Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Karosseriestruktur, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, in Knotenbauweise mit zumindest einem Knotenelement, das Rahmenprofilteile miteinander verbindet.

Es sind Karosseriestrukturen für Kraftfahrzeuge aus einem Aluminiumwerkstoff bekannt, bei denen Strangpressprofile über Knoten aus Druckguss miteinander verbunden werden. Zudem ist es bekannt bei einer Karosseriestruktur Knoten und daran angebundene Profilteile in Mischbauweise, d.h. mit Elementen aus unterschiedlichen Werkstoffen auszuführen. Zum Beispiel ist in der DE 19808392 A1 vorgeschlagen mittels Leichtmetall-Gussknoten Kunststoffprofile miteinander zu verbinden. Ebenso ist in der DE 102010013344 A1 beschrieben, einen

Karosserierohbau unter anderem aus einem Tragrahmen auszubilden, der sogenannte Knotenvorrichtungen aufweist, die aus einem Aluminiumguss ausgebildet sind und die Profile aus faserverstärktem Kunststoff miteinander verbinden. Bekannte Karosseriestrukturen sind insbesondere hinsichtlich einer hinreichenden Steifigkeit für einen Normalbetrieb eines Kraftfahrzeugs und hinsichtlich einer Insassensicherheit im Falle einer Kollision konstruiert.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Karosseriestruktur in

Knotenbauweise zu schaffen, die leicht ist und kostengünstiger herzustellen ist und trotzdem die Anforderungen an die Karosseriestruktur in einem Kollisionslastfall erfüllt.

Diese Aufgabe wird durch eine Karosseriestruktur in Knotenbauweise gelöst, die die Kombination der Merkmale von Patentanspruch 1 aufweist. Bevorzugte

Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen aufgeführt.

Eine Karosseriestruktur in Knotenbauweise gemäß der vorliegenden Erfindung hat zumindest zwei Rahmenprofilteilen aus Faserverbundwerkstoff und einem

Knotenelement, das die Rahmenprofilteile miteinander verbindet. Das Knotenelement weist Aufnahmen für die Rahmenprofilteile auf. Das Knotenelement ist aus zumindest zwei metallischen Blechschalen ausgebildet ist. Das

Knotenelement ist demnach weder aus einem Metallguss noch aus einem

Faserverbundwerkstoff hergestellt.

Blechschalen sind besonders kostengünstig in großer Stückzahl herstellbar, insbesondere im Vergleich zu Gussteilen sind Blechschalen zumindest für einfachere Geometrien kostengünstiger. Dadurch, dass das Knotenelemenf aus zumindest zwei Teilen ausgebildet ist, lassen sich sehr stabile dreidimensionale Knotenelemente in Blechschalenbauweise erstellen. Ebenso sind die

Rahmenprofilteile aus Faserkunststoffverbund vergleichsweise günstig herstellbar. Darüber ist diese Konstruktion auch insofern vorteilhaft, da die Rahmenprofilteile aus Faserkunststoffverbund eher spröde nach geringer elastischer Deformation versagen, während Knotenelemente in Schaienbauweise und aus metallischem Werkstoff bei Überbeanspruchung plastisch verformbar sind. Dies ermöglicht trotz der Bauweise mit Rahmenprofilteilen aus Faserverbundwerkstoff eine insgesamt größere plastische Verformbarkeit der Karosseriestruktur im Vergleich zu einer Karosseriestruktur, deren Knotenelemente ebenfalls aus Faserverbundwerkstoff hergestellt sind. Die erfindungsgemäße Karosseriestruktur weist im Verhältnis zu einem Gewicht eine hohe Steifigkeit für einen Normalbetrieb der Karosseriestruktur als auch eine hohe Festigkeit in einem Kollisionslastfall auf, wobei durch das Knotenelement aus zumindest zwei metallischen Blechschalen eine

Wahrscheinlichkeit eines Auftretens eines plötzlichen Versagens der

Karosseriestruktur und insbesondere der Rahmenprofilteile beispielsweise bei deren Beanspruchung durch Biegung im Kollisionslastfall vermindert ist.

Blechschalen sind insbesondere dreidimensionale Elemente, die durch

beispielsweise kaltes und/oder warmes Umformen von Blechhalbzeugen hergestellt sind.

Die Karosseriestruktur ist beispielsweise die Karosseriestruktur eines

Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftfahrzeugs, die bestimmte Erfordernisse bei einer Kollision des Kraftfahrzeugs zum Schutz von Insassen des Kraftfahrzeugs erfüllen muss. Faserverbundwerkstoff ist insbesondere ein mit Fasern verstärkter Kunststoff. Mit anderen Worten weist der Faserverbundwerkstoff eine Matrix aus Kunststoff auf, in der Fasern zur Verbesserung der Festigkeitseigenschaften des Kunststoffes eingebunden sind.

Dabei kann das Rahmenprofilteil aus Endlosfasern ausgebildet sein. Die

Endlosfasern können zuvor in einem Flechtprozess oder einem Wickelprozess oder einem anderen Verfahren zu einem Faserhalbzeug vorbereitet worden sein. Der Einsatz von triaxial geflochtenen Endlosfasern ist dabei bevorzugt. Die Fasern können Kohlenstofffasern aber auch andere geeignete Fasern sein. Die

Kunststoffmatrix kann sowohl ein duroplastischer, z.B. Epoxid, als auch ein thermoplastischer Kunststoff sein.

Selbstverständlich kann eine Karosseriestruktur in Knotenbauweise aus einer Vielzahl von Rahmenprofilteilen und diese verbindenden Knotenelementen aufgebaut sein. Dabei können alle Knotenelemente und Rahmenprofilteile vorteilhaft hinsichtlich Steifigkeit und Festigkeit der Karosseriestruktur geeignet

zusammenwirken.

Knotenelemente können auch aus mehr als zwei Blechschalen aufgebaut sein, was beispielsweise bei einer komplexen Geometrie, die mit zwei Blechschalen nicht darstellbar ist, vorteilhaft ist.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist das Knotenelement derart ausgebildet, dass es im Fall einer Kollision eines Kraftfahrzeugs, das die Karosseriestruktur aufweist, bei einer vorbestimmten Kraft plastisch verformbar ist.

Vorteilhaft weisen die Blechschalen jeweils einen Verbindungsflansch auf, über den die beiden Blechschalen miteinander verbunden sind. Bei mehr als zwei

Blechschalen des Knotenelements sind vorteilhaft alle Blechschalen über Flansche miteinander verbunden. Verbindungsflansche ermöglichen eine besonderes einfache Verbindung der

Blechschalen,

Bevorzugt sind die Blechschalen reibschlüsstg oder/und formschlüssig oder/und stoffschlüssig miteinander verbunden. Beispiele derartiger Verbindungen sind Schweißverbindungen, Klebeverbindungen und

Bolzenverbindungen - Schrauben oder Nieten -, die auch beliebig miteinander kombiniert werden können.

Insbesondere sind diese Verbindungen bei Verbindung von

Verbindungbindungsflanschen gut geeignet.

Diese Verbindungen von Blechschalen lassen sich auch einfach automatisiert realisieren.

Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung können die

Rahmenprofilteile reibschlüssig oder/und formschlüssig oder/und stoffschlüssig, insbesondere durch Kleben oder/und durch eine Bolzenverbindung mit der zugehörigen Aufnahme des Knotenelements verbunden sein.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung kann ein Rahmenprofilteil oder können beide Rahmenprofilteile ein geschlossenes Hohlprofil aufweisen. D.h. ein Querschnitt des Hohlprofils quer zu seiner Längserstreckung ist geschlossen.

Ein geschlossenes Hohlprofil ist hinsichtlich Biegebeanspruchungen in alle

Richtungen des Rahmenprofilteils vorteilhaft und damit gegenüber einem offenen Profilquerschnitt stabiler.

Bevorzugt ist zumindest eine Aufnahme derart ausgebildet ist, dass sie einen äußeren Umfang des zughörigen Rahmenprofilteüs umgreift bzw. umfasst. D.h. ein äußerer Umfang eines Befestigungsabschnitts des Rahmenprofilteüs wird von der Aufnahme bevorzugt vollständig umgeben. Das Rahmenprofilteil ist also vorteilhaft mit seinem Befestigungsabschnitt in die Aufnahme gesteckt. Umgekehrt kann zumindest eine Aufnahme auch derart ausgebildet sein, dass sie einen Vorsprung aufweist, den das zugehörige Rahmenprofilteil umgreift. In diesem Fall dies die Rahmenprofilteil mit seinem Befestigungsabschnitt bevorzugt auf die Aufnahme besteckt.

Gemäß einer Weiterbildung sind die Rahmenprofilteile Karosserieelemente einer Fahrgastzelle. Beispielsweise kann ein Rahmenprofilteil ein Dachrahmenelement bzw. ein Dachseitenrahmenelement sein. Ferner kann ein Rahmenprofilteil ein Karosseriesäulenelement. Weiterhin kann ein Rahmenprofilteil ein

Dachquerspriegelelement. Darüber hinaus kann ein Rahmenprofilteil ein

Seitenschwellerelement sein. Zusätzlich oder alternativ kann ein Rahmenprofilteil ein Bodenquerspriegelelement sein.

Die gesamte Fahrgastzelle oder Abschnitte der Fahrgastzelle können aus der erfindungsgemäßen Karosseriestruktur aufgebaut sein.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung verbindet das Knotenelement drei oder vier Rahmenprofilteile miteinander. Beispielsweise kann das Knotenelement ein Dachsäulenelement, insbesondere eine B-Säule, einen Dachrahmen bzw.

Dachseitenrahmen und ein Dachquerspriegelelement miteinander verbinden.

Die Blechschalen sind besonders vorteilhaft aus Stahlblechen.

Stahlbleche lassen sich besonders leicht und kostengünstig umformen und weisen eine vorteilhafte Fähigkeit zur plastischen Verformung auf, weisen also eine gewisse Duktilität auf.

Vorstehend aufgezeigte Weiterbildungen der Erfindung können soweit sinnvoll und möglich beliebig miteinander kombiniert werden.

Es folgt eine Kurzbeschreibung der Zeichnungen. Fig. 1 zeigt in einer schematischen Perspektivansicht eine Karosseriestruktur mit einem Knotenelement und Rahmenprofilteilen eines Kraftfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine schematische Schnittansicht durch das Knotenelement mit den Rahmenprofilteilen gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Fig. 3 zeigt eine andere schematische Schnittansicht durch das Knotenelement gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter

Bezugnahme auf Figuren 1 bis 3 beschrieben.

In Figur 1 ist in einer schematischen Perspektivansicht eine Karosseriestruktur mit einem Knotenelement 7 sowie einem Dachseitenrahmenelement bzw.

Dachrahmenelement 1, einem B-Säulenelement 3 und einem

Dachquerspriegelelement 5 als Rahmenprofilteile gemäß der vorliegenden

Erfindung gezeigt. Insbesondere ist die gezeigte Karosseriestruktur ein Teilabschnitt einer Fahrgastzelle eines Personenkraftfahrzeugs.

Figur 2 zeigen einen Schnitt durch das Knotenelement 7 entlang der Längsachsen des B-Säulenelements 3 und des Dachquerspriegelelements 5 und quer durch das Dachseitenrahmenelement 1. Figur 3 zeigt im Wesentlichen parallel zu der

Schnittebene von Figur 2 einen Schnitt durch das Knoteneiement 7 und quer zu dem Dachseitenrahmenelement 1. Wie aus den Schnittansichten in Figuren 2 und 3 hervorgeht, ist das Knotenelement 7 aus genau zwei aneinander befestigen

Stahlblechschalen 76, 78 ausgebildet. Ferner weist das Knotenelement 7 eine Aufnahme 71 zur Aufnahme des Dachseitenrahmenelements 1 , eine Aufnahme 73 zur Aufnahme des B-Säulenelements 3 und eine Aufnahme 75 zur Aufnahme des Dachquerspriegelelements 5 auf. Die Blechschale 76 weist insgesamt vier

Verbindungsflansche 77 (wie in Figur 1 gezeigt ist) zwischen den Aufnahmen 71 , 73, 75 auf. Ferner weist dementsprechend die Blechschale 78 vier

Verbindungsflansche 79 zwischen den Aufnahmen 71 , 73, 75 auf. Die Verbindungsflansche 77 sind geeignet durch Schweißen oder/und Kleben mit den gegenüberliegenden Verbindungsflanschen 79 verbunden, so dass die

Blechschalen 76, 78 miteinander verbunden sind und diese das Knotenelement 7 ausbilden.

Wie aus Figur 2 und 3 ersichtlich ist, weist das Dachseitenrahmenelement 1 in einem Schnitt quer zu seiner Längsachse ein geschlossenes Hohlprofil auf. Ebenso weisen das B-Säulenelement 3 und das Dachquerspriegelelement 5 in einem Schnitt quer zu ihren Langsachsen ein geschlossenes Hohlprofil auf.

Alle Rahmenprofilteile gemäß dem Ausführungsbeispiel bestehen aus einem Faserverbundwerkstoff, der beispielsweise geflochtene oder gewickelte oder anderweitig angeordnete Endlosfasern aus Kohlenstoff enthält. Es kann aber auch eines der Rahmenprofilteile aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet sein, wobei das Knotenelement zumindest zwei Rahmenprofilteile aus einem

Faserve rb u ndwerkstoff erfindungsgemäß miteinander verbindet.

Das Dachquerspriegelelement 1 ist durch die Aufnahme 71 des Knotenelements 7 gesteckt, wobei ein mittlerer Abschnitt des Dachquerspriegelements 1 zumindest durch Kleben mit der Aufnahme 71 des Knotenelements 7 verbunden ist. Ferner ist ein Endabschnitt des B-Säulenelements 3 in die Aufnahme 73 gesteckt und mit dieser zumindest durch Kleben verbunden. Darüber hinaus ist ein Endabschnitt des Dachquerspriegelelements 5 in die Aufnahme 75 gesteckt und mit dieser zumindest durch Kleben verbunden. Es können alternativ oder zusätzlich andere

Verbindungsformen zwischen den Elementen verwendet sein.

Das Knotenelement 7 ist durch die Stahlblechschalen 76, 78 derart ausgebildet ist, dass es im Fall einer Seitenkollision eines Kraftfahrzeugs, das die

Karosseriestruktur aufweist, d.h. wenn beispielsweise ein Kollisionsgegner auf eine B-Säule mit dem B-Säulenelement 3 triff, bei einer vorbestimmten Kraft plastisch verformbar ist. Eine Verformung der B-Säule wird also insbesondere durch eine plastische Verformung des Knotenelements 7 ermöglicht, wobei das B- Säulenelement 3 selbst wenig verformt wird und ein sprödes Versagen und damit ein Brechen des B-Säulenelements 3 durch eine Biegebeanspruchung hierdurch bis zu einer vorbestimmten Kollisionslast unterbunden wird.

Erfindungsgennäß ist das Knotenelement 7 aus den Stahlblechschalen 76 und 78 ausgebildet und ist nicht aus einem Gussteil geformt. Dies ermöglicht eine besonders kostengünstige Fertigung des Knotenelments 7, wobei trotzdem die Erfordernisse einer hinreichenden Duktilität des Knotenelements 7 für den

Kollisionslastfall erfüllt werden können. Die Rahmenprofilteile 1 , 3, 5 aus

Faserverbundwerkstoff ermöglichen eine besonders leichte Bauweise der

Karosseriestruktur bei hoher Festigkeit und Steifigkeit