DE68903633T2

DE68903633T2 - FRAMEWORK.

Info

Publication number: DE68903633T2
Application number: DE1989603633
Authority: DE
Inventors: Charles Abbotsbury Gard Cobden; John Shiels
Original assignee: British Alcan Aluminium Ltd
Current assignee: British Alcan Aluminium Ltd
Priority date: 1988-10-21
Filing date: 1989-10-20
Publication date: 1993-06-03
Anticipated expiration: 2009-10-21
Also published as: DE68903633D1

Description

Die Erfindung betrifft ein Rahmentragwerk, das insbesondere, aber nicht ausschließlich, zur Verwendung als Chassisrahmen eines Straßen- oder Schienenfahrzeuges geeignet ist.The invention relates to a framework structure which is particularly, but not exclusively, suitable for use as a chassis frame of a road or rail vehicle.

Derartige Chassisrahmen weisen herkömmlicherweise miteinander verschweißte Seitenholme aus I-Trägern auf, bei denen angeschweißte Stegversteifungen an hochbelasteten Stellen angeordnet sind. Wegen der hohen Belastungen, denen die Trägerflansche ausgesetzt sein können, ist es nicht vorteilhaft, andere Bauteile an diese Flansche oder in ihrer Nähe anzuschweißen. Solche Seitenholme sind auch konstruktiven Einschränkungen unterworfen, teils weil eine Verstärkung an jeder Stelle notwendig ist, an die ein anderes tragendes Bauteil angeschlossen wird, teils weil sowohl Verlauf- als auch Gestaltveränderungen der Holme schwierig sind.Such chassis frames traditionally have welded side members made of I-beams with welded web stiffeners arranged at high-load points. Due to the high loads to which the beam flanges can be exposed, it is not advantageous to weld other components to these flanges or in their vicinity. Such side members are also subject to design limitations, partly because reinforcement is required at each point to which another load-bearing component is connected, and partly because both the course and shape of the members are difficult to change.

In unserer älteren Patentanmeldung EP-A-0 234 800 beschreiben wir ein Fahrzeugchassis aus Aluminiumlegierung mit zwei mit Zwischenabstand angeordneten Seitenholmen je aus wenigstens zwei zusammengefügten hohlen Strangpreßteilen, wobei wenigstens einer der Holme ein nach außen weisendes stranggepreßtes Bauteil zur Aufnahme von Befestigungsmitteln aufweist, die an anderen, außerhalb der Seitenholme angeordneten, nicht tragenden Bauteilen zu befestigen sind. Diese Bauteile stehen in keiner Beziehung zur Lastaufnahmefunktion des Fahrzeugrahmens. Gemäß der Beschreibung weisen die Holme Halterungen auf, die mit Innenflächen der Holme in Zwischenabständen verbunden und mit zwischen den Seitenholmen sich erstreckenden Kasten-Bauteilen zu verschrauben sind. Auf diese Weise benötigen die Holme keine zusätzliche Verstärkung an hochbeanspruchten Stellen, z.B. an den entsprechenden Ober- und Unterseiten der hohlen Strangpreßteile, und die tragende Teile des Rahmens bildenden Kasten-Bauteile sind an den Seitenholmen in der Weise befestigt, daß die Belastungsbedingungen der Seitenholme nicht ungünstig beeinflußt werden.In our earlier patent application EP-A-0 234 800 we describe a vehicle chassis made of aluminium alloy with two spaced-apart side members each made of at least two joined hollow extrusions, at least one of the members having an outwardly facing extruded member for receiving fasteners to be attached to other non-load-bearing members located outside the side members. These members have no relation to the load-bearing function of the vehicle frame. According to the description, the members have brackets which are connected to inner surfaces of the members at intermediate intervals and are to be bolted to box members extending between the side members. In this way, the members do not require additional reinforcement at highly stressed locations, e.g. on the corresponding top and bottom surfaces of the hollow extrusions, and the load-bearing parts The box components forming the frame are attached to the side members in such a way that the loading conditions of the side members are not adversely affected.

Wir haben nun festgestellt, daß sich ein verbessertes Rahmentragwerk schaffen läßt, das Seitenholme je mit wenigstens drei hohlen Strangpreßteilen und tragenden Querträgern aus einer Aluminiumlegierung aufweist, die sich vollständig unter Verwendung von Bolzen so zusammenbauen lassen, daß es sich zum Auswechseln von Teilen einfach auseinandernehmen läßt.We have now found that an improved frame structure can be provided having side members each comprising at least three hollow extrusions and supporting cross members made of an aluminum alloy which can be completely assembled using bolts so as to be easily disassembled for replacement of parts.

Es wird ein Rahmentragwerk aus Aluminiumlegierung mit einem Paar mit Zwischenabstand angeordneten Seitenholmen und einer Vielzahl von mit Zwischenabstand angeordneten Querträgern je mit einem mittleren, rohrförmigen Bauteil, das sich zwischen den Seitenholmen erstreckt, geschaffen, das sich erfindungsgemäß dadurch auszeichnet, daß zumindest über einen größeren Teil seiner Länge jeder Seitenholm wenigstens drei an Stellen niedriger Beanspruchung zusammengeschweißte hohle Strangpreßteile und mehr als zwei längsgerichtete, einspringende, nach innen offene Bauteile an ausgewählten, niedrig beanspruchten Stellen des Seitenholms zur Aufnahme der Köpfe von Bolzen aufweist, und daß ein Endplatten-Bauteil an jedes Ende der rohrförmigen Bauteile angeschweißt ist, wobei die Bolzen Öffnungen in den zugehörigen Endplatten so durchdringen, daß die Seitenholme und die Querträger lediglich durch diese Bolzen an jeder gewünschten Stelle längs des größten Teils der Länge jedes Seitenholms lösbar miteinander verbindbar sind.There is provided an aluminum alloy frame structure having a pair of spaced-apart side members and a plurality of spaced-apart cross members each having a central tubular member extending between the side members, characterized in that, over at least a major portion of its length, each side member has at least three hollow extrusions welded together at low stress locations and more than two longitudinally directed, re-entrant, inwardly open members at selected low stress locations of the side member for receiving the heads of bolts, and that an end plate member is welded to each end of the tubular members, the bolts penetrating openings in the associated end plates so that the side members and the cross members can be releasably connected to one another solely by these bolts at any desired location along the major portion of the length of each side member.

Diese und andere Merkmale der Erfindung werden nun anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigt:These and other features of the invention will now be explained using an embodiment with reference to the accompanying drawings. In the drawings:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Seitenholm und einen mit ihm verschraubten Querträger,Fig. 1 a section through a side member and a cross member bolted to it,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1,Fig. 2 is a section along the line II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt durch eine abgeänderte Befestigungsanordnung,Fig. 3 a section through a modified fastening arrangement,

Fig. 4 eine Schrägansicht eines Endstücks von einem profilierten Seitenholm, undFig. 4 an oblique view of an end piece of a profiled side rail, and

Fig. 5 eine Schrägansicht auf eine Gleitplatten-Baugruppe, von der Teile weggebrochen sind.Fig. 5 is an oblique view of a sliding plate assembly with parts broken away.

Gemäß Fig. 1 und 2 der Zeichnungen umfaßt ein Chassisrahmen einen Seitenholm 1, der mit einem Querträger 2 über eine Endplatte 3 verbunden ist. Der Seitenholm ist von drei hohlen Strangpreßteilen 4, 5 und 6 aus Aluminiumlegierung gebildet. Die außenliegenden Strangpreßteile 4 und 6 sind miteinander gleich und an entgegengesetzte Enden des mittleren Strangpreßteils 5 angeschweißt.According to Figures 1 and 2 of the drawings, a chassis frame comprises a side member 1 connected to a cross member 2 via an end plate 3. The side member is formed from three hollow aluminum alloy extrusions 4, 5 and 6. The outer extrusions 4 and 6 are identical to one another and are welded to opposite ends of the central extrusion 5.

Die Strangpreßteile 4 und 6 weisen je einen außenliegenden Flansch 7, Seitenwände 8 und 9 und eine Innenwand 10 auf, die mit den Seitenwänden durch schräge Abschnitte 11 verbunden ist. Die Ränder der Innenwand 10 sind zur Vereinfachung der Schweißverbindung mit Bauteilen 12 versehen. Die Seitenwände 8 und 9 sind so verlängert, daß sie durchgehende einspringende Nuten 13 und 14 bilden.The extruded parts 4 and 6 each have an external flange 7, side walls 8 and 9 and an inner wall 10, which is connected to the side walls by inclined sections 11. The edges of the inner wall 10 are provided with components 12 to simplify the weld connection. The side walls 8 and 9 are extended so that they form continuous recessed grooves 13 and 14.

Das mittlere Strangpreßteil 5 ist von zumindest annähernd rechteckiger Gestalt mit Seitenwänden 15 und 16 und Endwänden 17. Die Seitenwände weisen Verlängerungsstücke 18 auf und sind in zweckdienlicher Weise so gestaltet, daß sie mit den Bauteilen 12 zusammenwirken, damit die Strangpreßteile bei 19 miteinander verschweißbar sind. In der Mitte der Seitenwände 15, 16 ist ein längsgerichteter Vorsprung 20 ausgebildet, der zwei sich gegenüberliegende, einspringende Nuten 21 und 22 aufweist.The central extrusion 5 is of at least approximately rectangular shape with side walls 15 and 16 and end walls 17. The side walls have extension pieces 18 and are conveniently designed to cooperate with the components 12 so that the extrusions can be welded together at 19. In the middle of the side walls 15, 16 a longitudinal projection 20 is formed which has two opposing, re-entrant grooves 21 and 22.

Unter Berücksichtigung dessen, daß die Seitenholme eine Form von I-Trägern sind, wird hier deutlich, daß die außenliegenden Flansch 7 der Strangpreßteile 4 und 6 bei Belastung des Holms hochbeanspruchte Bereiche sind, wogegen die Schweißverbindungen 19 und die einspringenden Nuten 13, 14, 21 und 22 an niedrigbelasteten Stellen angeordnet sind.Considering that the side beams are a form of I-beams, it becomes clear that the external Flange 7 of the extruded parts 4 and 6 are highly stressed areas when the beam is loaded, whereas the welded joints 19 and the recessed grooves 13, 14, 21 and 22 are arranged at low-stress locations.

Gemäß Fig. 2 ist der Querträger 2 ein hohles Rohr von im wesentlichen rechteckiger Querschnittsgestalt, das aus einer Aluminiumlegierung in zwei gleichen Teilen 23 und 24, die bei 25 und 26 miteinander verschweißt sind, stranggepreßt ist. Das Rohr ist an jedem Ende um einen Flansch 27 der Endplatte 3 angeschweißt. Letztere ist ein Gußteil aus Aluminiumlegierung mit einer ebenen Grundplatte 28, welche über eine Reihe von Flanschen 30 einen mittleren rohrförmigen Abschnitt 29 abstützt.According to Fig. 2, the cross member 2 is a hollow tube of substantially rectangular cross-sectional shape, extruded from an aluminum alloy in two equal parts 23 and 24 welded together at 25 and 26. The tube is welded at each end around a flange 27 of the end plate 3. The latter is a casting of aluminum alloy with a flat base plate 28 which supports a central tubular section 29 via a series of flanges 30.

An der Grundplatte ist auf der dem rohrförmigen Abschnitt 29 abgewandten Seite ein quergerichteter Ansatz 31 ausgebildet, der von Stegen 32 abgestützt ist. Der Ansatz 31 ist von solcher Tiefe, daß er, wenn die Grundplatte die Strangpreßteile 4 und 6 überspannt, am Ansatz 20 anliegt. Entlang dem Umfang der Grundplatte sind sechs Löcher ausgebildet, von denen drei an den mit strichpunktierten Linien 33, 34 und 35 markierten Stellen angeordnet sind. Die Gußendplatte 3 ist am Seitenholm 1 mittels (nicht dargestellter) Bolzen befestigt, deren Köpfe in den einspringenden Nuten 14 und 22 unverlierbar gehalten sind.On the base plate, on the side facing away from the tubular section 29, a transverse extension 31 is formed, which is supported by webs 32. The extension 31 is of such a depth that when the base plate spans the extruded parts 4 and 6, it rests against the extension 20. Six holes are formed along the circumference of the base plate, three of which are arranged at the locations marked with dot-dash lines 33, 34 and 35. The cast end plate 3 is attached to the side member 1 by means of bolts (not shown), the heads of which are held captive in the recessed grooves 14 and 22.

Somit läßt sich ein Chassisrahmen mit einer beliebigen Anzahl Querträger 2 herstellen, die zwischen einem Paar Seitenholme 1 lediglich durch Bolzen befestigt sind. Der Chassisrahmen kann daher zur Behebung von Schäden ohne weiteres zerlegt werden. Wichtiger ist jedoch, daß die Wahl der Position der Querträger nicht von irgendeiner speziellen Verstärkung der Seitenträger abhängig ist, da keiner der Bolzen in einem hochbeanspruchten Bereich der Seitenholme angeordnet ist. Diese Anordnung ermöglicht eine große Flexibilität in der Konstruktion.Thus, a chassis frame can be made with any number of cross members 2 which are secured between a pair of side members 1 by bolts only. The chassis frame can therefore be easily dismantled to repair damage. More importantly, however, the choice of the position of the cross members is not dependent on any special reinforcement of the side members, since none of the bolts is located in a highly stressed area of the side members. This arrangement allows for great flexibility in the design.

Fig. 3 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform, bei der die Lippen 36 der Nuten 14 und 22 mit angeschrägten Schultern 37 nach außen verlängert sind. Unter der Grundplatte 28 sind Zwischenscheiben 38 von überwiegender Längserstreckung angeordnet, welche die Schultern übergreifend anpreßbar sind und die Nuten bei hoher Belastung gegen Gestaltänderungen schützen.Fig. 3 shows a modified embodiment in which the lips 36 of the grooves 14 and 22 are extended outwards with bevelled shoulders 37. Under the base plate 28 there are intermediate disks 38 of predominantly longitudinal extension, which can be pressed over the shoulders and protect the grooves against changes in shape under high loads.

Fig. 4 zeigt, wie der Seitenholm 1, um, beispielsweise bei einem Straßenfahrzeuganhänger, für den Hauptteil eines Anhängers niedrige Ladehöhen zu schaffen, oder über einer Drehgestellaufhängung bei einem Eisenbahnwaggonrahmen gestaltet sein kann. Das mittlere Strangpreßteil 5 endet bei 39, die Strangpreßteile 4 und 6 sind für den gewünschten Verlauf verformt und durch an sie angeschweißte profilierte Platten 40 und 41 miteinander verbunden.Fig. 4 shows how the side member 1 can be designed to provide low loading heights for the main body of a trailer, for example in a road vehicle trailer, or over a bogie suspension in a railway wagon frame. The central extrusion 5 ends at 39, the extrusions 4 and 6 are deformed to the desired course and connected to one another by profiled plates 40 and 41 welded to them.

Fig. 5 zeigt einen Teil des gleitplattenseitigen Endstücks von einem Chassisrahmen eines Straßenfahrzeuganhängers. Solche Gleitplatten haben üblicherweise verringerte Höhe, die zu einer verringerten mechanischen Festigkeit des Rahmens führen kann. Folglich weist eine verstärkte Gleitplatten-Baugruppe 42 Seitenplatten 43 auf, die mit den Seitenholmen verschraubt sind. Diese Seitenplatten weisen auf der Rückseite der profilierten Seitenholme Verlängerungsstücke 44 auf, die bis zu einer Stelle niedrigerer Rahmenbeanspruchung reichen, und zur zusätzlichen Erhöhung der Festigkeit ist mit ihnen eine dazwischen angeordnete Versteifungsplatte 45 verbunden.Fig. 5 shows a part of the skid plate end piece of a chassis frame of a road vehicle trailer. Such skid plates usually have reduced height, which can lead to reduced mechanical strength of the frame. Consequently, a reinforced skid plate assembly 42 has side plates 43 which are bolted to the side rails. These side plates have extension pieces 44 on the back of the profiled side rails which reach to a point of lower frame stress and to further increase the strength they have a stiffening plate 45 connected therebetween.

Claims

1. Aluminium alloy frame structure with a pair of spaced-apart side members (1) and a plurality of spaced-apart cross members (2), each with a central tubular member extending between the side members, characterized in that, over at least a major part of its length, each side member has at least three hollow extrusions (4, 5, 6) welded together at low-stress locations and more than two longitudinal, re-entrant, inwardly open members (13, 14, 21, 22) at selected low-stress locations of the side member for receiving the heads of bolts, and in that an end plate member (3) is welded to each end of the tubular members, the bolts penetrating openings in the associated end plates in such a way that the side members and the cross members can be connected to each other only by these bolts at any desired location. are detachably interconnectable along most of the length of each side member.

2. Supporting structure according to claim 1, in which the outer extrusions (4, 6) are identical to one another and are welded to opposite ends of the central extrusion (5), first and second continuous, re-entrant grooves (13, 14) are formed on the inner surfaces of the outer extrusions, and a third continuous, re-entrant groove (21, 22) is formed on an inner wall of the central extrusion.

3. Supporting structure according to claim 2, in which a projection (20) is formed in the middle of the central extruded part (5) which is located between the inner wall and an outer wall of the extrusion, and said third groove is formed in the inner wall of the extension.

4. Supporting structure according to claim 3, in which the plane passing through the first and second groove is offset outwards with respect to the plane passing through the third groove.

5. A structure according to any preceding claim, wherein each end plate component (3) is a cast part in which a plurality of holes (33, 34, 35) are formed in a single plane so as to be in register with the first and second re-entrant grooves, and at least one filter hole is formed in another plane in register with the third re-entrant groove.

6. Supporting structure according to one of the preceding claims, in which each central tubular component is formed by two identical, welded-together extruded parts (23, 24).

7. Supporting structure according to one of claims 2 to 6, in which the central extruded part ends at at least one end of the side beams and the outer extruded parts continue, are deformed to a desired shape and are connected to one another by at least one profile plate welded to them.

8. A structure according to claim 7, wherein the side rails are connected to one another at said one end by a sliding plate assembly (42) which has side plates bolted to the side rails, which extend in the structure to a point of comparatively low frame stress and are connected to one another by a reinforcing plate arranged between them.

9. A structure according to any preceding claim, wherein the lips of the re-entrant grooves extend outwardly from the grooves and have bevelled shoulders (37), wherein intermediate disks (38) of predominantly longitudinal extension are provided in conjunction with fastening bolts outside the grooves, such that the shape of the grooves is preserved under high loads.

10. Supporting structure according to one of the preceding claims, characterized in that the supporting structure is integrated into a vehicle frame.