DE2444015A1

DE2444015A1 - Biegetraeger

Info

Publication number: DE2444015A1
Application number: DE2444015A
Authority: DE
Inventors: Hermann Dr Ing Danckert
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1974-09-14
Filing date: 1974-09-14
Publication date: 1976-03-25

Description

Biege träger Die Erfindung betrifft einen Biegeträger mit einem zwischen einem Zugbereich und einem Druckbereich liegenden Stegbereich. Bei üblichen Biegeträgern mit einem I- oder,7-förmlgen Querschnittsprofil wird der beim Biegevorgang auf Zug und der beim Biegevorgang auf Druck beanspruchte Bereich jeweils durch einen quer zu dem Stegbereich weisenden Schenkel gebildet. In dem dazwischenliegenden Stegbereich herrschen aufgrund der Querkräfte Schubspannungen. Verwendet man ein geschlossenes Eastenprofil, so wird der Stegbereich durch zwei parallel zueinander verlauf ende Stege gebildet. Ein derartiges Profil kann auch Torsionsmomente übertragen. Derartige Biegeträger, die üblicherweise gewalzt, gezogen oder aus Blech geschweißt und genietet sind, werden ganz allgemein im Fahrzeugbau, Hochbau, Brückenbau und auf anderen Anwendungsgebieten verwendet. In allen Fällen besteht der Wunsch, ohne Beeinflussung der Beanspruchbarkeit der Biegeträger das Gewicht derselben möglichst gering zu halten. Dies läßt sich in erster Linie durch Verringerung der Wanddicke der Profile erzielen, jedoch muß dann das Verhältnis von Höhe zu Breite des Biegeträgers, also letztlich der Abstand zwischen dem Zug- und dem Druckbereich, immer mehr vergrößert werden. Dies führt jedoch zur Gefahr der Instabilität insbesondere des Druckbereichs oder des Stegbereichs. Vor allem im Stegbereich äußert sich die Instabilität durch Ausknicken oder Beulen des bei bekannten Biegeträgern ebenen Stegbereichs.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Biegeträger, vorzugsweise einen Leichtbau-Biegeträger, der eingangs genannten Art zu schaffen, der gegenüber einem herkömmlichen Biegeträger desselben Gewichts eine erheblich größere Widerstandsfähigkeit gegenüber -der genannten Instabilität besitzt. Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß der Stegbereich aus Flachmaterial mit sich zwischen Zug- und Druckbereich erstreckenden Sicken besteht.
Vorzugsweise erstrecken sich die Sickea genau quer zur Längs richtung des Biegeträgers, also in Richtung des kleinsten Abstandes zwischen Zug- und Druckbereich.
Die Erfindung gestattet es, den Stegbereich aus Blech hersustellen, ohne daß die Gefahr des Ausknickens oder Ausbeulens - im Rahmen einer vorgegebenen Biegebeanspruchung - auftritt.
Der erfindungsgemäß gesickt ausgeführte Stegbereich vermag die in ihm infolge der Querkräfte wirkenden Schubspannungen ebensogut aufzunehmen wie der bekannte, eben ausgeführte Stegbereich. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Zugbereich in einfacher und billiger Weise als einfaches Zugband ausgelegt sein kann. Es ist auch möglich, den Zugbereich nicht durch ein zusätzliches Teil, sondern durch eine ebene, d. h. nicht gesickte Endzone des Stegbereichs zu bilden. Beispielsweise in diesem Falle wird man die Sickentiefe des Stegbereichs, ausgehend von einem den Druckbereich bildenden Profil, in Richtung auf den Zugbereich bis auf Null abnehmen lassen.
Demgemäß wird man den Druckbereich zunächst als selbständiges Teil, und zwar als widerstandsfähiges Profil, formen, das dann durch Schweißen mit dem Stegbereich verbunden wird.
An dieser Stelle sei eingefügt, daß unter einer Sicke im Rahmen der Erfindung auch eine Welle zu verstehen ist.
Besonders kritisch wirken sich bei bekannten Biegeträgern örtlich konzentriert in den Druckbereich eingeleitete Kräfte aus. Hier kann es zweckmäßig sein, zur Verteilung der Kräfte den Druckbereich als -ProiZausxubilden, dessen Schenkel den einwirkenden Kräften zugekehrt sind. Eine andere erfindungsgemäße Lösung liegt darin, als den Druckbereich bildendes Profil ein T-Profil zu verwenden, dessen Mittelsteg als Stoßleiste nach der dem Stegbereich des Biegeträgers abgewandten Seite weist. Bei einer örtlich hohen Beanspruchung des Biegeträgers erfolgt hier ein Schutz des eigentlichen rägers gegen Verformung oder Zerstörung durch plastische Verformung nur der Stoßleiste, die im übrigen auch die Widerstandsfähigkeit des Druckbereichs erhöht.
Im folgenden werden anhand der Figuren drei AusfuhringsbeiRpiele und ein Anwendungsfall der Erfindung beschrieben.
Betrachtet man zunächst den Biegeträger nach Figur 1, so wird der - den -einwirkenden Kräften zugekehrte - Druckbereich durch das geschlossene Kastenprofil 1, der Zugbereich durch das Zugband 2 und der diese beiden Bereiche verbindende Stegbereich 9 durch ein mit Sicken 4 versehenes Blech gebildet, das mit den beiden Profilen 1 und 2 durch Schweißen verbunden ist.
Durch das Vorsehen von Sicken 4 in dem Flachmaterial des Stegbereichs 3 wird ohne Verringerung der Aufnahmefähigkeit für die Schubspannungen die Instabilität des Stegbereichs 3 erheblich herabgesetzt. Der erfindungsgemäß mit einem gesickten Stegbereich aus Flachmaterial gefertigte Leichtbau-Biegeträger neigt also in erheblich geringerem Maße zum Ausknicken oder Beulen als ein üblicherweise mit einem ebenen Stegbereich ausgeführter Biegeträger.
Die Stabilität des Druckbereichs wird durch Verwendung eines in dem Ausfuhrungsbeispiel nach Figur 1 geschlossenen Profils sichergestellt.
Wie Figur 2 erkennen läßt, braucht der Druckbereich nicht notwendigerweise durdiein geschlossenes Profil gebildet zu sein. In Figur 2 ist vielmehr ein T-Profil 5 verwendet, dessen Mittelsteg 6 als Stoßleiste nach der dem Stegbereich 7 abgekehrten Seite weist. Diese Stoßleiste 6, deren Querschnittsabmessung übrigens mit zunehmender Entfernung von dem Stegbereich 7 abnehmen kann, nimmt bei einer örtlich konzentrierten Krafteinwirinrng einen Teil der Kraft durch plastische Velfbrmung auf; im übrigen verstärkt sie die Widerstandsfähigkeit des Profils 5 gegen Biegebeanspruchungen.
Ein weiterer Unterschied der Ausführungsform nach Figur 2 gegenüber derjenigen nach Figur 1 liegt in der anderen Ausbildung der Sicken 8 des Stegbereichs 7. Während nämlich in dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 die Sicken mit ihren Stirnseiten sowohl gegen das den Druckbereich bildende Kastenprofil 1 als auch gegen das Zugband 2 stoßen, nimmt in dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 die Sickentiefe, ausgehend von dem Druckbereich 5, in Richtung auf das Zugband 9 ab, und zwar so, daß der Stegbereich bereits kurz vor dem Zugband 9 eine ebene Zone 10 besitzt, die zu dem Zugbereich zählt. Die dem Zugband 9 benachbarte Endkante des Stegbereichs. 7 ist nach Art eines Flansches 11 rechtwinklig zur Ebene des Stegbereichs 7 abgebogen; der Flansch 11 ist in kostengünstiger Weise mit dem Zugband 9 punktverschweißt.
Wie Figur 2 erkennen läßt, liegen zweckmäßigerweise die Ebenen von Stoßleiste 6 und Stegbereich 7, d.h. Mittelebene der Sicken 8, auf gleicher Höhe, um Hebelarme für Biegemomente auszuschließen.
Während in dem Ausführtmgsbeispiel nach Figur 2 auf den Flansch 11 ein besonderes Zugband 9 aufgesetzt ist, wird im Ausführungsbeisiel nach Figur 3 der Zugbereich allein durch die ebene Zone 12 des Flachmaterials des Stegbereichs 13 sowie durch den abgebogenen Flansch 14 desselben gebildet; ein zusätzliches Teil erübrigt sich hier. Die Stirnkanten der Sicken 15, deren Tiefe wiederum in Richtung auf den Zugbereich 12, 14 abnimmt, sind auch hier durch Schweißen starr verbunden mit dem den Druckbereich bildenden Profil 16, hier einem U-Profil, dessen beide Schenkel 17 und 18 dafür sorgen, daß bei einer örtlich konzentrierten Krafteinleitung eine Verteilung der Kraft erfolgt. Selbstverständlich wird man das im Druckbereich liegende Profil starkwandig ausbilden, da es sehr hohe Kräfte aufzunehmen hat.
Es kann zweckmäßig sein, dem Träger benachbarte Bauteile mit diesem fest zu verbinden, damit sie zur Erhöhung der Steife des Trägers beitragen. Figur 4 deutet dies für den Fall einer Kraftfahrzeugtür an, die durch das Innenblech 20 und das Außenblech 21 angedeutet ist. Zwischen Innen- und Außenblech erstreckt sich der erfindungsgemäße Leichtbau-Biegeträger 22 2 mit dem durch das U-Profil h ewonnenen Druckberich, dem aus gesicktem Blech bestehenden Stegbereich 24 und de'Zubereich, der im wesentlichen wieder durch das flanschartig abgebogene Ende 25 des Flachmaterials des Stegbereichs 22 gebildet ist.
Zumindest das Türinnenblech 20 ist verschweißt mit dem Biegeträger 22, nämlich mit dem Flansch 25. Auch der r/Iittelsteg 26 des Profils 23 kann mit der Tür, hier dem Außenblech 21, verschweißt werden. Die gegenüber vertikalen Verschiebungen formstabile Tür verhindert ein Kippen des Biegeträgers 22 unter hohen Beansprochungen.

Claims

A N 5 P R U C H E

Biegeträger mit einem zwischen einem Zugbereich und einem Druckbereich liegenden Stegbereich, dadurch gekennzeichnet, daß der Stegbereich (3) aus Flachmaterial mit sich zwischen Zug- (2) und Druckbereich (1) erstreckenden Sicken (4) besteht.
2. Biegeträger nach Anordnung 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stegbereich (3) aus Blech besteht.
3. Biegeträger an Anordnung 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sickentiefe, ausgehend von einem den Druckbereich bildenden Profil (1), in Richtung auf den Zugbereich (2) bis auf Null abnimmt.
4. Biegeträger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine zugleich Stirnseiten der Sicken (4) bildende Kante des Stegbereiches (3) mit einem den Druckbereich bildenden Profil (2) verschweißt ist.
5. Biegeträger nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil (1) einen geschlossenen oder halboffenen Querschnitt besitzt.
6. Biegeträger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil ein T-Profil (5) ist, dessen l4ittelsteg als Stoßleiste (6) nach der dem Stegbereich (7) des Biegeträgers abgewandten Seite weist.
7. Biegeträger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stegbereich (7) mit einem einen Bestandteil des Zugbereichs bildenden weiteren Profil (9) verschweißt ist.
8. Biegeträger nach Anspruch 3 oder Anspruch 3 und einem der ansprüche 4 bis 7, dadurch gekenazeichnet, daß die dem weiteren Profil (9) benachbarte Kante des Stegbereichs (7) flanschartig (11) senkrecht aus der Ebene des Stegbereichs (7) abgebogen ist.
9. Biegeträger nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Profil ein Zugband (9) ist.

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