SE436182B - Skyddsbalk, samt forfarande for framstellning av densamma - Google Patents

Description

s4oosseès 10 15 20 30 35 2 En balk med en trapetsformig tvörsnittsform har emellertid samma nackdelar som t ex en balk med cirkulört tvörsnitt, då den bucklas på den sida varifrån den belastas. Trapetsbalkens lastupp- tagningsförmåga ör störst vid den sida, som har ded smala flönsen, men denna förmåga försvinner nästan helt om den smala flönsen buck- las in så att den inte längre kan ta upp tryckspönningar. En skydds- balk i t ex en bil löper stor risk att bucklas vid en kollision, varvid dess lastupptagande förmåga till stor del försvinner. I före- liggande uppfinning ör därför emellertid åtminstone den smala flön- sen utformad med utstående hörn, vilka löper utmed balkens löngd, och vilka skjuter ut från planet genom flönsen och ut från balken.

Genom dessa utstående hörn skyddas flünsen från buckling, t ex vid en häftig kollision därigenom att hörneh upptdr större delen av den energi, som skulle ha bucklat flönsen i en balk_utan utstående hörn.

Hörnen utgör således en deformationsron som skydd för balkens flön- sar på samma sött som t ex bilens front utgör en deformationszon som skydd för dess passagerarutrymme. En annan fördel med att för- se den smala fldnsen med utstående hörn är att man därigenom kan åstadkomma att lika mycket material erhålles på vardera sidan om balktvürsnittets neutrallinje, som är parallell.med flönsarna. En nackdel med de utstående hörnen ör att balkens liv belastas med' excentriskt riktade krafter. Detta ger ett böjande moment, som ini- tierar en böjning utåt och buckling av liven. Denna nackdel kan dock till största delen elimineras genom att liven ej göres helt plana utan böjes något inåt mot balkens centrum. Vid mycket tunn plåt kan denna lokala utbuckling under den koncentrerade belastningen öven motverkas med hjälp av_ett längsgående trappstegsformat livveck placerat i mittpartiet av liven. Detta steg förändrar bucklings- vågornas form med förhöjd kritisk bucklingsspünning som resultat. _ Hållfastheten i balken enligt uppfinningen ökas genom ett till- verkningsförfarande, som består i att balkens profil åstadkommes genom s k rullbockning och efterföljande riktning, varvid en kall- bearbetning och sträckning erhålles vid varje hörn på profilen. Ge- nom att rullformo profilen i ett stycke och svetsa samman den med en söm som företrädesvis placerats mitt på den smala och i regel tryckupptagande flönsen, erhålles efter riktning dragpåkönningar i den smala flönsen, som vid tryckbelastning ökar dess hållfasthet. Üppfinningen beskrivs nedan i form av utföringsexempel avseende en skyddsbalk i dörrar till bilar i anslutning till bifogade figurer. 10 15 20 3 30 35 8400356-5 Uppfinningen är dock inte begränsad till skyddsbalkar i bilar utan omfattar öven balkar, dör motsvarande häftiga belastningsförlopp är tänkbara, t ex skyddsröcken 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 fig. 1.

Figur 3-6 visar alternativa tvärsnittssektioner på skyddsbalkar.

En skyddsbalk, 1, av tunn stålplåt ör, figur 1, horisontellt an- ordnad inuti.en bildörr, 2, med den smala flänsen riktad mot dörrens utsida och inföstad vid vardera änden i en konsol, 3, vid döfrens 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, deforme- ras så att delar av den tränger in i bilkupén, dels att dörren, 2, vid denna deformation släpper från den omgivande karmen och trycks in i kupên helt och hållet._Skyddsbalkens tvärsnittsprofil, fig. 2, innefattar en smal flöns, 4, avsedd för att ta upp tryckspänningar vid belastning från dörrens, 2, utsida, en bred flüns, 5, parallell med den smala flönsen, 4, och anordnad symmetriskt i förhållande till den smala flönsen, 4, symmetrilinje som utgör normal till planet ge- nom den smala flönsen, 4, samt två balkliv, 6, som sammanbinder de båda flänsarna, 4 och 5. Den smala flönsen, 4, är utformad med ut- stående hörn, 7, vilka löper utmed balkens, 1, längd och vilka skjuter ut från planet genom den smala flänsen, 4, och ut från bal- ken, 1. Balkprofilen ör åstadkommen genom rullformning från ett plåt- band, varvid bandets kanter möts mitt i den smala flönsen, 4, dör kanterna är sammanfogade med en svets, 8. Genom svetsningen strövar balken, 1, att kröka sig så att den smala flänsen, 4, får en konkav form i balkens löngdriktning, varför balken, 1, ör riktad efter svetsningen. Liven, 6, ör så anordnade att de lutar 1-300, före- trödesvis 1-100, mot normalen till planen genom flönsarna, 4 och 5.

Liven, 6, kan vara plana mellan hörnen men kan också göras svagt kon- kava. Vid en kollision från sidan träffar, som tidigare nämnts kraf- ten företrädesvis hörnens, 7, mest utstående delar, 11. Kraftlinjerna, 12, kommer då att gå mellan den mest utstående delen, 11, av det ut- stående hörnet, 7, och hörnet mellan livet, 6, och skyddsbalkens, 1, breda fläns, 5, på samma 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 10 15 20 25 30 35 ,'s4oosss-5 1 4 göra livet, 6, svagt kohkavt i riktning mot skyddsbalkens, 1, cen- gtrum så att så stor del av livet, 6, som möjligt ligger inom den ovan beskrivna kraftlinjen, 12. Plöttjockleken i balken är 0,5-4,0 mm.

Vid plöttfiocklekar i närheten av den undre gränsen lägger man med fördel in ett mot livbuckling stabiliserade steg, 13, i livens mitt- parti, figur_6. Samtliga krökningsradier vid härnpartierna är mini- mala med hänsyn till använt materials bockbarhet, dvs cd 2,0 mm.

~ Härnpartiernas, 7, höjd är dimensionerad så att en erforderlig de- formationsåon erhålles för att skydda den tryckspänningsbelastade, plana delen av flänsen, 4. Krökningsradien vid hörnets, 7, topp ut- gör ca halva hörnets, 7, bredd._I_ett alternativt utförande av en skyddsbalk, figur 3, har tvörsnittsprofilen åstadkommits genom rull- formning av två balkhalvdr, som utgör varandradispegelbild_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 fig. 4 har tvärsnittsprofilen åstadkdmmits genom rullformning från ett plåt- band, varvid bandets kanter sammanfogats genom en fals, 10, i symme- _trilinjen i den breda flänsen, 5, som alltid utsätts för dragpäkänn- ingar 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 skyddsbarriären vid motorvägar och liknande.

För att i labordtorieskala söka utröna uppfinningens energiupptag- ande förmåga i förhållande till en vanligen förekommande balk till- verkades i 1,60 mm stàlplêt med brottgräns 1000 N/mmz en skyddsbalk, 1, ' enligt uppfinningen med följande mått: - Breda flänsens, 5, längd 7 53 mm - Vinkelräta avståndet mellan flänsarna, 5, 4 28 mm Livens, 6, lutning mot breda flänsen, 5 _ 32 mm Liven,6, var i detta exempel plana mellan hörnen. 7,50 Denna vägde 1,8 kg/m. I Som jämförelse med skyddsbalken, 1, enligt uppfinningen användes en för närvarande använd skyddsbalk hos en modern bil, som bestod av ett cirkulärt rör med ytterdiameter 0 31 mm och med godstjocklek 2,6 mm. Röret var tillverkat i en jämförelsevis dyrbar stålkvalitet med brottgräns 1300 N/mm2. Detta rör vägde också 1,8 kg/m. Vid lik- artad provning befanns det att skyddsbalken, 1, och röret hade samma 8400356-5 5 . energiupptugunde förmåga trots att röret var framställt av en mycket dyrare kvalitet med 30 % högre brottgrüns. En skyddsbnlk'enligt upp- finningen ör dessutom billigare att Forma än ett rör.

Claims (4)

8400356-5 10 15 20 25) 30 35 PÅTENTKRAV _

1. Baïk, avsedd som skyddsbolk (1) i fordon vid kollisioner och liknande situationer eller avsedd som avbörarbalk i väg- röcken, utformad med en tunnvöggig, sluten och trapetsformig tvflrsektion innefattande två parallella flönsar (4,5) samt två mot dessa lutande liv (6) varvid den smala fldnsen (4) är 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_stötriktníngen vid den smala flönsens (4) kanter, k ö n_n e t e c k n a d av att resp utstående hörn (7) utgör en övergång mellan den smala flünsen (4) och resp liv (6) och uppvisar en i huvudsak halv-' cirkelformigt krökt yta vänd mot stötriktningen. _

2. Skyddsbalk enligt krav 1,Vk ö 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 Balkprofilen ör framställd i ett eller flera stycken samt för~ sedd med åtminstone en svets (8) anordnad i huvudsak utmed den' -smala flünsens (4) mittpartih

4. Förfarande för framställning av en skyddsbalk (1), utformad med en tunnvöggíg, sluten och trapetsformig tvörsektion inne; fattande två parallella flönsar (4,5) samt två mot dess lut- ande lív (6), varvid den smala flünsen (4) ör anordnad mot stötriktningen och utformad med utstående hörn (7) vilka löper utmed ßalkens (1) längd och vilka skjuter ut från planet genom den smala flönsen (4) mot stötriktningen vid den smala flönsèns (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 flönsen (4) och resp liv (6) och uppvisar en i huvudsak halvcirkelformigt krökt yta vänd mot stötriktningen, kallbearbetas i sin helhet varigenom dess hållfasthet ökas, varefter skyddsbalken (1) svetsas samman åtminstone och i huvudsak utmed den smala flönsens (4) mittparti, varigenom 8400356-5 7 skydásbolken (1), efter det att svetsen (8) svalnat, erhåller en mot stötriktningen konkuv form, som elimineras genom utt- skyddsbalken (1) kullríktas, varigenom man åstadkommer en permanent drugspönníng i den smala-flönsen (4), som ökar 5 bolkens (1) bärighet.