DE1001125B - Verfahren zur Herstellung von Konstruktionsteilen, die aus Blech und mit diesen verbundenen Versteifungsgliedern bestehen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Konstruktionsteilen, die aus Blech und mit diesen verbundenen Versteifungsgliedern bestehen

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Publication number
DE1001125B
DE1001125B DED15046A DED0015046A DE1001125B DE 1001125 B DE1001125 B DE 1001125B DE D15046 A DED15046 A DE D15046A DE D0015046 A DED0015046 A DE D0015046A DE 1001125 B DE1001125 B DE 1001125B
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DE
Germany
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stiffening members
sheets
sheet metal
connection
stiffening
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Pending
Application number
DED15046A
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English (en)
Inventor
Dr-Ing Albrecht Kuske
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daimler Benz AG
Original Assignee
Daimler Benz AG
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Publication date
Application filed by Daimler Benz AG filed Critical Daimler Benz AG
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Publication of DE1001125B publication Critical patent/DE1001125B/de
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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D21/00Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted
    • B62D21/10Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted in which the main member is plate-like

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Body Structure For Vehicles (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung von Konstruktionsteilen, die aus Blech und mit diesen verbundenen Versteifungsgliedern bestehen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Konstruktionsteilen, die aus Blech und mit diesen verbundenen Versteifungsgliedern beistehen und bei denen, die Bleche durch die Versteifungsglieder, insbesondere: zur Erhöhung der Knickfestigkeit, unter Vorspannung gehalten werden. Diese Konstruktionsteile sind insbesondere für Fahrzeuge bestimmt, wo sie z. B. als Fahrzeugrahmen mit einem den Rahmen versteifenden Bodenblech, gegebenenfalls in Verbindung mit einer mittragenden Karosserie verwendet werden können.
  • Bei einem bekannten Verfahren dieser Art werden die Blechteile zuerst vorgespannt und. dann im vorgespannten Zustand mit den Versteifungsgliedern verbunden, um im Endzustand einen Teil der Vorspannung zu behalten. Durch die von den Blechen auf die Versteifungsglieder ausgeübten Kräfte werden die Versteifungsglieder mehr oder weniger verbogen, so daß die Versteifungsglieder entsprechend vorgeformt sein müssen, damit sie nach dem Zusammenbau mit den Blechen die gewünschte Form erhalten, z. B. geradlinig verlaufen.
  • Demgegenüber besteht das erfindungsgemäße Verfahren darin, daß die Versteifungsglieder vor der Verbindung mit den Blechen, entgegen der im End zustand gewünschten Vorspannung der Bleche unter Spannung, insbesondere durch Biegen, gesetzt werden und hierauf mit den Blechen verbunden werden, so daß die Bleche nach Verbindung mit den Versteifungsgliedern und nach Freigabe der Versteifungsglieder ihrerseits die im Endzustand gewünschte Vorspannung erhalten.
  • Dem bekannten und dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt die Aufgabe zugrunde., den Blechen der Konstruktionsteile zwecks erhöhter Steifigkeit der Konstruktionsteile eine Vorspannung zu geben. Während jedoch bei dem bekannten Verfahren zur Herstellung von Konstruktionsteilen aus Blechen diese unmittelbar höher vorgespannt werden, als im Endzustand gewünscht wird, erfolgt gemäß der Erfindung eine Vorspannung der Versteifungsglieder, damit diese nach der Verbindung mit den Blechen ihre Vorspannung an letztere teilweise abgeben. Hierdurch ergeben sich gegenüber dem bekannten Verfahren erhebliche Vorteile.
  • So stößt die Erzeugung einer erhöhten gleichmäßigen Vorspannung von Blechen vor der Verbindung mit den Versteifungsgliedern auf große Schwierigkeiten. Theoretisch läßt sich wohl eine gleichmäßige Vorspannung des Bleches nach Fertigstellung dadurch erreichen, daß man es vorher ungleichmäßig vorspannt, so daß die Durchfederung der Rahmenskelettstäbe ausgeglichen wird. Es ist aber in der Regel praktisch geradezu unmöglich, die Bleche vorher so vorzuspannen, daß sie nach der Verbindung mit dem Träger den gewünschten gleichmäßigen Spannungszustand aufweisen, da hierbei das Blech weit über seine Festigkeit beansprucht würde.
  • Wollte man beispielsweise vor dem Zusammenschweißen nur das Blech vorspannen, damit nach dem Fertigstellen die gewünschte gleichmäßige Vorspannung vorhanden ist, so müßte das Blech in einem mittleren Teil eine sehr hohe Spannung erhalten, während längs der Kanten gleichzeitig die Vorspannung etwa gleich Null bleiben müßte. Ein solcher Spannungszustand ist aber elastisch nicht möglich.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann dagegen der Rahmen gleichmäßig belastet werden, wobei die Kräfte ohne Überbeanspruchung des Rahmens derart gewählt werden können, daß die sich in der Mitte durchbiegenden Träger nach der Verschweißung mit dem Blech und nach anschließender Entlastung eine nahezu gleichmäßige Spannungsverteilung im Blech bewirken.
  • Außerdem ergibt sich herstellungsmäßig dadurch ein besonderer Vorteil; daß es lediglich notwendig ist, die Träger nur an den Enden, nicht aber an denjenigen Stellen, an denen sie mit den Blechen verbunden werden sollen, zu fassen. Im übrigen brauchen sie im mittleren Teil nur nach innen gedrückt zu werden, ohne daß hierzu besondere Greifvorrichtungein od. dgl. erforderlich sind.
  • Auch kann unter Umständen eine zusätzliche Varspannung -der Versteifungsglieder vor der Verbindung mit den Blechen auf thermischem Wege vorgesehen sein.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren sei an Hand der schematischen Zeichnungen nach etwas näher erläutert. Hierbei zeigt Fig. 1 eine aus zwei übereinander angeordneten Blechen mit ringsum laufenden Trägern bestehende Hohlplatte, Fig. 2 die, Ansicht einer solchen. Hohlplatte mit einem zusätzlichen Querversteifungsglied, Fig. 3 ein Schema für die Ausbildung der eine quadratische Platte versteifenden Träger und Fig.4 ein entsprechendes Schema für eine: Platte mit einem zusätzlichen mittleren Versteifungsträger. In Fig. 1 sind 10 und 11 zwei Blechplatten, welche von Längsträgern 12, 13 und Querträgern 14, 15 begrenzt werden.
  • Die Zugvorspannung kann einachsig, z. B. in Richtung x, oder zweiachsig, z. B. in Richtung x und y, sein. Eine zweiachsige Vorspannung ist, wenn sie in beiden Richtungen die gleiche Größe hat, in allen Richtungen. gleich wirksam, während eine einachsige Vorspannung ihre volle Wirkung nur in der Zugrichtung ihrer Vorspannung (z. B. x) hat, für alle anderen Richtungen dagegen geringer und senkrecht zur Zugrichtung -v gleich Null ist. Es gelten dabei die Gesetze; des Mohrschen Spannungskreises.
  • Die Bleche werden durch Träger unter Spannung gehalten, wobei die Träger mit den, Blechen zweckmäßig verschweißt werden. Bei einer einachsigen Zugverspannung in Richtung x werden hierbei beispielsweise die: Träger 12 und 13 auf Biegung, die, Träger 14 und 15 im wesentlichen auf Druck beansprucht. Bei einer zweiachsigen. Zugvorspannung in Richtung x, y stehen sämtliche Träger 12 bis 15 unter Biegungsspannung. Die Träger müsson daher steit genug sein, um diese Biegebeanspruchungen aufnehmen zu können. Um bei längeren Konstruktionen die Biegemomente in den Trägern zu vermindern, werden sie: zweckmäßig zusätzlich gegeneinander abgestützt, beispielsweise durch einen mittleren. Querträger 16, wie in Fig. 2 angedeutet ist. Bei den in Fig. 2 dargestellten Abmessungen würde sich durch dle Querversteifung das maximale Biege= moment auf 1/4 verringern.
  • Die Vorspannung der Bleche wird dadurch erzielt, daß die Träger vor der Verbindung mit den Blechen unter entsprechender Belastung gehalten. und hierauf die Bleche angeschweißt werden, so daß nach. dem Entfernen der Belastung die Bleche durch, die Träger auf die gewünschte Vorspannung gebracht werden.
  • Ein Teil der Vorspannung läßt sich auch dadurch in an sich bekannter Weise erzielen, daß das Blech während des Anschweißens der Träger auf einer etwas höheren Temperatur als die Träger gehalten wird, indem entweder das. Blech erwärmt und/oder die Träger abgekühlt werden, wodurch beim Ausgleich der Temperatur entsprechende Spannungen zwischen Blech und Träger entstehen.
  • Um eine gleichmäßige Zugvorspannung in den Blechen zu erhalten, müssen die auf Biegung beanspruchten Träger während des Zusammenbaues so vorgespannt werden, daß sie nach. dem Entlasten eine gleichmäßige Zugspannung auf das Blech: ausüben. Hierzu werden die Träger, die nach dem Zusammenbau geradlinig verlaufen, sollen, im ungespannten Zustand vor dem Zusammenbau in entsprechend gekrümmte Form gebracht. Ein: Rahmenviereck mit den. Trägern 12 bis 15 ohne zusätzliche Querträger müßte daher schematisch zunächst die (mit übertriebenen Ausbiegungen dargestellte) Form nach Fig. 3 haben, so daß die Träger die punktiert gezeichnete Form 12' bis 15' nach dem Zusammenbau endgültig beibehalten können.
  • Für ein Rahmenviereck mit einem zusätzlichen Querträger 16 in einer Symmetrieebene ergibt sich in entsprechender Weise das in Fig. 4 dargestellte Schema, wobei die äußerem Rahmenträger 12 bis 15 zunächst entsprechend den voll ausgezogenen Linien nach außen durchgebogen sein müßten, um später die geradlinige, punktiert gezeichnete Form 12' bis 15' zu erhalten. Werden Querträger zur zusätzlichen Abstützung außerhalb der Symmetrieebene angeordnet, so müssen diese ebenfalls vorgekrümmt sein. Konstruktionen, bei denen vorgespannte Bleche in mehr als einer Ebene verwendet werden, müssen die Träger jeweils in den entsprechenden Ebenen gekrümmt sein.
  • Die durch die Herstellung, z. B. infolge des Schweißens, bedingten Formänderungen (z. B. Verziehen) müssen natürlich außer der zur Erzielung der gewünschten Vorspannung der Bleche vorgesehenen Vorkrümmung der Träger bei der Formgebung berücksichtigt werden.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von Konstruktionsteilen, die aus Blech und mit diesen verbundenen Versteifungsgliedern bestehen und bei denen die Bleche durch die Versteifungsglieder unter Vorspannung gehalten werden, insbesondere für Fahrzeuge, dadurch, gekennzeichnet, daß die Versteifungsglieder vor der Verbindung mit den Blechen entgegen der gewünschten Vorspannung der Bleche unter Spannung, insbesondere durch Biegen, gesetzt werden, so daß die Bleche: nach Verbindung mit den Versteifungsgliedern und nach Freigabe der Versteifungsglieder ihrerseits eine Vorspannung erhalten.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch. gekennzeichnet, daß die Versteifungsglieder in: unbelastetem Zustand derart ausgebogen. und vor oder bei dem Verbinden mit den Blechen derart verformt werden, daß sie nach der Verbindung mit den Blechen im endgültigen Zustand geradlinig verlaufen.
  3. 3. Nach: dem Verfahren nach Anspruch 1 und 2 hergestellter Konstruktionsteil erhöhter Steifigkeit, dadurch gekenuzcichnet, daß die Versteifungsglieder rahmenartig angeordnet sind.
  4. 4. Konstruktionsteil nach. Anspruch.3, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungsglieder sowohl auf Druck als auch auf Biegung vorgespannt sind.
  5. 5. Konstruktionsteil nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der von dien Versteifungsgliedern gebildete Rahmen: durch; zusätzliche Querversteifungsiglieder in Teilrahmen unterteilt ist.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 1 und: 2, dadurch. gekennzeichnet, daß die Vorspannungen der Versteifungsglieder vor der Verbindung mit den Blechen teilweise auf thermischem Wege, insbesondere :durch Kühlung der Versteifungsglieder bzw. durch Heizung der Bleche, erzeugt werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 512 192, 855 658; britische Patentschrift Nr. 589161.
DED15046A 1953-05-11 1953-05-11 Verfahren zur Herstellung von Konstruktionsteilen, die aus Blech und mit diesen verbundenen Versteifungsgliedern bestehen Pending DE1001125B (de)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE512192C (de) * 1927-09-09 1930-11-07 Max Gessner Dipl Ing Hohler Metalltragfluegel fuer Flugzeuge
GB589161A (en) * 1945-03-15 1947-06-12 Hawker Aircraft Ltd Improvements in means for attaching metal skins of aircraft components to their supporting structures
DE855658C (de) * 1950-12-30 1952-11-13 Otto Dipl-Ing Baumann Bauelement fuer Fahrzeuge oder Maschinenteile

Patent Citations (3)

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DE512192C (de) * 1927-09-09 1930-11-07 Max Gessner Dipl Ing Hohler Metalltragfluegel fuer Flugzeuge
GB589161A (en) * 1945-03-15 1947-06-12 Hawker Aircraft Ltd Improvements in means for attaching metal skins of aircraft components to their supporting structures
DE855658C (de) * 1950-12-30 1952-11-13 Otto Dipl-Ing Baumann Bauelement fuer Fahrzeuge oder Maschinenteile

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