WO2008061615A1

WO2008061615A1 - Verbundprofil mit einem tragkörper aus leichtmetallwerkstoff sowie einem profilband und verfahren zum herstellen des verbundprofils

Info

Publication number: WO2008061615A1
Application number: PCT/EP2007/009508
Authority: WO
Inventors: Diethelm Wömpner; Timo Netzel
Original assignee: Alcan Technology & Management Ag
Priority date: 2006-11-24
Filing date: 2007-11-02
Publication date: 2008-05-29
Also published as: ATE503651T1; DE102007003553A1; DE102007003553B4; EP2081793B1; DE502007006852D1; TWI348527B; MY151658A; TW200827604A; EP2081793A1

Abstract

Bei einem Verbundprofil (10) mit einem aus Leichtmetallwerkstoff stranggepressten schienenartigen Trägerprofil (12) sowie einem seiner Kopf fläche (28) aufliegenden Profilband (40) aus einem härteren Metall sind das Trägerprofil (12) sowie das Profilband (40) miteinander formschlüssig verbunden. An das jener Kopf- oder Oberfläche (28) des Trägerprofils (12) aufliegende Profilband (40) ist an seinen Längsseiten jeweils ein zu seiner Längsachse paralleler, aus dem Werkstoff des Profilbandes (40) geformter Einschubstab (50) angefügt. Dieser greift anderseits in einen seitlichen Schlitz (30) des Trägerprofils (12) ein und ist mit dem Deckprofil (40) durch eine Schweißnaht (52) verbunden; das rinnenartige Profilband (40) ist mit seinem Einschubstab (50) unter mechanischer Vorspannung am Trägerprofil (12) festgelegt. Der Einschubstab (50) ist von etwa V-förmigem Querschnitt, der mit der Längskante (48) eines äußeren Rinnenschenkels (49) der Stirnfläche (47) eines Seitenschenkels (46) des Profilbandes (40) zugeordnet und durch die Schweißnaht (52) fest verbunden ist. Der zur Längsachse des Profilbandes (40) hin gerichtete andere Rinnenschenkel (49i) schließt mit dem äußeren Rinnenschenkel (49) einen Öffnungswinkel (w1) von weniger oder mehr als 90° ein. Der Schlitz (30) des Trägerprofils (12) ist in entsprechendem Winkel (w) geneigt.

Description

Verbundprofil mit einem Tragkörper aus Leichtmetallwerkstoff sowie einem Profilband und Verfahren zum Herstellen des Verbundprofils

Die Erfindung betrifft ein Verbundprofil mit einem aus Leichtmetallwerkstoff stranggepressten schienenartigen Trägerprofil sowie einem dessen Kopffläche aufliegenden Profilband aus einem härteren Metall nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Zudem erfasst die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Verbundprofiles.

Aus der DE 24 32 541 Al geht ein Verfahren zum Herstellen von Stromschienen aus einem Trägerprofil und mindestens einer -- wenigstens einen Teil der Oberfläche des als Stromleiter dienenden Trägerprofils bildenden -- Auflage aus Profilband eines anderen Metalls als Deckprofil hoher Abriebfestigkeit hervor. Die freien Querschnittsenden des ebenen Profilbandes werden von zueinander geneigten Kantenflächen gebildet, die sich in Einbaulage entsprechend geneigten Randstreifen einer das Profilband aufnehmenden Mulde des Trägerprofils anschmiegen. Während eines Strangpressvorganges wird das Trägerprofil mittels Auspressen eines Blockes durch den Formgebungsguerschnitt einer Pressmatrize erzeugt, und gleichzeitig durchläuft das Profilband zur Matrizenlängsachse parallel den Matrizendurchbruch oder Formgebungsquerschnitt. Während des Pressvorganges entsteht zwischen den beiden Profilkomponenten eine innige metallische Verbindung. Beispielsweise bei Einsatz der Stromschiene zur Elektrifizierung schienengebundener Fahrzeuge erfolgt in Fällen besonders hoher Belastung trotz der innigen metallischen Verbindung langfristig ein Loslösen des Profilbandes von seinem Trägerprofil aus Leichtmetall.

Auf das vorstehend erörterte Dokument bezieht sich die DE 198 40 720 Al, die ein Stahlband mit ebenem Boden und daran rechtwinkelig angeformten Stahlbandschenkeln beschreibt. Diese sind mit Ausnehmungen zur Aufnahme von Nieten, Bolzen, Schrauben oder Verstemmungen ausgestattet. Jene Stahlbandschenkel werden in zum Stahlbandboden bzw. zur Kopffläche des Trägerprofils rechtwinkelige Schlitzeinformungen eingesetzt und dann mit den Nieten od.dgl. an der Innenwand der Schlitzeinformung befestigt.

Der DE 44 10 688 Al ist ein Verbundprofil mit einem Trägerprofil aus Leichtmetall und einem damit verbundenen Profilband zu entnehmen. Letzteres überspannt die Oberfläche eines Schienenkopfes des Trägerprofils, ist querschnittlich rinnenähnlich geformt und weist in seinen Seitenschenkeln — von seiner tragkörperseitigen Innenfläche in Abstand zueinander abragende -- Ausformungen auf, welche in den Tragkörper eingebettet sind. Diese Ausformungen begrenzen hinterschnittene Zwischenräume, welche vom metallischen Werkstoff des Tragkörpers formschlüssig ausgefüllt sind. Diese formschlüssige Verbindung ist nicht mit den zur metallischen Verbindung beschriebenen Mängeln behaftet.

Ein Verbundleiterschienenelement zur Stromversorgung eines Bahnfahrzeugs mit einem Belag aus einem Werkstoff hohen mechanischen Widerstandes, der starr auf einem Stab aus elektrisch gut leitfähigem Material befestigt ist sowie die Gleit- bzw. Kontaktfläche für Stromabnehmer des Fahrzeuges bildet, offenbart die DE 25 46 026 Al. Die Befestigung des Belages auf dem als Träger dienenden leitfähigen Stab erfolgt dadurch, dass die Ränder des Belages in den leitfähigen Stab eingeklemmt bzw. eingequetscht werden. Es entsteht wenigstens eine in Längsrichtung verlaufende Eindrückung im Belag, die bis in den leitfähigen Stab eindringt. Für das Verklemmen der Ränder des Belages ist im leitfähigen Stab eine Nut vorgesehen, die eine Lippe abteilt. Letztere führt zum Verklemmen des Belages am leitfähigen Stab, sobald sie zumindest teilweise umgelegt und gegen den Rand des Belages gedrückt worden ist.

Als nachteilig haben sich auch Stromschienen erwiesen, deren Verschleißkomponente durch sie seitlich durchsetzende Schrauben oder zusätzliche Steckorgane am stromführenden Trägerprofil befestigt werden. Andere bekannte Herstellverfahren können nachteiligerweise zu Welligkeiten auf der Oberfläche des Deckprofiles führen, die ihre Ursache im schrittweisen Verstemmen bzw. Stanzen des Trägerprofiles haben.

In Kenntnis dieses Standes der Technik hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, die Verbindung zwischen Trägerprofil und Profilband unter Beibehaltung der besonderen wirtschaftlichen Herstellungsmöglichkeiten weitergehend zu verbessern.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt die Lehre des unabhängigen Anspruches; die Unteransprüche geben günstige Weiterbildungen an. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Bei angegebenen Benennungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar sein.

Erfindungsgemäß ist an das der Kopf- oder Oberfläche des Trägerprofils aufliegende Profilband oder Deckprofil -- bevorzugt aus Edelstahl — an seinen Längsseiten jeweils ein zu seiner Längsachse paralleler, aus dem Werkstoff des Profilbandes oder Deckprofils geformter Einschubstab angefügt, der anderseits in einen seitlichen Schlitz des Trägerprofils eingreift sowie mit dem Profilband durch eine Schweißnaht verbunden ist; das rinnenartige Profilband ist mit seinem Anker- oder Einschubstab unter mechanischer Vorspannung am Trägerprofil festgelegt.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird ein rinnen- artiger Einschubstab etwa V-förmigen Querschnittes eingesetzt, der mit der Längskante eines äußeren Rinnenschenkels der Stirnfläche eines Seitenschenkels des Profilbandes zugeordnet und durch die Schweißnaht fest verbunden ist. Dabei soll der zur Längsachse des Profilbandes hin gerichtete andere Rinnenschenkel mit dem äußeren Rinnenschenkel einen Öffnungswinkel von weniger als 90° einschließen sowie in einem zur Querschnittslängsachse des Trägerprofils -- in einem entsprechenden Winkel geneigten -- Schlitz lagern; dieser Öffnungswinkel des Rinnenquerschnitts misst etwa 60° bis 70°, bevorzugt 65°.

Vorteilhafterweise verläuft die Längskante des äußeren Rinnenschenkels in einem geringen axialen Parallelabstand zum freien Ende des anderen Rinnenschenkels, d.h. die beiden Schenkelenden bestimmen fast eine gemeinsame Ebene.

Von besonderer Bedeutung ist, dass in Einbaulage die Stirnfläche des Seitenschenkels des Profilbandes mit der Längskante des äußeren Rinnenschenkels etwa fluchten soll. Der Rinnenschenkel liegt also nicht - oder nur geringfügig - der Innenfläche jenes Profilbandschenkels an. Auch soll ein V- förmiger Querschnitt des Schlitzes im Schienenkopf des Trägerprofils vorgesehen sein; einer der Schlitzschenkel ist eine Längseinformung in der Seiten- oder Längsfläche des Schienenkopfes, die an einer mit der Stirnfläche des Seitenschenkels des Profilbandes fluchtenden radialen Querschnittsstufe endet.

Im Rahmen der Erfindung liegt, dass die Schweißnaht einen etwa dreiecksförmigen Querschnitt mit zwei zueinander rechtwinkeligen Seiten aufweist, deren eine der Stirnfläche des Profilbandes und deren andere Seite der Außenfläche des zugeordneten Rinnenschenkels des Einschubstabes angeformt ist. In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die beiden Seiten des etwa gleichschenkeligen Querschnittes der Schweißnaht durch eine Hypotenuse als Pultfläche verbunden.

Als günstig hat es sich erwiesen, die Schweißnaht mit ihrer Pultfläche an der Außenkante der Stirnfläche des Profilbandes ansetzen zu lassen; die Querschnittsbreite der Schweißnaht entspricht dabei etwa der Dicke des Einschubstabes.

In einer anderen Anwendung setzt die Schweißnaht an der Stirnfläche des Profilbandes in Abstand zu deren/dessen Außenkante an, und die Querschnittsbreite der Schweißnaht ist geringer als die Dicke des Einschubstabes.

Von besonderer Bedeutung ist ein Gegenwulst der Schweißnaht, der aus deren Material besteht, welches während des Schweißvorganges zwischen den aneinandergrenzenden Bereichen von Profilband und Einschubstab hindurch an deren Innenfläche tritt und sich mit dieser verbindet. Schweißnaht und Gegenwulst verlaufen zueinander parallel und bilden in Einbaustellung eine Einheit.

Insgesamt ergibt sich so ein gut herstellbares und sicher einzusetzendes Verbundprofil, das eine bestechende Lösung der vom Erfinder gesehenen Aufgabe ermöglicht.

In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass die aus Stahl geformten Einschubstäbe so modifiziert sind, dass ein seitliches Durchschweißen auf das Leichtmetall des Trägerprofils erfolgt. Dank des Durchschweißens auf das Aluminium ergeben sich u.a. die folgenden Vorteile: • der Übergangswiderstand ist gleichmäßig gut über die gesamte Länge, also unabhängig von Toleranzen;

• die Stromabnahme kann über die gesamte Stahlfläche gleichmäßig erfolgen;

• ein Verschieben des Stahl- oder Profilbandes 40 auf dem Trägerprofil aufgrund thermischer Belastungen wird ausgeschlossen.

Die Erfindung erfasst auch ein Verfahren zum Herstellen eines Verbundprofils der oben erörterten Ausgestaltung, bei dem aus Leichtmetallwerkstoff ein Trägerprofil mit einer Kopffläche sowie diese beidseits begleitenden Steckschlitzen stranggepresst wird, zudem in jedem Steckschlitz ein Einschubstab eingebracht und an einen aus dem Steckschlitz ragenden Abschnitt des Einschubstabes ein die Kopffläche übergreifendes Profilband so angelegt wird, dass das Deck- profil gegenüber dem Trägerprofil eine Vorspannung aufweist.

Der Einschubstab wird an dem Trägerprofil mit Vorspannung festgerollt bzw. festgedrückt sowie mit diesem Profilband durchgehend verschweißt. Dabei hat es sich als besonders günstig erwiesen, einen mit der Schweißnaht parallel verbundenen Gegenwulst aus dessen Werkstoff so herzustellen, dass letzterer sich an benachbarten Innenflächen des Trägerprofils und des Einschubstabes festlegt.

Zuerst werden also die als Verankerungsstreifen, Ankerstäbe oder Einschubstäbe in das Leichtmetallprofil, insbesondere in ein AL-Basisprofil, eingelegt bzw. eingedrückt oder eingerollt oder auch vor dem Verschweißen bzw. im Nachhinein durch bleibende Verformung des Trägerprofils festgerollt oder festgedrückt. Dabei ist darauf zu achten, dass die Vorspannung zwischen den Partnern aufgebaut wird. Vorgesehen ist dann mit Hilfe einer Andruckrolle mit großem Durchmesser das Edelstahl- Deckprofil auf das Leichtmetall-Trägerprofil zu drücken und unter dieser Vorspannung gleichzeitig rechts und links die Verankerungsstreifen oder Einschubstäbe mit dem Deckprofil zu verschweißen .

Im übrigen ist das sog. Deckprofil bevorzugt ein von einem

Walzcoil geschnittenes Edelstahlband, das durch Rollformen in die gewünschte Form gebracht bzw. als geschnittenes Band direkt eingesetzt wird. Der Einschubstab ist ein Edelstahlband -- vorzugsweise die gleiche Legierung wie das Deckprofil — das vorteilhafter Weise vom Walzcoil geschnitten und durch Rollformen/Abkanten/Aufbörteln/Umbörteln in die gewünschte Form gebracht worden ist.

Um die eingangs erwähnten Mängel zu beseitigen, wird ein kontinuierlich ablaufendes Verbundprofil — wie Strangpressen für das Trägerprofil und Rollformen — über die ganze Profillänge von Deckprofil und Einschubstäben bzw. Verankerungsprofilen vorgeschlagen. Die Verbindung wird durch kontinuierliches Schweißen über die Profillänge durchgeführt.

Gefordert wird eine größtmögliche Breite der Schleiffläche mit Bestreichmöglichkeit von der Seite und eine mechanische Verankerung, die auch bei komplett abgenutzten Verschleißprofilen eine Verankerung der dann zwei Restschleifflächen gewährleistet. Zudem ist eine Reduzierung der Einbau-Höhentoleranzen gegenüber bekannten Verbundprofilen erwünscht. Wünschenswert ist auch eine lokale Fertigungsmöglichkeit weltweit, ohne eine große Leichtmetall-Strangpresse aufrüsten zu müssen. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in

Fig. 1: eine Schrägsicht auf einen Abschnitt eines schienenartigen Verbundprofils aus zwei Verbundpartnern in Form eines Schienenprofils mit Deckprofil sowie zwei diese verbindenden Bauteilen in Form von rinnenartigen Einschubstäben;

Fig. 2: die vergrößerte Stirnansicht des

Verbundprofils der Fig. 1, aus dem an dessen rechter Profilseite ein Einschubstab herausgenommen ist;

Fig. 3: der in Fig. 2 herausgenommene

Einschubstab in Stirnansicht;

Fig. 4: die Stirnansicht des als Verbundpartner in Fig. 1 eingesetzten Deckprofils;

Fig. 5: einen vergrößerten Ausschnitt aus

Fig. 2 mit dem dort nicht gezeigten

Einschubstab in Ver- bindungsposition;

Fig. 6: eine der Fig. 5 entsprechende

Wiedergabe einer anderen Ausgestaltung des in Fig. 5 skiz- zierten Ausschnittes;

Fig. 7: eine der Fig. 2 etwa entsprechende, gegenüber dieser vergrößerte Stirnansicht einer anderen Ausgestaltung des Verbundprofils;

Fig. 8 bis 10: Skizzen zu Herstellungsschritten für die Stromschiene;

Fig. 11: eine Skizze eines Fertigungsgestells für die Stromschiene;

Fig. 12: einen vergrößerten Ausschnitt aus der Stromschiene im Fertigungsgestell in Stirnansicht der Fig. 11.

Ein Verbundprofil 10 der Höhe h von hier 105 mm und der maximalen Breite b von 92 mm weist nach Fig. 1 ein schienenartiges Trägerprofil 12 mit einem Schienenfuß 14 und einem an diesen mittels eines Schienensteges 20 angeformten strangartigen Schienenkopf 22 auf. Zwei die Fußfläche 16 des Schienenfußes 14 begrenzende Längskanten 17 der Höhe c von 10 mm verlaufen in einem Abstand bi von hier 80 mm parallel zueinander.

Von diesen Längskanten 17 sind die beiden zu ihnen hin etwas geneigten Firstflächen 18 des Schienenfußes 14 zu der die Längsachse A des Verbundprofils 10 querenden Querschnittsmittelachse Q geringfügig aufwärts geneigt und gehen in jenen axialen Schienensteg 20 der Höhe hi von etwa 30 mm sowie der Dicke e von etwa 18 mm über. An das obere Ende des Schienensteges 20 schließen die zu den Längskanten 24 des Schienenkopfes 22 reichenden Unterfläche 26 an, dessen Breite b₂ etwa 78 mm misst und dessen Außenhöhe n von etwa 28 mm die Lage der Schienenkopf-Oberfläche 28 bestimmt.

Von jeder der Längskanten 24 des Schienenkopfes 22 geht in Fig. 1, 2 ein in einem Winkel w von etwa 60° zur Querschnittslängsachse Q aufwärts geneigter Steckschlitz 30 der Breite a von hier 3 mm und der Tiefe t von 18 mm aus, dessen in Fig. 2 untere Wandfläche in eine Art Längsrippe 34 des Schienenkopfes 22 übergeht; die Außenseite der Längsrippe 34 wird von jener Unterfläche 26 gebildet. In die Längskante 24 ist — unter Bildung einer Querschnittsstufe 33 -- eine Längseinformung 32 eingebracht als räumliche Verlängerung des querschnittlich V-artigen Schlitzes 30, die auch dessen Breite a anbietet.

Dieses Schienen- oder Trägerprofil 12 des Verbundprofils 10 wird in einer aus Gründen der Übersichtlichkeit in der Zeichnung nicht wiedergegebenen Strangpresse aus einem

Leichtmetallwerkstoff, insbesondere aus einer Aluminiumlegierung, geformt.

Die ebene Kopf- oder Oberfläche 28 des Schienenprofils 12 bzw. seines Schienenkopfes 22 wird in Endzustand von einem Profilband 40 der Dicke f von 6 mm überspannt, das aus einem Eisen- oder Buntmetall hergestellt ist. Dieses Profilband 40 ist querschnittlich rinnenartig geformt, und seine von einer Grundplatte 42 ausgehenden -- zueinander sowie zur Längsachse B des Profilbandes 40 parallelen -- Seitenschenkel 46 der Höhe Ci von 18 mm liegen den Längskanten 24 des Schienenkopfes 22 an. In dieser Lage bildet die ebene Außenfläche 44 der Breite q des Profilbandes 40 die Oberfläche des Verbundprofils 10.

Jedem Seitenschenkel 46 des der Oberfläche 28 des Schienenkopfes 22 aufliegenden Profilbandes 40 ist innenseitig ein rinnenartiger Einschubstab 50 etwa V-förmigen Querschnitts eines Öffnungswinkels wi von etwa 60° achsparallel zugeordnet, dessen querschnittlich lineare Rinnenschenkel 49, 49i eine Dicke ai anbieten, die mit geringem Spiel der Breite a des Steckschlitzes 30 entspricht und hier beispielsweise 2,8 mm misst. Der in Fig. 3 rechte Rinnenschenkel 49 des auch als Ankerstab bezeichneten Einschubstabes 30 fluchtet in Einbaulage mit seiner Außenfläche -- parallel zur Quer- Schnittslängsachse Q verlaufend — mit der Innenfläche des Seitenschenkels 46 des Profilbandes 40. Der Abstand C₂ der Stirnkante 47 des Profilband-Seitenschenkels 46 — und damit auch der Längskante 48 eines Rinnenschenkels 49 des Einschubstabes bzw. -profiles 50 von der inneren Unterfläche 45 des Profilbandes 40 — beträgt hier 11,9 mm; die Längskante 48 des Rinnenschenkels 49, die gemäß Fig. 3 in nur geringem axialem Parallelabstand i zum freien Ende des anderen Rinnenschenkels 49i verläuft, fluchtet in Einbaustellung etwa mit der Stirnfläche 47 des Profilband-Seitenschenkels 46.

Die Stirnfläche 47 des Profilseitenschenkels 46 wird mit jener Längskante 48 des Rinnenschenkels 49 durch eine bei 52 angedeutete Schweißnaht dichtend verschweißt. Letztere verläuft an jener Stirnfläche 47 des Profilband-Seitenschenkels 46 sowie an der Außenfläche des äußeren Rinnenschenkels 49 so, dass ihre -- eine Pultfläche bildende Außenfläche 51 in einem Winkel y von etwa 40° querschnittlich zum Einschubstab 50 geneigt ist. Bevorzugt ist ein Querschnitt der Schweißnaht 52 in der Art eines rechtwinkeligen und gleichschenkeligen Dreiecks, dessen beide den rechten Winkel begrenzende Schenkel also von etwa gleicher Länge sind; die Pultfläche 51 ist dann eine Hypotenuse.

Jeder Seitenschenkel 46 des Profilbandes 40 bildet dank der beschriebenen Lage der Schweißnaht 52 mit dieser und dem Einschubstab 50 eine feste Einheit. In Fig. 5 gehen die Schweißnaht 52 und ihre Pultfläche 51 von der Außenkante der Stirnfläche 47 aus. Dabei misst die Querschnittsbreite z der Schweißnaht 52 etwa 3 mm, entspricht also damit etwa der Dicke ai der Wandung des Einschubstabes 50. In Fig. 6 ist die Querschnittsbreite z der Schweißnaht 52_e geringer, da hier die Pultfläche 51 an der Stirnfläche 47 in Abstand zu deren Außenkante 43 ansetzt. Es wird maximal 1/10 mm bis 2/10 mm an der Stirnfläche 47 frei gelassen, damit das Schweißgut das Aluminium aufzunehmen vermag. Der andere Rinnenschenkel 49i ist in den benachbarten Schlitz 30 des Schienenkopfes 22 eingefügt. Der Winkel y misst hier etwa 45°.

In Fig. 6 ist als weitere Ausgestaltung bei 54 ein Gegenwulst der Schweißnaht 52_e angedeutet, der an der Innenseite des geschlossenen Spaltes zwischen dem Seitenschenkel 46 und dem Einschubprofil 50 dank eines zwischen den beiden Teilen 46, 50 bestehenden Durchgangsspaltes durchgehend gebildet wird. Dieser Gegenwulst 54 kann sowohl an dieser Schweißnaht 52_e entstehen als auch an der Schweißnaht 52 der Fig. 5.

Es entsteht ein unter mechanischer Vorspannung stehender dauerhafter und dichter Verbund der beiden Verbundpartner 12, 40 des Verbundprofils 10. Diese Vorspannung zwischen den Verbundpartnern bestimmt deren Verwendungsfähigkeit; denn diese Vorspannung ist existentiell für die Übergangswiderstände, das Korrosionsverhalten und damit für die Lebensdauer der Stromübertragung.

In Fig. 7 ist der gegenüber Fig. 2 vergrößerte Kopfbereich des Trägerprofils 12 mit einer seine Kopffläche 28 überspannenden — wie gesagt: bevorzugt aus Stahl bestehenden — Kopfhaube 60 zu erkennen, deren Querschnitt durch eine aus dem Deckprofil 40, den beiden Einschubstäben 50 sowie den diese zu einer Einheit verbindenden Schweißnähten 52 entstanden ist. Mit den Pfeilen bei D ist die gleichmäßige Stromübergabe von der Kopfhaube 60 an den Schienenkopf 22 symbolisiert.

Beispielhaft sind nachfolgend Querschnittswerte der eingesetzten Materialien Aluminium (Ziffer I) und Stahl (Ziffer II) zusammengestellt :

Die Fig. 8 bis 12 verdeutlichen das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren. Zuerst werden dem stranggepressten Schienenprofil 12 gemäß Fig. 8 die beiden Einschubstäbe 50 aus Edelstahl zugeführt und deren innere Rinnenschenkel 49i in die jeweiligen Steckschlitze 30 eingeschoben. Dann erfolgt das Anpressen aller Edelstahlprofile, also der Einschubstäbe 50 und des Deckprofils 40, letzteres an die Kopffläche 28 des Schienen- bzw. Trägerprofils 12 (Fig. 9). Anschließend werden diese Teile unter Druck P verschweißt; eingesetzte Schweißdüsen sind mit 70 kenntlich gemacht.

Wie bereits erwähnt, sind die aus Stahl geformten Einschubstäbe 50 so modifiziert, dass ein seitliches Durchschweißen auf das Aluminium des Trägerprofils 12 erfolgt. Das Durch- schweißen auf das Aluminium führt vor allem dazu, dass der Übergangswiderstand gleichmäßig gut über die gesamte Länge ist — also unabhängig von Toleranzen —, und die Stromabnahme kann über die gesamte Stahlfläche gleichmäßig erfolgen. Zudem ist ein Verschieben des Stahl- oder Profilbandes 40 auf dem Trägerprofil 12 aufgrund thermischer Belastungen ausgeschlossen.

Einer unteren Andruckrolle 72_t liegt in Fig. 11 die Einheit aus Deckprofil 40 und Schienenprofil 12 auf, dem — nicht sichtbar -- die beiden Einschubstäbe 50 zugeordnet sind. Eine obere Andruckrolle 72 ist der Fußfläche 16 des Schienenfußes 14 zugeordnet. Diese auf parallelen Wellen 74 lagernden und angepassten Speziairollen 72, 72_t üben den erforderlichen vertikalen Druck aus, während an Lagerarmen 76 eines Firstgestells 78 geneigt an Achsbolzen 79 von Haltescheiben 77 drehbare seitliche Druckscheiben 80 Druck auf die Einschubstäbe 50 ausüben. Hier handelt es sich um eine modifizierte Rollenrichtmaschine für Leichtmetallprofile. Um dabei eine optimale Vorspannung zu erreichen, wird zwischen den Andruckrollen 72, 72_t aus antimagnetischem Werkstoff geschweißt -- und zwar werden die beiden Seiten gleichzeitig bearbeitet .

Fig. 12 zeigt einen wesentlichen Ausschnitt der erfindungs- gemäßen Stromschiene 10, welche die geforderte Vorspannung anbietet. Zu erkennen ist ein Eckbereich des Schienenkopfes 22 mit Steckschlitz 30 sowie in letzterem festliegenden Einschubstab 50, der anderseits an den Seitenschenkel 46 des Profilbandes oder Deckprofils 40 angefügt ist und durch jene - in einem Neigungswinkel w₂ von etwa 35° gehaltenen Druckscheiben 80 während des Schweißvorganges angepresst wird.

Claims

Patentansprüche

1. Verbundprofil mit einem aus Leichtmetallwerkstoff stranggepressten schienenartigen Trägerprofil (12) sowie einem seiner Kopffläche (28) aufliegenden Profilband (40) aus einem härteren Metall, dessen Querschnitt beidends jeweils eine Ausnehmung (30) im Trägerprofil zugeordnet ist, wobei Trägerprofil und Profilband miteinander kraft- und/oder formschlüssig verbunden sind,

dadurch gekennzeichnet,

dass an das der Kopf- oder Oberfläche (28) des Träger- profus (12) aufliegende Profilband oder Deckprofil (40) an seinen Längsseiten jeweils ein zu seiner Längsachse (B) paralleler, aus dem Werkstoff des Profilbandes oder Deckprofils geformter Einschubstab (50) angefügt ist, der anderseits in einen seitlichen Schlitz (30) des Trägerprofils eingreift sowie mit dem Profilband durch eine Schweißnaht (52, 52_e) verbunden ist, wobei das rinnenartige Profilband mit seinem Anker- oder Einschubstab unter mechanischer Vorspannung am Trägerprofil festgelegt ist.

2. Verbundprofil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen rinnenartigen Einschubstab (50) etwa V-förmigen Querschnittes, der mit der Längskante (48) eines äußeren Rinnenschenkels (49) der Stirnfläche (47) eines Seitenschenkels (46) des Profilbandes (40) zugeordnet und durch die Schweißnaht (52, 52_e) fest verbunden ist.

3. Verbundprofil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zur Längsachse (B) des Profilbandes hin gerichtete andere Rinnenschenkel (49i) mit dem äußeren Rinnenschenkel (49) einen Öffnungswinkel (wi) von weniger als 90° einschließt sowie in einem zur Querschnittslängsachse (Q) des Trägerprofils (12) in einem entsprechenden Winkel (w) geneigten Schlitz (30) lagert.

4. Verbundprofil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungswinkel (wi) des Rinnenquerschnittes etwa

60° bis 70°, bevorzugt 65°, misst.

5. Verbundprofil nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Längskante (48) des äußeren Rinnenschenkels (49) in einem geringen axialen Parallelabstand (i) zum freien Ende des anderen Rinnenschenkels (49i) verläuft (Fig. 3) .

6. Verbundprofil nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Einbaulage die Stirnfläche (47) des Seitenschenkels (46) des Profilbandes (40) mit der Längskante (48) des äußeren Rinnenschenkels (49) etwa fluchtet.

7. Verbundprofil nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen V-förmigen Querschnitt des Schlitzes (30) im Schienenkopf (22) des Trägerprofils (12), wobei einer der Schlitzschenkel eine Längseinformung (32) in der Seitenoder Längsfläche (24) des Schienenkopfes ist, die an einer mit der Stirnfläche (47) des Seitenschenkels (46) des Profilbandes (40) fluchtenden radialen Querschnittsstufe (33) endet.

8. Verbundprofil nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißnaht (52, 52_e) einen etwa dreiecksförmigen Querschnitt mit zwei zueinander rechtwinkeligen Seiten aufweist, deren eine der Stirnfläche (47) des Profilbandes (40) und deren andere der Außenfläche des zugeordneten Rinnenschenkels (49) des Einschubstabes (50) angeformt ist (Fig. 5, 6) .

9. Verbundprofil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Seiten des etwa gleichschenkeligen Querschnittes der Schweißnaht (52, 52_e) durch eine Hypotenuse als Pultfläche (51) verbunden sind.

10. Verbundprofil nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Schweißnaht (52) mit ihrer Pultfläche

(51) an der Außenkante (43) der Stirnfläche (47) des Profilbandes (40) ansetzt.

11. Verbundprofil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsbreite (z) der Schweißnaht (52) etwa der Dicke (ai) des Einschubstabes (50) entspricht.

12. Verbundprofil nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißnaht (52_e) an der Stirnfläche (47) des Profilbandes (40) in Abstand zu deren/dessen Außenkante (43) ansetzt.

13. Verbundprofil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsbreite (z) der Schweißnaht (52_e) geringer ist als die Dicke (ai) des Einschubstabes (50).

14. Verbundprofil nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Schweißnaht (12, 52_e) ein sich an die von ihr abgekehrten inneren Flächen (42, 48) des Profilbandes (40) sowie des Einschubstabes (50) anschmiegender Gegenwulst (54) aus dem Werkstoff der Schweißnaht zugeordnet ist (Fig. 6).

15. Verbundprofil nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch die Längskante (48) des Einschubstabes (50) sowie den an diese angrenzenden Bereich der Profilinnenfläche (41) des Profilbandes (40) als dem Gegenwulst (54) anliegende Flächen.

16. Verbundprofil nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass Schweißnaht (52, 52_e) und Gegenwulst (54) zueinander parallel verlaufen.

17. Verbundprofil nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass Schweißnaht (52, 52_e) und Gegenwulst (54) in Einbaustellung einstückig sind.

18. Verfahren zum Herstellen eines Verbundprofils nach wenigstens einem der voraufgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus Leichtmetallwerkstoff ein Trägerprofil mit einer Kopffläche sowie diese beidseits begleitenden Steckschlitzen stranggepresst wird, dass in jeden Steckschlitz ein Anker- oder Einschubstab eingebracht und an einen aus dem Steckschlitz ragenden Abschnitt des Einschubstabes ein die Kopffläche übergreifendes Profilband oder Deckprofil aus härterem Werkstoff so angelegt wird, dass das Deckprofil gegenüber dem Trägerprofil eine Vorspannung aufweist.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Einschubstab an dem Trägerprofil mit Vorspannung festgerollt oder festgedrückt wird.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilband auf das Trägerprofil mit Vorspannung aufgedrückt wird.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Einschubstab mit dem Profilband unter Vorspannung durchgehend verschweißt wird.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Schweißvorgang an der der Schweißnaht benachbarten Innenflächen des Profilbandes sowie des Einschubstabes ein mit der Schweißnaht verbundener Gegenwulst hergestellt wird.