Herkömmlicherweise werden Rahmenstrukturen für Kraft- fahrzeuge aus gepreßten Blechteilen z. B. durch Tiefzie- hen hergestellt. In neuerer Zeit sind auch sogenannte Spaceframe-Technologien bekannt geworden, bei denen selbsttragende Rahmenstrukturen aus vorgefertigten Hohlprofilelementen gefügt werden.

In diesem Zusammenhang ist beispielsweise aus der US 6302478 B1 ein Fügeverfahren bekannt geworden, bei dem die miteinander zu verbindenden Hohlprofilelemente an den Verbindungsstellen teilweise ausgeschnitten werden, so daß sie einander teilweise übergreifen, überlappen und/oder durchdringen, um auf diese Weise eine mög- lichst stabile Verbindung zu erhalten. Dies erfordert einen erheblichen Bearbeitungsaufwand.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine gattungs- gemäße Rahmenstruktur anzugeben, bei der mit minimalem Fertigungsaufwand eine größtmögliche Festigkeit erzielt wird. Außerdem soll ein Verfahren angegeben werden, mit dem eine derartige Rahmenstruktur-herstellbar ist-.- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in vorrichtungsmäßi- ger Hinsicht durch eine Rahmenstruktur mit mindestens einem ersten und einem zweiten rohrförmigen Element gelöst, die form-und kraftschlüssig miteinander ver- bunden sind, wobei das erste Element eine Aufnahmeöff- nung zum Aufnehmen und formschlüssigen Umschließen ei- nes Endabschnitts des zweiten Elements und mindestens einen der Aufnahmeöffnung gegenüberliegenden Ausschnitt zum Aufnehmen mindestens eines Verbindungsabschnitts des zweiten Elements aufweist, wobei der mindestens eine Verbindungsabschnitt des zweiten Elements als min- destens ein stirnseitig vorstehender Teilbereich des Endabschnitts des zweiten Elements gebildet ist, und wobei der Endabschnitt des zweiten Elements in die Auf- nahmeöffnung und der mindestens eine Verbindungsab- schnitt in den mindestens einen Ausschnitt des ersten Elements eingesetzt und das erste Element im Bereich der Aufnahmeöffnung und des mindestens einen Verbin- dungsabschnitts mit dem zweiten Element kraftschlüssig verbunden sind.

Bevorzugt ist vorgesehen, daß das erste Element mit dem zweiten Element mittels Schweißen, Löten, Kleben, Clin- chen oder Umbiegen verbunden ist. Weiter ist bevorzugt vorgesehen, daß das erste Element mit dem zweiten Ele- ment durch Fügen mittels Laserstrahl verbunden ist.

Mindestens eines der Elemente kann ein Hohlprofil sein, das durch Innenhochdruckumformen, insbesondere Hydro- forming, oder als Rollprofil vorgefertigt sein kann.

Die Elemente können aus Stahl oder aus Leichtmetall bestehen, und sie können eine geschlossene Quer- schnittsform aufweisen.

Zweckmäßigerweise ist vorgesehen, daß die Aufnahmeöff- nung in dem ersten Element, der mindestens eine Aus- schnitt des ersten Elements sowie der mindestens eine Verbindungsabschnitts des zweiten Elements durch Laser- schneiden mit hoher Präzision hergestellt sind.

Der mindestens eine Verbindungsabschnitt kann über na- hezu den gesamten stirnseitigen Umfang des zweiten Ele- ments verlaufen, und der mindestens eine Verbindungsab- schnitt kann mindestens um eine Materialstärke des ers- ten Elements vorstehen.

Bevorzugt handelt es sich bei der Rahmenstruktur nach der Erfindung um einen Rahmen oder Rahmenteil eines Kraftfahrzeugs.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Kraftfahrzeug oder Fahrzeug mit einem derartigen Rahmen.

Die Aufgabe der Erfindung wird in verfahrensmäßiger Hinsicht durch ein Verfahren zum Herstellen einer Rah- menstruktur gelöst, die mindestens ein erstes und ein zweites rohrförmiges Element aufweist, die form-und kraftschlüssig miteinander verbunden sind, mit den Schritten : Herstellen einer Aufnahmeöffnung in dem ersten E- lement zum Aufnehmen und formschlüssigen Umschlie- ßen eines Endabschnitts des zweiten Elements, Herstellen mindestens eines der Aufnahmeöffnung gegenüberliegenden Ausschnitts in dem ersten Ele- ment zum Aufnehmen mindestens eines Verbindungsab- schnitts des zweiten Elements, - Herstellen des mindestens einen Verbindungsab- schnitts an dem zweiten Element als mindestens ein stirnseitig vorstehender Teilbereich des Endab- schnitts des zweiten Elements, Einsetzen des Endabschnitts des zweiten Elements in die Aufnahmeöffnung und des mindestens einen Verbindungsabschnitts in den mindestens einen Aus- schnitt des ersten Elements, und - kraftschlüssiges Verbinden des ersten Elements mit dem zweiten Element im Bereich der Aufnahmeöffnung und des mindestens einen Verbindungsabschnitts.

Bevorzugt sieht die Erfindung vor, daß das erste Ele- ment mit dem zweiten Element mittels Schweißen, Kleben, Clinchen oder Umbiegen verbunden wird. Zweckmäßigerwei- se wird das erste Element mit dem zweiten Element durch Fügen mittels Laserstrahl verbunden.

Mindestens eines der Elemente kann ein Hohlprofil sein, 25 das durch Innenhochdruckumformen insbesondere Hydrofor- ming, oder als Rollprofil vorgefertigt wird.

Die Aufnahmeöffnung in dem ersten Element, der mindes- tens eine Ausschnitt des ersten Elements und der min- destens eine Verbindungsabschnitt des zweiten Elements können durch Laserschneiden mit hoher Präzision herge- stellt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausfüh- rungsbeispiels erläutert, wobei auf eine Zeichnung Be- zug genommen ist, in der Figur 1 eine perspektivische schematische Ansicht eines Teils einer Rahmenstruktur zeigt, die aus mehreren rohrförmigen Elementen besteht ; Figur 2 eine perspektivische schematische Ansicht der Rahmenstruktur nach Figur 1 aus einem anderen Blickwin- kel zeigt ; Figur 3 eine Schnittansicht der Rahmenstruktur nach Figur 1 und 2 entlang Linie III-III in Figur 1 zeigt ; Figur 4 eine vergrößerte Darstellung der Rahmenstruktur in dem mit IV bezeichneten Bereich in Figur 2 zeigt.

Figur 1 und 2 zeigen in unterschiedlichen perspektivi- schen Ansichten Ausschnitte einer erfindungsgemäß zu- sammengesetzten Rahmenstruktur, wobei (teilweise) eine B-Säule 2, ein Längsträger 4, ein Querträger 6, ein innerer Schweller 8 sowie ein äußerer Schweller 10 dar- gestellt sind. Obwohl die Elemente 2 bis 10 in Figur 1 und 2 als Rechteckprofile bzw. als mehrfach abgekante- tes Profil (äußerer Schweller 10) dargestellt sind, bestehen die genannten Rahmenteile bei einer realen Kraftfahrzeug-Rahmenstruktur, die in diesem Fall auch als Spaceframe-Struktur bezeichnet wird, in der Regel aus dreidimensional verformten Hohlprofilen, die insbe- sondere durch Innenhochdruckumformen (IHU-Profile) her- gestellt sind, beispielsweise durch Hydroforming. Auch die Herstellung als Rollprofil ist möglich. Beispiels- weise können die B-Säule und die Träger als IHU-Profile und die Schweller als Rollprofil hergestellt sein. Mit Ausnahme des äußeren Schwellers 10 weisen sämtliche Hohlprofile in der Regel eine geschlossene, d. h. rohr- förmige bzw. rohrartige Querschnittsform auf. In der Regel bestehen die Elemente aus Stahl, wobei allerdings auch Leichtmetalle wie Aluminium möglich sind.

Die erfindungsgemäße Rahmenstruktur und das erfindungs- gemäße Fügeverfahren bzw. Verfahren zum Herstellen ei- ner Rahmenstruktur kann am besten anhand der Verbindung zwischen der B-Säule 2 und dem Längsträger 4 erläutert werden, wobei die B-Säule 2 das erste rohrförmige Ele- ment und der Längsträger 4 das zweite rohrförmige Ele- ment bildet.

In einem ersten Schritt wird in dem ersten Element 2 eine Aufnahmeöffnung 12 hergestellt, die in Form und Größe der Umfangskontur des zweiten Elements 4 an der- jenigen Stelle des zweiten Elements entspricht, die der späteren Fügeposition entspricht, d. h. an der Stelle, an der später die Aufnahmeöffnung 12 das zweite Element umschließt. Die Aufnahmeöffnung 12 wird bevorzugt im Laserschneidverfahren ausgeführt, da die Elemente der Rahmenstruktur ohnehin in der Regel auf einer Laser- schneidanlage bearbeitet werden (Beschneiden auf Länge und Einschneiden sonstiger Öffnungen).

In einem zweiten Schritt wird auf einer der Aufnahme- öffnung 12 gegenüber liegenden Seite des ersten Ele- ments 2 mindestens ein Ausschnitt zum Aufnehmen von mindestens einem noch zu erläuternden Verbindungsab- schnitt des zweiten Elements eingebracht, wobei in die- sem Beispiel vier längliche, schlitzartige Ausschnitte 14 eingebracht werden. Die Breite b der Ausschnitte 14 entspricht der Wandstärke d2 des zweiten Elements 4.

Auch dieser Vorgang erfolgt vorteilhafterweise im Zuge der Herstellung des ersten Elements auf der Laser- schneidanlage, auf der auch die Aufnahmeöffnung 12 ein- gebracht wird.

In einem dritten Fertigungsschritt wird an dem zweiten Element 4 mindestens ein Verbindungsabschnitt herge- stellt, im vorliegenden Beispiel vier Verbindungsab- schnitte 16. Die Verbindungsabschnitte 16 bestehen in dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus stirnseitig an einem Endabschnitt 4a des zweiten Elements 4 vorste- henden Bereichen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die vier stegartigen, vorstehenden Verbindungsab- schnitte 16 dadurch hergestellt, daß im Bereich der Stirnseite des Endabschnitts 4a vier Eckbereiche 18 des Elements 4 ausgeschnitten worden sind. Die Ausschnitte 14 und Verbindungsabschnitte 16 sind so bemessen, daß die Verbindungsabschnitte 16 in die Ausschnitte 14 ein- setzbar sind.

Obwohl in dem hier dargestellten Beispiel die Verbin- dungsabschnitte durch gerade Seitenabschnitte des zwei- ten Elements gebildet sind, während Eckbereiche ausge- schnitten sind, so daß die geraden Verbindungsabschnit- te gegenüber den ausgeschnittenen Eckbereichen vorste- hen, ist auch eine umgekehrte Konfiguration möglich, bei der Eckbereiche vorstehen und vier jeweils zwischen benachbarten Eckbereichen befindliche Teile der geraden Seitenabschnitte ausgeschnitten sind. Wesentlich ist nur, daß durch die zwischen den Ausschnitten 14 des ersten Elements verbleibenden Bereiche ermöglicht wird, daß ein umschlossener Materialbereich 20 des ersten Elements in unveränderter Position gehalten wird, bis das zweite Element eingesetzt und verschweißt ist. Zum Zwecke einer optimalen Verbindungsfestigkeit sollten selbstverständlich die Verbindungsabschnitte 16 des zweiten Elements 4 einen möglichst großen Anteil des stirnseitigen Umfangs des zweiten Elements ausmachen, da an zwischen den Verbindungsabschnitten befindlichen, nicht vorstehenden Bereichen keine Schweißverbindung vorgenommen werden kann.

Zum Herstellen der Verbindung wird anschließend in ei- nem vierten Schritt das zweite Element 4 mit seinem Endabschnitt 4a in die Aufnahmeöffnung 12 und mit den Verbindungsabschnitten 16 in die Ausschnitte 14 einge- setzt, wobei im Falle einer Laserschneidbearbeitung ein geringes Spiel herstellbar ist, so daß bereits in die- sem Stadium eine nahezu formschlüssige Verbindung gege- ben ist..

Figur 3 und 4 zeigen diesen zusammengesetzten Zustand im einzelnen, wobei zunächst erkennbar ist, daß die Verbindungsabschnitte 16 gegenüber den nicht in die Ausschnitte 14 eingesetzten Bereichen (Eckbereiche 18) des Endabschnitts des zweiten Elements um einen Abstand h vorstehen, der zumindest gleich und bevorzugt etwas größer ist als die Wandstärke dl des ersten Elements im Bereich der Ausschnitte 14. Dadurch ist gewährleistet, daß die Verbindungsabschnitte 16 mindestens bündig mit der Außenfläche 22 des ersten Elements 2 sind, bevor- zugt aber noch etwas darüber hinaus vorstehen, wie Fi- gur 3 und 4 zeigen, so daß hier eine Schweißverbindung o. ä. vorgenommen werden kann. Des weiteren entsteht hierdurch der Vorteil, daß eventuell bestehende Ferti- gungstoleranzen der einzelnen Bauteile und Vorrichtun- gen bzw. des gesamten Fügeprozesses minimiert werden.

In einem fünften Schritt werden nun die Elemente 2,4 im Bereich der Aufnahmeöffnung und im Bereich der Ver- bindungsabschnitte kraftschlüssig miteinander verbun- den, was insbesondere durch Laserfügeverfahren erfolgt.

Da wie erläutert im Laserschneidverfahren geringe Bau- teiltoleranzen insbesondere im Bereich der Aufnahmeöff- nung 12 und der Ausschnitte 14 bzw. der Verbindungsab- schnitte 16 möglich sind, können auf diese Weise quali- tativ hochwertige Schweißverbindungen (T-Stoß- Verbindung bzw. umlaufende T-Stoß-Verbindung). herge- stellt werden.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das zweite Element 4 sowohl im Bereich der Aufnah- meöffnung 12 als auch im Bereich seiner Stirnseite an den Verbindungsabschnitten 16 praktisch über seinen gesamten Umfang hinweg mit dem ersten Element kraft- und formschlüssig verbunden (gefügt) ist, wobei aber dennoch im Bereich der Stirnseite des zweiten Elements das erste Elemente ungeschwächt bleibt, d. h. daß der der Querschnittsfläche des zweiten Elements entspre- chende, von den Ausschnitten 14 bzw. den Verbindungsab- schnitten 16 umschlossene Materialbereich 20 an Ort und Stelle verbleibt, ohne daß in aufwendiger Weise ein separates Schließteil angefertigt und eingefügt werden muß, wie dies beim Stand der Technik der Fall ist. Er- findungsgemäß besteht gegenüber der herkömmlichen Lö- sung mit einem Schließteil weiter der Vorteil, daß der umschlossene Bereich 20, da er nicht nachträglich ein- gesetzt werden muß, automatisch exakt in der Ebene des umgebenden Materials des zweiten Elements liegt und dadurch seitlichen Beanspruchungen (z. B. im Falle eine Aufpralls) besonders gut widersteht.

Gegenüber herkömmlichen Fügeverfahren besteht bei der Erfindung unter Verwendung des Laserschweißens ein wei- terer Vorteil darin, daß bei Verwendung verzinkter Tei- le eine wesentlich geringere Verbrennung der Zinkaufla- ge eintritt, und da$ aufgrund des T-Stoßes keine Entga- sungsmaßnahmen notwendig sind, wie sie beispielsweise bei einem herkömmlichen Überlappstoß unvermeidlich sind.

Die beschriebene Rahmenstruktur ist auch in anderen technischen Gebieten, z. B. im Behälterbau, einsetzbar.

Bezuaszeichenliste 2 B-Säule (erstes Elemente) 4 Längsträger (zweites Element) 4a Endabschnitt 6 Querträger 8 innerer Schweller 10 äußerer Schweller 12 Aufnahmeöffnung (an 2) 14 Ausschnitt (an 2) 16 Verbindungsabschnitt (an 4) 18 Eckbereich 20 umschlossener Materialbereich 22 Außenfläche (von 4) h Höhe (von 16) \ dl Wandstärke (von 2) d2 Wandstärke (von 4) b Breite (von 14)