CN104110572A - 空心型材连接部-角撑板 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于在其外部区域用与待连接的空心型材(H1、H2、H3)的端部区域接触的角撑板(K1、K2)连接至少两个空心型材(H1、H2、H3)的空心型材连接部,其中至少空心型材(H1、H2、H3)的端部区域的横截面具有由腹板或肋(S、R)形成的轮廓,其中角撑板(K1、K2)和空心型材(H1、H2、H3)通过摩擦搅拌焊接相互连接,其中通过摩擦搅拌焊接产生的连接部(V)沿着型材的肋或腹板(S、R)延伸。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于在其外部区域用与待连接的空心型材的端部区域接触的角撑板(gusset plate)连接至少两个空心型材的空心型材连接部(hollow profile connection),其中至少空心型材的端部区域的横截面具有由腹板或肋形成的轮廓,其中角撑板和空心型材通过摩擦搅拌焊接相互连接,其中通过摩擦搅拌焊接产生的连接部沿着型材的腹板或肋延伸。
背景技术
金属空心型材借助设置在型材之间的角撑板频繁而有效地连接,并随后通过焊接连接在型材上。出于重量原因,在机动车辆制造中,一般使用由铝构成的空心型材,同样地角撑板由铝制成。
在常规焊缝形成期间,施加高热量,引起组件的变形。对尺寸精度产生不利影响。为了产生平坦和因此稳定的连接,在板材中必须开孔以形成塞焊缝或槽焊缝(plug or slot welds)。此外,在焊接期间,存在必须以复杂的方式从表面去除的喷溅。
借助摩擦搅拌焊接或间接的摩擦搅拌焊接,由铝构成的板材可以在施加低热量的情况下相互连接。一个板材置于另一个之上,并且摩擦搅拌焊接工具在压力下置于一个板材的上侧并且沿着指定的连接线移动。产生连接部。然而,在空心型材的情况中使用是不可能的。
DE10 2010 018 504A1公开了使用摩擦搅拌焊接生产空心型材的方法。由铝合金构成的半成品部件沿着连接线借助由摩擦搅拌焊接形成的焊缝进行连接。在焊接期间,从下侧支撑焊接区域的后座(counter holder)被引入到型材中。
位于一个平面内的两个板材沿着它们的接触线借助摩擦搅拌焊接进行的焊接在DE10 2010 003 742A1中进行了描述。
在JP2004 261 859A中示出了在空心型材上一平面内相互靠近的两个板材的连接。借助工具,板材借助摩擦搅拌焊接沿着边界相互焊接,边界形成为间隙;同时金属带材也置于间隙中。
在JP2001 233 208A中示出了通过将两个成型部分结合在一起并且通过沿着结合线借助摩擦搅拌焊接连接成型部分来生产空心型材部分。
在DE100 11 593A1中示出了通过搭接焊生产低扭曲框架结构的方法。插入到待连接管端的T形角撑件在此作为三个管的连接元件。与插入的角撑件重叠的管端区域借助旋转工具进行摩擦搅拌焊接,从而在摩擦搅拌焊接的环境下管材料可以连接到角撑件的材料。
JP11 226 759A也描述了型材部分借助摩擦搅拌焊接的连接。相互待连接的部分相对彼此取向,吸收摩擦搅拌焊接期间产生的压缩力的压件同时在各部分的接触区域内焊接。
发明内容
本发明的目的是提出一种采用相对现有类型有所改进的设计的空心型材连接部。
该目的通过独立权利要求的特征实现。改进从从属权利要求中体现。
根据本发明,为了连接至少两个空心型材,在外部区域提供至少一个角撑板,角撑板在其端部区域接触空心型材,其中空心型材的端部区域的横截面具有由腹板或肋形成的轮廓,其中角撑板和空心型材部分通过摩擦搅拌焊接相互连接。通过摩擦搅拌焊接产生的该连接部在角撑板和空心型材之间沿着肋或腹板延伸,也就是,在对应地因腹板或肋而压力密封的准确区域内的各自空心型材方向上延伸。通过摩擦搅拌焊接产生的连接部可以设计为点状和/或连续状和/或线状。
根据本发明的一个实施方式,空心型材被设计为挤压型材,并且具有由腹板或肋形成的空心腔室轮廓。横向穿过空心型材而延伸的腹板或肋以相应的压力密封的方式构造空心型材。
在本发明的另一实施方式中,产生所需压缩强度的型材被插入到空心型材的端部中。
插入到空心型材的端部中的型材部分可优选地设计为X形、星形或H形结构,其中其外部尺寸与空心型材的内轮廓匹配。型材部分可优选地生产为铝铸件、挤压部分或连铸部分(strand cast part)。在插入到型材中之后,以指定数量基本径向向外突出的肋接触型材的内侧,并且因此使其可以吸收从外部施加在空心型材上的压力。
角撑板借助至少一个摩擦搅拌焊缝连接到空心型材和被插入的型材部分。摩擦搅拌焊缝沿着在空心型材内部接触空心型材的一个肋延伸。可优选地,沿着在内部接触空心型材部分的肋形成多个摩擦搅拌焊缝。
相互连接至少两个空心型材的角撑区域可以由两个角撑板形成,其中后者以围绕空心型材端部的两个半壳体的形式组装在一起。摩擦搅拌焊缝在此形成在空心型材沿着被插入的型材部分的肋的重叠区域内。此外,摩擦搅拌焊缝还形成在角撑板的接触区域内。所述角撑板可优选地具有设计为接触和连接带材的一个或多个区域,并且其中可以形成用作连接部的摩擦搅拌焊缝。
在本发明的改进中,除了角撑板,设计为铸造角撑部分的角撑元件被插入到空心型材的端部中。插入到空心型材的端部中的截面以如同型材部分的方式设计,例如像具有大致径向向外突出的肋的H形、X形或星形轮廓。仍然在这个实施方式的情况中,摩擦搅拌焊缝形成在角撑板和空心型材之间沿着插入于各自空心型材中的角撑铸造部分端部的肋的重叠区域中。
本发明的改进在从属权利要求、说明书和附图中详细说明。
附图说明
本发明在以下参考附图以示例的方式进行描述,其中
图1以透视图的方式示出了具有被插入的型材件和两个角撑板的三个空心型材的连接部。
图2示出了在由两个角撑板围绕所述空心型材的区域内穿过空心型材端部的截面--具有被插入的型材件以及通过摩擦搅拌焊接产生的连接部。
图3示出了在空心型材的长度方向延伸的截面,在所述截面的端部区域具有被插入的型材部分。
图4示出了具有采用扩大部形式的边缘的型材部分的透视图。
图5示出了插入到空心型材的型材部分的透视图,具有采用扩大部形式的边缘并具有角撑板。
图6A、6B示出了本发明的另一实施方式,其中,除了角撑板,提供了设计为铸造部分的角撑部分。
图7示出了穿过空心型材的截面,具有角撑部分和角撑板的被插入端以及通过摩擦搅拌焊接形成的连接部。
图8示出了本发明的一个实施方式,其中一个或多个空心型材在内部具有肋。
图9示出了穿过具有被附接角撑板和摩擦搅拌焊缝的带肋空心型材的截面。
图10示出了另外的板材到采用挤压型材形式的空心型材的固定,和具有另外板材的板件。
图11示出了附接至采用挤压型材方式的空心型材的装置或设备。
具体实施方式
图1以透视图的方式描述了具有被插入的型材件P1、P2、P3和两个角撑板K1、K2的三个空心型材H1、H2、H3的连接部。角撑板K1在此从下部安装到空心型材H1、H2、H3的三个端部区域上并且与它们接触。从上部安装的第二角撑板K2还没有进入最终位置。
制造为挤压部分的型材件P1、P2、P3插入到空心型材H1、H2、H3的开口端。在图1中,所述型材件P1、P2、P3同时插入到各端中,并且还分离地示出为处于靠近空心型材部分H1、H2、H3相关端部的位置。空心型材H1、H2、H3具有不同的横截面,并且相应地,待插入的型材件P1、P2、P3设计为不同的带肋轮廓。
图2描述的是在由两个角撑板K1、K2围绕空心型材H2的区域穿过空心型材H2的端部的截面。在图1中,示出了视图的截面和方向。重新说明了被插入的型材件P2和通过摩擦搅拌焊接产生的连接部V。通过摩擦搅拌焊接产生的连接部V设计为沿着型材部分P2的肋R的线状或点状焊缝,并且连接角撑板K1或K2、空心型材H2和型材部分P2的肋R,肋在内部接触空心型材H2。
图3描述的是在具有被插入的型材部分P2的端部区域内在空心型材H2长度方向延伸的截面。型材部分P2借助销或螺钉ST固定,并且因此固定不会脱落。型材部分P2的一端具有扩大部,增宽边缘RA设计为扩大形状部分的形式。所述边缘RA用作当型材部分P2被引入到空心型材H2中时对型材部分P2的止挡,并且在插入期间和以及在用固定部件ST固定之前防止型材部分P2滑过和落入到空心型材中。
图4描述的是具有采用扩大部形式的边缘RA的型材部分P2的透视图。
图5描述的是具有两个角撑板K1、K2和三个空心型材H1、H2、H3的空心型材连接部。各具有采用扩大部形式的边缘RA的型材部分P1、P2、P3插入到空心型材H1、H2、H3的端部中。插入到空心型材部分H2中并且具有如图4设计的边缘RA的型材部分P2以放大的形式被另外重新说明。
图6a重新说明了本发明的另一实施方式,其中,除了角撑板K1、K2,设计为铸造部分的角撑部分KT具有采用成型形式的端部,被插入到空心型材H1、H2、H3中。
图6b中,空心型材H1、H2、H3、角撑板K1、K2和角撑部分这些部分以分解描述的方式重新说明。总之,面向空心型材H1和H2的角撑部分K2的那些端部还成以更大的角度--空心型材H1和H2大致彼此呈直角。
图7描述的是穿过具有角撑部分KT的被插入端的空心型材H3的截面,其标示在图6a中。由摩擦搅拌焊接产生的连接部V--焊缝或摩擦搅拌焊缝--沿着型材部分P2的肋R形成。借助连接部V,角撑板K1、K2、空心型材H3和角撑部分K2借助其肋R连接。
在图8中重新说明的本发明的实施方式使用空心型材H1、H2、H3,其已经具有腹板形式的内部肋并且因此形成单独的空心腔室。空心型材H1、H2、H3设计为挤压型材,并且以先前所述的方式连接至两个角撑板K1、K2。在角撑板K1、K2和空心型材H1、H2、H3之间,由摩擦搅拌焊接形成的连接部V在沿着形成肋的撑条或腹板S的区域内延伸。
图9重新详细说明了图8中示出的穿过空心型材的截面,空心型材设计为挤压型材、并具有角撑板K1、K2和连接部V,连接部V在沿着腹板S的区域内形成并且由摩擦搅拌焊接产生。所述连接部形成在沿着形成肋的腹板S的区域内。
使用采用挤压型材形式的剖面空心型材(profiled hollow profiles)允许将其它的主体部分另外固定到一个或多个空心型材。图10描述的是两个保持板B1、B2附接至例如如图9中所示的剖面空心型材H3。板材B1、B2借助由摩擦搅拌焊接产生的各连接部V附接至空心型材H3,其中连接部V准确形成在空心型材H3的肋的腹板S从内部引导到外轮廓上的区域中。同样地,连接部在空心型材H2的方向上延伸,也就是沿腹板S延伸。覆盖空心型材H3的面板BP附接至两个板材B1、B2。摩擦搅拌焊缝,还有点焊缝或冲压铆接连接部在此同样适合作为连接部。
图11描述的是改进本发明的进一步措施,其中例如电子控制装置等装置借助保持板HB附接至采用挤压型材形式(如图8所述)的空心型材H2。保持板HB借助由摩擦搅拌焊接形成的两个连接部而连接到空心型材。连接部V准确形成在空心型材H3的肋的腹板S从内部引导到外轮廓上的区域中。同样地,连接部在空心型材H2的方向上延伸,即沿腹板S延伸。
附图标记列表:
H1 空心型材
H2 空心型材
H3 空心型材
K1 角撑板
K2 角撑板
P1 型材部分
P2 型材部分
P3 型材部分
R 肋
S 腹板
RA 边缘
ST 销
KT 角撑部分
V 通过摩擦搅拌焊接形成的连接部
B1 板材、主体部分
B2 板材、主体部分
BP 面板
HB 保持板
G 装置、设备、控制装置
Claims (15)
1.一种用于在其外部区域用与待连接的空心型材(H1、H2、H3)的端部区域接触的角撑板(K1、K2)连接至少两个空心型材(H1、H2、H3)的空心型材连接部,其中至少空心型材(H1、H2、H3)的端部区域的横截面具有由腹板或肋(S、R)形成的轮廓,其中角撑板(K1、K2)和空心型材(H1、H2、H3)通过摩擦搅拌焊接相互连接,其中通过摩擦搅拌焊接产生的连接部(V)沿着型材的肋或腹板(S、R)延伸。
2.根据权利要求1所述的空心型材连接部,空心型材(H1、H2、H3)具有由腹板(S)形成的空心腔室轮廓。
3.根据权利要求1所述的空心型材连接部,空心型材(H1、H2、H3)是管状构造,具有带有肋(R)的可插入型材部分(P1、P2、P3)。
4.根据权利要求3所述的空心型材连接部,型材部分(P1、P2、P3)设计为大致X形部分、H形部分或星形部分。
5.根据权利要求3所述的空心型材连接部,型材部分(P1、P2、P3)借助销或螺钉形式的紧固部件固定在空心型材(H1、H2、H3)中。
6.根据权利要求3所述的空心型材连接部,型材部分(P1、P2、P3)具有边缘区域(RA),当型材部分(P1、P2、P3)插入到空心型材(H1、H2、H3)中时,边缘区域(RA)用作止挡。
7.根据权利要求1所述的空心型材连接部,空心型材(H1、H2、H3)可优选地由两个角撑板(K1、K2)连接,两个角撑板(K1、K2)以半壳体的方式安装在一起。
8.根据权利要求1所述的空心型材连接部,另外连接空心型材(H1、H2、H3)的角撑部分(KT)的带肋端部被插入到空心型材(H1、H2、H3)的端部区域中。
9.根据权利要求8所述的空心型材连接部,角撑部分(KT)设计为铸造部分,可优选地由铝构成。
10.根据权利要求1所述的空心型材连接部,空心型材(H1、H2、H3)设计为挤压型材部分。
11.根据权利要求3所述的空心型材连接部,型材部分(P1、P2、P3)设计为挤压型材部分。
12.根据权利要求1所述的空心型材连接部,空心型材(H1、H2、H3)由铝或铝合金制成。
13.根据权利要求3所述的空心型材连接部,型材部分(P1、P2、P3)由铝或铝合金制成。
14.根据权利要求10所述的空心型材连接部,另外的板材(B1、B2),特别是主体部分在沿着形成肋或型材的腹板(S)的区域中借助由摩擦搅拌焊接形成的连接部(V)附接至空心型材(H1、H2、H3)。
15.根据权利要求10所述的空心型材连接部,设计为保持板(HB)并且拟用于装置,特别是用于电子控制装置的保持器在沿着形成肋或型材的腹板(S)的区域中借助由摩擦搅拌焊接形成的连接部(V)附接至空心型材(H1、H2、H3)。
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