SE434245B - Skyddsbalk, samt forfarande for dess framstellning - Google Patents

Description

20 25 30 ,35 82005304 Det är visserligen allmänt känt att utforma t ex lastupptag- ande takplåt med s k trapetssektion vid vilken plåtens âsar har trapetsform. En balk bestående av en enda äs är emellertid öppen vid den breda sidan av trapetsens båda parallella sidor vid jäm- förelse med balken enligt uppfinningen. Vid belastning av en sådan öppen balk vinkelrätt mot dess smala fläns uppstår sidokrafter, som deformerar balkens två lutande liv. I balken enligt föreliggande uppfinning balanseras sidokrafterna i metsvarande belastningsfall, vilket ger ett fördelaktigare viktlastförhållande. Den öppna balken har dessutom en avsevärt sämre vridstyvhet än den slutna balken.

En balk med en trapetsformig tvärsnittsform har emellertid samma nackdelar som t ex en balk med cirkulärt tvärsnitt, då den bucklas på den sida varifrån den belastas. Trapetsbalkens lastupp- tagningsförmâga är störst vid den sida, som har den smala flänsen men denna förmåga försvinner nästan helt om den smala flänsen bucklas in så att den inte längre kan ta upp tryckspänningar. En skyddsbalk i t ex en bil löper stor risk att bucklas vid en kolli- sion, varvid dess lastupptagande förmåga till stor del försvinner.

I föreliggande uppfinning är därför emellertid åtminstone den smala flänsen utformad med utstående hörn, vilka löper utmed balkens längd, och vilka skjuter ut från planet genom flänsen och ut från balken. Genom dessa utstående hörn skyddas flänsen från buckling, t ex vid en häftig kollision därigenom att hörnen upptar större delen av den energi, som skulle ha bucklat.flänsen i en balk utan utstående hörn. Hörnen utgör således en deformationszon som skydd för balkens flänsar på samma sätt som t ex bilens front utgör en deformationszon som skydd för dess passagerarutrymme. En annan för- del med att förse den smala flänsen med utstående hörn är att man därigenom kan åstadkomma att lika mycket material erhålles på var- dera sidan om balktvärsnittets neutrallinje, som är parallell med flänsarna. En nackdel med de utstående hörnen är att balkens liv belastas med excentriskt riktade krafter. Detta ger ett böjande moment, som initierar en böjning utåt av liven. Denna nackdel kan dock till största delen elimineras genom att liven ej göres helt plana utan böjes något inåt mot balkens centrum.“ 0 Hållfastheten i balken enligt uppfinningen ökas genom ett till- verkningsförfarande, som består i att balkens profil åstadkommas genom s k rullbockning och efterföljande riktning, varvid en kall- bearbetning och sträckning erhålles vid varje hörn på profilena, 10 15 20 25 30 35 3 2 azooszo-7 Genom att rullforma profilen i ett stycke och svetsa samman den med en söm som företrädesvis placerats mitt på den smala och i regel tryck- upptagande flänsen, erhålles efter riktning dragpåkänningar i den smala flänsen, som vid tryckbelastning ökar dess hâllfasthet.

Uppfinningen beskrivs nedan i form av utföringsexempel avseende en skyddsbalk i dörrar till bilar i anslutning till bifogade figurer.

Uppfinningen är dock inte begränsad till skvddsbalkar i bilar utan om- fattar även balkar, där motsvarande häftiga belastningsförlopp är tänk- bara, t ex skyddsräcken vid vägar och i synnerhet broar.

Figur 1 visar en bildörr sedd från insidan med en-däri inspänd skyddsbalk.

Figur 2 visar en tvärsnittssektion av skyddsbalken enligt figur 1.

Figur 3-5 visar alternativa tvärsnittssektioner på skyddsbalkar.

En skyddsbalk, 1, av tunn stålplât är, figur 1, horisontellt an- ordnad inuti en bildörr, 2, med den smala flänsen riktad mot dörrens utsida och infästad vid vardera änden i en konsol, 3, vid dörrens fram- resp bakkant. Syftet med balken, 1, är att skydda passagerarna i bilen mot att dörren, 2, trycks in vid en ev kollision mot dörrens, 2, utsida.

Genom balken, 1, förhindras dels att dörren, 2, deformeras så att delar aav den tränger in i bilkupën, dels att dörren, 2, vid denna deformation släpper från den omgivande karmen och trycks in i kupën helt och hållet. Skyddsbalkens tvärsnittsprofil, figur 2, innefattar en smal fläns, 4, avsedd för att ta upp tryckspänningar vid belastning från dörrens, 2, utsida, en bred fläns, 5, parallell med den smala flänsen, 4, och anordnad symmetriskt i förhållande till den smala flänsens, 4, symmetrilinje som utgör normal till planet genom den smala flänsen, 4, samt två balkliv, 6, som sammanbinder de båda flänsarna, 4 och 5. Den smala flänsen, 4, är utformad med utstående hörn, 7, vilka löper utmed balkens, 1, längd och vilka skjutgr/från planet genom den smala flänsen, 4, och ut från balken, 1. Balkprofilen är åstadkommen genom rullformning från ett plåtband, varvid bandets kanter möts mitt i den smala flänsen, 4, där kanterna är sammanfogade med en svets, 8. Genom svetsningen strä- var balken, 1, att kröka sig så att den smala flänsen, 4, får en konkav form i balkens längdriktning, varför balken, 1, är riktad efter svets- ningen. Liven, 6, är så anordnade att de lutar 1-300, företrädesvis 1-10°, mot normalen till planen genom flänsarna, 4 och 5. Liven, 6, kan vara plana mellan hörnen men kan också göras svagt konkava. vid en kollision från sidan träffar, som tidigare nämnts kraften företrä- desvis hörnens, 7, mest utstående delar, 11. Kraftlinjerna, 12, kommer fyll. 10 15 20 '25 30 35 azooszo-1 6 qg då att gå mellan den mest utstående delen, 11, av det utstående hörnet, 7, och hörnet mellan livet, 6, och skyddsbalkens, 1, breda fläns, 5, på sama sida av skyddsbalken, 1. Detta åstadkommer ett böjande moment på livet, 6, som söker böja ut detta. Tendensen till denna böjning av livet; 6, kan nedbringas genom att från början göra livet, 6, svagt konkavt i riktning mot skyddsbalkens, 1, centrum så att så stor del av livet, 6, som möjligt ligger inom den ovan beskrivna kraftlinjen, 12. Plâttjockleken i balken är 0,5-4,0 mm. Samtliga krökningsradier vid hörnpartierna är minimala med hänsyn till använt materials bock- barhet, d v s ca 2,0 mm. Hörnpartiernas, 7, höjd är dimensionerad så att en erforderlig deformationszon erhålles för att skydda den tryck- spänningsbelastade, plana delen av flänsen, 4. Krökningsradien vid hörnets, 7, topp utgör ca halva hörnets, 7, bredd. I ett alternativt utförande av en skyddsbalk, figur 3, har tvärsnittsprofilen åstad- kommits genom rullformning av två balkhalvor, som utgör varandras spegelbild och vilka sammanfogats med såväl en svets, 8, i den smala flänsen, 4, som en svets, 9, i den breda flänsen, 5.

I ett annat alternativt utförande av en skyddsbalk enligt figur 4 har tvärsnittsprofilen åstadkommits genom rullformning från ett plåt- band, varvid bandets kanter sammanfogats genom en fals, 10, i symmetri- linjen i den breda flänsen, 5, som alltid utsätts för dragpåkänningar _ vid tryckbelastning på den smala flänsen, 4. _ Alternativt kan även den breda flänsen, 5, förses med hörn, 7, ' figur 5, som säkerhet för ev tryckbelastningar mot denna fläns, t ex vid balkar som utgör skyddsbarriärer vid motorvägar och liknande.

Exempel För att i laboratorieskala söka utröna uppfinningens energinpptag- ande förmåga i förhållande till en vanligen förekommande balk tili- verkades i 1,35 mm:s stålplåt med brottsgräns 1000 Nfimfen skyddsbalk, 1, enligt uppfinningen med följande mått: Breda flänsens, 5,ilängdš¿ _ 50 mm Vinkelräta avståndet mellan flänsarna, 5, 4 28 mm Skyddsbalkens största höjd' 32 mm Livens, 6, lutning mot breda flänsen, 5 7,5 ° Liven, 6, var i detta exempel plana mellan hörnen.

Denna vägde 1,6 kg/m, Som jämförelse med skyddsbalken, 1, enligt uppfinningen användes en för närvarande använd skyddsbalk hos en modern bil, som bestod av 8200530-7 ett cirkuïärt rör med ytterdiameter 9 31 mm och med godstjockïek 2,6 mm. Röret var tillverkat i en jämföreïsevis dyrbar ståïkvalítet med brottgräns 1300 N/rnmz. Detta rör vägde 1,8 kg/m. Vid ïikartad provningjefanns det att skyddsbaïken, 1, och röret hade samma energiupptagande förmåga trots att röret deïs var tyngre, deïs fram- stäHt av en mycket dyrare kvaïítet med 30% högre brottgräns. U

Claims (4)

10 715 20 *25 30 35 azooszo-7 PATENTKRÅV

1. Balk, avsedd som skyddsbalk (1) i fordon vid kollisioner och liknande situationer eller avsedd som avbörarbalk i vög- röcken, utformad med en tunnvöggig, sluten och trapetsformig tvörsektion innefattande två parallella flönsar (4,5) samt två mot dessa lutande liv (6) varvid den smala flönsen (4) ör anordnad mot stötriktningen och utformad med utstående hörn (7) vilka löper utmed balkens (1) löngd och vilka skjuter ut från planet genom den smala flönsen (4) mot stötriktningen vid den smala flönsens (4) kanter, k ü n n e t e c k n a d av att resp utstående hörn (7) utgör en övergång mellan den smala flönsen (4) och resp liv (6) och uppvisar en i huvudsak halv- cirkelformigt krökt yta vönd mot stötriktningen.

2. Skyddsbalk enligt krav 1, k ü n n e t e c k n a d av att liven (6) ör svagt krökta i riktning mot skyddsbalkens (1) centrum.

3. Skyddsbalk enligt krav 1-2, k ö n n e t e c k n a d av att baïkprofilen ör framställd i ett eller Flera stycken samt För- sedd med åtminstone en svets (8) anordnad i huvudsak utmed den smala flönsens (4) mittparti.

4. Förfarande för framställning av en skyddsbalk (1), utformad med en tunnvöggig, sluten och trapetsformig tvörsektion inne- fattande två parallella flönsar (4,5) samt två mot dess lut- ande liv (6), varvid den smala Flönsen (4) ör anordnad mot stötriktningen och utformad med utstående hörn (7) vilka löper utmed balkens (1) längd och vilka skjuter ut från planet genom den smala flönsen (4) mot stötriktningen vid den smala flönsens (4) kanter, k ö n n e t e c k n a t av att skyddsbalken (1) rullbockas i kallt tillstånd i ett eller flera steg, vari- genom resp utstående hörn (7), som utgör en övergång mellan den smala Flünsen (4) och resp liv (6) och uppvisar en i huvudsak halvcirkelformígt krökt yta vönd mot stötriktningen, kallbearbetas i sin helhet varigenom dess hållfasthet ökas, varefter skyddsbalken (1) svetsas samman åtminstone och í huvudsak utmed den smala flönsens (4) míttparti, varigenom 8200530-7 skyddsbalken (1), efter det att svetsen (8) svalnat, erhåller en mot stötríktníngen konkav form, som elímínéras genom att skyddsbalken (1) kallríktas, varigenom man åstadkommer en permanent dragspönníng i den smala flänsen (4), som ökar balkens (1) bärighet.