DE19738948C2 - Verbindungsbauteil für eine Schweißkonstruktion - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verbindungsbau­ teil, das beim Schweißen von rechteckigen rohrförmigen Materia­ lien aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung (im nachfol­ genden wird allgemein darauf als Aluminiummaterial Bezug genom­ men) verwendet wird, um eine geschweißte Konstruktion zu erzeu­ gen, die als ein Karosserierahmen oder dergleichen für ein Au­ tomobil wie einen Lastwagen dient.

Gemäß einem herkömmlichen Verfahren zur Erzeugung von Karosse­ rierahmen für Automobile wie Lastwägen, oder für Frachtflugzeuge, werden geformte Stahlplatten an ihren Endabschnitten abge­ schliffen und die abgeschliffenen Abschnitte werden durch Wi­ derstandspunktschweißen zur Verstärkung miteinander verbunden. Die zusam­ mengesetzte Monocoque-Bauweise wird als ein typischer Karosse­ rierahmen für ein Automobil wie einen Lastwagen verwendet.

Dieses Verfahren hat einen Vorteil, daß die Montagearbeit leicht automatisiert werden kann, aber sie hat Nachteile, daß eine so zusammengesetzte Konstruktion viele überlappende Ab­ schnitte und überflüssige Abschnitte hat, ziemlich sperrig ist, und daß die ausgebildeten Bauteile komplizierte Formen haben, mit einer daraus resultierenden Gewichtszunahme.

Im Gegensatz dazu, wenn geformte Bauteile durch Lichtbogen- oder Strahlschweißen stumpfnahtgeschweißt werden, wird eine zu­ sammengebaute Konstruktion nicht sperrig werden. Jedoch hängt die Schweißqualität merklich von der Genauigkeit der Stumpf­ naht zwischen den zu verschweißenden Bauteilen ab. Wenn z. B. irgendein Spalt zwischen den Bauteilen, die verschweißt werden sollen, besteht, wird die Schweißqualität merklich beein­ trächtigt. Demgemäß müssen Spannvorrichtungen vorbereitet wer­ den, um die Bauteile in einer zusammengebauten Position zu hal­ ten. Die Bauteile selbst müssen auch mit hoher Genauigkeit be­ arbeitet werden. Somit ist es schwierig, den Zusammenbau zu au­ tomatisieren.

Um das Gewicht einer Fahrzeugkarosserie zu reduzieren, wurde kürzlich ein Versuch unternommen, eine Fahrzeugkarosserie aus einer Aluminiumlegierung herzustellen. Da Aluminiummaterial schlecht schweißbar ist, muß das Schweißen an tausenden von Punkten durchgeführt werden, um einen Monocoque-Aufbau zusam­ menzubauen. Deshalb ist der Verbrauch an Elektroden groß. Das Aluminiummaterial hat auch ein Problem, daß die Formbarkeit schlechter ist als diejenige von Stahl.

Somit wird ein räumliches Rahmenwerk vorgeschlagen, in dem ein Karosserierahmen eines Automobils wie eines Lastwagen, eines Frachtflugzeugs oder dergleichen durch einen hohlen Rohrrahmen abgestützt wird. Fig. 13 ist eine schematische Ansicht, die ein räumliches Rahmenwerk zeigt, das für die Anwendung für einen typischen Lastwagen vorgeschlagen wird. Wie in Fig. 13 gezeigt ist, sind rechteckige rohrförmige Aluminiumabschnitte 51 zu der Gestalt einer Lastwagenkabine zusammenmontiert und verschweißt, so daß die rechtwinkligen rohrförmigen Aluminiumabschnitte 51 gemeinsam fixiert werden. Somit wird ein sogenanntes räumliches Rahmenwerk 50 (space frame) erzeugt. Das räumliche Rahmenwerk 50 wird mit einem Metallblech abgedeckt, um eine Karosserie des Lastwagens zu vervollständigen.

In Verbindung mit diesem Verfahren zur Montage rechteckiger rohrförmiger Aluminiumteile in einem Karosserierahmen eines Au­ tomobils, wurde ein Verfahren zur Verbindung von Teilen über ein Verbindungsbauteil vorgeschlagen, das durch Gießen oder Schmieden hergestellt wird (Japanische Patentanmeldungsoffenle­ gung (kokai) Nr. 60-135375).

In einer Rahmenmontage von verschiedenen Arten an Konstruktio­ nen, die rohrförmige Materialien verwenden, wird der verbundene Abschnitt für gewöhnlich in der folgenden Art und Weise ver­ stärkt, wenn jeder verbundene Abschnitt des montierten Rahmens eine Festigkeit erfordert, die größer als diejenige des Rahmens ist: eine verstärkte Platte, die so gestaltet und dimensioniert ist, daß sie einem Verbindungswinkel an dem Verbindungsabschnitt entspricht, und sie wird, um ein erforderliches Festigkeitskriterium zu erfüllen, auf die äußere Oberfläche des Rahmens an dem Verbindungsabschnitt aufgebracht und anschließend mit dem Rah­ men verschweißt.

Jedoch hat dieses herkömmliche Verfahren, das Verbindungsbau­ teile verwendet, den Nachteil, daß die Herstellungskosten aufgrund der komplizierten Gestalt der Verbindungs­ bauteile und einer erhöhten Anzahl an Komponenten höher sind.

In diesem Zusammenhang hat der Anmelder der vorliegenden Erfin­ dung ein Verfahren zur Herstellung einer Schweiß­ konstruktion durch direktes Schweißen zwischen Abschnitten ohne Verwendung von Verbindungsbauteilen vorgeschlagen (Japanische Patentanmeldung Nr. 8-143152, nicht offengelegt). Um dann eine gute Schweißung zu erhalten, wenn Abschnitte direkt verschweißt werden, werden bei dieser früheren Technologie Endabschnitte der Teile, die ver­ schweißt werden sollen, schräg geschnitten und gegeneinander angeschlagen, so daß eine Schweißrippe einen Verbindungswinkel halbiert (einen Winkel, der durch die zu verschweißenden Ab­ schnitte gebildet wird).

Jedoch bringt die Arbeit hinsichtlich des schrägen Schneidens und Verschweißens der Endabschnitte der Teile die folgenden Probleme mit sich. Beim Zusammenbau eines Rah­ mens, in dem Teile gegeneinander angeschlagen werden, wobei ein vorbestimmter Winkel dazwischen gebildet ist und die zeitweise durch Klemmen oder Schweißen fixiert werden, ist es unwahr­ scheinlich, daß Teile mit einem vorbestimmten Verbindungswinkel dazwischen gehalten werden und es ist wahrscheinlich, daß En­ dabschnitte verschoben werden. Als ein Ergebnis wird das Fest­ legen und Schweißen schwierig und benötigt Zeit.

Auch wenn ein verbundener Abschnitt verstärkt werden soll, nachdem ein Rahmen durch Schweißen zusammengebaut wurde, werden Verstärkungsplatten mit dem Rahmen verschweißt, das heißt, zwei Schweißstufen sind vorgesehen, das Schweißen für den Zusammen­ bau und das Schweißen für die Verstärkungsplatten. Somit wird das Schweißen ziemlich kompliziert. Wenn sich eine Schweißrippe auf der Rahmenoberfläche, wo die Verstärkungsplatte verschweißt werden soll, befindet, muß die Verstärkung der Verschweißung abgeschliffen werden, was einen zusätzlichen Schritt und eine zusätzliche Arbeit mit sich bringt.

Desweiteren muß die Gestalt und die Größe der Verstärkungsplat­ ten von einer Verstärkungsplatte zu der anderen so konstruiert sein, um die erforderlichen Eigenschaften für jeden verbundenen Abschnitt, der verstärkt werden soll, zu realisieren. Dies er­ höht die Konstruktionskosten und erfordert Verstärkungsplatten, die ausgeschnitten und gepreßt werden sollen, eine nach der an­ deren gemäß ihrer individuellen Konstruktion, was in einer Er­ höhung der Herstellungskosten resultiert.

In Anbetracht der obigen Probleme ist es eine Aufgabe der vor­ liegenden Erfindung, ein Verbindungsbauteil für eine Schweiß­ konstruktion zu schaffen, die das Festlegen eines rechteckigen rohrförmigen Abschnittes vereinfacht und verschnellert, während ein Vor­ teil eines Herstellungsverfahrens für eine Schweißkonstruktion beibehalten wird, in der Teile direkt verschweißt werden, ohne Verbindungsbauteile zu verwenden.

Ziel der vorliegenden Erfindung soll darüber hinaus sein, ein Verbindungsbau­ teil für eine Schweißkonstruktion zu schaffen, die eine Ver­ stärkung vereinfacht und keinen speziellen Schritt für die Ver­ stärkung erfordert.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1, 3 oder 5 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegen­ stand der Unteransprüche.

Wenn die ersten und zweiten rechtwinkligen rohrförmigen Teile gegeneinander angeschlagen werden, wobei deren Wände zwischen dem Winkelbeibehaltungsabschnitt und den ersten und zweiten An­ kerabschnitten eingesetzt werden, werden die ersten und zweiten rechtwinkligen rohrförmigen Teile gemäß der vorliegenden Erfin­ dung in einem Winkel angeordnet (Verbindungswinkel), der dazwi­ schen ausgebildet ist, der von dem Winkelbeibehaltungsabschnitt bestimmt wird. Somit wird das Festlegen durch einfaches Einset­ zen von Wänden der ersten und zweiten rechtwinkligen rohrförmi­ gen Abschnitte zwischen den Winkelbeibehaltungsabschnitt und den Ankerabschnitten vollzogen und ist somit ziemlich einfach durchzuführen. Auch wenn die ersten und zweiten rechtwinkligen rohrförmigen Abschnitte miteinander verschweißt werden, hält das Verbindungsbauteil der vorliegenden Erfindung diese in Po­ sition, wodurch eine Deformation verhindert wird, die ansonsten aufgrund der Schweißwärme auftreten würde.

In dem Fall, in dem der Winkelbeibehaltungsabschnitt auf die Innenseite einer Innenwinkelseitenwand eines Teils aufgebracht wird, ist gemäß der vorliegenden Erfindung eine Verbindungsrip­ pe vorgesehen, die die Endabschnitte der ersten und zweiten An­ kerabschnitte verbindet. Im Gegensatz dazu ist in dem Fall, in dem der Winkelbeibehaltungsabschnitt auf die Außenseite einer Innenwinkelseitenwand eines Teils aufgebracht wird, eine Ver­ bindungsrippe vorgesehen, die die Endabschnitte des Winkelbei­ behaltungsabschnittes verbindet. Somit dienen diese Verbin­ dungsrippen als Verstärkungselemente für ein Verbindungsbau­ teil. Die Größe, die Dicke und dergleichen dieser Verbindungs­ rippen wird in Abhängigkeit von den erforderlichen Eigenschaf­ ten bestimmt, so daß die erforderlichen Eigenschaften leicht geschaffen werden können.

Der Patentgegenstand wird anhand der nachfolgend aufge­ führten Zeichnungen erläutert.

Die Fig. 1A und 1B sind jeweils eine perspektivische und eine geschnittene Ansicht, die ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen.

Fig. 2 ist eine Schnittansicht, die ein zweites Ausführungsbei­ spiel der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 3 ist eine Draufsicht, die das zweite Ausführungsbeispiel aus Fig. 2 zeigt.

Fig. 4 ist eine Frontansicht, die einen Zustand zeigt, in dem Teile durch die Verwendung eines Verbindungsbauteils gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel verbunden werden.

Fig. 5 ist eine Ansicht zur Erläuterung einer Wirkung des zwei­ ten Ausführungsbeispiels.

Fig. 6 ist eine Ansicht zur Erläuterung der Wirkung des zweiten Ausführungsbeispiels.

Fig. 7 ist eine Schnittansicht, die ein drittes Ausführungsbei­ spiel der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 8 ist eine Seitenansicht, die das dritte Ausführungsbei­ spiel zeigt.

Fig. 9 ist eine Frontansicht, die einen Zustand zeigt, in dem Teile durch die Verwendung eines Verbindungsbauteils gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel verbunden werden.

Fig. 10 ist eine Schnittansicht, die ein viertes Ausführungs­ beispiel der vorliegenden Verbindung zeigt.

Fig. 11 ist eine Seitenansicht, die das vierte Ausführungsbei­ spiel aus Fig. 10 zeigt.

Fig. 12 ist eine Frontansicht, die einen Zustand zeigt, in dem Teile durch die Verwendung eines Verbindungsbauteils gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel verbunden werden.

Fig. 13 ist eine Ansicht, die ein räumliches Rahmenwerk zeigt, das für die Verwendung in einem Lastwagen vorgeschlagen wird.

Anhand der Ausführungsbeispiele wird die vorliegende Erfindung un­ ter Bezugnahme auf die vorstehend aufgeführten Zeichnungen beschrieben. Die Fig. 1A und 1B sind Ansichten, die ein erstes Ausführungsbeispiel der vor­ liegenden Erfindung zeigen, wobei Fig. 1A eine Perspektivan­ sicht ist und Fig. 1B eine Schnittansicht ist. Ein erster rechtwinkliger rohrförmiger Teil 1 aus Aluminium und ein zwei­ ter rechtwinkliger Teil 2 aus Aluminium sind an ihren Endab­ schnitten schräg in Bezug zu ihren Längsrichtungen abgeschnit­ ten. Die somit abgeschnittenen Endabschnitte werden gegeneinan­ der angeschlagen, um dadurch die Teile 1 und 2 anzuordnen, wo­ bei ein vorbestimmter Winkel dazwischen ausgebildet ist. Dieser Winkel ist ein Verbindungswinkel.

Ein Verbindungsbauteil 3 des vorliegenden Ausführungsbeispiels umfaßt einen bandplattenähnlichen Winkelbeibehaltungsabschnitt 4, der in dem vorstehend erwähnten Verbindungswinkel gebogen ist und jeweils erste und zweite Ankerabschnitte 5 und 6, die sich von dem Winkelbeibehaltungsabschnitt 4 verzweigen und zu beiden Enden des Winkelbeibehaltungsabschnitts 4 erstrecken. Der Winkelbeibehaltungsabschnitt 4 hat eine Oberfläche, die auf die Außenseite der Wände der Teile 1 und 2 aufgebracht wird, wobei sich die Wände mit einem Winkel gegenseitig schneiden, der gleich oder kleiner als 180° dazwischen ausgebildet ist; mit anderen Worten, die Oberfläche des Winkelbeibehaltungsab­ schnitts 4 wird auf die Außenseiten der Innenwinkelseitenwände der Teile 1 und 2 aufgebracht. Die Ankerabschnitte 5 und 6 er­ strecken sich in der Gestalt des Buchstabens L von dem Winkel­ beibehaltungsabschnitt 4 zu beiden Enden des Winkelbeibehal­ tungsabschnitts 4 und haben Oberflächen, die zu dem Winkelbei­ behaltungsabschnitt 4 parallel sind. Endabschnitte der Innen­ winkelseitenwände der Teile 1 und 2 werden zwischen dem Winkel­ beibehaltungsabschnitt 4 und den Ankerabschnitten 5 und 6 ein­ gesetzt.

Fig. 1 zeigt, wie das Verbindungsbauteil 3 verwendet wird, das die vorstehend beschriebene Konstruktion hat. Genauer gesagt sind die beiden gegenüberliegenden Endabschnitte der Wände der Teile 1 und 2 zwischen dem Winkelbeibehaltungsabschnitt 4 und den Ankerabschnitten 5 und 6 eingesetzt. Somit sind die Teile 1 und 2 so angeordnet, daß der Verbindungswinkel zu einem vorbe­ stimmten Winkel wird. Anschließend wird ein Schweißen entlang der Anschlagslinien auf den gegenüberliegenden Seitenwänden und den Außenwinkelseitenwänden der Teile 1 und 2 durchgeführt. Hinsichtlich der Innenwinkelseite der Teile 1 und 2 wird der Winkelbeibehaltungsabschnitt 4 des Verbindungsbauteils 3 mit den Außenseiten der Innenwinkelseitenwände der Teile 1 und 2 entlang vierer Seitenkanten des Winkelbeibehaltungsabschnitts 4 verschweißt. Somit sind die Teile 1 und 2 mit einem vorbestimm­ ten Winkel, der dazwischen ausgebildet ist, verbunden.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel können die Teile 1 und 2 einfach positioniert und hochgenau mit einem vorbestimmten Verbindungswinkel verbunden werden, der dazwischen ausgebildet ist, sogar wenn die Anschlagsenden der Teile 1 und 2 schräg zu ihren Längsrichtungen sind, durch die Verwendung des Verbin­ dungsbauteils 3. Desweiteren kann die Festlegearbeit sehr ein­ fach durchgeführt werden. Da auch die Innenwinkelseitenwände der Teile 1 und 2 durch das Verbindungsbauteil 3 gestützt wer­ den, wird verhindert, daß der Innenwinkel, der zwischen den Teilen 1 und 2 ausgebildet ist, während dem Schweißen abnimmt. Desweiteren besteht keine Notwendigkeit des Kehlnahtschweißens, wie es in herkömmlicher Weise bei den Innenwinkelseitenwände der Teile 1 und 2 praktiziert wurde. Stattdessen werden die In­ nenwinkelseitenwände durch Verschweißen zwischen dem Winkelbei­ behaltungsabschnitt 4 des Verbindungsbauteils 3 und der Innen­ winkelseitenwände entlang der Kanten des Winkelbeibehaltungsab­ schnitts 4 verbunden, wodurch das Auftreten eines lokal ge­ schwächten Abschnitts verhindert wird. Somit kann die Festig­ keit des verbundenen Abschnitts verbessert werden.

Als nächstes wird ein zweites Ausführungsbeispiel der vorlie­ genden Erfindung unter Bezugnahme auf eine Schnittansicht in Fig. 2 und eine Draufsicht in Fig. 3 beschrieben. Ein Verbin­ dungsbauteil 7 des vorliegenden Ausführungsbeispiels umfaßt ei­ nen Winkelbeibehaltungsabschnitt 8, der Verstärkungsabschnitte 8a und 8b hat, die auf die Innenseiten der Innenwinkelseiten­ wände der Teile 1 und 2 angewandt werden, und erste und zweite Ankerabschnitte 9 und 10 umfaßt, die sich von den Verstärkungs­ abschnitten 8a und 8b in den Längsrichtungen des Verbindungs­ bauteils 7 erstrecken. Das Verbindungsbauteil 7 des vorliegen­ den Ausführungsbeispiels umfaßt desweiteren eine innere Platte 8c, die sich zwischen den Verstärkungsabschnitten 8a und 8b er­ streckt, eine äußere Platte 8d, die parallel zur inneren Platte 8c ist, eine Verbindungsrippe 8e, die zwischen der inneren Platte 8c und der äußeren Platte 8d an den Mittenabschnitten der Platten fixiert sind, Verbindungsrippen 8f und 8g, die zwi­ schen den Verstärkungsabschnitten 8a und der äußeren Platte 8d befestigt sind, und Verbindungsrippen 8h und 8i, die zwischen dem Verstärkungsabschnitt 8b und der äußeren Platte 8d befe­ stigt sind.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden Endabschnitte, die von den Innenwinkelseitenwänden der Teile 1 und 2 verbunden werden sollen, zwischen den Ankerabschnitten 9 und 10 und den Verstärkungsabschnitten 8a und 8b eingesetzt, wobei die Innen­ seiten der Innenwinkelseitenwände mit den Verstärkungsabschnit­ ten 8a und 8b in Kontakt sind. Fig. 3 zeigt eine Draufsicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem die Teile 1 und 2 durch Verwendung des Verbindungsbauteils 3 miteinander verbun­ den sind. Auf diese Art und Weise sind die Teile 1 und 2 mit einem vorbestimmten Verbindungswinkel angeordnet, der dazwi­ schen ausgebildet ist. Nachfolgend wird das Verbindungsbauteil 3 an die Innenwinkelseitenwände der Teile 1 und 2 entlang der Kanten der Ankerabschnitte 9 und 10 geschweißt und die Teile 1 und 2 werden entlang der Verbindungslinien auf ihren gegenüber­ liegenden Seitenenden und den Außenwinkelseitenwänden miteinan­ der verschweißt.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Verstärkungs­ abschnitte 8a und 8b des Winkelbeibehaltungsabschnitts 8 durch­ gehend mit den Innenseiten der Innenwinkelseitenwände der Teile 1 und 2 in Kontakt. Die Verbindungsrippen 8f und 8g und die Verbindungsrippen 8h und 8i sind jeweils senkrecht an der Rück­ seite der Verstärkungsabschnitte 8a und 8b befestigt. Desweite­ ren sind die Verbindungsrippen 8f, 8g, 8h und 8i an der äußeren Platte 8d zusammen mit der Verbindungsrippe 8e befestigt. Diese Anordnung erhöht die Steifigkeit des Winkelbeibehaltungsab­ schnitts 8 des vorliegenden Ausführungsbeispiels. Demgemäß wird verhindert, daß die Teile 1 und 2 deformiert werden, wenn sie der Schweißwärme unterliegen.

Fig. 6 zeigt einen verschweißten Abschnitt 11 für den Fall des ersten Ausführungsbeispiels aus Fig. 1. In diesem Fall neigt der periphere Abschnitt der Teilewand dazu, aufgrund der Schweißwärme weich zu werden, was in der Bildung eines erweich­ ten Abschnitts 12 resultiert. Wie in den Fig. 2 bis 4 gezeigt ist, hat in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Winkelbei­ behaltungsabschnitt 8 jedoch eine hochsteife Konstruktion, in der das Verbindungsbauteil 7 selbst verstärkt ist und somit we­ niger dazu neigt, sich zu deformieren. Des weiteren zerstreut sich die Wärme, die während des Schweißens am verschweißten Ab­ schnitt 11 erzeugt wird, durch die Verbindungsrippen 8f bis 8i, um dadurch einen ungünstigen thermischen Effekt auf die Teile 1 und 2 zu minimieren und somit zu verhindern, daß eine Wand des Teils weich wird. Es ist unnötig zu sagen, daß die vorliegende Erfindung Wirkungen vorsieht, die ähnlich zu denjenigen des er­ sten Ausführungsbeispiels sind, das in Fig. 1 gezeigt ist.

Als nächstes wird ein drittes Ausführungsbeispiel der vorlie­ genden Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 7 bis 9 be­ schrieben. Fig. 7 zeigt eine Schnittansicht des vorliegenden Ausführungsbeispiels, Fig. 8 zeigt eine Seitenansicht des vor­ liegenden Ausführungsbeispiels und Fig. 9 zeigt einen Zustand, in dem die Teile unter Verwendung eines Verbindungsbauteils ge­ mäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verbunden sind. In den Fig. 7 bis 9 sind Abschnitte, die dieselben Funktionen wie die­ jenigen aus den Fig. 2 bis 4 haben, durch gemeinsame Bezugszei­ chen bezeichnet und eine detaillierte Beschreibung davon wird weggelassen. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Teile 1 und 2 mit einem dazwischen ausgebildeten Verbindungs­ winkel von 90° verbunden. In einem Verbindungsbauteil 11 des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind eine innere Platte 8c und eine äußere Platte 8d um 90° gebogen.

Das somit konstruierte Bauteil 11 des vorliegenden Ausführungs­ beispiels erleichtert das Positionieren der Teile 1 und 2 und vermeidet einen negativen thermischen Effekt auf die Teile 1 und 2, um dadurch eine Deformation der Teile 1 und 2 während des Schweißens zu verhindern.

Wie in den Fig. 1, 2 und 5 gezeigt ist, haben die Verbindungs­ bauteile der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele eine gleichmäßige Schnittgestalt und können somit durch Extrusion und Schneiden hergestellt werden. Dementsprechend ist eine Er­ höhung in den Herstellungskosten einer Schweißkonstruktion, die von der Verwendung der Verbindungsbauteile stammt, sehr gering.

Desweiteren wird ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegen­ den Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 10 und 11 beschrie­ ben. Fig. 10 zeigt eine Schnittansicht, die ein Verbindungsbau­ teil gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel veranschau­ licht. Fig. 11 zeigt eine Seitenansicht des Verbindungsbauteils aus Fig. 10. Fig. 12 zeigt einen Zustand, in dem Teile unter Verwendung des Verbindungsbauteils gemäß dem vorliegenden Aus­ führungsbeispiel verbunden werden. Der erste rechtwinklig rohr­ förmige Teil 1 aus Aluminium und der zweite rechtwinklig rohr­ förmige Teil 2 aus Aluminium sind an ihren Endabschnitten schräg in Bezug zu ihrer Längsrichtung abgeschnitten. Die somit geschnittenen Endabschnitte werden gegeneinander angeschlagen, um dadurch die Teile 1 und 2 mit einem dazwischen ausgebildeten vorbestimmten Winkel (90° in dem veranschaulichten Beispiel) anzuordnen. Dieser Winkel ist ein Verbindungswinkel. Ein Ver­ bindungsbauteil 14 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist an den Innenwinkelseitenwänden der Teile 1 und 2 angebracht. Die Innenwinkelseitenwände sind Wände der Teile 1 und 2, die sich mit einem dazwischen ausgebildeten Winkel schneiden, der gleich oder kleiner als 180° ist.

Das Verbindungsbauteil 14 hat einen Winkelbeibehaltungsab­ schnitt 8, der um den vorbeschriebenen Verbindungswinkel gebo­ gen ist und der wiederum Verstärkungsabschnitte 8a und 8b hat. Der Winkelbeibehaltungsabschnitt 8 umfaßt desweiteren eine in­ nere Platte 8c, die sich zwischen den Verstärkungsabschnitten 8a und 8b erstreckt und die an ihrem mittigen Bereich um 90° gebogen ist, eine äußere Platte 8d, die zur inneren Platte 8c parallel ist und um 90° gebogen ist, eine Verbindungsrippe 8e, die zwischen der inneren Platte 8c und der äußeren Platte 8d an ihren mittigen gebogenen Abschnitten befestigt ist, Verbin­ dungsrippen 8f und 8g, die zwischen den Verstärkungsabschnitten 8a und der äußeren Platte 8d befestigt sind und Verbindungsrip­ pen 8h und 8i, die zwischen den Verstärkungsabschnitten 8b und der äußeren Platte 8d befestigt sind.

Das Verbindungsbauteil 14 hat erste und zweite Ankerabschnitte 9 und 10, die sich jeweils von der inneren Platte 8c des Win­ kelbeibehaltungsabschnitts 8 zu den Enden davon und parallel zu den Verstärkungsabschnitten 8a und 8b erstrecken. Mit anderen Worten erstrecken sich die Ankerabschnitte 9 und 10 von und in Ausrichtung mit der inneren Platte 8c zu beiden Enden des Win­ kelbeibehaltungsabschnitts 8 und haben jeweils Oberflächen, die zu den Verstärkungsabschnitten 8a und 8b parallel sind. Endab­ schnitte der Innenwinkelseitenwände der Teile 1 und 2 werden zwischen den Ankerabschnitten 9 und 10 und den Verstärkungsab­ schnitten 8a und 8b eingesetzt.

Desweiteren werden die spitzen Enden der Ankerabschnitte 9 und 10 gemeinsam durch eine Verbindungsrippe 15 verbunden. Demgemäß bilden die Verbindungsrippe 15 und jeder der Teile 1 und 2 ei­ nen Winkel von 45°. Der mittige Abschnitt der Verbindungsrippe 15 und der mittig gebogenen Abschnitt der inneren Platte 8c werden durch eine zweite Verbindungsrippe 16 verbunden. Somit ist die zweite Verbindungsrippe 16 in Ausrichtung mit der Ver­ bindungsrippe 8e.

Fig. 12 zeigt, wie das Verbindungsbauteil 14, das die vorste­ hend beschriebene Konstruktion hat, verwendet wird. Genauer ge­ sagt sind gegenüberliegende Endabschnitte der Innenwinkelsei­ tenwände der Teile 1 und 2 jeweils zwischen den Ankerabschnit­ ten 9 und 10 und den Verstärkungsabschnitten 8a und 8b einge­ setzt, so daß die Verstärkungsabschnitte 8a und 8b mit den In­ nenseiten der Innenwinkelseitenwände in Kontakt sind. Somit sind die Teile 1 und 2 so angeordnet, daß der Verbindungswinkel ein vorbestimmter Winkel wird. Anschließend wird ein Schweiß­ vorgang entlang der angeschlagenen Linien an den gegenüberlie­ genden Seitenwänden und den Außenwinkelseitenwänden der Teile 1 und 2 durchgeführt. Hinsichtlich der Innenwinkelseite der Teile 1 und 2 werden die ersten und zweiten Ankerabschnitte 9 und 10 des Verbindungsbauteils 14 mit den Außenseiten der Innenwinkel­ seitenwände der Teile 1 und 2 entlang von Kanten der Ankerab­ schnitte 9 und 10 verschweißt. Somit werden die Teile 1 und 2 mit einem vorbestimmten dazwischen ausgebildeten Winkel verbun­ den.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel können die Teile 1 und 2 durch die Verwendung des Verbindungsbauteils 14 leicht posi­ tioniert werden und können mit einem vorbestimmten Verbindungs­ winkel hochgenau verbunden werden, sogar wenn gegenüberliegende Enden der Teile 1 und 2 schräg zu ihren Längsrichtungen ge­ schnitten sind. Desweiteren kann der Festlegevorgang sehr ein­ fach durchgeführt werden. Da die Innenwinkelseitenwände der Teile 1 und 2 durch das Verbindungsbauteil 14 gestützt werden, wird auch verhindert, daß der innere Winkel, der zwischen den Teilen 1 und 2 ausgebildet ist, während des Schweißens abnimmt. Desweiteren besteht keine Notwendigkeit des Kehlnahtschweißens, wie es herkömmlich an den Innenwinkelseitenwänden der Teile 1 und 2 praktiziert wurde. Stattdessen werden die Innenwinkelsei­ tenwände durch Schweißen zwischen den Winkelbeibehaltungsab­ schnitt 8 des Verbindungsbauteils 14 und den Innenwinkelseiten­ wänden entlang der Kanten des Winkelbeibehaltungsabschnitts 8 verbunden, wodurch das Auftreten eines lokal geschwächten Ab­ schnittes verhindert wird. Somit kann die Festigkeit des ver­ bundenen Abschnitts verbessert werden.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Verstärkungs­ abschnitte 8a und 8b des Winkelbeibehaltungsabschnitts 8 durch­ gehend mit den Innenseiten der Innenwinkelseitenwände der Teile 1 und 2 in Kontakt. Die Verbindungsrippen 8f und 8g und die Verbindungsrippen 8h und 8i sind jeweils senkrecht an den Rück­ seiten der Verstärkungsabschnitte 8a und 8b befestigt. Deswei­ teren sind die Verbindungsrippen 8f, 8g, 8h und 8i zusammen mit der Verbindungsrippe 8e an der äußeren Platte 8d befestigt. Diese Anordnung erhöht die Steifigkeit des Winkelbeibehaltungs­ abschnitts 8 des vorliegenden Ausführungsbeispiels. Auch der Winkelbeibehaltungsabschnitt 8 dient als Verstärkungsmaterial zur Zeit der Verschweißung der Ankerabschnitte 9 und 10 und der Teile 1 und 2. Somit dient der Winkelbeibehaltungsabschnitt 8, der eine hohe Steifigkeit hat, als Verstärkungsmaterial, so daß die Teile 1 und 2 daran gehindert werden, deformiert zu werden, wenn sie der Schweißwärme unterliegen.

Desweiteren sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Endabschnitte der ersten und zweiten Ankerabschnitte 9 und 10 durch die Verbindungsrippe 15 verbunden, und die Verbindungs­ rippe 15 und die innere Platte 8c sind durch die Verbindungs­ rippe 16 verbunden. Da beide Kantenabschnitte der Verbindungs­ rippe 15 an den Teilen 1 und 2 verschweißt sind, dienen die Verbindungsrippen 15 und 16 desweiteren als Verstärkungsbautei­ le für den verbundenen Abschnitt der Teile 1 und 2.

Demgemäß erleichtert das Verbindungsbauteil 14 des vorliegenden Ausführungsbeispiels nicht nur das Festlegen der Teile 1 und 2, sondern es dient auch als ein Verstärkungsbauteil für den ver­ bundenen Abschnitt der Teile 1 und 2. Dieses Merkmal, zusammen mit der hohen Steifigkeit des Winkelbeibehaltungsabschnitts 8 erhöht in bemerkenswerter Weise die Verbindungsfestigkeit zwi­ schen den Teilen 1 und 2.

Wie in Fig. 10 gezeigt ist, hat auch das Verbindungsbauteil 14 des vorliegenden Ausführungsbeispiels eine gleichmäßige Schnittgestalt und kann somit durch Extrudieren und Schneiden hergestellt werden. Demgemäß ist eine Erhöhung der Herstellko­ sten einer Schweißkonstruktion, die von der Verwendung des Ver­ bindungsbauteils 14 stammt, sehr gering.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Verbindungs­ bauteil 14 so verwendet, daß der Winkelbeibehaltungsabschnitt 8 auf die Innenseiten der Innenwinkelseitenwände der Teile 1 und 2 angewandt wird, während die ersten und zweiten Ankerabschnit­ te 9 und 10 mit den Außenseiten der Innenwinkelseitenwände in Kontakt gebracht werden. Demgemäß liegen die Ankerabschnitte 9 und 10 zum Äußeren der Teile 1 und 2 frei, während sich der Winkelbeibehaltungsabschnitt 8 innerhalb der Teile 1 und 2 be­ findet.

Jedoch ist die Anordnung des Verbindungsbauteils 14 nicht auf diejenige des vorliegenden Ausführungsbeispiels beschränkt. Die Verstärkungsabschnitte 8a und 8b des Winkelbeibehaltungsab­ schnitts 8 können auf die Außenseiten der Innenwinkelseitenwän­ de der Teile 1 und 2 angewandt werden, während die ersten und zweiten Ankerabschnitte 9 und 10 mit den Innenseiten der Innen­ winkelseitenwände in Kontakt gebracht werden können. In diesem Fall ist die Verbindungsrippe 15, die als Verstärkungsbauteil dient, zwischen Endabschnitten des bloßliegenden Winkelbeibe­ haltungsabschnitts 8 fixiert und nicht zwischen Endabschnitten der Ankerabschnitte 9 und 10. Als ein Ergebnis wird ein Zustand geschaffen, bei dem die Verbindungsrippe 15 direkt mit den Au­ ßenseiten der Innenwinkelseitenwände verschweißt wird, wenn die Endabschnitte des Winkelbeibehaltungsabschnitts 8 mit den Au­ ßenseiten der Innenwinkelseitenwände verschweißt werden, so daß die Verbindungsrippe 15 ausreichend als ein Verstärkungsbauteil dient. In jedem Fall ist die Verbindungsrippe 15, die als ein Verstärkungsbauteil dient, auf der Innenwinkelseite der Teile 1 und 2 angeordnet.

Die Gestalt und Abmessungen eines Verstärkungsbauteils (die Verbindungsrippen 15 und 16) können in Abhängigkeit von einer erforderlichen Größe der Verstärkung bestimmt werden.

Wie vorstehend beschrieben wurde, können gemäß der vorliegenden Erfindung Teile, die unter einem vorbestimmten Verbindungswin­ kel, der dazwischen ausgebildet ist, miteinander verbunden wer­ den und der Festlegeaufwand für ein solches Verbinden kann leicht durchgeführt werden. In der vorliegenden Erfindung ist ein Verbindungsbauteil mit den Innenwinkelseitenwänden der Tei­ le verschweißt, wodurch ein Kehlnahtschweißen vermieden wird, was in herkömmlicher Weise beim Verbinden der Innenwinkelsei­ tenwände durchgeführt wird und somit wird eine Veränderung des Verbindungswinkels zwischen den Teilen während des Schweißens verhindert. Durch das Vermeiden dieses Kehlnahtschweißens kann das Auftreten eines lokal geschwächten Abschnittes in der Kon­ struktion vermieden werden. Mit anderen Worten kann die Festig­ keit eines Verbindungsabschnitts verbessert werden.

In der vorliegenden Erfindung kann auch ein Verbindungsrippen­ abschnitt, der als ein Verstärkungsbauteil dient, auf der In­ nenwinkelseite der Teile vorgesehen sein, wodurch ein Verbin­ dungsabschnitt der Teile verstärkt wird. Die vorliegende Erfin­ dung erhöht somit die Festigkeit eines verbundenen Abschnitts der Teile und erlaubt, daß die Größe der Verstärkung frei ge­ wählt werden kann, durch Anpassung der Gestalt wie beispiels­ weise der Länge eines Verbindungsrippenabschnitts, wodurch der Freiheitsgrad für die Rahmenkonstruktion erhöht wird.

Des weiteren hat ein Winkelbeibehaltungsabschnitt eine Konstruk­ tion einer hohen Steifigkeit, die durch die Verwendung einer Verbindungsrippe oder dergleichen erreicht wird, wodurch ein Verbindungsbauteil verstärkt wird und somit verhindert wird, daß Teile an einem Abschnitt nahe einer Schweißung aufgrund der Schweißwärme weich werden.

Ein Verbindungsbauteil 3, 7 wird zum Positionieren eines ersten rechtwinkligen rohrförmigen Teils 1 aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und eines zweiten rechtwinkligen rohrförmi­ gen Teils 2 aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung verwen­ det, wobei die Endabschnitte der Teile gegeneinander anschla­ gen, um die angeschlagenen Endabschnitte zusammenzuschweißen. Das Verbindungsbauteil 3, 7 umfaßt einen Winkelbeibehaltungsab­ schnitt 4, 8 und erste und zweite Ankerabschnitte 5, 6; 9, 10. Der Winkelbeibehaltungsabschnitt 4, 8 wird auf die äußeren und inneren Seiten der Wände der ersten und zweiten rechtwinkligen rohrförmigen Teile 1, 2 angewandt, wobei sich die Wände in ei­ nem Winkel gegenseitig schneiden, der gleich oder kleiner 180° ist, wenn bewirkt wird, daß die ersten und zweiten rohrförmigen Teile gegeneinander angeschlagen werden. Die ersten und zweiten Ankerabschnitte 5, 6; 9, 10 verzweigen sich und erstrecken sich von dem Winkelbeibehaltungsabschnitt 4, 8 so, daß sie die Wände der ersten und zweiten rechtwinkligen rohrförmigen Teile 1, 2 jeweils in Zusammenwirkung mit dem Winkelbeibehaltungsabschnitt 4, 8 fixiert halten. Das Verbindungsbauteil 3, 7 erleichtert und verschnellert das Festlegen der rechtwinkligen rohrförmigen Teile 1, 2 und verbessert somit die Festlegeausführbarkeit, während ein Vorteil eines Herstellungsverfahrens für eine Schweißkonstruktion aufrechterhalten wird, in der Teile direkt ohne Verwendung von Verbindungsbauteilen verschweißt werden.

Claims (6)

1. Verbindungsbauteil (3) für eine Schweißkonstruktion, zum Positionieren eines ersten rechtwinkligen rohrförmigen Teils (1) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und eines zweiten rechtwinkligen rohrförmigen Teils (2) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, wobei die Endabschnitte der Teile aneinandergeschlagen sind, um die angeschlagenen Endabschnitte in einem Herstellungsprozeß der Schweißkonstruktion zusammenzuschweißen, wobei das Verbindungsbauteil (3) folgendes aufweist:

• 1. ein Winkelbeibehaltungsabschnitt (4), der auf den äußeren oder inneren Oberflächen der Wände der ersten und zweiten rechtwinkligen rohrförmigen Teile (1, 2) angebracht ist, wobei sich die Wände mit einem Winkel gegenseitig schneiden, der gleich oder kleiner als 180° ist, wenn die ersten und zweiten rohrförmigen Teile (1, 2) dazu gebracht werden, aneinander zu schlagen,
• 2. erste und zweite Ankerabschnitte (5, 6), die sich verzweigen und sich von dem Winkelbeibehaltungsabschnitt (4) so erstrecken, daß sie die Wände der ersten und zweiten rechtwinkligen rohrförmigen Teile (1, 2) jeweils im Zusammenwirken mit dem Winkelbeibehaltungsabschnitt (4) fixiert halten.

2. Verbindungsbauteil für eine Schweißkonstruktion gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch mehrere Verbindungsrippen (8e, 8f, 8g), die an der Rückseite des Winkelbeibehaltungsabschnittes (8) befestigt sind, und

• 1. eine äußere Platte (8d), die die Verbindungsrippen miteinander verbindet.

3. Verbindungsbauteil für eine Schweißkonstruktion, zum Positionieren eines ersten rechtwinkligen rohrförmigen Teils (1) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und eines zweiten rechtwinkligen rohrförmigen Teils (2) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, wobei die Endabschnitte der Teile (1, 2) gegeneinander angeschlagen sind, um die angeschlagenen Endabschnitte in einem Herstellungsprozeß der Schweißkonstruktion zusammenzuschweißen, wobei das Verbindungsbauteil folgendes aufweist:

• 1. einen Winkelbeibehaltungsabschnitt (8), der auf den Innenseiten der Wände der ersten und zweiten rechtwinkligen rohrförmigen Teile (1, 2) angebracht ist, wobei sich die Wände mit einem Winkel gegenseitig schneiden, der gleich oder kleiner als 180° ist, wenn die ersten und zweiten rohrförmigen Teile dazu gebracht werden, aneinander zu schlagen,
• 2. erste und zweite Ankerabschnitte (9, 10), die sich verzweigen und von dem Winkelbeibehaltungsabschnitt (8) so erstrecken, um die Wände der ersten und zweiten rechtwinkligen rohrförmigen Teile (1, 2) jeweils in Zusammenwirkung mit dem Winkelbeinhaltungsabschnitt (8) fixiert zu halten, und
• 3. eine Verbindungsrippe (15), die die Endabschnitte der ersten und zweiten Ankerabschnitte (9, 10) verbindet.

4. Verbindungsbauteil für eine Schweißkonstruktion gemäß Anspruch 3, des weiteren aufweisend eine zweite Verbindungsrippe (16), die die Verbindungsrippe (15) und den Winkelbeibehaltungsabschnitt (8) verbindet.

5. Verbindungsbauteil für eine Schweißkonstruktion, zum Positionieren eines ersten rechtwinkligen rohrförmigen Teils (1) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und eines zweiten rechtwinkligen rohrförmigen Teils (2) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, wobei die Endabschnitte der Teile gegeneinander schlagen, um die angeschlagenen Endabschnitte in einem Herstellungsprozeß der Schweißkonstruktion zusammenzuschweißen, wobei das Verbindungsbauteil folgendes aufweist:

• 1. einen Winkelbeibehaltungsabschnitt (8), der auf den Außenseiten der Wände der ersten und zweiten rechtwinkligen rohrförmigen Teile (1, 2) angebracht ist, wobei sich die Wände gegenseitig in einem Winkel schneiden, der gleich oder kleiner als 180° ist, wenn die ersten und zweiten rohrförmigen Teile (1, 2) dazu gebracht werden, gegenseitig aneinander zu stoßen;
• 2. erste und zweite Ankerabschnitte (9, 10), die sich verzweigen, und von dem Winkelbeibehaltungsabschnitt (8) so erstrecken, um die Wände der ersten und zweiten rechtwinkligen rohrförmigen Teile (1, 2) jeweils in Zusammenwirkung mit dem Winkelbeibehaltungsabschnitt (8) fixiert zu halten, und
• 3. eine Verbindungsrippe (15), die die Endabschnitte des Winkelbeibehaltungsabschnitts verbindet.

6. Verbindungsbauteil für eine Schweißkonstruktion gemäß Anspruch 5, des weiteren aufweisend eine zweite Verbindungsrippe (16), die die Verbindungsrippe (15) und den Winkelbeibehaltungsabschnitt (8) verbindet.