DE19937844A1 - Profilpaarung aus jeweils zwei in Abstand verlaufende Gurtwände aufweisenden Profilen - Google Patents

Profilpaarung aus jeweils zwei in Abstand verlaufende Gurtwände aufweisenden Profilen

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Abstract

Bei einer Profilpaarung aus jeweils zwei in Abstand verlaufende Gurtwände (15) aufweisenden - insbesondere aus einer Aluminiumlegierung stranggepressten - Profilen (10, 10¶a¶) werden von den Gurtwänden (15) des einen Profils (10¶a¶) ausgehende rippenartige Verbindungsteile (30) jeweils in eine Einformung (24¶a¶) des anderen Profils (10) eingebracht, bevor die Profile (10, 10¶a¶) an den Verbindungsteilen (30) miteinander verschweißt werden. Letztere werden an den Einformungswandungen zentriert und so der Versatz zwischen den benachbarten Profiloberflächen (12, 12¶a¶) sowie ein Überklettern mininiert. Da der Radius der querschnittlich teilkreisförmigen Kontur der nutartigen Einformung (24¶a¶) größer ist als der Radius der entsprechenden teilkreisförmigen Kontur des Verbindungsteils (30), erfolgt durch die Schweißspannungen eine Zwangszentrierung ohne Spiel. Die Verbindungsteile weisen jeweils eine zur Profilaußenfläche (12¶a¶) offene Längsnut (32) auf, die teilweise von einer Nase (13) des anderen Profils (10) übergriffen wird. Die Stirnfläche der Nase (13) bildet mit einer der Längsnut (32) zugeordneten geneigten Pultfläche einen sich zur Längsnut (32) hin verjüngenden, durch einen Spalt (38) mit der Längsnut verbundenen Rinnenraum (22).

Description

Die Erfindung betrifft eine Profilpaarung aus jeweils zwei in Abstand verlaufende Gurtwände aufweisenden Profilen - insbesondere aus einer Aluminiumlegierung stranggepresste Profile -, bei der ein rippenartiges Verbindungsteil des einen Profils in eine nutartige Einformung des anderen Profils eingebracht wird und anschließend die Profile an dem Verbindungsteil miteinander verschweißt werden.
Eine solche Profilpaarung ist der Schrift zum DE 296 14 329 U1 der Anmelderin zu entnehmen. Eine von einer Gurtwand ge­ kröpft abragende Einsatznase rechteckigen Querschnitts wird in eine Einsatznut anderen Querschnitts eingesetzt. Diese Einsatznut wird zum Profilinneren hin von einer gekrümmten Lippenleiste begrenzt. Die andere Gurtwand des Profils ist mit einer Anschlussrippe ausgestattet, die einer Anschluss­ rippe des zweiten Profils anliegt.
Im "Aluminium-Taschenbuch" Düsseldorf 1974, 13. Auflage, Seite 830, werden Flächenverbindungen für Leichtmetallteile beschrieben. Diese Literaturstelle erwähnt zudem auf Seite 827 sog. Stumpfnahtverbindungen mit Schweißfuge und Badsi­ cherung für Strangpressprofile.
Ein Mangel beim Zusammenfügen von Profilpaarungen ist in dem Zwang genauer Ausrichtung der zu verbindenden Teile zu­ einander zu sehen. Die Gurtoberflächen der benachbarten Profile sind oftmals zueinander versetzt, anstatt eine Ebene zu bilden, oder die Profilkanten überklettern einan­ der beim thermischen Zusammenfügen der Profile. Solche Mängel zu beseitigen sowie gegebenenfalls zusätzliche Schweisshilfen anzubieten, hat sich der Erfinder zum Ziel gesetzt.
Zur Lösung dieser Aufgabe führt die Lehre der unabhängigen Ansprüche; die Unteransprüche geben günstige Weiterbildun­ gen an. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kom­ binationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale.
Erfindungsgemäß ist das freie Ende des rippenartigen Ver­ bindungsteils des einen Profils an der Wandung der nutarti­ gen Einformung des anderen Profils zentrierbar geführt; das rippenartige Verbindungsteil weist eine zur Profilaussen­ fläche offene Längsnut auf, die wenigstens teilweise von einer Nase des anderen Profils übergriffen wird. Die Profilaussenflächen der Profile sollen in zentriertem Zu­ stand miteinander fluchten.
Sowohl das rippenartige Verbindungsteil als auch die ihn aufnehmende Längseinformung weist eine querschnittlich teilkreisförmige Kontur auf. Vorteilhafterweise soll der Radius der teilkreisförmigen Kontur der nutartigen Einfor­ mung größer sein als der Radius der entsprechenden teil­ kreisförmigen Kontur des Verbindungsteils. Dank dieser Aus­ gestaltung erfolgt durch die Schweißspannungen eine Zwangs­ zentrierung der Teile ohne Spiel; der kleinere Radius gleitet stets bis auf den vom größeren Radius bestimmten Grund herunter. Da somit der kleine Radius an jenem vom großen Radius bestimmten Grund einen definierten Anschlag­ punkt aufweist, kann ein vorgesehener Schweißspalt genau definiert werden.
Zur weiteren Verbesserung des Sitzes beider Anschlusspart­ ner kann die teilkreisförmige Kontur der Längseinformung zur Profilaussenfläche hin durch die tangierende Innenflä­ che der Nase fortgesetzt werden. Bevorzugt entspricht dabei das Kragmass der Nase zumindest der Wanddicke der Querwand bzw. der Gurtwände der Profile.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung soll die Stirn­ fläche der Nase mit einer der Längsnut zugeordneten geneig­ ten Pultfläche einen sich zur Längsnut hin verjüngenden Rinnenraum bilden; sowohl die Pultfläche als auch die Stirnfläche der Nase sind bevorzugt in einem Winkel zur Profiloberfläche hin so geneigt, dass sich ein Öffnungswin­ kel jenes Rinnenraumes von beispielsweise 70° ergibt.
Dank der erörterten Massgaben entstehen an dem eine sich beim Verbindungsvorgang bildende Schmelzschweissnaht auf­ nehmenden Rinnenraum eine Schweissfuge und eine Badsiche­ rung.
Zwischen dem Rinnenraum und jener Längsnut ergibt sich ein diese verbindender Spalt, der erfindungsgemäss von den Un­ terkanten der Stirnfläche des einen Profils sowie der von dem anderen Profil - oberhalb des aus der Ebene der Gurt­ wand in Richtung auf die Profilmittellinie hin versetzten rippenartigen Verbindungsteils - angebotenen Pultfläche begrenzt wird. Die Spaltbreite entspricht bei einer bevor­ zugten Ausführung höchstens der Breite der Längsnut, be­ vorzugt aber beträgt die Spaltbreite 1/20 bis 1/3 der Längsnutbreite. Diese Maßgaben können beispielsweise durch die Gestaltung der Paarung Steckrippe/Einsatznut erreicht werden; wie oben erwähnt, kann durch das Anstoßen des rippenartigen Verbindungsteils am Grunde der Einformung die Spaltbreite beim Konstruieren des Profils genau vorde­ finiert werden.
Vorteilhafterweise soll die Pultfläche einen die Längsnut teilweise übergreifenden Abschnitt der Gurtwand begrenzen, wobei die Breite des hinterschnittenen Nutabschnitts bevor­ zugt etwa einem Drittel der Nutenbreite entspricht. Dadurch mündet jener Spalt mittig - oder geringfügig aussermittig - in die Längsnut.
Im Rahmen der Erfindung liegt auch die beschriebene Verbin­ dungspaarung an beiden Gurtwänden vorzusehen, wobei sich die Rinnenräume jeweils zur Gurtaussenseite hin - also ge­ genläufig - öffnen.
Eine weitergehende Stabilität der verbundenen beiden Pro­ file wird dann erreicht, wenn die Längseinformung/en in eine die Gurtwände des einen Profils verbindenden Querwand eingebracht ist/sind; diese Querwand gewährleistet die ge­ naue Lage der Längseinformungen und unterstützt dadurch die Sicherheit der Verbindung. Dank deren wird der oben erör­ terte Spalt zwischen Rinnenraum und Längsnut exakt defi­ niert.
Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist ein Verfahren zum Verbinden einer Profilpaarung mittels ei­ nes Schweißvorganges zu sehen. Bei diesem wird vor dem thermischen Verbinden zumindest ein rippenartiger Verlänge­ rungsteil des einen Profils in eine dieses teilweise auf­ nehmende Vertiefung des anderen Profils eingefahren sowie das freie Ende des Verbindungsteils an der Wandung der Ver­ tiefung so geführt wird, dass während der thermischen Be­ einflussung des Werkstoffes die Verbindungspaarung aus Verbindungsteil und Vertiefung zentriert; der Versatz zwischen den benachbarten Profiloberflächen sowie das ge­ genseitige Überklettern der Gurtwandenden im Bereich des Rinnenraumes werden minimiert. Es erfolgt also - wie ge­ sagt - eine Selbstzentrierung während des Schweissvorgan­ ges durch die dabei entstehenden Spannungen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines be­ vorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in
Fig. 1 einen Querschnitt durch zwei einander - beispielsweise in einer Seitenwand eines Fahrzeuges - zugeordnete Strangpressprofile;
Fig. 2 den Stoßbereich der Strangpressprofile als vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1;
Fig. 3, 4 jeweils den Endbereich eines der Strangpressprofile.
Fig. 5 ein vergrößertes Detail aus Fig. 2, 4;
Fig. 6 einen Querschnitt durch eine andere Paarung zweier Strangpressprofile.
Ein aus einer Aluminiumlegierung stranggepresstes Hohlpro­ fil 10 der Höhe h von hier 50 mm weist gemäss Fig. 1, 2 zwei deren Außenflächen 12 bestimmende Gurtwände 14, 15 und letztere verbindende parallele - Kammern 16 begrenzende - Querwände 17, 18 auf. Die beiden Gurtwände 14, 15 ragen mit Nasen 13 über die zu einem benachbarten Hohlprofil 10 a hin gerichtete - in Fig. 1 rechte - endwärtige Querwand 18 um ein Kragmass b von etwa 4 mm hinaus, das geringfügig länger ist als die Wanddicke d von 3 mm der Querwand 18.
Die Stirnflächen 19 der Nasen 13 sind endwärts in einem Winkel w von etwa 55° zur Profilaußenfläche 12 so geneigt, dass sie jeweils mit einer entsprechend geneigten - von einer Endkante einer Gutwand 14 a bzw. 15 a des anderen Hohl­ profils 10 a gebildeten - Pultfläche 20 einen Rinnenraum 22 in der querschnittlichen Form eines - sich nach aussen öffnenden - gleichschenkeligen Dreiecks bestimmen.
An jede der beiden Nasen 13 schliesst zur Profilmittellinie M hin querschnittlich eine in die Querwand 18 - unter Bil­ dung gekrümmter Verbindungsbereiche 23 - eingeformte Ein­ satznut oder Längseinformung 24 teilkreisförmiger Kontur an; letztere wird zur Profilaussenseite hin durch die tan­ gential von ihr ausgehende Innenfläche 25 der jeweiligen Nase 13 einseitig verlängert.
Die Längseinformungen 24 nehmen jeweils eine endwärts ent­ sprechend teilkreisförmig gestaltete Einsatznase oder Steckrippe 26 des anderen Hohlprofils 1% auf; der mittige Abstand i der - zur anschließenden Gurtwand 14 a, 15 a hö­ henversetzten - Steckrippen 26 voneinander entspricht dem Mitteabstand i1 jener Längseinformung 24. Die Gurtwände 14 a, 15 a des in der Zeichnung rechten Hohlprofils 10 a sind durch geneigte Zwischenwände 28 verbunden. An den Enden der Hohlprofile 10, 10 a können beispielsweise glatte Querwände oder Querwände mit Anschlusselementen vorgesehen sein, etwa mit nach außen ragenden Steckrippen 30, deren Querschnitt nahezu einer Pfeilspitze entspricht.
In die Steckrippe 26 ist am Übergang zur Pultfläche 20 eine Längsnut 32 so eingeformt, dass die Pultfläche 20 einen hinterschneidenden Nutabschnitt 32 h begrenzt, dessen Breite n1 bei einer Nutbreite n von hier 8 mm etwa 3 mm misst, die Nutentiefe z etwas mehr als 2 mm. Die Breite q der Steck­ rippe 26 beträgt hier 11,5 mm.
Die beiden Hohlprofile 10, 10 a werden mittels ihrer beiden Steckpaarungen 24/26 aneinandergefügt, wobei die der Pro­ filmittellinie M zugekehrten und einander gegenüberliegen­ den Unterkanten 34, 36 der Stirnfläche 19 bzw. der Pult­ flächen 20 einen Spalt 38 der Weite e von etwa 0,5 mm be­ grenzen; dieser verbindet den beschriebenen Rinnenraum 22 mit der - von der Nase 13 des einen Hohlprofils 10 zu ei­ nem Hohlraum abgedeckten - Längsnut 32 des anderen Hohl­ profils 10 a. Jener Spalt 38 ist dank des Formschlusses zwischen den Steckrippen 26 und den sie aufnehmenden Ein­ satznuten oder Längseinformungen 24 definiert.
Die Fig. 1, 2 deuten im übrigen das Ende eines Hohlprofils 10 a an, dessen Steckrippen 26 in größerem Abstand zu einer Querwand 18 oder Zwischenwand 28 liegen, damit wenigstens eine der Gurtwände 14, 15 einen in Pfeilrichtung y frei einstellbaren Lappen anbietet.
In der Ausführung der Fig. 6 ist die Längseinformung 24 a nicht für einen Formschluss ausgebildet; sie weist eben­ falls einen querschnittlich teilkreisähnlichen Abschnitt auf, der - in Fig. 6 - nach unten hin in eine die Längs­ einformung 24 a öffnende, bei 40 angedeutete Krümmungslinie übergeht; in der so ausgebildeten Längseinformung 24 a kann sich die eine gratartige Endlinie 42 anbietende - oder in einer anderen Ausgestaltung querschnittlich teilkreisför­ mige - Steckrippe 30 selbstzentrieren. Beim Zusammen­ schweißen der Hohlprofile 10, 10 a ergibt sich hier eine selbstzentrierende Wirkung durch die entstehenden Spannun­ gen; der Kantenversatz, d. h. der senkrecht zur Profilmit­ tellinie M entstehende Abstand t der einen Profilaußen­ fläche 12 von der anderen Profilaußenfläche 12, 12 a - die beide eine Gurtoberfläche bilden - sowie ein mögliches Überklettern werden minimiert. Die - größeren Verzug auf­ nehmende - Schweißbadsicherung ist an der längeren Nase 13 vorgesehen, also an einer Innenwand, die nicht Sichtfläche ist.

Claims (21)

1. Profilpaarung aus jeweils zwei in Abstand verlaufende Gurtwände (12, 12 a) aufweisenden Profilen (10, 10 a), insbesondere aus einer Aluminiumlegierung strangge­ presste Profile, bei der ein rippenartiges Verbin­ dungsteil (30) des einen Profils (10 a) in eine nutar­ tige Einformung (24 a) des anderen Profils (10) einge­ bracht wird und anschliessend die Profile an dem Ver­ bindungsteil miteinander verschweißt werden, dadurch gekennzeichnet, dass das freie Ende (42) des rippenartigen Verbindungsteils (30) an der Wandung der Einformung (24 a) zentrierbar geführt ist, wobei das rippenartige Verbindungsteil eine zur Profilaußenfläche (12 a) offene Längsnut (32) aufweist, die wenigstens teilweise von einer Nase (13) des anderen Profils übergriffen ist.
2. Profilpaarung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilaußenflächen (12, 12 a) der Profile (10, 10 a) in zentriertem Zustand miteinander fluchten.
3. Profilpaarung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass sowohl der rippenartige Verbindungsteil (30) als auch die ihn aufnehmende nutartige Einformung (24 a) querschnittlich eine teilkreisförmige Kontur aufweisen.
4. Profilpaarung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Radius der teilkreisförmigen Kontur der nutartigen Einformung (24 a) grösser ist als der Ra­ dius der teilkreisförmigen Kontur des Verbindungsteils (30).
5. Profilpaarung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die nutartigen Längseinformung/en (24, 24 a) in eine die Gurtwände (14, 15; 14 a, 15 a) des einen Profils (10, 10 a) verbindende Querwand (18) eingebracht ist/sind.
6. Profilpaarung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, dass an die teilkreisförmige Kontur der nut­ artigen Einformung (24 a) eine von der Einformung weg gerichtete Krümmungslinie (40) einer Querwand (18) an­ schliesst (Fig. 6).
7. Profilpaarung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die teilkreisförmige Kontur der nutarti­ gen Einformung (24, 24 a) zur Profilaußenfläche (12) hin durch die tangierende Innenfläche (25) der Nase (13) fortgesetzt ist.
8. Profilpaarung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, gekenn­ zeichnet durch ein Kragmaß (b) der Nase (13), das zu­ mindest der Wanddicke (d) der Gurtwände (14, 15; 14 a, 15 a) und/oder der Querwand (17, 18) entspricht.
9. Profilpaarung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche (19) der Nase (13) mit einer der Längsnut (32) zugeordneten geneigten Pultfläche (20) einen sich zur Längsnut hin verjüngenden Rinnenraum (22) bildet.
10. Profilpaarung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Pultfläche (20) als auch die Stirnflä­ che (19) der Nase (13) in einem Winkel (w) zur Profiloberfläche (12, 12 a) hin geneigt ist.
11. Profilpaarung mit aus der Ebene der Gurtwand in Rich­ tung auf die Profilmittellinie hin versetztem, rippen­ artigem Verbindungsteil nach Anspruch 9 oder 10, da­ durch gekennzeichnet, dass die benachbarten Unterkanten (34, 36) von Stirnfläche (19) und Pultfläche (20) einen Spalt (38) zwischen Rinnenraum (22) und Längsnut (32) begrenzen.
12. Profilpaarung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Spaltbreite (e), die höchstens der Breite (n) der Längsnut (32) entspricht.
13. Profilpaarung nach Anspruch 11 oder 12, gekennzeichnet durch eine Spaltbreite (e), die etwa einem Zwanzigstel bis einem Drittel der Breite (n) der Längsnut (32) ent­ spricht.
14. Profilpaarung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, da­ durch gekennzeichnet, dass die Pultfläche (20) einen die Längsnut (32) teilweise übergreifenden Abschnitt der Gurtwand (14 a, 15 a) begrenzt.
15. Profilpaarung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des hinterschnittenen Nutabschnitts (32 h) etwa einem Drittel der Nutenbreite (n) ent­ spricht.
16. Profilpaarung nach einem der Ansprüche 5 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, dass die Querwand (18) an der/den Steckrippen (30) vorgesehen ist.
17. Profilpaarung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, da­ durch gekennzeichnet, dass die Verbindungspaarung (24, 26 oder 24 a, 30) für die Hohlprofile (10, 10 a) an deren beiden Gurtwänden (14, 14 a bzw. 15, 15 a) vorgesehen ist.
18. Profilpaarung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, da­ durch gekennzeichnet, dass das rippenartige Verbin­ dungsteil (26, 30) in Abstand zu einer Querwand (18) oder einer Zwischenwand (28) des Hohlprofils (10 a) von dessen Gurtwand (14 a, 15 a) abragt.
19. Profilpaarung nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch wenigstens eine Gurtwand (14, 15) mit in ihrem Abstand zur Profilmittellinie (M) begrenzt einstellbarer lap­ penartiger Anformung (26, 30).
20. Verfahren zum Verbinden einer Profilpaarung nach wenig­ stens einem der Ansprüche 1 bis 19 mittels eines Schweißvorganges, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem thermischen Verbinden zumindest ein rippenartiger Ver­ längerungsteil des einen Profils in eine dieses teil­ weise aufnehmende Vertiefung des anderen Profils einge­ fahren sowie das freie Ende des Verbindungsteils an der Wandung der Vertiefung so geführt wird, dass während der thermischen Beeinflussung des Werkstoffes die Ver­ bindungspaarung aus Verbindungsteil und Vertiefung zen­ triert sowie der Versatz zwischen den benachbarten Pro­ filoberflächen bzw. ein Überklettern minimiert wird.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil andernends festgelegt wird.
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