CN103348066A - 用于格栅支撑梁的机械接合装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供一种具有纵向方向（X）和横向方向（Y）的用于格栅支撑梁（2）的创新性机械接合装置（1），所述机械接合装置（1）至少包括第一弦杆（5）、第一斜杆（6）、以及用于结合所述第一弦杆（5）和所述第一斜杆（6）的连接元件（7），其中所述第一弦杆（5）、所述第一斜杆（6）、以及所述连接元件（7）中的每个由挤压铝型材制成，所述连接元件（7）至少包括：第一附接部（8），具有与所述第一弦杆（5）接触的第一接触表面（9）；以及第二附接部（10），具有与所述第一斜杆（6）的邻接表面（12）接触的第二接触表面（11），所述第一接触表面（9）包括在所述横向方向（Y）上延伸并接合于布置在所述第一弦杆（5）内的至少一个相应槽形凹口（14）中的至少一个肋状突起（13），并且所述第二接触表面（11）通过至少一个紧固件（15）压在所述第一斜杆（6）的所述邻接表面（12）上，所述紧固件的纵向方向与所述第一斜杆（6）的纵向方向（16）基本平行地布置。

Description

用于格栅支撑梁的机械接合装置
技术领域
本发明涉及一种具有纵向方向和横向方向的用于格栅（lattice）支撑梁的机械接合装置，并且还涉及一种用于制造这种接合装置的方法。机械接合装置至少包括第一弦杆（chord member，弦构件）、第一斜杆（diagonalmember，斜构件）、以及用于结合所述第一弦杆和所述第一斜杆的连接元件。
背景技术
传统上格构梁通过将弦杆和斜杆焊接在一起而制成。现有技术文献GB927,917公开了一种由杆状构件构成的焊接的三维格构梁，其中，适于制造框格式格构梁的材料包括钢、铝、塑料和任何其他可焊接材料。该设计的缺陷是低承载能力，至少在使用铝时是这样。
因此需要一种除去上述缺点的改良的轻质格构梁。
概要
本发明的目的是提供一种用于格栅支撑梁的创新性机械接合装置，其中，所述机械接合装置具有纵向方向和横向方向，至少包括第一弦杆、第一斜杆、以及用于结合所述第一弦杆和所述第一斜杆的连接元件，其中，部分地避免了上述问题。所述目的通过权利要求1的特征部分的特征实现，其中，所述第一弦杆、所述第一斜杆、以及所述连接元件中的每个由挤压铝型材制成。
其中，所述连接元件至少包括：第一附接部，具有与所述第一弦杆接触的第一接触表面，以及第二附接部，具有与所述第一斜杆的邻接表面接触的第二接触表面，其中，所述第一接触表面包括在所述横向方向上延伸并接合于布置在所述第一弦杆内的至少一个相应槽形凹口内的至少一个肋状突起，并且其中，所述第二接触表面通过至少一个紧固件压在所述第一斜杆的所述邻接表面上，所述紧固件的纵向方向与所述第一斜杆的纵向方向基本平行地布置。
通过铝质斜杆和铝质弦杆的焊接而结合的格构梁的接合装置不论是短期还是长期由于疲劳而受到热影响区内的材料的严重削弱。因此，热影响区内所允许的应力非常有限，这样导致相对低的承载能力。可行的补救方法是为接合装置的构件提供增加的材料厚度，或者使用其他材料，例如钢。然而两种替代方法均会导致格构梁的重量增加。根据本发明的接合装置通过提供其中不再需要梁构件的焊接的机械接合装置来解决上述问题。
机械接合装置的一个重要方面是在使载荷交替的过程中接合装置内出现的机械间隙量。接合装置中的机械间隙导致承载能力降低，这是因为所述机械间隙由每个接合装置累积并导致在高负载下梁挠度增加，致使梁强度的削弱，还影响了格构梁的固有频率。机械接合装置内的间隙源可来自在接合装置的设计中所使用的机械紧固件的布置。由于销/螺纹构件和孔（其中布置有销/螺纹构件）之间的直径差异，垂直于载荷传递方向布置的销或者螺纹紧固件的使用时常产生间隙。根据本发明的接合装置通过提供这样的机械接合装置解决了所述问题，即，在该装置中，紧固件基本平行于斜杆的纵向方向布置。从而完全消除了连接元件和斜杆之间的连接间隙。
机械接合装置的另一重要方面是施加在任何夹持装置上的剪力水平，所述夹持装置使所述第一接触表面压在所述第一弦杆上。剪力由于将斜杆内的压缩力和张力传递至弦杆以及从弦杆传出而产生。剪力通常部分地通过弦杆和斜杆之间的接触表面处的摩擦阻力以及部分地通过用于将第一接触表面夹持在第一弦杆上的夹持装置本身而传递至弦杆。增加的夹持应力产生增加的摩擦阻力，因此在某种程度上缓和夹持装置。然而，在某种程度上仅能在铝梁构造中施加高强度摩擦夹持螺栓，所述摩擦夹持螺栓通过增加夹持力提供了增加的摩擦阻力，这是由于高强度摩擦夹持螺栓的钢材料和弦杆和斜杆的铝材料之间的热膨胀差异所致。根据本发明的接合装置通过提供一种这样的机械接合装置来解决上述问题，即，在该机械接合装置中，所述第一接触表面包括至少一个肋状突起，该突起在所述横向方向上延伸并接合于布置在所述第一弦杆内的至少一个相应槽形凹口内。肋状突起在槽形凹口内的接合提供了一种用于在第一斜杆和第一弦杆之间传递压缩力和张力的有效且节约成本的解决方案，因此至少部分地减轻了夹持装置的剪应力。结果，在维持或者降低应力水平的情况下，可制造较小的和/或含有较少构件的夹持装置。
总之，该创新性机械接合装置提供一种具有相对高承载能力的轻质格构梁。
另外，本发明目的还额外地提供一种用于制造机械接合装置的创新性方法，其中，部分地避免了上述问题。该目的通过权利要求15的特征部分的特征实现，其包括以下步骤：挤压和切割形成所述第一弦杆的第一铝型材，以及在所述第一弦杆内加工出至少一个槽形凹口。挤压和切割形成包括邻接表面的所述第一斜杆的第二铝型材。在垂直于所述横向方向的平面内挤压具有与连接元件的横截面形状基本对应的横截面形状的第三铝型材，以及在纵向剖面内切割所述第三铝型材，以产生至少一个分离的连接元件，该连接元件至少包括具有第一接触表面的第一附接部、以及具有第二接触表面的第二附接部，其中，所述第一接触表面包括在所述横向方向上延伸的至少一个肋状突起。组装至少所述第一弦杆、所述第一斜杆、以及所述连接元件，使得所述第一接触表面接触所述第一弦杆、所述第二接触表面接触所述邻接表面、以及所述至少一个肋状突起接合所述至少一个槽形凹口。并且最后，通过至少一个紧固件将所述第二接触表面压在所述邻接表面上，与所述第一斜杆的纵向方向基本平行地布置所述紧固件的纵向方向。
其他优势通过实施从属权利要求的一个或若干特征实现。有利地所述第一接触表面通过至少一个紧固件压在所述第一弦杆上，以提供结合和夹持所述零件的快速、可靠且节约成本的解决方案。
有利地，至少一个紧固件布置在所述第一附接部的孔或者切口内，并且布置在所述第一弦杆的相应孔或者切口内，以提供紧凑的机械接合装置设计。
有利地，连接元件由所述挤压铝型材的纵向剖面制成，以提供机械接合装置的节约成本且灵活的制造过程。
有利地，第二附接部包括凸缘，所述凸缘包括位于其中的至少一个孔或者切口，所述孔或者切口至少部分地围绕所述至少一个紧固件。凸缘提供了第二附接装置的轻质且坚固设计。
有利地，凸缘具有矩形形状并且在其每个拐角区域内包括一个孔或者切口。矩形是一种经济形状，因为矩形形状是连接元件的制造过程的直接结果。因此，无需为了获得精巧的连接元件而对凸缘进行重大修改。此外，矩形形状与斜杆的矩形形状很好地对应。
有利地，连接元件还至少包括连接所述第一和第二附接部的平面本体部，其中，所述凸缘的平面垂直于所述平面本体部的平面。
于是，到达和来自斜杆的力有效地在凸缘和第一附接部之间传递，在平面本体部内不会产生很大的弯曲力矩。平面构造同样是连接元件的经济制造过程的结果。
有利地，第一接触表面包括在所述横向方向上延伸并接合于布置在所述第一弦杆内的至少一个相应槽形凹口内的至少两个肋状突起，并且优选地包括在所述横向方向上延伸并接合于布置在所述第一弦杆内的至少三个相应槽形凹口内的至少三个肋状突起。选择肋状突起和槽形凹口的数量、形式、尺寸、以及分隔距离，以适合每个格栅支撑梁的具体要求。
有利地，至少一个肋状突起在所述横向方向上在所述连接元件的整个横向长度上延伸。这样简化了连接元件的制造。
有利地，至少一个肋状突起在由所述纵向方向和腹板（web）方向定义的第一平面内具有锥形横截面形状，和/或所述至少一个相应槽形凹口在所述第一平面内具有锥形横截面形状。锥形横截面形状降低或消除了所述弦杆和所述连接元件之间的连接的间隙水平。
有利地，至少一个肋状突起相对于所述至少一个相应槽形凹口尺寸过大，这样降低或者消除了所述第一弦杆和所述连接元件之间的连接的间隙水平。
有利地，至少一个肋状突起在所述连接元件的挤压过程中整体地形成，并且所述弦杆的至少一个相应槽形凹口在所述弦杆的挤压之后优选地通过切割操作或者铣削操作机械地产生。这样简化了和提供了连接元件的更经济制造。
有利地，紧固件设置有螺纹，并且有利地第一斜杆设有至少一个整体形成的附接孔，以用于通过螺纹接收所述至少一个紧固件。这样简化了和提供了斜杆的更经济制造，并且使得坚固的连接成为可能。
有利地，连接所述连接元件和所述第一斜杆的至少一个紧固件是螺纹成型螺丝。因此，不必执行额外的现有螺纹成型步骤。
有利地，机械接合装置还包括由挤压铝型材制成的第二斜杆，所述连接元件还包括具有与所述第二斜杆的邻接表面接触的第三接触表面的第三附接部，并且所述第三接触表面通过至少一个紧固件压在所述第二斜杆的所述邻接表面上，所述紧固件的纵向方向基本平行于所述第二斜杆的纵向方向布置。如果斜杆紧密地布置，将两个斜杆连接至弦杆的机械接合装置是有利的替代方案，其中，每个斜杆具有单独的取向。如果斜杆较分散地布置，则用于单个斜杆的连接元件较为有利。
附图的简述
现在将参考附图详细描述本发明，其中：
图1示出根据本发明的格栅支撑梁的一部分的透视图；
图2示出图1的格栅支撑梁的侧视图；
图3示出根据本发明的机械接合装置的侧视图；
图4示出图3的机械接合装置的透视图；
图5示出根据本发明的连接元件的侧视图；
图6示出具有锥形肋状突起的创新性连接元件的区段；
图7示出根据本发明的第一弦杆的端视图；
图8示出图7的第一弦杆的侧视图；以及
图9示出根据本发明的第一斜杆的端视图。
详述
图1示意性示出根据本发明的铝质格栅支撑梁2，其包括第一弦杆5、第二弦杆31、以及用于使所述第一和第二弦杆5、31相互连接的多个斜杆6、25。提供机械接合装置1以用于连接每个所述弦杆5、31和相应斜杆6、25。每个机械接合装置1包括纵向方向X、垂直于纵向方向X的横向方向Y、以及垂直于纵向方向X和横向方向Y两者的腹板方向Z。纵向方向X和腹板方向Z共同定义第一平面，在这样的情况中，该第一平面可还标记为竖直平面，即，支撑梁2基本是二维的并竖立地布置且第一弦杆5位于第二弦杆31的顶部上。当格栅支撑梁包括两个笔直的和平行的弦杆时，如图1所示，所述方向X、Y、Z对于支撑梁2的所有接合装置都是相同的，并且当第一弦杆5具有弯曲形状时，纵向方向X由弯曲的弦杆5在机械接合装置的中心附接点处的切线定义。
图2示出具有多个根据本发明第一实施例的机械接合装置1的图1的格栅支撑梁2的侧视图。相同格栅支撑梁2的所有接合装置1的形式和形状优选相同，以使制造格栅支撑梁2所需的不同部件的数量减至最小。机械接合装置1通过连接元件7机械地连接第一弦杆5和第一和第二斜杆6、25。每个第一弦杆5、第一和第二斜杆6、25、以及连接元件7由挤压的铝型材制成，以便提供可通过节约成本的过程而制造的轻质格栅支撑梁。铝材料是适于挤压并且具有高强度的铝合金。第一弦杆5以及第一和第二斜杆6、25优选制成空心的，从而进一步增强所述构件的强度以及减轻重量。根据第一实施例的连接元件7由实心铝型材制成，但是可替代地依据格栅支撑梁的期望形状和使用可以由空心型材制成。
第一斜杆6和第二斜杆25相对于第一弦杆5的倾斜角α和β分别通常在>0°至<90°的范围内，即，使得斜杆6、25即不垂直于也不平行于弦杆5、31。至少根据格栅支撑梁2的整体形状、尺寸、所需的承载能力，以及格栅支撑梁2的单独构件5、6、25、31的材料强度和尺寸来选择最终倾斜角。
图3示意性地示出根据本发明第一实施例的机械接合装置1的侧视图，图4示出相同装置的对应三维图，图5示出组装之前作为分离零件的连接元件7。连接元件7包括具有与第一弦杆5接触的第一接触表面9的第一附接部8。第一接触表面9包括在横向方向Y上延伸的多个肋状突起13，其中，每个肋状突起13接合于布置在所述第一弦杆5内的相应槽形凹口14内。该类型的装置可还被标记为榫眼和榫接合。
第一接触表面9布置成通过多个紧固件17压在所述第一斜杆5上，所述紧固件优选具有螺纹并且布置在第一附接部8的孔18和第一弦杆5的相应孔19内。在本发明的范围内可以有将第一弦杆5夹持在第一接触表面9上的其他装置。例如，紧固件17可布置在切口而不是孔内。在本文中，切口被定义为在使得紧固件17可侧向地插入所述切口中的方向上侧向地打开的孔，因此简化了紧固件17的组装。第一弦杆5可还设置有包括相应孔19的纵向凸缘。该布置进一步简化了组装，因为紧固件17可以布置在第一弦杆5的外侧上，因此简化了在组装过程中对紧固件17的处理。此外，在螺纹紧固件的情况中，不再需要任何固定工具，以用于紧固螺纹紧固件17的头部，防止在第一弦杆5内旋转。否则，这可通过在第一弦杆5内延伸的内部通道22来布置。螺纹紧固件17可包括布置成接合螺母的螺钉、或者布置成接合先前在例如第一弦杆5内制成的螺纹的螺钉、或者布置成在相应孔19内切削或者滚动出螺纹的具有螺纹的螺钉。
每个肋状突起13布置成接合相应槽形凹口14。通常肋状突起13在横向方向Y上在连接元件7的整个横向长度上延伸。这是由制造过程所致，其中，连接元件7由挤压铝型材的纵向剖面制成。因此，首先将纵向方向铝型材挤压成具有大体上对应于连接元件7的期望最终形状的横截面。随后，垂直于型材的纵向方向切割型材，从而提供大量的源自每个单个型材的连接元件7。通过提供具有纵向延伸的肋状突起13的挤压型材，这些突起13将在挤压方向上在连接元件7的整个长度上延伸。此外，在所述连接元件7的挤压过程中整体形成肋状突起13。
有利地，在由所述纵向方向X和腹板方向Z定义的第一平面内，肋状突起13具有锥形横截面形状，如图6所示。每个突起13的横向侧壁33共同形成角度θ≠0°。优选地，角度θ在0.5°-25°的范围内。结果，所述至少一个杆的纵向方向X上的底宽大于纵向方向X上的顶宽。锥形横截面形状沿突起13的整个横向长度是不变的。突起13的锥形形状与槽形凹口14的形状配合，使得在将连接元件7和第一弦杆5压在一起之后，进一步降低或者甚至消除所述第一弦杆5和所述连接元件7之间的连接的间隙水平。这是槽形凹口14的形状的结果，所述凹口披露了比突起13的锥形形状小的锥形横截面形状，以便在槽形凹口14内形成肋状突起13的楔入效应。楔入效应随着逐渐将连接元件7和第一弦杆5压在一起而增加。优选地，形成具有矩形横截面形状的槽形凹口14，优选地在所述第一弦杆5的挤压之后通过切割或者铣削操作机械地产生。因此，通过在横向方向Y上在第一弦杆5内切割出凹口14而形成所述槽形凹口14。槽形凹口14优选在横向方向Y上在第一弦杆1的整个长度上延伸，这是由于简化了其制造。
用于在槽形凹口14内形成肋状突起13的楔入效应的可替代方案是，在所述第一平面内，提供相应的具有锥形横截面形状的槽形凹口14，并且肋状突起13具有比凹口14的锥形小的锥形横截面形状。在将连接元件7和第一弦杆5压在一起的过程中，降低了或者甚至消除了所述第一弦杆5和所述连接元件7之间的连接的间隙水平。
用于在槽形凹口14内形成肋状突起13的楔入效应的再一可替代方案是，使肋状突起13相对于相应的槽形凹口14过大，以便降低或者甚至消除所述第一弦杆5和所述连接元件7之间的连接的间隙水平。
可替代地，肋状突起13和槽形凹口14可呈现其他相应的形状，例如底切形状等。重要的是，肋状突起13可以接合在槽形凹口14中，从而仅通过突起/凹口13、14在第一斜杆6和第一弦杆5之间在纵向方向上有效地传递力。总之，选择突起13和相应凹槽14的尺寸、形式和数量，以便在不超过所允许的所述第一弦杆5的应力水平的情况下可将纵向方向X上的所有力传递至第一弦杆5。
连接元件7还包括第二附接部10，该第二附接部具有与第一斜杆6的邻接表面12接触的第二接触表面11。第二接触表面11通过优选设置有螺纹的紧固件压在第一斜杆6的邻接表面12上。本发明的一个重要方面在于，紧固件15的纵向方向与第一斜杆6的纵向方向16大体平行地布置，因为该构造保证在所述零件6、7之间是否正确执行无间隙接合，并且在组装由机械接合装置1所形成的格栅支撑梁2时，无间隙接合是最重要的。如果因为任何原因紧固件15的纵向方向应在一定程度上偏离与第一斜杆6的纵向方向16平行，同样实现无间隙接合的发明构思。因此，紧固件15的纵向方向准确地平行于第一斜杆6的纵向方向不是关键的，而是仅充分地平行，从而允许紧固件15将第二接触表面11压在邻接表面12。然而，紧固件15的纵向方向和第一斜杆6的纵向方向16的准确平行布置是优选的，这是由于简化了附接并使可获得的压力最大。
连接元件7还包括连接第一和第二附接部8、10的平面主体部22。平面主体部22在一平面内延伸，所述平面优选平行于第一斜杆6的纵向方向16，使得能在平面主体部22或者在其端部处不产生任何弯曲力或者转动扭矩的情况下将第一斜杆6的压缩力和张力传递至第一弦杆5。由挤压型材的形状产生平面主体部22的平面形状，由此制成连接元件7，并且可呈现期望的非平面形状。根据又一个可替代方法，平面主体部22可由彼此并列布置的两个平面或者非平面的区段构成。这两个区段优选从凸缘20的侧面区域突出，并且为布置成用于接收紧固件15的至少一个孔提供凸缘的中心表面区。该构造通常导致较刚性的设计。平面主体部22从第一附接部8的纵向端部区域突出，但是可替代地平面主体部可从第一附接部8的另一个区域突出，例如其中心区域，因此形成了较紧凑的总体设计。
第二附接部10包括凸缘20，以用于将连接元件7接合至第一斜杆6。凸缘具有矩形形状，并且包括布置在其每个拐角内且用于接收紧固件15的孔21。孔可与切口互换，这些切口仅部分地围绕紧固件15以简化组装。凸缘20布置成使得凸缘20的平面垂直于第一斜杆6的纵向方向16，以便尽可能地消除紧固件15内的剪力。平面主体部22从凸缘20居中地突出，从而尽可能地消除凸缘20的转动扭矩。在描述连接元件7之后，重要的是，注意到连接元件7实际上被制成单件，第一附接部8、平面主体部、以及凸缘20全部整体形成。
紧固件15优选设置有头部和螺纹杆，并且紧固件优选通过螺纹接合在第一斜杆6的整体形成的附接孔24中，所述第一斜杆优选具有矩形横截面形状。因此，附接孔24布置在第一斜杆6的每个拐角区域内。附接孔24还优选形成于第一斜杆6的外壁内，使得获得了光滑且干净的外表面，简化了第一斜杆6的运输和处理，并且使其外形美观得到改善。紧固件15优选为螺纹成型螺丝，其通过同时在附接孔24内自攻或滚压出螺纹而形成螺纹，以接合紧固件15。每个格栅支撑梁2的斜杆整体形成为单个零件。
可以不同于图4所示的布置第一斜杆6的附接孔24。例如，依据凸缘20的形状以及第一斜杆6，紧固件15可接合第一斜杆6的中心附接孔，只要紧固件15的纵向方向基本上平行于第一斜杆6的纵向方向布置。
可替代地，第一斜杆6可设置有附接至斜杆6端部的凸缘，其中，凸缘布置成与连接元件7的凸缘20匹配和接合。
连接元件7还包括第三附接部26，该第三附接部具有与第二斜杆25邻接表面28接触的第三接触表面27，所述第二斜杆同样优选由空心挤压铝型材制成。通过优选设置有螺纹的紧固件29，第三接触表面27压在第二斜杆25的邻接表面28。为了实现无间隙接合，此处同样重要的是，紧固件29的纵向方向基本上平行于第二斜杆25的纵向方向30。第一和第二附接部10、26、以及第一和第二斜杆6、25的设计优选是同样的，其中，仅其纵向方向16、30不同。连接元件7还具有相对于垂直于纵向方向X的平面为镜面对称形状，并且布置在机械接合装置1的中心。
图7示出第一弦杆5的端视图，所述第一弦杆具有空心矩形形状。内部通道32以及两个外部通道33清晰可见。在形成外部通道33侧壁的材料内切割出槽形凹口14。因此，外部通道部分地用于减少在制造槽形凹口14的过程中所必须移除的材料的量，并且部分地加强第一弦杆5的面向第一接触表面9的壁。图8示出第一弦杆的相应侧视图，其中槽形凹口14清晰可见。
图9示出第一斜杆的端视图，所述第一斜杆具有空心矩形形状和位于每个拐角区域内的整体形成的附接孔24。横截面形状并不限制于矩形，而是作为可替代方案，可应用圆形、三角形、椭圆形形状等等。
下面将公开用于制造机械接合装置1的优选方法。首先，必须制造形成机械接合装置1的零件。
通过挤压具有对应于第一弦杆5的横截面形状的横截面形状的第一铝型材制造第一弦杆5。随后，将第一铝型材经切割成具有期望的长度，在第一弦杆5内加工出至少一个槽形凹口14。通过挤压具有对应于第一斜杆6的横截面形状的横截面形状的第二铝型材制造第一斜杆6。随后，将第二铝型材切割成具有期望的长度，并呈现至少一个邻接表面12。首先通过在垂直于横向方向Y的平面内挤压具有基本上对应于连接元件7的横截面形状的横截面形状的第三铝型材、并且然后在纵向剖面内切割所述第三铝型材以产生单个连接元件7来制造连接元件7，所述连接元件形成为至少包括具有第一接触表面9的第一附接部8、以及具有第二接触表面11的第二附接部10。第一接触表面9包括在所述横向方向Y上延伸的至少一个肋状突起13。
在垂直于横向方向Y的平面内，第三铝型材的横截面形状可不同于完成的连接元件7的横截面形状，如果由于例如具体接合装置而使得连接元件的设计要求是这样时，或者如果由于挤压过程中的限制而使得第三挤压型材无法根据连接元件7的期望最终形状形成时。在垂直于横向方向Y的平面内，第三铝型材的横截面形状优选与连接元件7的横截面形状相同，从而使连接元件7的挤压和切割之后的额外的制造步骤减至最少。最后，必须在第一弦杆5和连接元件7内形成孔，例如通过钻孔，以用于在机械接合装置1的组装过程中接收紧固件。可替代地，如果这样更加方便，可在组装之后形成用于接收紧固件的孔。
组装第一弦杆5、第一斜杆6、以及连接元件7的步骤导致第一接触表面9和第一弦杆5之间的接触、第二接触表面11和邻接表面12之间的接触、以及肋状突起13和槽形凹口14的接合。此后，安装和固定紧固件15，从而将第二接触表面11压在邻接表面12上，其中，基本上平行于第一斜杆6的纵向方向16布置紧固件15的纵向方向。并且通过紧固件17将第一附接部8紧固至第一弦杆5。
图2所示的格栅支撑梁实际上是具有两弦杆5、31的二维梁，并且相对于在横向方向Y上的延伸，在腹板方向Z上具有较大延伸。然而，如权利要求所定义的，根据本发明的机械接合装置1可等同地应用于制造具有三个以上的弦杆以及连接所述弦杆的斜杆的三维格栅支撑梁。例如，三角格栅支撑梁具有三个弦杆，或者矩形格栅支撑梁具有四个弦杆。有利地，该构造内的弦杆设计成不仅连接至单个平面内的斜杆，而且连接至若干不同平面内的斜杆，据此优选设计弦杆的横截面形状。使用仅用于该特定平面的连接元件将来自每个平面的斜杆附接至弦杆，或者连接元件自身设计成使用单个连接元件连接来自不同平面的斜杆。此外，根据附图中公开的实施例的机械接合装置1包括两个斜杆6、25，而根据本发明的机械接合装置1可还适应包括单个斜杆6，其中，连接元件7仅包括第一和第二附接部8、10。因此，这种连接元件7相对于垂直于纵向方向X的平面将未呈现镜面对称形状，并且布置在机械接合装置1的中心。
本发明并非限制于所呈现的特定实施例，而是包括落在本权利要求的范围内的所有变型。机械接合装置的所呈现的制造步骤的内部次序不应被认为限制保护范围，这些步骤在本领域技术人员的认识范围内可改变。当然，可变化格栅支撑梁的整体形状，从而形成例如平行的弦梁，如图1、2所示，或者形成倾斜的、锥形的、倒置的、或者弯曲的梁等等。在包括基本上水平并列布置并且共同承载载荷的多个这样的格栅支撑梁的结构中，格栅支撑梁主要被构造为顶部或者底部支撑梁，其中，整个顶部或者底部的跨度可达到例如40米。
术语斜杆被认为涵盖使格栅支撑梁的第一和第二弦杆互连的所有不同种类的构件，并且可还被标记为腹杆。
术语弦杆被认为涵盖彼此隔开并且通过形成格栅支撑梁的主要结构的斜杆互连的所有不同种类的细长构件。
术语机械接合装置被认为涵盖所有非焊接接合装置，即，其中不使用焊接来结合共同形成格栅支撑梁的不同零件。
术语格栅支撑梁被认为涵盖由通过腹杆互连的弦杆制造的所有类型的空间架构支撑结构。用于相同装置的其他术语为格栅龙骨、格栅桁架。
术语紧固件并不限制于螺纹紧固件，而是被认为涵盖能产生用于将至少两个分开的零件夹持在一起的压缩力的所有类型的紧固件。紧固件包括定义纵向方向的至少一个细长构件，细长构件布置成呈现用于抵消所述压缩力的张力。优选紧固件为具有头部和螺纹柄的螺纹紧固件，但是可替代地可以由铆接紧固件、哈克紧固件、具有与楔子布置相配合以用于产生所述压缩力等等的细长构件的紧固件组件形成。所有紧固件相同的是，紧固件分别夹持连接元件与斜杆和第一弦杆。此外，由紧固件产生的夹持力与相关联的斜杆的纵向方向对齐。
权利要求中提及的参考标号不应被认为限制受权利要求保护的主题的范围，并且这些参考标号仅用于使权利要求更易于理解。
参考标号表
1        机械接合装置
2        格栅支撑梁
X        纵向方向
Y        横向方向
5        第一弦杆
6        第一斜杆
7        连接元件
8        第一附接部
9        第一接触表面
10       第二附接部
11       第二接触表面
12       第一斜杆的邻接表面
13       肋状突起
14       槽形凹口
15       紧固件
16       第一斜杆的纵向方向
17       紧固件
18        孔
19        相应孔
20        凸缘
21        凸缘的孔
22        平面本体部
Z         腹板方向
24        附接孔
25        第二斜杆
26        第三附接部
27        第三接触表面
28        第二斜杆的邻接表面
29        紧固件
30        第二斜杆的纵向方向
31        第二弦杆
32        内部通道
33        外部通道

Claims (15)

1.一种用于格栅支撑梁（2）的机械接合装置（1），所述机械接合装置（1）具有纵向方向（X）和横向方向（Y），并至少包括第一弦杆（5）、第一斜杆（6）、以及用于结合所述第一弦杆（5）和所述第一斜杆（6）的连接元件（7），其特征在于
所述第一弦杆（5）、所述第一斜杆（6）、以及所述连接元件（7）中的每个由挤压铝型材制成；
所述连接元件（7）至少包括：第一附接部（8），具有与所述第一弦杆（5）接触的第一接触表面（9）；以及第二附接部（10），具有与所述第一斜杆（6）的邻接表面（12）接触的第二接触表面（11）；
所述第一接触表面（9）包括在所述横向方向（Y）上延伸并接合于布置在所述第一弦杆（5）内的至少一个相应槽形凹口（14）中的至少一个肋状突起（13）；
所述第二接触表面（11）通过至少一个紧固件（15）压在所述第一斜杆（6）的所述邻接表面（12）上，所述紧固件的纵向方向与所述第一斜杆（6）的纵向方向（16）基本平行地布置。
2.根据权利要求1所述的机械接合装置（1），其特征在于，所述第一接触表面（9）通过至少一个紧固件（17）压在所述第一弦杆（5）上。
3.根据权利要求2所述的机械接合装置（1），其特征在于，所述至少一个紧固件（17）布置在所述第一附接部（8）的孔或者切口（18）内，并布置在所述第一弦杆（5）的相应孔或者切口（19）内。
4.根据前述权利要求中任一项所述的机械接合装置（1），其特征在于，所述连接元件（7）由所述挤压铝型材的纵向剖面制成。
5.根据前述权利要求中任一项所述的机械接合装置（1），其特征在于，所述第二附接部（10）包括凸缘（20），所述凸缘包括位于其中的至少一个孔或者切口（21），所述孔或者切口（21）至少部分地围绕所述至少一个紧固件（15）。
6.根据权利要求5所述的机械接合装置（1），其特征在于，所述凸缘（20）具有矩形形状并在其每个拐角区域内包括一个孔或者切口（21）。
7.根据权利要求5或6所述的机械接合装置（1），其特征在于，所述连接元件（7）还至少包括连接所述第一和第二附接部（8、10）的平面本体部（22），其中，所述凸缘（20）的平面垂直于所述平面本体部（22）的平面。
8.根据前述权利要求中任一项所述的机械接合装置（1），其特征在于，所述第一接触表面（9）包括在所述横向方向（Y）上延伸并接合于布置在所述第一弦杆（5）内的至少两个相应槽形凹口（14）中的至少两个肋状突起（13），并且优选地包括在所述横向方向（Y）上延伸并接合于布置在所述第一弦杆（5）内的至少三个相应槽形凹口（14）中的至少三个肋状突起（13）。
9.根据前述权利要求中任一项所述的机械接合装置（1），其特征在于，所述至少一个肋状突起（13）在所述横向方向（Y）上在所述连接元件（7）的整个横向长度上延伸。
10.根据前述权利要求中任一项所述的机械接合装置（1），其特征在于，所述至少一个肋状突起（13）在由所述纵向方向（X）和腹板方向（Z）定义的第一平面内具有锥形横截面形状，和/或所述至少一个相应槽形凹口（14）在所述第一平面内具有锥形横截面形状，从而降低所述第一弦杆（5）与所述连接元件（7）之间的连接的间隙水平。
11.根据前述权利要求中任一项所述的机械接合装置（1），其特征在于，所述至少一个肋状突起（13）在所述连接元件（7）的挤压过程中整体地形成，并且所述第一弦杆（5）的所述至少一个相应槽形凹口（14）在所述第一弦杆（5）的挤压之后优选地通过切割或者铣削操作机械地产生。
12.根据前述权利要求中任一项所述的机械接合装置（1），其特征在于，所述至少一个紧固件（15）设置有螺纹，并且所述第一斜杆（6）设置有至少一个整体形成的附接孔（24），以用于通过螺纹接收所述至少一个紧固件（15）。
13.根据前述权利要求中任一项所述的机械接合装置（1），其特征在于，所述机械接合装置（1）还包括由挤压铝型材制成的第二斜杆（25）；
所述连接元件（7）还包括具有与所述第二斜杆（25）的邻接表面（28）接触的第三接触表面（27）的第三附接部（26）；
所述第三接触表面（27）通过至少一个紧固件（29）压在所述第二斜杆（25）的所述邻接表面（28）上，所述紧固件的纵向方向与所述第二斜杆（25）的纵向方向（30）基本平行地布置。
14.格栅支撑梁（2），至少包括第一弦杆（5）、第二弦杆（31）、多个斜杆（6、25），其特征在于，所述格栅支撑梁（2）还包括多个根据前述权利要求中任一项所述的机械接合装置（1），以用于结合至少所述第一和第二弦杆（5、31）与所述多个斜杆（6、25）。
15.用于制造用于格栅支撑梁（2）的机械接合装置（1）的方法，所述机械接合装置（1）具有纵向方向（X）和横向方向（Y），并至少包括第一弦杆（5）、第一斜杆（6）、以及用于结合所述第一弦杆（5）和所述第一斜杆（6）的连接元件（7），其特征在于包括以下步骤：
-挤压和切割形成所述第一弦杆（5）的第一铝型材；
-在所述第一弦杆（5）内加工出至少一个槽形凹口（14）；
-挤压和切割形成包括邻接表面（12）的所述第一斜杆（6）的第二铝型材；
-在垂直于所述横向方向（Y）的平面内挤压具有与所述连接元件（7）的横截面形状基本对应的横截面形状的第三铝型材；
-在纵向剖面内切割所述第三铝型材，以产生至少一个分离的连接元件（7），所述连接元件至少包括具有第一接触表面（9）的第一附接部（8）、以及具有第二接触表面（11）的第二附接部（10），其中，所述第一接触表面（9）包括在所述横向方向（Y）上延伸的至少一个肋状突起（13）；
-组装至少所述第一弦杆（5）、所述第一斜杆（6）、以及所述连接元件（7），使得所述第一接触表面（9）接触所述第一弦杆（5）、所述第二接触表面（11）接触所述邻接表面（12）、以及所述至少一个肋状突起（13）接合所述至少一个槽形凹口（14）；以及
-通过至少一个紧固件（15）将所述第二接触表面（11）压在所述邻接表面（12）上，与所述第一斜杆（6）的纵向方向（16）基本平行地布置所述紧固件的纵向方向。
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