DE19711738A1 - Verbindungselement, sowie ein solche Verbindungselemente enthaltendes, räumliches Tragwerk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein knoten- oder strebenförmiges Verbindungselement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des weiteren betrifft die Erfindung ein solche Ver­ bindungselemente enthaltendes, räumliches Tragwerk ge­ mäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6.

Als Stand der Technik sind sogenannte räumliche Trag­ werke (im englischen Sprachgebrauch auch als "space frame" bezeichnet) bekannt, die zur Bildung einer um­ randeten Räumlichkeit aus mehreren, miteinander in ge­ eigneter Weise verbundenen knoten- und strebenförmigen Verbindungselementen (Knoten und Streben) bestehen. Ein solches räumliches Tragwerk kann beispielsweise zur Bildung eines Wagenkastens, insbesondere für Personen­ kraftwagen oder Lastkraftwagen, Einsatz finden. Dabei ist beispielsweise das Innere einer Fahrerkabine eines Lastkraftwagens eine solche Räumlichkeit, die vom räumlichen Tragwerk begrenzt wird.

Zur Stabilisierung der die Räumlichkeit begrenzenden knoten- und strebenförmigen Verbindungselemente weisen solche als Stand der Technik bekannte Verbindungsele­ mente im Querschnitt ein Profil zur Erhöhung der Stabi­ lität des einzelnen Verbindungselementes auf.

Von den knoten- und strebenförmigen Verbindungselemen­ ten werden jeweils Begrenzungsflächen aufgespannt. Zur Abdichtung der innerhalb des räumlichen Tragwerks lie­ genden Räumlichkeit ist es bekannt, mit plattenförmigen Elementen, die mit den Verbindungselementen verbunden sind, diese Begrenzungsflächen abzudecken. Zum Beispiel kann beim räumlichen Tragwerk zur Ausbildung des Wagen­ kastens eines Lastkraftwagens zur Bildung des Daches der Fahrerkabine ein Metallblech aussenseisig mit be­ stimmten Verbindungselementen des räumlichen Tragwerkes verbunden sein.

Dabei tritt jedoch das Problem auf, solche mit den kno­ ten- und strebenförmigen Verbindungselementen zusammen­ wirkenden, flächigen Verbindungselemente so auszubil­ den, daß diese flächigen Verbindungselemente mit dem räumlichen Tragwerk so miteinander verbindbar sind, daß zum Beispiel hinsichtlich der Abdichtung bezüglich Flüssigkeiten, wie im Falle einer Fahrerkabine bezüg­ lich Regenwasser, eine den Anforderungen genügende Qua­ lität erreicht wird.

Dazu werden gemäß dem Stand der Technik bekanntermaßen die abdichtenden flächigen Elemente so ausgebildet, daß sie dem aussenseisigen Querschnittsprofil der knoten- und strebenförmigen Verbindungselemente, insbesondere im Falle einer gleichmäßigen außenseitigen Krümmung, dieser Krümmung angepaßt sind. Dies erfordert nachtei­ lig eine gekrümmte Ausformung dieser plattenförmigen Verbindungselemente. Zudem ist man dabei bestrebt, das räumliche Tragwerk einerseits außenseitig, anderer­ seits in vielen Fällen auch innenseitig mit diesen plattenförmigen Elementen oder weiteren abdeckenden Teilen zu bekleiden. Dabei werden der Herstellung eines solchen Tragwerks nachteilig viele zusätzliche Teile und Produktionsschritte hinzugefügt, die nachteilig eine zusätzliche finanzielle und personelle Belastung bedeuten können.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung ein knoten- oder strebenförmiges Verbindungselement zu schaffen, welches zur Bildung eines räumlichen Tragwerks geeignet ist und ein Querschnittsprofil derart aufweist, daß die ge­ nannten Nachteile vermieden werden.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein knoten- oder streben­ förmiges Element zur Bildung eines räumlichen Tragwerks gemäß der Gesamtheit der Merkmale nach Anspruch 1 oder 2. Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein solche Ver­ bindungselemente enthaltendes, räumliches Tragwerk ge­ mäß der Gesamtheit der Merkmale nach Anspruch 6. Wei­ tere zweckmäßige oder vorteilhafte Ausführungsformen oder Varianten finden sich in den auf jeweils einen dieser Ansprüche rückbezogenen Unteransprüchen.

Es wurde erkannt, das knoten- oder strebenförmiges Ver­ bindungselement mit einer eine radiale Erstreckung auf­ weisenden Auflagefläche auszubilden, welches zur Auf­ nahme eines außenseitig oder innenseitig anliegenden und mit dem Verbindungselement verbundenen flächigen Elements geeignet ist. Damit wird erreicht, daß ein so ausgebildetes Verbindungselement die Bildung eines Tragwerks erlaubt. Sodann ist es durch einfaches außenseitig oder innenseitig Anlegen und Verbinden flächiger, insbesondere abdichtender Elemente möglich, zum Beispiel einen Wagenkasten zu bilden ohne das Er­ fordernis einer erheblichen Profilierung und Formgebung der flächigen Elementen. Zudem trägt bei vorgegebenen Ausmaßen der gesamte Querschnitt des Verbindungsele­ ments zur Stabilität des erfindungsgemäßen Verbindungselements und zur Stabilität des mit diesem Verbindungselement gebildeten Tragwerks bei.

Das erfindungsgemäße Verbindungselement kann gemäß An­ spruch 2 an der Auflagefläche mit einem solchen plat­ tenförmigen Element verbunden sein. Ein solches erfin­ dungsgemäßes Verbindungselement verringert die Zahl der zur Bildung eines räumlichen Tragwerkes erforderlichen Herstellungsschritte.

Sehr vorteilhaft ist das erfindungsgemäße knoten- oder strebenförmige Verbindungselement, wenn gemäß Anspruch 3 die radiale Erstreckung so ausgebildet ist, daß das mit dieser Auflagefläche zu verbindende, plattenförmige Element so an das Verbindungselement anliegt, daß die äußere Begrenzung dieses plattenförmigen Elementes durch die äußere Begrenzung des Verbindungselements kontinuierlich fortgeführt wird. Auf diese Weise kann ein solches Verbindungselement zur Bildung eines räum­ lichen Tragwerkes Einsatz finden, welches in seiner äu­ ßeren Begrenzung vom Querschnittsprofil der Verbindungselemente geprägt ist. Die Notwendigkeit ei­ ner Bearbeitung der plattenförmigen Elemente, bei­ spielsweise in Form einer Krümmung dieser Elemente zwecks außenseitiger Abdeckung des Tragwerkes, ent­ fällt somit vollständig. Zudem ist dadurch das aerody­ namische Verhalten des Tragwerks optimiert. Außerdem erlaubt das freiliegende, sichtbare, erfindungsgemäße Verbindungselement eine individuell anpaßbare, optische und ästhetische Wirkung für den Betrachter eines sol­ chen Tragwerks. Es ist beispielsweise vorstellbar, die sichtbaren erfindungsgemäßen Verbindungselemente mit einer farbigen Folie zu bekleiden, sowohl innerhalb der Räumlichkeit als auch außerhalb dieser Räumlichkeit.

Es kann gemäß Anspruch 4 zweckmäßig sein, mit Hilfe von Klebetechniken das Verbindungselement mit dem platten­ förmigen Element verklebt zu verbinden. Dank der sehr einfachen Ausbildung der beiden Komponenten - Verbin­ dungselement und plattenförmiges Element - kann eine vergleichsweise einfache Verbindungstechnik mit ausrei­ chender oder verbesserter Verbindungseigenschaft ge­ nutzt werden. Die Haftfläche der Verklebetechnik kann durch geeignete Dimensionierung der radialen Erstreckung der Auflagefläche einstellbar ausgebildet werden. Außerdem begünstigt der Einsatz von geeigneten Klebern im Falle einer Torsionsbeanspruchung eines solchen er­ findungsgemäßen Tragwerks das Auffangen von Spannungen und Kräften zwischen den Verbindungselementen und den plattenförmigen Elementen des Tragwerks. Insbesondere im Falle der Ausbildung eines plattenförmigen Elements in Form einer Glasscheibe, zum Beispiel als Windschutz­ scheibe eines Kraftwagens, werden mit Hilfe des erfin­ dungsgemäßen Verbindungselements entscheidende Verbes­ serungen zur Bruchverhinderungen solcher Scheiben er­ reicht.

Es ist gemäß Anspruch 5 vorteilhaft, als Material für das knoten- oder strebenförmige Verbindungselement ein Leichtmetall, insbesondere Aluminium, zu wählen, wel­ ches eine Gewichtsreduzierung des erfindungsgemäßen Verbindungselements und somit auch des mit diesen Ver­ bindungselementen gebildeten, erfindungsgemäßen Trag­ werks beinhalten.

Sehr vorteilhaft ist der Einsatz solcher Verbindungs­ elemente zur Bildung eines räumlichen Tragwerks mit ei­ nem oder mehreren knoten- oder strebenförmigen Verbin­ dungselementen gemäß Anspruch 6.

Einerseits bedeutet die Bildung eines solchen erfin­ dungsgemäßen Fahrwerkes in der Herstellung eine Ver­ einfachung, weil die erforderliche Krümmung der plat­ tenförmigen Elemente unterbleiben kann. Andererseits erlaubt ein solches Fahrwerk die vergleichsweise ein­ fache Verwendung von Klebetechniken zu ihrer Herstel­ lung. Insgesamt vereinfacht sich die Ausbildung des Tragwerks unter Beibehaltung einer hervorragenden me­ chanischen Stabilität. Zudem wird durch die freiliegend ausgebildeten Verbindungselemente des Tragswerks bei vorgegebener Außenabmessungen eines solchen Tragwerks ein Maximum an Stabilität erreicht. An Stelle innen- und außenseitiger Bekleidungen wird das Volumenangebot vom Querschnittsprofil des erfindungsgemäßen Verbin­ dungselements im erfindungsgemäßen Tragwerk vollständig genutzt. Dabei wird eine Optimierung der Gestaltung des Querschnittsprofils und damit des Verbindungselements erreicht.

Gemäß Anspruch 7 kann mit dem erfindungsgemäßen räumli­ chen Fahrwerk als vorteilhafte Ausführungsform ein Wa­ genkasten mit einem oder mehreren räumlichen Tragwerken gebildet sein. Das Tragwerk oder die erfindungsgemäßen Tragwerke können zum Beispiel im Bereich der Lastkraft­ wagen oder Personenkraftwagen oder aber auch im Bereich des Flugzeugbaus eingesetzt werden.

Dennoch ist die Erfindung nicht auf den Einsatz erfin­ dungsgemäßer Verbindungselemente in den genannten Be­ reichen beschränkt. Vielmehr ist es vorstellbar, diese Verbindungselemente zur Begrenzung einer Räumlichkeit, wie zum Beispiel bei Tragekoffern oder Schränken, ein­ zusetzen.

Die Erfindung ist im weiteren an Hand von Figuren und Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1: Perspektivische Ansicht einer Fahrerkabine mit einem erfindungsgemäßen, mehrere Verbindungse­ lemente aufweisenden Tragwerk;

Fig. 2: Teilmenge der erfindungsgemäßen Verbindungse­ lemente des Tragwerks nach Fig. 1;

Fig. 3: seitliche Ansicht eines erfindungsgemäßen, als Streben ausgebildeten Verbindungselements der Fig. 2;

Fig. 4: im Querschnitt dargestelltes Verbindungsele­ ment nach Fig. 3;

Fig. 5: seitliche Ansicht eines erfindungsgemäßen, als Streben ausgebildeten Verbindungselements der Fig. 2;

Fig. 6: im Querschnitt dargestelltes Verbindungsele­ ment nach Fig. 5;

Fig. 7: seitliche Ansicht eines erfindungsgemäßen, als Streben ausgebildeten Verbindungselements der Fig. 2;

Fig. 8: im Querschnitt dargestelltes Verbindungsele­ ment nach Fig. 7.

Ausführungsbeispiel

In Fig. 1 ist in perspektivischer Ansicht ein erfin­ dungsgemäßes räumliches Tragwerk dargestellt, welches als Fahrerkabine für einen Lastkraftwagen geeignet ist. Das Tragwerk weist mehrere erfindungsgemäße knotenför­ mige und strebenförmige Verbindungselemente zum Bei­ spiel 1 bzw. 2, 3 und 6 auf. Die Dachfläche wird von den Verbindungselementen 1, 2 und 3 aufgespannt und ist außenseitig mit einem flächigen Element 4, innenseitig mit einem flächigen Element 5 abgedeckt.

An der Vorderseite der Kabine ist die von unter anderem den Verbindungselementen 3, 1 und 6 aufgespannte Fläche von einer im wesentlich flächigen Frontscheibe 7 abge­ deckt.

In Fig. 2 sind die aus Fig. 1 entnehmbaren, erfin­ dungsgemäßen Verbindungselemente 1, 2, 3 und 6 in seit­ licher Ansicht dargestellt. Dabei ist das Verbindungselement 1 knotenförmig ausgebildet und mit den strebenförmigen Verbindungselementen 2, 3 und 6 durch gezielte Querschnittsprofilierung verbindbar.

In der Fig. 3 ist der Querschnitt sowie das Ende eines strebenförmigen Verbindungselements 2 nach Fig. 1 oder 2 dargestellt. Im einzelnen weist es eine Regenrinne 21, eine äußere gekrümmte Begrenzung 22, eine innere gekrümmte Begrenzung 23 sowie innenliegende, stabili­ tätsbedingte Querschnittsprofilteile (zum Beispiel 24) auf.

Außerdem erstreckt sich im Querschnittsprofil erfin­ dungsgemäß radial eine erste Erstreckung 25 mit Aufla­ gefläche 26, sowie radial eine weitere Erstreckung 28 mit Auflagefläche 28.

In Fig. 4 ist dieses Verbindungselement 2 im Quer­ schnitt dargestellt mit flächigen Elementen verbunden. Einerseits ist die Dachfläche 4 der Fig. 1 in der Fig. 4 als flächiges Element 41 zudem mit dem Verbin­ dungselement 2 an der Erstreckung 25 mit Auflagefläche 26 außenseitig verbunden. Innenseitig ist die Kabinen­ abdeckung 5 der Fig. 1 hier mit dem Element 2 an der Erstreckung 27 mittels einer Verschraubung 43 zur Bil­ dung der Dachverkleidung 42 verbunden.

An der weiteren Erstreckung 28 der Fig. 3 ist in der Fig. 4 eine Seitenscheibe 44 mittels einer Verklebung 45 mit dem Verbindungselement 2 und somit mit dem er­ findungsgemäßen Tragwerk nach Fig. 1 verbunden.

Dabei sind die Erstreckungen so ausgebildet, daß die flächigen Elemente 41 und 44 mit der äußeren Begrenzung 22 des Verbindungselement so anliegen, daß aerodyna­ misch günstig die äußere Berandungen dieser Teile flie­ ßend kontinuierlich in einander überführen.

Für das strebenförmige Verbindungselement 6 der Fig. 1 ist in der Fig. 5 das Ende mit dem Querschnittsprofil dargestellt. Einerseits ist eine äußere, gekrümmte Be­ grenzung 51, andererseits zwei erfindungsgemäßen Er­ streckungen 52 und 53 zur Aufnahme von flächigen Ele­ menten sichtbar. Fig. 6 zeigt als Beispiel solcher flächigen Elemente 7 und 61 die mit der Erstreckung 52 mittels Kleber 63 verbundene Frontscheibe 7 sowie eine mit Kleber 62 mit der Auflagefläche 53 verbundene Sei­ tenscheibe 61. Zudem ist dieses erfindungsgemäße Ver­ bindungselement 6, als sogenannte A-Säule des Tragwerks der Fig. 1 bezeichnet, innenseitig an den für den Fah­ rer in der Kabine sichtbaren Stellen vergleichsweise einfach mit einer geeigneten Folie 64 geeigneter Zusam­ mensetzung und Farbe bekleidet.

Schließlich ist in der Fig. 7 das Ende des aus Fig. 1 entnehmbaren, erfindungsgemäßen Verbindungselements 3 gezeigt. Es sind im einzelnen die außenseitige und in­ nenseitige Krümmung 71 bzw. 72 sowie die radialen Er­ streckungen 73, 75 und 77 mit sichtbaren Auflageflächen 74 und 76 dargestellt. Mit diesen Flächen 74 und 76 sind in der Fig. 8 die mit Kleber 81 verbundene Front­ scheibe 7 bzw. die Dachflächen 4 bzw. 5 verbunden. Die äußere Begrenzungen der Teile 4, 3 und 7 sind aerodyna­ misch günstig ausgebildet.

Claims (7)

1. Knoten- oder strebenförmiges Verbindungselement (1, 2, 3, 6) zur Bildung eines räumlichen Tragwerks, gekennzeichnet durch eine mit radialer Er­ streckung (25, 27, 28, 73, 75, 77) ausgebildete Auf­ lagefläche (26, 28, 52, 53, 61, 74, 76) zur Aufnahme eines flächigen Elementes (4, 5, 7, 41, 42, 44, 61).

2. Knoten- oder strebenförmiges Verbindungselement (1, 2, 3, 6) mit im Querschnittsprofil aufweisender, äu­ ßerer oder innerer Begrenzung (22, 23, 51, 71, 72), gekennzeichnet durch ein mit der Auflage­ fläche (26, 28, 52, 53, 61, 74, 76) verbundenes, flächiges Element (4, 5, 7, 41, 42, 44, 61).

3. Knoten- oder strebenförmiges Verbindungselement (1, 2, 3, 6) nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Erstreckung (25, 27, 28, 73, 75, 77) so ausgebildet ist, daß das mit dieser Auflagefläche (26, 28, 52, 53, 61, 74, 76) zu verbindende, plattenförmige Element (4, 5, 7, 41, 42, 44, 61) so an das Verbindungselement (1, 2, 3, 6) anliegt, daß die äu­ ßere Begrenzung dieses plattenförmigen Elementes (4, 5, 7, 41, 42, 44, 61) durch die äußere Begrenzung des Verbindungselements (1, 2, 3, 6) kontinuierlich fortgeführt wird.

4. Knoten- oder strebenförmiges Verbindungselement (1, 2, 3, 6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbin­ dungselement (1, 2, 3, 6) mit dem flächigen, plat­ tenförmigen Element (4, 5, 7, 41, 42, 44, 61) ver­ klebt (45, 62, 63, 81) verbunden ist.

5. Kanten- oder strebenförmiges Verbindungselement (1, 2, 3, 6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Leichtmetall, insbe­ sondere Aluminium, als Material für das Verbindungselement (1, 2, 3, 6).

6. Räumliches Tragwerk mit einem oder mehreren knoten- oder strebenförmigen Verbindungselementen (1, 2, 3, 6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

7. Wagenkasten mit einem oder mehreren räumlichen Trag­ werken nach einem der vorhergehenden Ansprüche.