DE4426105C2

DE4426105C2 - Process for the positive connection of profiles made of plastically deformable metals

Info

Publication number: DE4426105C2
Application number: DE19944426105
Authority: DE
Inventors: Siegfried Puehringer
Original assignee: Julius and August Erbsloeh GmbH and Co
Current assignee: WKW AG
Priority date: 1994-07-22
Filing date: 1994-07-22
Publication date: 1997-04-10
Anticipated expiration: 2014-07-23
Also published as: DE4426105A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zum formschlüssigen Verbinden von Profilen aus plastisch verformbaren Metallen, insbesondere aus Leichtmetall, mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmalen.The invention relates to methods for positive connection of profiles made of plastic deformable metals, in particular made of light metal, with those listed in the preamble of claim 1 Characteristics.

Besondere Bedeutung hat die Erfindung für den Verbund von sogenannten Space-frame-Profilen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.The invention is of particular importance for the combination of so-called space frame profiles, but without to be limited to that.

Bekannt ist die Verbindung solcher Profile durch Verschweißen, Löten oder Verschrauben. Durch die WO 90/10797 ist bekannt, in unterschiedlicher Winkellage zueinander stehende Profile dadurch miteinander zu verbinden, daß vorgeformte massive Verbindungselemente mit vorstehenden Ansätzen in die Hohlräume der anzuschließenden Profile eingeführt und dort festgelegt werden, wie dies auch durch sogenannte Eckverbindungs-Beschläge im Rahmenbau vorgenommen wird. Bei der genannten WO 90/10797 sind die massiven Verbindungselemente so gestaltet, daß sie die Außenkontur der anzuschließenden Profile fortsetzen.The connection of such profiles is known Welding, soldering or screwing. Through the WO 90/10797 is known in different angular positions mutually related profiles connect that preformed massive fasteners with above approaches in the cavities of the to be connected Profiles are introduced and specified there, like this also through so-called corner connection fittings in frame construction is made. In the mentioned WO 90/10797 the massive fasteners designed so that they Continue the outer contour of the profiles to be connected.

Sämtliche vorbekannten Methoden zur Verbindung von Profilen sind kostenaufwendig und bedingen meistens schweiß- oder schraubtechnische Arbeiten. Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine einfachere, kostengünstigere Verbindung von Profilen aufzuzeigen, bei denen der Verbund nicht geschweißt wird und das Einbringen von Löchern im Profil entbehrlich wird. Im besonderen wird angestrebt, den Querschnitt des Profiles nach der Verbindungsbildung möglichst zu erhalten.All known methods for connecting profiles are expensive and usually involve welding or screwdriving work. The invention lies in contrast to the task of a simpler, to show more cost-effective connection of profiles at where the composite is not welded and the insertion of holes in the profile becomes unnecessary. In particular aimed at the cross section of the profile according to the To maintain connection formation as possible.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Patentanspruchs 1.The achievement of this task results from the features of claim 1.

Voraussetzung für die erfindungsgemäße Verbindungstechnik ist die Gestaltung des einzelnen zu verbindenden Profiles entsprechend den Merkmalen des Oberbegriffes des Hauptanspruches. Danach soll das einzelne Profil mindestens eine außenliegende Profilwand mit frei auskragenden Randbereichen aufweisen, an deren Innenseite in Distanz zum Profilrand mindestens ein Stützsteg angreift. Dadurch wird die Möglichkeit geschaffen, die frei auskragenden Randbereiche der außenliegenden Profilwand im Stoßbereich der Profile durch ein Knotenblech zu umgreifen, welches der Form des einzelnen Profiles im Bereich deren außenliegenden Profilwand nachgebildet ist und damit die Stoßstelle großflächig abdeckt. Die Verbindung der Profile wird in mehreren Stufen durchgeführt, wobei die erste Stufe darin besteht, das in passender Form vorgefertige Knotenblech gegen die Profilwände der zu verbindenden Profile anzudrücken, so daß die Randbereiche der Profilwände außen umgriffen werden. In einer zweiten Stufe werden die Randbereiche des Knotenbleches um die Randbereiche der Profilwände gebördelt, so daß eine formschlüssige Fügung entsteht. Anstelle der Bördelung kann auch eine Falzung vorgenommen werden. In dieser Phase steht das Knotenblech entsprechend seiner Materialdicke am Profil noch nach außen vor. In einer dritten Stufe wird nun das angebördelte Knotenblech gegen die Profilwände gedrückt bzw. großflächig gestaucht, was eine plastische Verformung des Profiles, insbesondere seiner Stützstege, zur Folge hat. Prerequisite for the connection technology according to the invention is the design of the individual profile to be connected according to the characteristics of the preamble of Main claim. After that, the individual profile should at least an external profile wall with freely projecting Have edge areas on the inside at a distance from Profile edge attacks at least one support web. This will created the opportunity to cantilever Edge areas of the external profile wall in the joint area to grasp the profiles with a gusset plate, which the Shape of the individual profile in the area of the outside Profile wall is simulated and thus the joint covers a large area. The connection of the profiles is in several stages, the first stage being in it consists of the pre-fabricated gusset plate against the profile walls of the profiles to be connected press so that the edge areas of the profile walls outside be embraced. In a second stage, the Edge areas of the gusset plate around the edge areas of the Flanged profile walls, so that a positive fit arises. Instead of the flanging, a fold can also be used be made. The gusset plate is in this phase according to its material thickness on the profile to the outside in front. In a third stage, this is now flanged Gusset plate pressed against the profile walls or over a large area compressed, which is a plastic deformation of the profile, especially its support bars.

Entsprechend dem Anspruch 2 kann die Verformung der Stützstege bzw. so weit getrieben werden, bis Bündigkeit der unverformt bleibenden Profilwände mit der Außenfläche der Knotenbleche erreicht wird. Zu diesem Zweck empfiehlt es sich, die Wandstärke der Stützstege geringer als die der Profilwände zu dimensionieren.According to claim 2, the deformation of the Support bars or are driven so far until Flushness of the non-deformed profile walls with the External surface of the gusset plates is reached. To this Purpose, it is recommended the wall thickness of the support webs dimension less than that of the profile walls.

Die vorstehend erwähnten Erfindungsmerkmale gelten für die Verbindung von Hohlprofilen oder Winkelprofilen.The above-mentioned features of the invention apply to the Connection of hollow profiles or angle profiles.

Wenn hingegen Flachprofile miteinander verbunden werden, fehlt es meistens an der Anwesenheit von Stützstegen, die sich von der Innenfläche der Profilwände weggehend winkelig erstrecken.If, on the other hand, flat profiles are connected to one another, mostly lacks the presence of support bars that away from the inner surface of the profile walls extend at an angle.

Für diesen Fall ist im Sinne des Anspruches 4 vorgesehen, daß die außenliegenden Profilwände im Bereiche des Knotenbleches nach innen zurückversetzt verformt werden. Es entsteht dadurch eine Stufe, die von dem Material des Knotenbleches ausgefüllt wird und an deren Enden eine durch die Verformung entstehende Knickung gebildet wird.In this case it is provided within the meaning of claim 4 that the outer profile walls in the area of Gusset plates are deformed set back. This creates a step that depends on the material of the Gusset plate is filled and at the ends one kink formed by the deformation.

In der Beschreibung der Ausführungsbeispiele ist angegeben, welche Profilformen eingesetzt und in welcher Weise die Verbindungen durchgeführt werden können.The description of the exemplary embodiments states which ones Profile shapes used and in which Way the connections can be made.

Ausführungsbeispiele und Einzelheiten der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt und werden nachfolgend näher erläutert. Embodiments and details of the invention are in the Drawing shown schematically and are explained in more detail below.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Hohlprofil mit angesetzten Knotenblechen, Fig. 1 shows a cross section through a hollow profile with the next junction plates,

Fig. 2 einen Querschnitt gemäß Fig. 1 mit umgebördelten Knotenblechen, Fig. 2 shows a cross section according to Fig. 1 with the flanged junction plates,

Fig. 3 einen Querschnitt gemäß Fig. 1 und 2 mit flächig angestauchten Knotenblechen, Fig. 3 shows a cross section according to Fig. 1 and 2 with the upset flat gusset plates,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer winkeligen Stoßverbindung von Hohlprofilen, Fig. 4 is a perspective view of an angled joint connection of hollow profiles,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer gabelförmigen Verbindung von Hohlprofilen, Fig. 5 is a perspective view of a fork-shaped connection of hollow profiles,

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer Winkelverbindung zwischen Winkel- und Flachprofilen, und Fig. 6 is a perspective view of an angular connection between angle and flat profiles, and

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht einer Eckverbindung von Winkelprofilen. Fig. 7 is a perspective view of a corner connection of angle profiles.

Im Beispiel der Fig. 1 bis 3 wird das erfindungsgemäße Verfahren an einem Hohlprofil (1) gezeigt. Es wird davon ausgegangen, daß zwei solche Profile (1) hintereinander angeordnet sind und in ihrem Stoßbereich miteinander verbunden werden sollen.In the example of FIGS. 1 to 3, the method according to the invention is shown on a hollow profile ( 1 ). It is assumed that two such profiles ( 1 ) are arranged one behind the other and should be connected to one another in their joint area.

Wenn man von Hohlprofilen gemäß Fig. 1 bis 3 ausgeht, sollen diese Profile (1) außenliegende Profilwände (2) mit frei auskragenden Randbereichen (3) besitzen. Diese Auskragung wird durch die Anordnung von Nuten (4) sowie Stützstegen (5) gebildet, wobei die Stützstege (5) vom Rand der Randbereiche (3) distanziert angeordnet sind.If one starts from hollow profiles according to FIGS. 1 to 3, these profiles ( 1 ) should have external profile walls ( 2 ) with freely projecting edge areas ( 3 ). This projection is formed by the arrangement of grooves ( 4 ) and support webs ( 5 ), the support webs ( 5 ) being arranged at a distance from the edge of the edge regions ( 3 ).

Gegen die Außenfläche der außenliegenden Profilwände (2) wird nun ein Knotenblech (6) angestellt, welches die Profilwand (2) im Verbindungsbereich abdeckt und außerdem mit ihren Randbereichen (7) die Randbereiche (3) der Profilwände (2) stellenweise umgreift. Diese Knotenbleche (6) überdecken die Stoßstelle und die angrenzenden Flächen der außenliegenden Profilwände (2).A gusset plate ( 6 ) is now placed against the outer surface of the outer profile walls ( 2 ), which covers the profile wall ( 2 ) in the connection area and also surrounds the edge areas ( 3 ) of the profile walls ( 2 ) in places with its edge areas ( 7 ). These gusset plates ( 6 ) cover the joint and the adjacent surfaces of the outer profile walls ( 2 ).

Im Beispiel der Fig. 2 ist der nächste Verfahrensschritt dargestellt, wonach die Randbereiche (7) der Knotenbleche (6) um die Randbereiche (3) der außenliegenden Profilwände (2) gebördelt sind. Mit (8) ist die fertige Bördelverbindung gezeigt, die je nach der Gestaltung der Profile (1) und deren Profilwände (2) in unterschiedlicher Form gebildet sein können. Anstelle der Bördelung kann auch eine Falzung vorgenommen werden.The example of FIG. 2 shows the next method step, according to which the edge regions ( 7 ) of the gusset plates ( 6 ) are flanged around the edge regions ( 3 ) of the external profile walls ( 2 ). With ( 8 ) the finished flange connection is shown, which can be formed in different shapes depending on the design of the profiles ( 1 ) and their profile walls ( 2 ). Instead of the flanging, folding can also be carried out.

In der Stufe gemäß Fig. 2 ist gezeigt, daß die Knotenbleche (6) mit ihrer Wandstärke das Profil (1) verbreitern, was in den meisten Fällen unerwünscht ist. Im Beispiel der Fig. 1 ist mit (10) die ursprüngliche Profilbreite bezeichnet.In the step shown in FIG. 2 is shown that the junction plates (6) widen with their wall thickness of the profile (1), which is undesirable in most cases. In the example in FIG. 1, ( 10 ) denotes the original profile width.

Nachdem die Bördelverbindung (8) gemäß Fig. 2 geschaffen worden ist, wird nun das einzelne Knotenblech (6) flächig gegen das Profil (1) gepreßt, was zur Folge hat, daß das Profil (1) eine Stauchverformung (9) erfährt. Diese Stauchverformung (9) kann - je nach Querschnittsgestaltung des Profiles (1) - in unterschiedlicher Weise erfolgen. Beim Beispiel der Fig. 3 ist angedeutet, daß die Stützstege (5) durch die Stauchverformung aus ihrer ursprünglichen Lage gemäß Fig. 1 abknicken und dabei nach innen versetzt werden, wobei die angrenzenden Profilbereiche an der Verformung teilnehmen.After the flare connection ( 8 ) according to FIG. 2 has been created, the individual gusset plate ( 6 ) is now pressed flat against the profile ( 1 ), with the result that the profile ( 1 ) undergoes a compression deformation ( 9 ). This compression deformation ( 9 ) can - depending on the cross-sectional design of the profile ( 1 ) - take place in different ways. In the example of FIG. 3, it is indicated that the support webs ( 5 ) bend from their original position according to FIG. 1 due to the compression deformation and are thereby displaced inwards, the adjacent profile regions participating in the deformation.

Zu diesem Zweck empfiehlt es sich, die Wandstärke der Stützstege (5) geringer als die der Profilwände (2) zu dimensionieren.For this purpose, it is advisable to dimension the wall thickness of the support webs ( 5 ) less than that of the profile walls ( 2 ).

Wie die Fig. 3 zeigt, kann die seitliche Stauchverformung des Profiles (1) so weit getrieben werden, daß die Gesamtbreite (12) des verformten Profiles einschließlich der Knotenbleche (7) der ursprünglichen Gesamtbreite (10) des Profiles (1) entspricht. Das verformte Profil (1) weist dann eine verringerte Breite (11) auf.As shown in Fig. 3, the lateral compression deformation of the profile ( 1 ) can be driven so far that the overall width ( 12 ) of the deformed profile including the gusset plates ( 7 ) corresponds to the original overall width ( 10 ) of the profile ( 1 ). The deformed profile ( 1 ) then has a reduced width ( 11 ).

In den nachfolgenden Zeichnungen sind einige Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens in perspektivischer Ansicht gezeigt, ohne daß dadurch die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielbaren Möglichkeiten erschöpft sind.In the drawings below are some Embodiments of the method according to the invention in shown perspective view, without the possibilities achievable by the method according to the invention are exhausted.

Beim Beispiel der Fig. 4 wird eine T-Verbindung (13) von zwei Hohlprofilen (14, 15) gezeigt, welche im Querschnitt dem Profil (1) gemäß Fig. 1 entsprechen. Das eine Hohlprofil (14) ist ein Stab, das andere Hohlprofil (15) ist von oben her stumpf auf das Hohlprofil (14) aufgesetzt. In dieser Lage sollen die Hohlprofile (14, 15) nun verbunden werden.In the example of FIG. 4, a T-connection ( 13 ) of two hollow profiles ( 14 , 15 ) is shown, which correspond in cross section to the profile ( 1 ) according to FIG. 1. One hollow profile ( 14 ) is a rod, the other hollow profile ( 15 ) is butt-fitted onto the hollow profile ( 14 ) from above. In this position, the hollow profiles ( 14 , 15 ) should now be connected.

Hierzu verwendet man zwei Knotenbleche (6), welche die Stoßstelle (25) großflächig umgreifen. Außerdem decken die Knotenbleche (6) die außenliegenden Profilwände (2) vollflächig im Verbindungsbereich ab. Aus Gründen der Stabilisierung ist ein hohlkehlenförmiger Übergang (27) der Knotenbleche (6) vorgesehen. Im Bereich der Stauchverformungen (9) erkennt man den Übergang des gebördelten und eingestauchten Knotenbleches (6) zum angrenzenden Bereich der Hohlprofile (14, 15), so daß eine Bündigkeit der Außenflächen gegeben ist. Schließlich kann man im Bereiche der hohlkehlenförmigen Übergänge (27) Zwischenstücke (26) vorsehen, die beispielsweise Bestandteile des Knotenbleches (7) sein können und entsprechend abgewinkelt sind. Dadurch wird der hohlkehlenförmige Übergang (27) außenflächig geschlossen.For this purpose, two gusset plates ( 6 ) are used, which encompass the joint ( 25 ) over a large area. In addition, the gusset plates ( 6 ) cover the outer profile walls ( 2 ) over the entire area in the connection area. For reasons of stabilization, a fillet-shaped transition ( 27 ) of the gusset plates ( 6 ) is provided. In the area of the compression deformations ( 9 ) one can see the transition from the flanged and immersed gusset plate ( 6 ) to the adjacent area of the hollow profiles ( 14 , 15 ), so that the outer surfaces are flush. Finally, in the area of the fillet-shaped transitions ( 27 ), intermediate pieces ( 26 ) can be provided, which can be components of the gusset plate ( 7 ), for example, and are angled accordingly. As a result, the fillet-shaped transition ( 27 ) is closed on the outside.

Im Beispiel der Fig. 5 ist, ausgehend von den gleichen Hohlprofilen (14, 15), eine Art Gabelverbindung (16) gezeigt, die dadurch entsteht, daß das Hohlprofil (15) beispielsweise gekrümmt ist und in dieser Krümmung an das Hohlprofil (14) angeschlossen werden soll. Demgemäß ist das einzelne Knotenblech (6) entsprechend geformt.In the example of FIG. 5, starting from the same hollow profiles ( 14 , 15 ), a type of fork connection ( 16 ) is shown, which is created by the hollow profile ( 15 ) being curved, for example, and in this curvature on the hollow profile ( 14 ). to be connected. Accordingly, the individual gusset plate ( 6 ) is shaped accordingly.

Das Beispiel der Fig. 6 zeigt eine Winkelverbindung (17) von einem Winkelprofil (18) mit winkelig dazu angesetzten Flachprofilen (19, 20). Diese Flachprofile (19, 20) werden beim Anstauchen der Knotenbleche (6) stufenförmig verformt. Am Ende der Stufen befindet sich eine Abknickung der Flachprofile (19, 20), so daß wiederum Bündigkeit der Außenflächen der Knotenbleche (6) und der Flachprofile (19, 20) entsteht.The example in FIG. 6 shows an angle connection ( 17 ) of an angle profile ( 18 ) with flat profiles ( 19 , 20 ) attached at an angle thereto. These flat profiles ( 19 , 20 ) are deformed in steps when the gusset plates ( 6 ) are compressed. At the end of the steps there is a kink in the flat profiles ( 19 , 20 ) so that the outer surfaces of the gusset plates ( 6 ) and the flat profiles ( 19 , 20 ) are flush again.

Die Fig. 7 zeigt schließlich eine Eckverbindung (21), die von drei im Eckbereich stumpf aneinander stoßenden Winkelprofilen (22, 23, 24) gebildet wird. Auch hier erfolgt im Bereich der Stauchverformung (9) eine Abknickung der Profilwände (2), wodurch einerseits eine Bündigkeit der Außenflächen von den Profilwänden (2) und der Knotenbleche (6) und andererseits ein formschlüssiger Verbund erreicht werden. Fig. 7 shows a corner joint (21), the butt in the corner region of three abutting angle profiles (22, 23, 24) is formed. Here, too, the profile walls ( 2 ) bend in the region of the compression deformation ( 9 ), whereby on the one hand the outer surfaces of the profile walls ( 2 ) and the gusset plates ( 6 ) are flush, and on the other hand a positive connection is achieved.

Die in den Fig. 4 bis 7 angedeutete Verkerbung braucht nicht parallel zur Knotenblechfläche zu erfolgen. Es ist auch eine Verkerbung senkrecht zur Knotenblechfläche denkbar.The notching indicated in FIGS . 4 to 7 need not take place parallel to the gusset plate surface. A notch perpendicular to the gusset plate surface is also conceivable.

Es ist auch möglich, durch entsprechende Profilquerschnittsgestaltung auf ein und dasselbe Profil (1) zwei Knotenbleche (6) übereinander aufzubringen, wobei jedes Knotenblech (6) unterschiedliche Funktionen haben kann. Das erste Knotenblech (6), das aufgebracht wird, könnte z. B. eine T-Verbindung gemäß Fig. 4 sichern, und das zweite Knotenblech (6), z. B. ein Blech mit einem Bördelrand, das auf das erste aufgebracht wird, könnte zur Befestigung der Bleche am Rahmen dienen. Dementsprechend wird die Breite der Nut (4) dimensioniert.It is also possible to apply two gusset plates ( 6 ) one above the other by corresponding profile cross-sectional design on one and the same profile ( 1 ), each gusset plate ( 6 ) having different functions. The first gusset plate ( 6 ) that is applied could, for. B. secure a T-connection according to FIG. 4, and the second gusset plate ( 6 ), z. B. a sheet with a flanged edge, which is applied to the first, could serve to secure the sheets to the frame. The width of the groove ( 4 ) is dimensioned accordingly.

Eine solche Knotenverbindung ist übrigens auch auf AL-Stahl-Verbunde anwendbar, indem beispielsweise ein Stahlblech wegen seiner Steifigkeit und geringeren Kosten auf einem AL-Rahmen befestigt wird.Incidentally, such a node connection is also open AL steel composites applicable by, for example, a Sheet steel because of its rigidity and lower cost is attached to an AL frame.

Claims

1. A method for the positive connection of profiles ( 1 ) made of plastically deformable metals, in particular light metal, in the area of butt joints, the individual profile ( 1 ) to be connected having at least one external profile wall ( 2 ) with freely projecting edge areas ( 3 ), at least one support web ( 5 ) engages on the inside thereof at a distance from the profile edge ( 3 ), characterized in that first the individual external profile wall ( 2 ) of the profiles ( 1 ) to be connected in the joint area through a profile wall ( 2 ) with its edge areas ( 3 ) encompassing the gusset plate ( 6 ) is largely covered on the outside, whereupon the edge regions ( 7 ) of the gusset plate ( 6 ) are flanged around the freely projecting edge regions ( 3 ) of the profile wall ( 2 ) and then a flat compression of the gusset plate ( 6 ) against the Profile wall ( 2 ) with plastic deformation ( 9 ) of the profile ( 1 ), in particular the support webs ( 5 ), before is taken.

2. The method according to claim 1, characterized in that the support webs ( 5 ) are deformed until the individual profile wall ( 2 ) which remains undeformed is reached with the outer surface of the gusset plates ( 6 ).

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the wall thickness of the support webs ( 5 ) is dimensioned less than the wall thickness of the individual profile wall ( 2 ).

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the outer profile wall ( 2 ) in the region of the gusset plate ( 6 ) is deformed set back inwards.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the profiles ( 1 ) are connected to one another in an angular position.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the contact surfaces of the profiles ( 1 ) and / or the gusset plates ( 6 ) are sealed or sealed before the deformation process.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the joint of two or more gusset plates ( 6 ) is bridged, which are deformed together.

8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that gusset plates ( 6 ) made of steel with AL profiles ( 1 ) are connected.