering gehalten werden.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Querträgers für ein Fahrzeug ergeben sich aus den vorstehend genannten Vorteilen der Verbindungsanordnung, da sich diese insbesondere für die Herstellung eines Querträgers eignet.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Verbindungsanordnung sind das erste Anbindungselement und das zweite Anbindungselement in Längsrichtung fluchtend hintereinander angeordnet.
Diese Ausgestaltung eignet sich vorteilhafterweise für eine fluchtende Verbindung zweier Rohrstücke. Durch eine zueinander fluchtende Anordnung des ersten und zweiten Rohrstücks sowie des ersten und zweiten Anbindungselements können die Rohrstücke aufgrund der dazwischen angeordneten Verbindungsanordnung ohne Überlappungsbereich der Rohrstücke verbunden werden, was zu einer Verringerung des Materialeinsatzes und damit zur Kostenreduzierung beiträgt.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind das erste Anbindungselement und das zweite Anbindungselement rohrförmig ausgestaltet.
Mit einer rohrförmigen Ausgestaltung des ersten und zweiten Anbindungselements wird gegenüber einer Ausgestaltung aus Vollmaterial der Vorteil einer Gewichtsersparnis der Verbindungsanordnung erreicht. Außerdem können die zu verbindenden Rohrstücke in die Anbindungselemente eingeschoben und somit mit einem Überlapp mit den Anbindungselementen stoffschlüssig verbunden werden, wodurch die Stabilität der stoffschlüssigen Verbindung erhöht werden kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weisen das erste und zweite Anbindungselement unterschiedliche Wandstärken auf.
Beispielsweise kann das Anbindungselement aus dem härteren Material, beispielsweise aus Stahl, mit einer geringeren Wandstärke hergestellt werden als das Anbindungselement aus dem weicheren Material, beispielsweise Aluminium, so dass diese Maßnahme ebenfalls vorteilhafterweise zur Gewichtsersparnis beiträgt, ohne dass damit ein Stabilitätsverlust einhergeht.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weisen das erste Anbindungselement und das zweite Anbindungselement unterschiedliche Querschnitte, insbesondere Querschnittsprofile bzw. -durchmesser auf.
In dieser Ausgestaltung können vorteilhafterweise Rohrstücke mit unterschiedlichen Querschnittdurchmessern bzw. -profilen miteinander verbunden werden. Querträger im Karosseriebau weisen häufig über die Länge des Querträgers Abschnitte mit unterschiedlichen Querschnittsprofilen oder -durchmessern auf, um Resonanzen im Querträger während des Betriebs des Fahrzeugs auszuschließen.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind das erste Anbindungselement und das zweite Anbindungselement formschlüssig miteinander verbunden.
Ein Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass die unterschiedlichen Materialien des ersten Anbindungselements bzw. des zweiten Anbindungselements beim Verbinden derselben miteinander eine untergeordnete Rolle spielen, da bei dieser Ausgestaltung auf eine stoffschlüssige Befestigung der Anbindungselemente aneinander verzichtet werden kann. Beispielsweise kann eine formschlüssige Verbindung der Anbindungselemente durch Verschraubung oder Schraubmittel realisiert sein.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Verbindungsanordnung sind das erste Anbindungselement und das zweite Anbindungselement durch eine Schraubverbindung miteinander verbunden.
Eine Schraubverbindung stellt zum einen eine stabile, zum anderen eine hinsichtlich der Assemblierung der Verbindungsanordnung einfach zu handhabende Verbindungstechnik dar, mit der es auch möglich ist, Toleranzen auszugleichen.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Schraubverbindung ein Schraubelement und ein Konterelement auf, wobei sich das Schraubelement im Inneren des ersten Anbindungselements und des zweiten Anbindungselements erstreckt und gegen eine Innenseite einer ersten Stirnwand des ersten Anbindungselements gehalten ist, wobei das Konterelement gegen eine Innenseite einer zweiten, zur ersten Stirnwand des ersten Anbindungselements gegenüberliegende Stirnwand des zweiten Anbindungselements gehalten und mit dem Schraubelement verschraubt ist.
Diese Ausführungsform stellt eine besonders einfache und kostengünstige form- und auch kraftschlüssige Verbindung zwischen dem ersten Anbindungselement und dem zweiten Anbindungselement dar, die sowohl eine sehr hohe Druck- und Zugfestigkeit in Längsrichtung der Verbindungsanordnung als auch eine hohe Biegesteifigkeit quer zur Längsrichtung aufweist. Mit dieser Ausgestaltung der Verbindungsanordnung ist es außerdem besonders einfach möglich, wenn der von der Verbindungsanordnung zu überbrückende Abstand zwischen den Enden der Rohrstücke Toleranzen unterliegt, solche Toleranzen durch zwischen das erste und das zweite Anbindungselement eingebrachte Distanzscheiben auszugleichen.
Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, dass die im Inneren der in diesem Fall hohl ausgestalteten Anbindungselemente angeordnete Schraubverbindung gegen äußere Einflüsse weitestgehend geschützt ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist zwischen dem ersten Anbindungselement und dem zweiten Anbindungselement ein Trennelement zur Vermeidung einer Kontaktkorrosion zwischen dem ersten Anbindungselement und dem zweiten Anbindungselement angeordnet.
Diese Maßnahme erhöht vorteilhafterweise die Langzeitbeständigkeit der Verbindungsanordnung durch Vermeidung von Kontaktkorrosion zwischen den beiden Anbindungselementen. Die Verwendung eines Trennelements zur Vermeidung einer Kontaktkorrosion ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das erste Anbindungselement und das zweite Anbindungselement aus unterschiedlichen Metallen mit unterschiedlichen elektrochemischen Eigenschaften bestehen, wie beispielsweise im Fall von Stahl und Aluminium. Ein solches Trennelement kann eine galvanische Beschichtung oder ein Teil sein, das gegenüber den Materialien der Anbindungselemente inert ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist das erste Anbindungselement teilweise in das zweite Anbindungselement eingesetzt, so dass sich das erste und zweite Anbindungselement über eine Teillänge des ersten und zweiten Anbindungselements einander überlappend umfänglich berühren, wobei das erste und das zweite Anbindungselement in dem Überlappungsbereich durch Umformung, insbesondere durch Quetschverbinden oder Bördeln, aneinander befestigt sind.
Auch diese Ausführungsform stellt eine formschlüssige Verbindung der beiden Anbindungselemente miteinander dar. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass die Verbindung zwischen dem ersten Anbindungselement und dem zweiten Anbindungselement mittels Umformung, insbesondere Kaltumformung, eine sehr einfache und kostengünstig herzustellende Verbindung ist. Zudem wird aufgrund dessen, dass das erste Anbindungselement teilweise in das zweite Anbindungselement entlang der zweiten Teillänge eingesetzt ist, eine erhöhte Biegesteifigkeit quer zu Längsrichtung der Verbindungsanordnung erreicht, da sich die Anbindungselemente quer zur Längsrichtung gegeneinander abstützen.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorstehend genannten Maßnahme weist das erste Anbindungselement einen Überlappungsbereich zur überlappenden Aufnahme des ersten Rohrstücks entlang einer Teillänge des ersten Anbindungselements und zur stoffschlüssigen Verbindung des ersten Anbindungselements mit dem ersten Rohrstück auf.
Durch die vorzugsweise vollumfängliche überlappende Aufnahme des ersten Rohrstücks am ersten Anbindungselement berühren sich die Innenfläche des ersten Rohrstücks und die Außenfläche des ersten Anbindungselements im ersten Überlappungsbereich, wodurch vorteilhafterweise eine hohe Biegesteifigkeit der Verbindung des Rohrstücks mit der Verbindungsanordnung quer zur Längsrichtung erzielt wird.
In einer weiteren bevorzugten alternativen Ausgestaltung sind das erste Anbindungselement und das zweite Anbindungselement stoffschlüssig miteinander verbunden.
Ein Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass das erste Anbindungselement mit dem zweiten Anbindungselement insbesondere mit hoher Torsionssteifigkeit miteinander verbunden sind. Ist beispielsweise das erste Anbindungselement aus Aluminium und das zweite Anbindungselement aus Stahl, können die beiden Anbindungselemente durch eine stoffschlüssige Fügeverbindung wie beispielseise EMPT-Fügeverbindung verbunden sein.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind das erste Anbindungselement und das zweite Anbindungselement durch ein band- oder hülsenförmiges Verbindungselement, das das erste Anbindungselement und das zweite Anbindungselement zumindest teilumfänglich umschließt, miteinander verbunden.
Die Befestigung der beiden Anbindungselemente mittels eines band- oder hülsenförmigen Verbindungselements stellt ebenfalls eine besonders einfache und kostengünstige Art der Befestigung dar.
Im Falle eines bandförmigen Verbindungselements kann dieses aus einem Verbundwerkstoff, insbesondere einem Glasfaserverbundwerkstoff (GFK) oder einem Kohlefaserverbundwerkstoff (CFK) gefertigt sein. Das bandförmige Verbindungselement wird vorzugsweise mehrlagig um die Anbindungselemente gewickelt. Es kann selbstklebend sein oder durch separaten Klebstoff an die Anbindungselemente angeklebt sein.
Ein hülsenförmiges Verbindungselement kann beispielsweise eine Metallhülse sein, die auf die Anbindungselemente vorzugsweise aufgeklebt ist.
Durch die Wahl eines geeigneten Überlappungsbereiches zwischen dem band- oder hülsenförmigen Verbindungselement und dem ersten Anbindungselement sowie dem zweiten Anbindungselement kann die Biegesteifigkeit der Verbindungsanordnung auf die jeweiligen Anforderungen des Querträgers angepasst werden. Zudem ist eine Verbindung der Anbindungselemente, die vorliegend aus unterschiedlichen Metallen bestehen, mit einem bandförmigen Verbindungselement aus einem Nichtmetall unkritisch im Hinblick auf eine Kontaktkorrosion. Dies gilt auch für die Ausgestaltung des Verbindungselements in Form einer metallischen Hülse, wenn diese mittels einer Klebstoffschicht auf die Anbindungselemente aufgeklebt ist, so dass es nicht zu einem Kontakt zwischen der Hülse und den Anbindungselementen kommt.
Zudem ergibt sich aus der Befestigung des ersten Anbindungselements an dem zweiten Anbindungselement durch das bandförmige bzw. durch das hülsenförmige Verbindungselement der Vorteil, dass diese Verbindungselemente auch dazu geeignet sind, große Toleranzen im Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Rohrstück ausgleichen zu können, weil die Anbindungselemente in unterschiedlicher Beabstandung voneinander aneinander befestigt werden können.
Im Fall eines hülsenförmigen Verbindungselements weist dieses vorzugsweise zumindest eine in Längsrichtung des Verbindungselements verlaufende Trennlinie auf, die das hülsenförmige Verbindungselement in seiner umfänglichen Erstreckung unterbricht.
Die zumindest eine Trennlinie ermöglicht zum einen eine einfache Durchmesseranpassung der Hülse an die Anbindungselemente durch Aufdehnen oder Zusammendrücken, zum anderen kann die Trennlinie als Klebespalt vorteilhaft zum Einbringen von Klebstoff zwischen die Hülse und die Anbindungselemente genutzt werden. Die Trennlinie kann in Längsrichtung der Hülse durchgehend oder unterbrochen sein.
In einer weiteren Ausgestaltung der zuvor genannten alternativen Ausgestaltungen sind das erste Anbindungselement, das zweite Anbindungselement und das band- oder hülsenförmige Verbindungselement durch zumindest eine Klebeverbindung stoffschlüssig miteinander verbunden.
Eine Klebeverbindung zwischen dem ersten Anbindungselement, dem zweiten Anbindungselement sowie dem bandförmigen bzw. hülsenförmigen Verbindungselement ist einfach zu realisieren und kann vorteilhaft zur Vermeidung von Kontaktkorrosion beitragen.
Es ist aber ebenso möglich, wie in einer zu der zuvor genannten Ausgestaltung alternativen Ausgestaltung vorgesehen ist, dass das zweite Anbindungselement und das hülsenförmige Verbindungselement durch zumindest eine Schweißverbindung, insbesondere eine CMT-Schweißverbindung, stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
Eine stoffschlüssige Verbindung des ersten Anbindungselements, des zweiten Anbindungselements und des hülsenförmigen Verbindungselements durch eine CMT-Schweißverbindung stellt eine mögliche Verbindungstechnik dar.
Allgemein ergeben sich die Vorteile für den erfindungsgemäßen Querträger aus den Vorteilen der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung in einer oder mehreren der vorstehend genannten Ausgestaltungen. Vorzugsweise ist das erste Rohrstück des Querträgers als Stahlrohr und das zweite Rohrstück des Querträgers als Leichtmetallrohr, insbesondere als Aluminiumrohr ausgebildet, wobei in diesem Fall das erste Anbindungselement aus Stahl und das zweite Anbindungselement aus Leichtmetall, insbesondere Aluminium gefertigt ist.
Durch die Wahl eines im Wesentlichen gleichen Materials für das erste Anbindungselement und das erste Rohrstück sowie für das zweite Anbindungselement und das zweite Rohrstück kann gewährleistet werden, dass das erste Rohrstück mit dem ersten Anbindungselement und das zweite Rohrstück mit dem zweiten Anbindungselement sortenrein verschweißt werden kann, was zu einer erhöhten Güte der Fügung der Verbindungsanordnung mit den Rohrstücken führt. Zudem kann bei der Verbindung des ersten Anbindungselements mit dem ersten Rohrstück und dem zweiten Anbindungselement mit dem zweiten Rohrstück auf bereits bestehende und etablierte Prozesse zum Verbinden von Querträgerkomponenten zurückgegriffen werden, was eine einfache und kostengünstige Herstellung des Querträgers ermöglicht.
Durch die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung in den zuvor beschriebenen Ausführungsformen wird zudem ein Toleranzausgleich ermöglicht, indem durch eine entsprechende Ausgestaltung der Verbindungsanordnung in Bezug auf das Querschnittsprofil, den Querschnittsdurchmesser und/oder die Verbindung zwischen den Anbindungselementen ein Ausgleich von Spalten in Längsrichtung als auch quer zu dieser gewährleistet werden kann.
Aufgrund der Tatsache, dass die Verbindungsanordnung als separates Teil vorgefertigt werden kann, das bei der Endfertigung des Querträgers mit dem ersten und zweiten Rohrstück verschweißt wird, lassen sich grundsätzlich die einzelnen Fertigungsprozesse des Querträgers räumlich und zeitlich entkoppeln, was zum einen eine Verringerung des Zeit- und Kostenaufwands zur Folge hat und zum anderen die Möglichkeit bietet, innerhalb bestehender Prozesse etwaig entstehende Stückzahl- oder Modellschwankungen flexibel anzupassen.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden mit Bezug auf diese näher beschrieben. Es zeigen:
1 einen Querträger, der eine Rohranordnung aufweist, die ein erstes Rohrstück und ein zweites Rohrstück sowie eine dazwischen angeordnete Verbindungsanordnung zum Verbinden der beiden Rohrstücke aufweist, in einer perspektivischen Darstellung;
2 eine Schnittdarstellung der Verbindungsanordnung in 1 in einer gegenüber 1 vergrößerten Ansicht;
3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Verbindungsanordnung in einer Schnittdarstellung ähnlich wie in 2;
4 ein noch weiteres Ausführungsbeispiel einer Verbindungsanordnung in einer Seitenansicht;
5 ein noch weiteres Ausführungsbeispiel einer Verbindungsanordnung in einer Ansicht ähnlich wie in 4.
In 1 ist ein mit dem allgemeinen Bezugszeichen 10 versehener Querträger für ein Kraftfahrzeug dargestellt. Der Querträger 10 wird in einem Kraftfahrzeug zur Aussteifung einer nicht dargestellten Instrumententafel verwendet. Der Querträger 10 wird in einem Kraftfahrzeug im Bereich unterhalb der Windschutzscheiben zwischen den vertikal verlaufenden A-Säulen angeordnet und an diesen befestigt.
Der Querträger 10 weist eine Rohranordnung 12 auf, die ein erstes Rohrstück 14 und ein zweites Rohrstück 16 aufweist.
Das erste Rohrstück 14 und das zweite Rohrstück 16 sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel im Querschnitt kreisförmig ausgebildet. Es versteht sich, dass das erste Rohrstück 14 und das zweite Rohrstück 16 auch von einem kreisförmigen Querschnitt abweichende Querschnittsprofile aufweisen können. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist das erste Rohrstück 14 einen kleineren Querschnittsdurchmesser als das zweite Rohrstück 16 auf, wobei das Rohrstück 16 eine größere Wandstärke aufweisen kann als das erste Rohrstück 14. Es versteht sich, dass der Querschnittsdurchmesser und/oder die Wandstärke der Rohrstücke 14 bzw. 16 beliebige praktikable Abmessungen aufweisen können. Ebenso versteht es sich, dass die Rohrstücke 14 und/oder 16 anstatt wie dargestellt gerade zu sein auch eine oder mehrere Biegungen bzw. einen gekrümmten Verlauf aufweisen können.
Der Querträger 10 weist an seinen beiden Enden ein erstes Befestigungselement 18 und ein zweites Befestigungselement 20 zur Anbindung des Querträgers 10 an die beiden A-Säulen (nicht dargestellt) auf.
In seiner Einbaulage in einem Kraftfahrzeug bildet das erste Befestigungselement 18 vom Fahrer aus gesehen das linke Ende des Querträgers 10 und das zweite Befestigungselement 20 das rechte Ende des Querträgers 10.
Das erste Rohrstück 14 und das zweite Rohrstück 16 sind an von den Befestigungselementen 18 und 20 abgewandten Enden 19, 21 durch eine Verbindungsanordnung 22 fest, insbesondere biege- und torsionssteif, miteinander verbunden.
Die Verbindungsanordnung 22 weist in dem in 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ein erstes rohrförmiges Anbindungselement 24 auf, das mit dem Ende 19 des ersten Rohrstücks 14 durch eine vollumfänglich ausgebildete Schweißverbindung 26 stoffschlüssig verbunden ist. Sowohl das erste Anbindungselement 24 als auch das erste Rohrstück 14 sind hierbei aus Stahl gefertigt, so dass diese sortenrein miteinander verschweißt sind.
Die Verbindungsanordnung 22 weist weiterhin ein dem ersten Anbindungselement 24 gegenüberliegendes zweites rohrförmiges Anbindungselement 28 auf, das mit dem Ende 21 des zweiten Rohrstücks 16 durch eine zweite Schweißverbindung 30, die vollumfänglich am zweiten Rohrstück 16 und am zweiten Anbindungselement 28 ausgebildet ist, verbunden ist. Das zweite Anbindungselement 28 und das zweite Rohrstück 16 sind vorliegend ebenfalls aus dem gleichen Material, insbesondere aus Aluminium gefertigt, so dass diese sortenrein miteinander verschweißt sind. Es versteht sich, dass die Anbindungselemente 24, 28 und die Rohrstücke 14, 16 auch aus einer Stahllegierung bzw. einer Leichtmetalllegierung, insbesondere einer Aluminiumlegierung bestehen können.
Das erste Rohrstück 14, das zweite Rohrstück 16 sowie das erste und zweite Anbindungselement 24, 28 sind entlang einer Längsachse 32 des Querträgers 10 nacheinander angeordnet. Es versteht sich, dass aufgrund dieser Anordnung die Längsachse des ersten Anbindungselements 24 im Wesentlichen der Längsachse 32 des Querträgers 10 entspricht.
Das erste Anbindungselement 24 ist in dem in 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel mit dem zweiten Anbindungselement 28 fest, insbesondere form-, bzw. kraftschlüssig, durch eine Schraubverbindung 33 (vgl. 2), verbunden.
Die Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Anbindungselement 24, 28 sowie die Anbindung derselben an das erste und zweite Rohrstück 14, 16 wird nachfolgend näher beschrieben.
2 zeigt eine Schnittdarstellung der Verbindungsanordnung 22 aus 1 in einer zu 1 vergrößerten Darstellung sowie die Anbindung des ersten Anbindungselements 24 und des zweiten Anbindungselements 28 der Verbindungsanordnung 22 an das erste und zweite Rohrstück 14, 16 des Querträgers durch die vollumfänglich ausgebildeten Schweißverbindungen 26, 30.
Das zweite Anbindungselement 28 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit einer im Vergleich zum ersten Anbindungselement 24 vergrößerten Wandstärke und mit einem vergrößerten Querschnitt ausgeführt, um eine zum ersten, aus Stahl bestehenden Anbindungselement 24 vergleichbare Stabilität zu erreichen.
Das erste Anbindungselement 24 weist eine erste Stirnwand 34 und das zweite Anbindungselement 28 weist eine zweite Stirnwand 36 auf, die gegenüberliegend zueinander angeordnet und durch die Schraubverbindung 33, die ein Schraubelement 38 und ein Konterelement 40 aufweist, verbunden sind. Das Schraubelement 38 ist mit dem Konterelement 40 verschraubt, wobei das Schraubelement 38 bzw. das Konterelement 40 jeweils gegen die Innenseite der ersten bzw. zweiten Stirnwand 34, 36 gehalten sind. Die erste und die zweite Stirnwand 34, 36 weisen zueinander entlang der Längsachse 32 fluchtende Durchgangslöcher 41 auf, durch die sich das Schraubelement 38 erstreckt. Die Stirnwände 34, 36 können hierbei durch tiefziehen an den Anbindungselementen 24, 28 ausgebildet werden oder als separate Teile an diese, bspw. durch schweißen, gefügt sein.
Es versteht sich, dass die Schraubverbindung 33 zwischen dem ersten und zweiten Anbindungselement 24, 28 auch durch einen Gewindebolzen gebildet sein kann, der mit jeweils einem Konterelement an den Innenseiten der Stirnwände 34, 36 verschraubt ist. Auch die Verbindung durch einen Bolzen, der an einer der Stirnwände 34, 36 festgelegt und mit einem an der gegenüberliegenden Innenseite einer der Stirnwände 34, 36 festgelegten Konterelement befestigt wird, stellt eine mögliche Ausführung einer Schraubverbindung dar.
Zwischen dem Schraubelement 38 und der ersten Stirnwand 34 sowie zwischen der zweiten Stirnwand 36 und dem Konterelement 40 sind zudem Scheiben 42, 44 eingebracht. Diese dienen dazu, eine Kontaktkorrosion zwischen dem Schraubelement 38 und dem ersten Anbindungselement 24 sowie zwischen dem Konterelement 40 und dem zweiten Anbindungselement 28 zu verhindern.
Zwischen dem ersten Anbindungselement 24 und dem zweiten Anbindungselement 28 ist ein Trennelement 46 vorgesehen, durch das das Schraubelement 38 ebenfalls hindurchgreift. Das Trennelement 46 dient hierbei ebenfalls der Vermeidung einer Kontaktkorrosion bzw. einer mechanischen Entkopplung zwischen dem ersten Anbindungselement 24 und dem zweiten Anbindungselement 28. Zudem kann das eine oder mehrere solcher Trennelemente dazu verwendet werden, die Länge der Verbindungsanordnung 22, bspw. zum Toleranzausgleich bei der Montage des Querträgers 10, einzustellen. Es versteht sich, dass das Material der Distanzscheiben 42, 44 sowie des Trennelements 46 auf die jeweils verwendeten Materialien der ersten und zweiten Anbindungselemente 24, 28 hinsichtlich der Vermeidung einer Kontaktkorrosion abgestimmt werden kann.
Das erste Anbindungselement 24 ist durch die Schraubverbindung bestehend aus dem Schraubelement 38 und dem Konterelement 40 mit dem zweiten Anbindungselement 28 fest auf Zug und Druck in Richtung der Längsachse 32 sowie biegesteif quer zur Längsachse 32 verbunden. Das Gleiche gilt auch für das erste und zweite Rohrstück 14, 16 des Querträgers 10, die jeweils durch die erste und zweite Schweißverbindung 26, 30 am ersten Anbindungselement 24 und dam zweiten Anbindungselement 28 befestigt sind.
Die Anbindungselemente 24, 28 sind jeweils zueinander und zu dem ersten und zweiten Rohrstück 14, 16 achsfluchtend entlang der Längsachse 32 angeordnet. Es versteht sich jedoch, dass eines der Anbindungselemente 24, 28 auch einen Versatz zur Längsachse 32 aufweisen kann und mit dem jeweils anderen Anbindungselement durch das Schraubelement 38 und das Konterelement 40 fest verbunden ist.
Grundsätzlich sind die Querschnitte der im Wesentlichen rohrförmig ausgebildeten ersten und zweiten Anbindungselemente 24, 28 auf die Querschnitte der ersten und zweiten Rohrstücke 14, 16 des Querträgers 10 derart angepasst, dass diese mit den Schweißverbindungen 26, 30 fest verbunden werden können. Vorliegend entspricht der Querschnitt und die Wandstärke des ersten Anbindungselements 24 in etwa dem des ersten Rohrstücks 14 und die Wandstärke und der Querschnitt des zweiten Anbindungselements 28 entspricht in etwa dem des zweiten Rohrstücks 16. Es versteht sich, dass die Querschnitte der Anbindungselemente 24, 28 zum jeweils korrespondierenden Rohrstück 14, 16 sowie deren Wandstärken auch deutlich kleiner oder größer ausgeführt sein können, so dass entweder das erste bzw. zweite Anbindungselement 24, 28 das jeweils korrespondierende erste Rohrstück 14 bzw. zweite Rohrstück 16 vollumfänglich überlappt oder umgekehrt.
Somit kann des erste Rohrstück 14 und das erste Anbindungselement 24 bei in etwa gleichem Querschnittsdurchmesser auf Stoß, bzw. bei unterschiedlichen Querschnittsdurchmessern überlappend ineinander eingeschoben und durch die erste Schweißverbindung 26 verschweißt werden (nicht dargestellt). Das gleiche gilt auch für das zweite Rohrstück 16 das durch die zweite Schweißverbindung 30 mit dem zweiten Anbindungselement 28 verschweißt ist. Die Schweißverbindungen 26, 30 können zudem in einer beliebigen Ausgestaltung hinsichtlich ihrer Form und Dicke an die sich zwischen den Anbindungselementen 24, 28 und den Rohrstücken 14, 16 bildenden Spalten bzw. Stufen angepasst werden.
In 3 ist die Rohranordnung 12 des Querträgers 10, die das erste Rohrstück 14 und das zweite Rohrstück 16 aufweist, mit einer gegenüber 1 und 2 abgewandelten Verbindungsanordnung 22a dargestellt.
Teile oder Elemente der Verbindungsanordnung 22a, die mit Teilen oder Elementen der Verbindungsanordnung 22 in 1 und 2 gleich oder vergleichbar sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen, ergänzt um den Buchstaben a, versehen.
Die Verbindungsanordnung 22a weist ein erstes Anbindungselement 24a auf, an dessen fahrerseitigem Ende 50 ein vollumfänglich ausgebildeter und auf das Profil des ersten Rohrstücks 14 angepasster erster Überlappungsbereich 52 ausgebildet ist. Der Überlappungsbereich 52 weist hierbei einen zum Querschnittsdurchmesser des ersten Rohrstücks 14 verkleinerten Querschnittsdurchmesser auf, so dass das erste Rohrstück 14 entlang einer Teillänge A vollumfänglich auf dem Überlappungsbereich 52 des ersten Anbindungselements 24a aufgenommen ist. Der Überlappungsbereich 52 des ersten Anbindungselements 24 erstreckt sich hierbei entlang der Teillänge A des ersten Rohrstücks 14, wobei eine Innenumfangsfläche des ersten Rohrstücks 14 vollumfänglich an einer Außenumfangsfläche des Überlappungsbereichs 52 anliegt, und das Ende 19 des ersten Rohrstücks 14 mit einem am ersten Anbindungselement 24a vollumfänglich ausgebildeten Anschlag 55 zur Anlage kommt.
Das Querschnittsprofil des Anschlags 55 und der Querschnittsdurchmesser des Anschlags 55 entsprechen hierbei in etwa dem Querschnittsprofil und dem Querschnittsdurchmesser des ersten Rohrstücks 14, so dass sich zwischen dem ersten Rohrstück 14 und dem Anschlag 55 des ersten Anbindungselements 24a ein im Wesentlichen stufenloser Übergang ergibt. Das erste Rohrstück 14 ist zudem im Bereich des Anschlags 55 durch eine erste Schweißverbindung 26a stoffschlüssig mit dem ersten Anbindungselement 24a verbunden.
Zudem weist das erste Anbindungselement 24a einen zweiten Überlappungsbereich 56 auf, der an einem beifahrerseitigen Ende 58 des ersten Anbindungselements 24a angeordnet ist. Der zweite Überlappungsbereich 56 weist eine vollumfänglich ausgebildete Verrippung 60 mit Erhöhungsbereichen 62 und Vertiefungsbereichen 64 auf. Die Erhöhungsbereiche 62 und Vertiefungsbereiche 64 weisen hierbei ein Querschnittsprofil auf, das dem Querschnittsprofil des zweiten Anbindungselements 28a entspricht. Der Querschnittsdurchmesser der Erhöhungsbereiche entspricht hierbei in etwa dem Innendurchmesser des zweiten Anbindungselements 28a, wohingegen die Vertiefungsbereiche einen Querschnittsdurchmesser aufweisen, der kleiner als der Querschnittsdurchmesser der Erhöhungsbereiche 62 ist.
Der zweite Überlappungsbereich 56 ist in das zweite Anbindungselement 28a eingeführt und erstreckt sich entlang einer Teillänge B entlang der Innenumfangsfläche des zweiten Anbindungselements 28a, wobei das zweite Anbindungselement 28a mit dem Anschlag 54 zur Anlage kommt.
Das zweite Anbindungselement 28a ist mit dem zweiten Überlappungsbereich 56 des ersten Anbindungselements 24a formschlüssig verbunden. Hierbei wird das zweite Anbindungselement 28a im Bereich der Verrippung 60 vollumfänglich in die Vertiefungsbereiche 64 hineingedrückt, so dass das zweite Anbindungselement 28a mit dem ersten Anbindungselement 24a quetschverbunden ist. Somit ist das erste Anbindungselement 24a mit dem zweiten Anbindungselement 28a zug- und druckfest in Richtung der Längsachse 32 und biegesteif quer zur Längsachse 32 verbunden. Es versteht sich, dass das erste Anbindungselement 24a im Bereich der Verrippung 60 mit dem zweiten Anbindungselement 28a zusätzlich stoffschlüssig, insbesondere durch eine EMPT-Schweißverbindung, gefügt sein kann (nicht dargestellt).
Das zweite Anbindungselement 28a ist zudem mit dem beifahrerseitigen zweiten Rohrstück 16 an dessen Ende 21 formschlüssig insbesondere durch eine zweite Schweißverbindung 30a verbunden.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das fahrerseitige erste Rohrstück 14 aus Stahl und das beifahrerseitige zweite Rohrstück 16 aus einem Leichtmetall, insbesondere Aluminium gefertigt. Somit bilden die Schweißverbindungen 26a, 30a, die das erste Rohrstück 14 und das zweite Rohrstück 16 mit dem ersten Anbindungselement 24a und dem zweiten Anbindungselement 28a der Verbindungsanordnung 22a verbinden, eine sortenreine Fügeverbindung.
In 4 ist die Rohranordnung 12 des Querträgers 10, die das erste Rohrstück 14 und das zweite Rohrstück 16 aufweist, mit einer gegenüber 1 bis 3 abgewandelten Verbindungsanordnung 22b ausschnittsweise dargestellt.
Teile oder Elemente der Verbindungsanordnung 22b, die mit Teilen oder Elementen der Verbindungsanordnung 22 in 1 und 2 gleich oder vergleichbar sind, sind mit dem gleichen Bezugszeichen, ergänzt um den Buchstaben b, versehen.
Die Verbindungsanordnung 22b ist wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen aus einem ersten Anbindungselement 24b und einem zweiten Anbindungselement 28b aufgebaut, die jeweils mit dem Ende 19 des ersten fahrerseitigen Rohrstücks 14 und dem Ende 21 des zweiten beifahrerseitigen Rohrstücks 16 durch eine erste Schweißverbindung 26b und eine zweite Schweißverbindung 30b verbunden sind.
Gleichermaßen wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen besteht das erste Anbindungselement 24b sowie das erste Rohrstück 14 im Wesentlichen aus Stahl und das zweite Anbindungselement 28b sowie das zweite Rohrstücks 16 im Wesentlichen aus Leichtmetall, insbesondere aus Aluminium. Somit sind die Anbindungselemente 24b, 28b mit den Rohrstücken 14, 16 durch die Schweißverbindungen 26b, 30b sortenrein verschweißt.
Das erste Anbindungselement 24b und das zweite Anbindungselement 28b sowie das erste und zweite Rohrstück 14, 16 sind entlang der Längsachse 32 nacheinander angeordnet. Die Verbindungsanordnung 22b weist ein hülsenförmiges Verbindungselement 66 auf, die das erste Anbindungselement 24b entlang einer Teillänge C und das zweite Anbindungselement 28b entlang einer Teillänge D zumindest teilumfänglich umschließt, wobei das Querschnittsprofil des hülsenförmiges Verbindungselements 66 im Wesentlichen auf das Querschnittsprofil des ersten und zweiten Anbindungselements 24b, 28b angepasst ist und das hülsenförmige Verbindungselement 66 eine zu den Anbindungselemente 24b, 28b vergrößerten Querschnittsdurchmesser aufweist.
Das hülsenförmige Verbindungselement 66 weist eine Trennlinie 68 auf, durch die der Querschnittsdurchmesser des hülsenförmigen Verbindungselements 66 an den jeweiligen Rohrdurchmesser des ersten und zweiten Anbindungselements 24b, 28b anpassbar ist. Dies kann bspw. durch Zusammendrücken bzw. Aufweiten des Verbindungselements 66 geschehen.
Es versteht sich jedoch, dass das hülsenförmige Verbindungselement 66 auch weitere Trennlinien bspw. in Form von Schlitzen aufweisen kann, so dass das hülsenförmige Verbindungselement 66 insbesondere als eine Anordnung aus Halb- bzw. Teilschalen ausgebildet ist, die das erste und zweite Anbindungselement 24b, 28b teilumfänglich umschließen (nicht abgebildet).
Das erste Anbindungselement 24b und das zweite Anbindungselement 28b sind mit dem hülsenförmiges Verbindungselement 66 durch ein Fügematerial 70 verklebt, wobei das Fügematerial 70 zumindest teilumfänglich in die Zwischenräume zwischen dem hülsenförmigen Verbindungselement 66 und der Anbindungselemente 24b, 28b eingebracht ist. Somit ist das erste Anbindungselement 24b mit dem zweiten Anbindungselement 28b zug- und druckfest in Richtung der Längsachse 32 und biegesteif quer zur Längsachse 32 verbunden. Es versteht sich, dass durch eine Vergrößerung der Teillängen C sowie D die Biegesteifigkeit der Verbindungsanordnung 22b erhöht werden kann.
Das erste und zweite Anbindungselement 24b, 28b sind derart aneinander gefügt, dass sich an den gegenüberliegenden Stirnwänden 34b, 36b des ersten und zweiten Anbindungselements 24b, 28b ein vollumfänglich ausgebildeter Spalt 72 bildet.
Durch den Spalt 72 wird eine Kontaktkorrosion zwischen dem ersten Anbindungselement 24b und dem zweiten Anbindungselement 28b verhindert. Zudem kann durch die Abmessung des Spalts 72 und dessen geometrische Ausgestaltung ein nahezu beliebiger Toleranzausgleich des ersten und zweiten Anbindungselements 24b, 28b bei der Montage des Querträgers 10 in nahezu alle Raumrichtungen vorgenommen werden.
Das Verbindungselement 66 besteht im vorliegenden Ausführungsbeispiel im Wesentlichen aus einem rohrförmig gebogenen Streifen aus Stahlblech. Es versteht sich jedoch, dass das Verbindungselement 66 auch aus einem Leichtmetallblech, insbesondere einem Aluminiumblech, geformt sein kann. Zudem versteht sich, dass das Verbindungselement 66 auch aus einem Fasermaterial, insbesondere aus Kohlefasermatten bzw. Glasfasermatten bestehen kann, das mittels des Fügematerials 70 mit dem ersten und zweiten Anbindungselement 24b, 28b stoffschlüssig verbunden ist und diese teilumfänglich, jedoch auch vollumfänglich, bspw. als Band ausgebildet, umschließen kann. Das Fasermaterial kann hierbei ebenfalls als vorgefertigtes Verbindungselement oder direkt zusammen mit dem Fügematerial 70 mit dem ersten und zweiten Anbindungselement 24b, 28b verbunden werden (nicht dargestellt).
5 zeigt die Rohranordnung 12 des Querträgers 10, die das erste Rohrstück und das zweite Rohrstück 16 aufweist, mit einem weiteren Ausführungsbeispiel einer Verbindungsanordnung 22c.
Teile oder Elemente der Verbindungsanordnung 22c, die mit Teilen oder Elementen der Verbindungsanordnung 22 bzw. 22b, dargestellt in den 1, 2 bzw. 4, gleich oder vergleichbar sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen, ergänzt um den Buchstaben c, versehen.
Die Verbindungsanordnung 22c weist ebenfalls ein erstes Anbindungselement 24c und ein zweites Anbindungselement 28c auf. Die Anbindungselemente 24c, 28c sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel ebenfalls stoffschlüssig durch eine erste und zweite Schweißverbindung 26c, 30c mit dem ersten Ende 19 des ersten fahrerseitigen Rohrstücks 14 und dem Ende 21 des zweiten beifahrerseitigen Rohrstücks 16 verbunden. Das erste Anbindungselement 24c sowie das erste Rohrstück 14 bestehen aus Stahl und das zweite Anbindungselement 28c sowie das zweite Rohrstück 16 bestehen aus einem Leichmetall, insbesondere Aluminium. Somit sind die Anbindungselemente 24c, 28c mit den Rohrstücken 14, 16 des Querträgers 10 sortenrein verschweißt.
Das erste Anbindungselement 24c ist mit dem zweiten Anbindungselement 28c im Bereich einer ersten Stirnwand 34c des ersten Anbindungselements 24c und einer zweiten, der ersten Stirnwand 34c gegenüberliegenden Stirnwand 36c stoffschlüssig, insbesondere durch eine CMT-Schweißverbindung 74 verbunden. Somit ist das erste Anbindungselement 26c mit dem zweiten Anbindungselement 28c druck- und zugfest in Richtung der Längsachse 32 und biegesteif quer zur Längsachse 32 verbunden.
Die Verbindungsanordnung 22c weist zudem ein entlang einer Teillänge E des ersten Anbindungselements 24c und entlang einer weiteren Teillänge F des zweiten Anbindungselements 28c zumindest teilumfänglich ausgebildetes hülsenförmiges Verbindungselement 66c auf. Das hülsenförmige Verbindungselement 66c besteht hierbei aus einem an die Umfangsprofile des ersten und zweiten Anbindungselements 24c, 28c angepassten Streifen aus verzinktem Stahlblech, der durch weitere Schweißverbindungen 76, insbesondere ebenfalls CMT-Schweißverbindungen, mit dem ersten Anbindungselement 24c und dem zweiten Anbindungselement 28c verbunden ist. Das hülsenförmige Verbindungselement 66c ist hierbei teilumfänglich ausgebildet und mit dem ersten und zweiten Anbindungselement 24c, 28c verschweißt. Es versteht sich jedoch, dass das hülsenförmige Verbindungselement 66c auch vollumfänglich ausgebildet sein kann (nicht dargestellt).
Zudem versteht sich, dass das hülsenförmige Verbindungselement 66c auch durch Kleben mit dem ersten und zweiten Anbindungselement 24c, 28c verbunden werden kann.
Generell ist anzumerken, dass die im Zusammenhang mit den 1 bis 5 beschriebenen Ausgestaltungsmerkmale der Verbindungsanordnung 22 bis 22c beliebig miteinander kombiniert werden können. So kann beispielsweise in einer Variante bei der Verbindungsanordnung 22b in 2 der Spalt 72 durch eine CMT-Schweißverbindung geschlossen werden, so dass das erste Anbindungselement 24b und das zweite Anbindungselement 28b an der ersten und zweiten Stirnseite 34b, 36b miteinander verbunden werden können, was sowohl die Zug- und Druckfestigkeit entlang der Längsachse 32 als auch die Biegesteifigkeit quer zu Längsachse 32 erhöht.
Es versteht sich, dass das erste und das zweite Rohrstück 14, 16 sowie die ersten Anbindungselemente 24 bis 24c und die zweiten Anbindungselemente 28 bis 28c der Verbindungsanordnungen 22 bis 22c grundsätzlich beliebige Querschnittsdurchmesser sowie Querschnittsprofile aufweisen können, solange die Querschnitte im Bereich der Schweißverbindungen 26 bis 26c sowie 30 bis 30c aufeinander angepasst sind.
Aufeinander angepasst bedeutet, dass die ersten und zweiten Anbindungselemente 26 bis 26c und 28 bis 28c im Vergleich zu den Rohrstücken 14 und 16 unterschiedliche Querschnittsdurchmesser aufweisen können, so dass die ersten und zweiten Anbindungselemente 26 bis 26c bzw. 28 bis 28c im Bereich der Schweißverbindungen 26 bis 26c bzw. 30 bis 30c mit den ersten und zweiten Rohrstücken 14, 16 entweder überlappend ineinander aufgenommen oder auf Stoß miteinander verbunden sind. Auch die Ausgestaltung der Schweißverbindungen 26 bis 26c bzw. 30 bis 30c kann gemäß der Ausführungen zu 2 ausgestaltet sein.
Die Dicke der Wandungen des ersten und zweiten Rohrstücks 14, 16 bzw. der Anbindungselemente 24 bis 24c sowie 28 bis 28c kann auf den jeweiligen Verwendungszweck, insbesondere im Hinblick auf Stabilität und Steifigkeit des Querträgers 10 angepasst werden. Auch die Materialauswahl des ersten und zweiten Rohrstücks 14, 16 sowie der ersten und zweiten Anbindungselemente 24 bis 24c sowie 28 bis 28c kann nahezu beliebige Stahllegierungen sowie Leichmetalllegierungen aufweisen, solange gewährleistet ist, dass die Rohrstücke 14, 16 mit den jeweils korrespondierenden Anbindungselementen 24 bis 24c sowie 28 bis 28c durch die Schweißverbindungen 26 bis 26c sowie 30 bis 30c im Wesentlichen sortenrein verschweißt werden können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2008/034522 A1 [0003]
WO 2008/034522 [0010]
EP 2112054 A1 [0012]

Claims

Verbindungsanordnung zum Verbinden zweier Rohrstücke eines Querträgers (10) für ein Fahrzeug, mit einem ersten Anbindungselement (24; 24a; 24b; 24c) aus einem ersten Material, wobei das erste Anbindungselement (24; 24a; 24b; 24c) zum festen stoffschlüssigen Verbinden mit zumindest einem ersten Rohrstück (14), das das erste Material aufweist, vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Anbindungselement (24; 24a; 24b; 24c) an einem zweiten Anbindungselement (28; 28a; 28b; 28c) befestigt ist, wobei das zweite Anbindungselement (28; 28a; 28b; 28c) im Wesentlichen aus einem zweiten, zum ersten Material verschiedenen Material besteht, wobei das zweite Anbindungselement (28; 28a; 28b; 28c) zum festen stoffschlüssigen Verbinden mit einem zweiten Rohrstück (16), das das zweite Material aufweist, vorgesehen ist.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Anbindungselement (24; 24a; 24b; 24c) und das zweite Anbindungselement (28; 28a; 28b; 28c) in Längsrichtung fluchtend hintereinander angeordnet sind.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Anbindungselement (24; 24a; 24b; 24c) und das zweite Anbindungselement (28; 28a; 28b; 28c) rohrförmig sind.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Anbindungselement (24; 24a; 24b; 24c) und zweite Anbindungselement (28; 28a; 28b; 28c) unterschiedliche Wandstärken aufweisen.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Anbindungselement (24; 24a; 24b; 24c) und das zweite Anbindungselement (28; 28a; 28b; 28c) unterschiedliche Querschnitte, insbesondere Querschnittsprofile bzw. Querschnittsdurchmesser aufweisen.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Anbindungselement (24; 24a; 24b; 24c) und das zweite Anbindungselement (28; 28a; 28b; 28c) formschlüssig miteinander verbunden sind.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Anbindungselement (24; 24a; 24b; 24c) und das zweite Anbindungselement (28; 28a; 28b; 28c) durch eine Schraubverbindung (33) miteinander verbunden sind.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubverbindung (33) ein Schraubelement (38) und ein Konterelement (40) aufweist, wobei sich das Schraubelement (38) im Inneren des ersten Anbindungselements (24; 24a; 24b; 24c) und des zweiten Anbindungselements (28; 28a; 28b; 28c) erstreckt und gegen eine Innenseite einer ersten Stirnwand (34) des ersten Anbindungselements (24; 24a; 24b; 24c) gehalten ist, wobei das Konterelement (40) gegen eine weitere Innenseite einer zweiten, zur ersten Stirnwand (34) des ersten Anbindungselements (24; 24a; 24b; 24c) gegenüberliegende Stirnwand (36) des zweiten Anbindungselements (28; 28a; 28b; 28c) gehalten und mit dem Schraubelement (38) verschraubt ist.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Anbindungselement (24; 24a; 24b; 24c) und dem zweiten Anbindungselement (28; 28a; 28b; 28c) ein Trennelement (46) zur Vermeidung einer Kontaktkorrosion zwischen dem ersten Anbindungselement (24; 24a; 24b; 24c) und dem zweiten Anbindungselement (28; 28a; 28b; 28c), angeordnet ist.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Anbindungselement (24; 24a; 24b; 24c) teilweise in das zweite Anbindungselement (28; 28a; 28b; 28c) eingesetzt ist, so dass sich das erste (24; 24a; 24b; 24c) und zweite Anbindungselement (28; 28a; 28b; 28c) über eine Teillänge (B) des ersten (24; 24a; 24b; 24c) und zweiten Anbindungselements (28; 28a; 28b; 28c) einander überlappend umfänglich berühren, und dass das erste (24; 24a; 24b; 24c) und das zweite Anbindungselement (28; 28a; 28b; 28c) in dem Überlappungsbereich (56) durch Umformung, insbesondere durch Quetschverbinden oder Bördeln miteinander verbunden sind.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Anbindungselement (24; 24a; 24b; 24c) einen Überlappungsbereich (52) zur überlappenden Aufnahme des ersten Rohrstücks (14) entlang einer Teillänge (A) des ersten Anbindungselements (24; 24a; 24b; 24c) und zur stoffschlüssigen Verbindung des ersten Anbindungselements (24; 24a; 24b; 24c) mit dem ersten Rohrstück (14) aufweist.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Anbindungselement (24; 24a; 24b; 24c) und das zweite Anbindungselement (28; 28a; 28b; 28c) stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Anbindungselement (24; 24a; 24b; 24c) und das zweite Anbindungselement (28; 28a; 28b; 28c) durch ein band- oder hülsenförmiges Verbindungselement (66), das das erste Anbindungselement (24; 24a; 24b; 24c) und das zweite Anbindungselement (28; 28a; 28b; 28c) zumindest teilumfänglich umschließt, miteinander verbunden sind.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das hülsenförmige Verbindungselement (66) zumindest eine in Längsrichtung des Verbindungselements (66) verlaufende Trennlinie (68) aufweist, die das hülsenförmige Verbindungselement (66) in seiner umfänglichen Erstreckung unterbricht.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Anbindungselement (24; 24a; 24b; 24c), das zweite Anbindungselement (28; 28a; 28b; 28c) und das band- oder hülsenförmige Verbindungselement (66) durch zumindest eine Klebeverbindung (70) stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Anbindungselement (24; 24a; 24b; 24c), das zweite Anbindungselement (28; 28a; 28b; 28c) und das hülsenförmige Verbindungselement (66c) durch zumindest eine Schweißverbindung (74), insbesondere eine CMT-Schweißverbindung, stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
Querträger für ein Fahrzeug, mit einem ersten Rohrstück (14), das ein erstes Material aufweist, und einem zweiten Rohrstück (16), das ein zweites, zum ersten Material verschiedenes Material aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rohrstück (14) mit einem ersten Anbindungselement (24; 24a; 24b; 24c) und das zweite Rohrstück (16) mit einem zweiten Anbindungselement (28; 28a; 28b; 28c) einer Verbindungsanordnung (22; 22a; 22b; 22c) nach einem der Ansprüche 1 bis 16 verbunden ist.
Querträger nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rohrstück (14) mit dem ersten Anbindungselement (24; 24a; 24b; 24c) und das zweite Rohrstück (16) mit dem zweiten Anbindungselement (28; 28a; 28b; 28c) stoffschlüssig, insbesondere durch schweißen oder durch kleben, verbunden sind.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16 oder Querträger nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Material eine Stahllegierung und das zweite Material eine Leichtmetalllegierung, insbesondere eine Aluminiumlegierung ist.