WO1992011169A1 - Schweissverbindung zwischen einem aluminiumträger und einem damit verbundenen bauteil, insbesondere zwischen zwei, etwa senkrecht zueinander stehenden aluminium-strangprofilen an einem fahrzeug - Google Patents

Schweissverbindung zwischen einem aluminiumträger und einem damit verbundenen bauteil, insbesondere zwischen zwei, etwa senkrecht zueinander stehenden aluminium-strangprofilen an einem fahrzeug Download PDF

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Norbert Enning
Heinrich Timm
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Audi Ag
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    • B62D25/04—Door pillars ; windshield pillars

Definitions

  • the invention relates to a welded connection between an aluminum support and a component connected to it, in particular between two aluminum extrusion profiles, which are approximately perpendicular to one another, on a vehicle, according to the preamble of claim 1.
  • the aluminum carrier is placed on the component without a weld seam running transversely to the profile.
  • a connecting part is used which, on the one hand, rests on the component and is connected to it with at least one first weld seam, and, on the other hand, rests on the aluminum support and there with at least one second weld seam, which lies in the longitudinal direction to the profile of the aluminum support , connected is.
  • a distance of at least the width of a critical heat-affected zone is preferably maintained between the weld seams.
  • connection points which are intended to withstand high loads without tearing off in the event of an impact.
  • the connecting part is designed as a plate which rests with a first side edge on the connected component and with a second side edge which runs in the longitudinal direction of the profile on the aluminum support.
  • the corresponding welds are made on the edges. It is again advantageous to leave a distance between the weld seams such that the heat-affected zones do not directly adjoin or overlap during the welding.
  • the plate-shaped connecting part can also be made of an aluminum alloy.
  • Profile penetrates the other profile and is additionally connected to another welded joint on the bottom surface.
  • connection according to the invention via an additional connecting part is particularly suitable in the production of a body structure for the connection of the post B to the sill, both the post B and the sill being designed as extruded aluminum profiles.
  • the plate-shaped connecting part is placed with an edge in the longitudinal direction of the sill and connected to it in a longitudinal weld, based on the sill course.
  • the plate-shaped connecting part lies against the post B from the inside of the vehicle and is connected to the post B by at least one longitudinal weld, based on the course of the post B.
  • the post B is additionally connected to the sill via a transverse weld, based on the longitudinal course of the post B.
  • Recess is made in the inside of the sill, there is a positive fit with its end side and is connected.
  • FIG. 1 is a perspective view of a connection between two aluminum beams with circumferential transverse welding according to the prior art
  • Fig. 2 is a perspective view of a welded joint according to the invention.
  • first aluminum carrier 1 shows a first aluminum carrier 1 as an extruded profile, which represents part of a post B of a vehicle. Furthermore, a second aluminum carrier 2 running transversely and horizontally thereto is shown as an extruded profile, which represents part of a sill of a vehicle.
  • a common and known connection between the aluminum support 1 and the aluminum support 2 is established in that the aluminum support 1 is positively inserted through a recess 3 in the larger profile of the aluminum support 2.
  • the aluminum carrier 1 is connected at its end side to the inside of the aluminum carrier 2 via a weld 4.
  • a further connection is made as a transverse weld via a circumferential weld seam 5 located on the recess 3 and transverse to the profile of the aluminum carrier 1.
  • This circumferential cross weld leads to a circumferential weak point. , because of a strong drop in strength due to the welding process.
  • the welded connection according to the invention is shown in FIG. 2, a first aluminum carrier 1 as the post B of a vehicle being connected to a second aluminum carrier 2 as the sill of a vehicle.
  • the aluminum carrier 1 is inserted in a form-fitting manner in a recess in the aluminum carrier 2, the profiles penetrating and the aluminum carrier 1 being connected at its end side by a weld 4.
  • the welded connection according to FIG. 2 corresponds to the arrangement in FIG. 1. In the area of the recess 3, however, there is no circumferential weld seam as a transverse weld.
  • Only the aluminum carrier 1 is connected on one side from the outside of the vehicle via a weld 6 in the region of the recess 3 to the aluminum carrier 2.
  • the weld 6 can optionally, as shown, be drawn a little around the side areas.
  • a plate-shaped connecting part 7 is placed with an edge in the longitudinal direction of the aluminum carrier 2 or the sill and is connected there with a longitudinal weld 8, based on the sill course.
  • the connecting part 7 is in contact with the aluminum support 1 or the post B from the inside of the vehicle.
  • an edge runs as a contact edge in the longitudinal direction of the aluminum carrier 1.
  • a weld seam 9 is provided there.
  • Another weld 10 is provided through a longitudinal slot in the connecting part 7 parallel to the weld 9.
  • the welds 6, 8, 9 and 10 are each so far apart that their critical heat-affected zones during the welding process and thus a noticeable drop in strength do not touch or overlap.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schweissverbindung zwischen einem Aluminiumträger (1) und einem damit verbundenen Bauteil (2), insbesondere zwischen zwei, etwa senkrecht zueinander stehenden Aluminium-Strangprofilen an einem Fahrzeug. Erfindungsgemäss wird der Aluniniumträger (1) ohne quer zum Profilverlauf umlaufende Schweissnaht auf das Bauteil (2) aufgesetzt. Zudem wird ein Verbindungsteil (7) verwendet, das einerseits am Bauteil (2) anliegt und mit diesem mit wenigstens einer ersten Schweissnaht (8) verbunden ist und das andererseits am Aluminiumträger (1) anliegt und dort mit wenigstens einer zweiten Schweissnaht (9, 10) verbunden ist, wobei die zweite Schweissnaht (9, 10) in Längsrichtung zum Profilverlauf des Aluminiumträgers (1) liegt. Damit wird erreicht, dass am Aluminiumträger (1) keine durch den Schweissvorgang verursachten umlaufenden Schwachstellen mit starkem Festigkeitsabfall bestehen, so dass die erfindungsgemässe Schweissverbindung starken Belastungen standhält. Eine bevorzugte Anwendung betrifft die Verbindung zwischen dem Pfosten B und dem Schweller in einer Fahrzeugkarosserie.

Description

B E S C H R E I B U N G
Schweißverbindung zwischen einem Aluminiumträger und einem damit verbundenen Bauteil, insbesondere zwischen zwei, etwa senkrecht zueinander stehenden Aluminium- Strangprofilen an einem Fahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Schweißverbindung zwischen einem Aluminiumträger und einem damit verbundenen Bauteil, insbe¬ sondere zwischen zwei, etwa senkrecht zueinander stehenden Aluminium-Strangprofilen an einem Fahrzeug, nach dem Oberbe¬ griff des Anspruchs 1.
Es ist bekannt (EP-PS 0 146 716), die Tragstruktur einer Fahr¬ zeugkarosserie aus Aluminium-Strangpreßprofilen aufzubauen, die' über Knotenelemente als Gußteile miteinander verbunden sind. Die Aluminium-Strangprofile werden dazu, je nach Gege- benheiten, in die Gußknotenelemente eingesteckt, an speziell geformten Anlageflächen aufgelegt oder von Schalen umfaßt und verschweißt. Je nach Gegebenheiten kann es auch zweckmäßig und preisgünstig sein, zwei, insbesondere etwa senkrecht aneinandergrenzende Aluminium-Strangprofile direkt ohne Gußknotenelemente zu verbinden.
Es ist allgemein bekannt, daß bei der Verwendung von aushärt¬ baren Aluminiumlegierungen eine Schmelzschweißung in der sog. Wärmeeinflußzone einen starken Festigkeitsabfall im ange- schweißten Aluminiumbauteil erzeugt. Besonders eine an einem Aluminium-Strangprofil in Querrichtung umlaufende Schweißver¬ bindung ist somit kritisch, da dadurch eine Schwächung in einer durchgehenden Querebene erfolgt. Bei stark belasteten Verbindungsstellen, insbesondere bei extrem hohen Belastungen durch einen Aufprall bei einem Fahrzeugunfall, können solche Verbindungen abreißen.
Es ist aus der o. g. Schrift bekannt, den Pfosten B direkt mit dem Schweller des Fahrzeugs, beides Aluminium-Strangpro¬ file, zu verbinden. Eine in der üblichen Verbindungsweise angebrachte umlaufende Schweißnaht ist hier wegen der redu¬ zierten Festigkeit ungünstig, da bei einem Seitenaufprall diese Verbindung besonders gefährdet ist und somit die Gefahr besteht, daß der Pfosten B an der Verbindung zum Schweller abreißt. Besonders der an der Innenseite des Fahrzeugs lie¬ gende Bereich ist hier extrem hoch belastet. Zur Vermeidung einer umlaufenden Schweißnaht und damit einer umlaufenden Schwächung kann jedoch hier aus Steifigkeits- und Zeitfestig¬ keitsgründen eine Schweißnaht im Innenbereich des Fahrzeugs nicht entfallen.
Aufgäbe 'der Erfindung ist es, eine Schweißverbindung zwischen einem Alumiπiumträger und einem damit verbundenen Bauteil zu schaffen, die hohen Belastungen standhält.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Gemäß Anspruch 1 ist der Aluminiumträger ohne quer zum Profil¬ verlauf umlaufende Schweißnaht auf das Bauteil aufgesetzt. Zusätzlich ist ein Verbindungsteil verwendet, das einerseits am Bauteil anliegt und mit diesem mit wenigstens einer ersten Schweißnaht verbunden ist, und das andererseits am Aluminium- träger anliegt und dort mit wenigstens einer zweiten Schwei߬ naht, die in Längsrichtung zum Profilverlauf des Aluminium¬ trägers liegt, verbunden ist. Zwischen den Schweißnähten wird bevorzugt ein Abstand in wenigstens der Breite einer kriti¬ schen Wärmeeinflußzone eingehalten.
Damit wird erreicht, daß Schwächungen durch Schweißnähte im Aluminiumträger nicht unmittelbar aneinandergrenzen und ins¬ besondere keine besonders ungünstige, umlaufende Schwach- stelle an der Verbindung auftritt. In Längsrichtung des
Aluminiumträgers verlaufende Schweißnähte sind hinsichtlich der Festigkeit wesentlich unkritischer.
Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Schweißverbindung in einer Karosseriestruktur eines Fahrzeugs wird eine erhöhte Steifigkeit und Festigkeit, insbesondere bei solchen Ver¬ bindungsstellen erreicht, die bei einem Aufprall hohen Be¬ lastungen ohne Abzureißen standhalten sollen.
In einer bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 2 wird das Verbindungsteil als Platte ausgebildet, die mit einer ersten Seitenkante am verbundenen Bauteil und mit einer zweiten, in Profillängsrichtung verlaufenden Seitenkante am Aluminium- träger anliegt. Die entsprechenden Schweißnähte sind an den Kanten angebracht. Dabei ist es wieder vorteilhaft, zwischen den Schweißnähten einen Abstand so zu belassen, daß die Wärme¬ einflußzonen bei der Schweißung nicht unmittelbar aneinander angrenzen oder überlappen.
Das plattenförmige Verbindungsteil kann ebenfalls aus einer Aluminiumlegierung hergestellt sein.
Anstelle einer Schweißung an den Kanten des Verbindungsteils oder zusätzlich zu einer solchen Kantenschweißung wird mit Anspruch 3 vorgeschlagen, die Schweißnähte in Längsschlitzen im Verbindungsteil anzubringen. Der oder die Längsschlitze liegen dabei entsprechend der in Verbindung mit den o. g. Kanten angegebenen Richtungen.
Nach Anspruch 4 kann es je nach den Gegebenheiten durchaus zweckmäßig und erforderlich sein, den Aluminiumträger auf der dem Verbindungsteil gegenüber liegenden Seite über eine weite¬ re Schweißnaht mit dem Bauteil zu verbinden. Eine solche Schweißnaht verläuft nur einseitig in Querrichtung am Alumi¬ niumträger und bewirkt somit keine umlaufende Schwächung der Träσerstruktur insgesamt. Mit den Merkmalen des Anspruchs 5 wird eine Verbindung eines Aluminiumträgers mit einem weiteren Hohlprofil, insbesondere einem weiteren Aluminiumträger als Aluminium-Strangprofil be¬ ansprucht. Für eine besonders feste Verbindung wird hier zusätzlich ein Formschluß vorgeschlagen, wobei das eine
Profil das andere Profil durchdringt und an der ünterfläche zusätzlich mit einer weiteren Schweißverbindung verbunden is .
Die erfindungsgemäße Verbindung über ein zusätzliches Ver¬ bindungsteil eignet sich besonders bei der Herstellung einer Karosseriestruktur für die Verbindung des Pfostens B mit dem Schweller, wobei sowohl der Pfosten B als auch der Schweller nach Anspruch 6 als Aluminium-Strangprofile ausgebildet sind.
Nach Anspruch 7 wird dazu das plattenförmige Verbindungsteil mit einer Kante in Längsrichtung des Schwellers aufgesetzt und dort mit diesem in einer Längsschweißung, bezogen auf den Schwellerverlauf, verbunden. Zudem liegt das plattenförmige Verbindungsteil von der Fahrzeuginnenseite her am Pfosten B an und ist dort mit wenigstens einer Längsschweißung, bezogen auf den Verlauf des Pfostens B, mit diesem verbunden. Gegen¬ über dem Verbindungsteil ist der Pfosten B über eine Quer- schweißung, bezogen auf den Längsverlauf des Pfostens B, zusätzlich mit dem Schweller verbunden, wobei diese
Schweißung jedoch nicht umläuft oder die gesamten Seiten¬ bereiche überdeckt.
Eine zusätzliche Festigkeit erhält diese Verbindung nach Anspruch 8, wenn der Pfosten B formschlüssig durch eine
Aussparung in die Innenseite des Schwellers geführt ist, dort mit seiner Endseite formschlüssig anliegt und verbunden ist.
Anhand einer Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Er- findung mit weiteren Einzelheiten, Merkmalen und Vorteilen näher erläutert.
Es zeigen Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Verbindung zwischen zwei Aluminiumträgern mit umlaufender Querschweißung nach dem Stand der Technik, und
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Schweißverbindung.
In Fig. 1 ist ein erster Aluminiumträger 1 als Strangprofil gezeigt, der einen Teil eines Pfostens B eines Fahrzeugs dar¬ stellt. Weiter ist ein dazu quer und horizontal verlaufender, zweiter Aluminiumträger 2 als Strangprofil gezeigt, der einen Teil eines Schwellers eines Fahrzeugs darstellt.
Eine übliche und bekannte Verbindung zwischen dem Aluminium¬ träger 1 und dem Aluminiumträger 2 ist dadurch hergestellt, daß der Aluminiumträger 1 durch eine Ausnehmung 3 im größeren Profil des Aluminiumträgers 2 formschlüssig eingesteckt ist. Der Aluminiumträger 1 ist an seiner Endseite über eine Schweißnaht 4 mit der Innenseite des Aluminiumträgers 2 ver¬ bunden. Eine weitere Verbindung ist über eine an der Aus¬ nehmung 3 und quer zum Profil des Aluminiumträgers 1 lie¬ gende, umlaufende Schweißnaht 5 als Querschweißung durch¬ geführt.
Diese umlaufende Querschweißung führt zu einer umlaufenden Schwachstelle., wegen eines starken Festigkeitsabfalls durch den Schweißvorgang.
In Fig. 2 ist die erfindungsgemäße Schweißverbindung darge¬ stellt, wobei auch hier ein erster Aluminiumträger 1 als Pfosten B eines Fahrzeugs mit einem zweiten Aluminiumträger 2 als Schweller eines Fahrzeugs verbunden ist. Auch hier ist der Aluminiumträger 1 formschlüssig in eine Ausnehmung am Aluminiumträger 2 eingesetzt, wobei sich die Profile durch¬ dringen und der Aluminiumträger 1 an seiner Endseite über eine Schweißnaht 4 verbunden ist. Soweit entspricht auch die Schweißverbindung nach Fig. 2 der Anordnung in Fig. 1. Im Bereich der Ausnehmung 3 liegt jedoch nun keine umlaufende Schweißnaht als Querschweißung. Es ist lediglich der Alumini¬ umträger 1 von der Fahrzeugaußenseite her einseitig über eine Schweißnaht 6 im Bereich der Ausnehmung 3 mit dem Aluminium¬ träger 2 verbunden. Die Schweißnaht 6 kann gegebenenfalls, wie dargestellt, noch etwas um die Seitenbereiche herumgezo¬ gen sein.
Ein plattenförmiges Verbindungsteil 7 ist mit einer Kante in Längsrichtung des Aluminiumträgers 2 bzw. des Schwellers auf¬ gesetzt und dort mit einer, bezogen auf den Schwellerverlauf, längsverlaufenden Schweißnaht 8 verbunden. Das Verbindungs¬ teil 7 liegt von der Fahrzeuginnenseite her am Aluminium- träger 1 bzw. am Pfosten B an. Dabei verläuft eine Kante als Anlagekante in Längsrichtung des Aluminiumträgers 1. Dort ist eine Schweißnaht 9 angebracht. Eine weitere Schweißnaht 10 ist durch einen Längsschlitz im Verbindungsteil 7 parallel zur Schweißnaht 9 angebracht. Die Schweißnähte 6, 8, 9 und 10 haben jeweils einen so großen Abstand voneinander, daß sich deren kritische Wärmeeinflußzonen beim Schweißvorgang und damit ein merklicher Festigkeitsabfall weder berühren noch überlappen.
Mit der erfindungsgemäßen Schweißverbindung wird somit bei einfachem und kostengünstigen Aufbau eine stark belastbare Schwei ßverbindung zwischen einem Aluminiumträr^er und einem damit verbundenen Bauteil erreicht.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
Schweißverbindung zwischen einem Aluminiumträger und einem damit verbundenen Bauteil, insbesondere zwischen zwei, etwa senkrecht zueinander stehenden Aluminium-Strangprofilen an einem Fahrzeug
l. Schweißverbindung zwischen einem Aluminiumträger (1) und einem damit verbundenen Bauteil ( 2 ) , insbesondere zwischen zwei, etwa senkrecht zueinander stehenden Aluminium-Strang¬ profilen an einem Fahrzeug,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Aluminiumträger (1) ohne quer zum Profilverlauf umlaufende Schweißnaht (5) auf das Bauteil (2) aufgesetzt ist,
daß ein Verbindungsteil (7) verwendet ist, das einerseits am Bauteil (2) anliegt und mit diesem mit wenigstens einer ersten Schweißnaht (8) verbunden ist und das andererseits am Aluminiumträger (1) anliegt und dort mit wenigstens einer zweiten Schweißnaht (9, 10) verbunden ist, wobei diese in Längsrichtung zum Profilverlauf des Aluminium¬ trägers (1) liegt.
2. Schweißverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsteil (7) als Platte ausgebildet ist, die mit einer ersten Seitenkante am Bauteil (2) und mit einer zweiten, in Profillängsrichtung verlaufenden Seiten¬ kante am Aluminiumträger (1) anliegt und die ersten und 2
1 zweiten Schweißnähte (8, 9) an diesen Seitenkanten liegen, wobei zwischen den Schweißnähten ein Abstand wenigstens in der Breite einer kritischen Wärmeeinflußzone belassen ist.
5 3. Schweißverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß im Verbindungsteil (7) wenigstens ein Längs- schlitz angebracht ist, mit dem dieses am Bauteil (2) oder in Profillängsrichtung am Aluminiumträger (1) anliegt und die ersten und/oder zweiten Schweißnähre (10) in den Längs- 0 schlitzen angebracht sind.
4. Schweißverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da¬ durch gekennzeichnet, daß der Aluminiumträger (1) auf der dem Verbindungsteil (7) gegenüber liegenden Seite über 5 eine dritte Schweißnaht (6) mit dem Bauteil (2) verbunden ist: .
5. Schweißverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da¬ durch gekennzeichnet, daß das mit dem Aluminiumträger (1) C verbundene Bauteil (2) ebenfalls ein Hohlprofil, insbeson¬ dere ein weiterer Aluminiumträger als Aluminium-Strang¬ profil, ist,
daß der Aluminiumträger (1) formschlüssig in eine Ausneh- 5 mung (3) am zweiten Bauteil (2) eingesteckt und mit seinem Ende auf der Innenseite des Hohlprofils des zweiten Bau¬ teils (2) aufgesetzt und dort über eine ierte Schweißnaht (4) mit dem Bauteil (2) verbunden ist .
6. Schweißverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Aluminiumträger (1) ein Pfosten B eines Fahrzeugs als Aluminium-Strangprofil und das damit verbundene Bauteil (2) ein Schweller als weite¬ res Aluminium-Strangprofil ist.
Schweißverbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das plattenförmige Verbindungsteil (7) mit einer Kante in Längsrichtung des Schwellers (2) aufgesetzt und dort mit diesem in einer Längsschweißung, bezogen auf den Schwellerverlauf, mit einer ersten Schweißnaht (8) verbun¬ den ist,
daß das plattenförmige Verbindungsteil (7) von der Fahr¬ zeuginnenseite her am Pfosten B (1) anliegt und dort ebenfalls in wenigstens einer Längsschweißung, bezogen auf den Verlauf des Pfostens B, mit wenigstens einer zweiten Schweißnaht (9, 10) verbunden ist, und
daß der Pfosten B (1) gegenüber dem Verbindungsteil (7) an einer Seite mit einer Querschweißung, bezogen auf den Verlauf des Pfostens B (1), als dritte Schweißnaht (6) mit dem Schweller (2) verbunden ist.
8. Schweißverbindung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Pfosten B (1) formschlüssig in die Innenseite des Schwellers (2) geführt ist, dort ebenfalls formschlüssig mit seiner Endseite anliegt und dort über eine gegebenen- falls umlaufende vierte Schweißnaht (4) verbunden ist.
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