Konstruktionsglied aus Metall. Vorliegende Erfindung betrifft ein Kon struktionsglied aus Metall, insbesondere aus Leichtmetall, zum Beispiel aus Aluminium legierung hoher Festigkeit, für den Bau von Metallgerippen aller Art, zum Beispiel von Land-, Wasser- und Luftfahrzeugen, wie auch von stationären Konstruktionen.
Bei der Verwendung von Leichtmetall im Fahrzeugbau geht das Bestreben dahin, die Wirtschaftlichkeit der Fahrzeuge dadurch zu steigern, dass die Totlast bedeutend herab gemindert wird, um entweder die Nutzlast zu vergrössern oder die Maschine zu entlasten bezw. um grössere Fahrgeschwindigkeiten zu erzielen.
Die beim Fahren hin- und her schwingende Masse ruft in den einzelnen Konstruktionselementen wechselnde Bean spruchungen hervor, die den statischen und dynamischen Gesetzen entsprechend verteilt sind und zum Beispiel an den Einspannstellen zu einem Maximum werden. Auf Grund die ser Erkenntnis hat sich das Bedürfnis her ausgestellt, die Dimensionierung der Kon- struktionsglieder dem wirklichen Kräftever lauf anzupassen.
Die vorliegende Erfindung gestattet, dieses Problem sehr zweckmässig zu lösen, indem man erfindungsgemässe Kon- struktionsglieder verwendet, die sich dadurch auszeichnen, dass sie zwei mit ihren Stegen gegeneinandergerichtete Profile besitzen, von welchen mindestens das eine mit einem Dop pelsteg versehen ist und die mittelst wenig stens eines Teils, der zwischen die Stege :des Doppelsteges eingreift und hier befestigt ist, zu einem zusammengesetzten Träger, zum Beispiel Vollwand- oder Gitterträger, ver bunden sind.
Beim Erfindungsgegenstand ist es mög lich, seine Konstruktionshöhe beliebig zu variieren, entsprechend der Zu- und Ab nahme :der auftretenden Kräfte; mit andern Worten, die Konstruktionshöhe :des zusam mengesetzten Trägers kann so bemessen wer den, dass sein Querschnitt in jedem Punkt den auftretenden Kräften angepasst ist.
Als Verbindungsteil bezw. --teile verwen- -det man zweckmässig besondere Verbindungs bleche. Diese können in den Doppelsteg zum Beispiel durch Schrauben oder Nieten be festigt werden. Die Verbindungsbleche selbst können mit Aussteifungen, zum Beispiel Rip pen oder Aussparungen versehen oder .durch Verbindungsprofilteile ersetzt sein. Selbst verständlich können, wenn beide Profile einen Doppelsteg besitzen, die Doppelstege des einen Profils mit den Doppelstegen des andern anstossen, wobei der Verbindungsteil bezw. das Verbindungsblech nicht sichtbar ist.
Den Abstand zwischen den beiden Ste gen des Doppelsteges wird man zweckmässig derart bemessen, dass das bezw. die Verbin dungsglieder beidseitig von den Stegen pas send .eingefasst werden. Das Spiel, nachdem zum Beispiel das bezw. die Verbindungs bleche eingefasst sind, soll klein bezw. prak tisch nicht vorhanden sein.
Am meisten wird man T-Profile mit dop peltem Steg verwenden.
Das eine oder beide Profile, welche zur Herstellung des Konstruktionsgliedes nach vorliegender Erfindung dienen, können durch passende Formung aus Blechstreifen oder Hohlprofilen zu einem doppelstegigen, T-för- migen Profil hergestellt werden.
In manchen Fällen ist es angebracht, ein Konstruktionselement zu verwenden, bei wel chem nur das eine Profil mit einem Doppel steg versehen ist, während das andere und das Verbindungselement aus einem Stück be stehen. Zum Beispiel kann man den Steg eines einfachen, T-förmigen Profils im Dop pelsteg eines andern Profils befestigen. Statt eines massiven, einstegigen Profils, dessen Steg im Doppelsteg des andern Profils be festigt ist, kann man ein Profil benützen, welches aus zwei oder mehreren Elementen, zum Beispiel aus zwei Winkelprofilstücken bezw. Winkelblechen zusammengesetzt ist.
Konstruktionsglieder nach vorliegender Erfindung werden vorteilhaft für den Bau von Fahrzeugkastengerippen benützt, wobei diese selbstverständlich auch noch andere Konstruktionsglieder aufweisen können. Sehr vorteilhaft .ebenfalls sind die neuen Kon- struktionsglieder für den Bau von Flugzeug gerippen. Sie finden aber auch Verwendung- für Bootskörpergerippe, sowie überhaupt für bewegliche oder stationäre Rahmen- oder Fachwerkbauten.
Die betreffenden Kon struktionen können sowohl teilweise, als auch ganz aus Konstruktionsgliedern nach der Er findung bestehen.
In den Zeichnungen sind Ausführungs beispiele wiedergegeben.
Fig. 1 stellt einen Querschnitt durch ein Konstruktionsglied dar, welches aus zwei doppelstegigen T-Profilen mit eingeschobe nem Steh- bezw. Knotenblech zusammen gesetzt ist. Um verschiedene Befestigungs- arten zu veranschaulichen, ist auf der einen Seite die Befestigung des Verbindungs bleches. durch Vernietung, auf der andern Seite durch Verschraubung dargestellt.
Nor malerweise wird man natürlich entweder die eine oder die andere Befestigungsart ver wenden; Fig. 2. ist eine Ansicht des Konstruk tionsgliedes nach Fig. 1. Links ist ein langes Verbindungsblech angedeutet, rechts ein kür zerer Steg; Fig. 3 zeigt eine andere Ansicht eines Konstruktionsgliedes, bei welchem die dop pelgtegigen Profile von links nach rechts aus einandergehen, indem zum Beispiel das Widerstandsmoment entsprechend,dem Wach sen des Biegemomentes nach rechts zunimmt.
In dieser Figur sind ferner die Verbindungs bleche als Diagonalverstrebungen gezeichnet; Fig. 4 zeigt ein doppelstetiges T-Profil; der Flansch ist links und rechts in der Rich tung des Steges zwecks Versteifung etwas eingebogen.
Selbstverständlich kann der Flansch eine beliebige andere zweckmässige Form haben.; Fig. 5 stellt ein doppelstegiges T-Profil dar, welches aus einem Rohr gezogen oder ge walzt worden ist;
Fig. 6 und 7 veranschaulichen doppel- stegige Profile, die aus einem Blechstreifen hergestellt worden sind; Fig. 8 zeigt ,den Schnitt durch ein Kon struktionsglied, welches aus einem doppel- stegigen T-Profil mit eingeschobenem, nor malem T-Profil hergestellt ist.
In diesem Falle ist also nur ein doppelstegiges Profil benützt; Fig. 9 zeigt ein anderes Ausführungsbei spiel, bei welchem zwei beliebig geformte Winkelprofile bezw. Winkelbleche mit einem doppelstegigen Profil verbunden sind; Fig. 10 zeigt die Anwendung von Kon struktionsgliedern nach der Erfindung bei einem Strassenfahrzeugkastengerippe. Sie stellt einen Rahmen dar. Vom Knotenpunkt a bis zum Knotenpunkt<I>b</I> verjüngt sich der Pfosten des Konstruktionsgliedes, da unten grössere Kräfte auftreten als oben.
Vom Kno tenpunkt b weg gehen dann die doppelstegi- gen Profile wieder auseinander, ,da. dort wie der grössere Kräfte wirken. Um eine Erleich terung zu erzielen und an Material zu sparen, ist dieser Pfosten mit einer Reihe von kür zeren Stehblechen -statt. mit einem langen Blech als Verbindungselement zwischen den doppelstegigen Profilen versehen. c stellt einen profilierten Gurt dar, welcher durch den Pfosten durchgezogen ist. Die darge stellte Ausbildung des Konstruktionsgliedes erlaubt das Anbringen von Gurten und an dern quer zur Trägerebene gerichteten.
Ele menten, ohne dass der Träger an der Kreu zungsstelle durch eine Unterbrechung in seiner Festigkeit beeinträchtigt. werden müsste. Der angedeutete Gurt c hat beispiels weise ein U-Profil. Damit auch ein Beispiel eines vollwandigen zusammengesetzten Kou- ätruktionsgIiedes nach der Erfindung veran schaulicht ist, ist der obere Querträger des Beispiels nach Fig. 10 mit einem einzigen Blechstreifen als Verbindungsglied zwischen beiden doppelstegigen Profilen gezeichnet worden.
Am Knotenpunkt a geht,das innere doppelstegige Profil des Pfostens ohne Un terbrechung in .den untern Querträger über, bei welchem es dann das obere doppelstegige Profil bildet. Man kann .das äussere doppel- stegige Profil des Pfostens ebenfalls derart anordnen, dass es ohne Unterbrechung am Knotenpunkt a in den untern Querträger übergeht. Am Knotenpunkt a sind die dop- pelstegigen Profile mit einem Knotenblech d verbunden.
Der untere Querträger zeigt wie beispielsweise ein Fachwerkträger entwickelt werden kann. Als verbindende Füllstäbe zwi schen den doppelstegigen Profilen sind Pro filstücke eingezeichnet; Fig. 11 stellt einen Schnitt nach s-s der Fig. 10 in grösserem Massstab dar.
Leichtmetalle dürfen in der Regel nur kalt gebogen werden, was sehr oft ge wünschte Formgebungsarbeiten verunmög- licht oder sehr verteuert. Beim Konstruk tionsglied gemäss der Erfindung kann die Formgebung ohne weiteres durch Kaltbie gung erreicht werden, indem die beiden Pro file, denen man ein relativ kleines Wider standsmoment geben kann, leicht einzeln ge bogen und erst dann zusammengefasst wer den.
Ein einzelnes gepresstes oder gewalztes Profil von gleichem Trägheits.moment wie der zusammengesetzte Träger könnte niemals dieselbe Biegearbeit erleiden.
Die vorliegende Erfindung erlaubt, ohne Mehrarbeit und ohne Einbusse an Wirtschaft lichkeit ein Grundprinzip aller Metallkon struktionen zu erfüllen, nämlich symme trische Träger und Knotenpunkte herzustel len und für gute Anschlussmöglichkeit zu sorgen.
Für Leichtmetallbauten ist bemerkens wert, da.ss Nieten im doppelstegigen Profil doppelschnittig und einwandfrei nur auf Ab- scherung,beansprucht werden.
Der Zusammenbau des profilartigen Kon struktionsgliedes mit Hilfe eines oder zweier doppelstegigen Spezialprofile und in sie hin eingeschobenen Steh- oder Knotenblechen bie tet,den folgenden. grossen Vorteil, dass Wider stands- und Trägheitsmomente weitgehend dem Momentverlauf angepasst werden kön nen, was eine sehr wirtschaftliche Konstruk tion ermöglicht.
Bei den verschiedensten Konstruktionen kann man mit einem einzigen Spezialprofil auskommen, was für die Fabrikation und Lagerhaltung ein Vorteil ist. Es können ohne weiteres die geeigneten Massnahmen getroffen werden, um Verbin dungsarbeiten zwischen einem erfindungs gemässen Konstruktionselement und irgend einem andern Konstruktionsglied möglichst zu vereinfachen und zu verbessern. Längs träger in einer Karosserie zum Beispiel kön nen in einem Stück durchgestossen werden, ohne dass einzelne Verbindungsstellen ge schwächt werden müssten.
Die Konstruktionsglieder nach der Erfin dung werden vorzugsweise aus Leichtmetall, zum Beispiel Aluminiumlegierung hoher Festigkeit, hergestellt; in Betracht kommen aber auch andere geeignete Metalle, zum Bei spiel hochwertiger Stahl.
Metal structural member. The present invention relates to a construction member made of metal, in particular made of light metal, for example high strength aluminum alloy, for the construction of metal frames of all kinds, for example land, sea and air vehicles, as well as stationary structures.
When using light metal in vehicle construction, the aim is to increase the economy of the vehicles by significantly reducing the dead load in order to either increase the payload or to relieve the machine respectively. to achieve greater driving speeds.
The mass, which oscillates back and forth when driving, causes changing stresses in the individual construction elements, which are distributed according to the static and dynamic laws and, for example, are at a maximum at the clamping points. On the basis of this knowledge, the need has arisen to adapt the dimensioning of the structural members to the real force flow.
The present invention makes it possible to solve this problem very effectively by using construction members according to the invention which are characterized in that they have two profiles facing each other with their webs, of which at least one is provided with a double web and the average few At least one part that engages between the webs: the double web and is attached here, to a composite carrier, for example solid wall or lattice girder, are connected.
When the subject of the invention, it is possible, please include to vary its construction height as desired, according to the increase and decrease: the forces that occur; In other words, the construction height: the composite girder can be dimensioned so that its cross-section is adapted to the forces occurring at every point.
As a connecting part respectively. - parts - it is advisable to use special connecting plates. These can be fastened in the double web, for example with screws or rivets. The connecting plates themselves can be provided with reinforcements, for example ribs or recesses, or replaced by connecting profile parts. Of course, if both profiles have a double web, the double webs of one profile abut the double webs of the other, the connecting part BEZW. the connecting plate is not visible.
The distance between the two Ste gene of the double web is expediently dimensioned such that the BEZW. the connecting links are suitably enclosed by the webs on both sides. The game after, for example, the respectively. the connecting plates are bordered, should be or. practically nonexistent.
T-profiles with a double web will be used most often.
One or both profiles, which are used to produce the structural member according to the present invention, can be made into a double-web, T-shaped profile by suitable shaping from sheet metal strips or hollow profiles.
In some cases it is appropriate to use a construction element in which only one profile is provided with a double web, while the other and the connecting element are made from one piece. For example, you can attach the web of a simple, T-shaped profile in the double web of another profile. Instead of a solid, single-web profile whose web is fastened in the double web of the other profile, you can use a profile which BEZW from two or more elements, for example from two angle profile pieces. Angle plates is assembled.
Structural members according to the present invention are advantageously used for the construction of vehicle body frames, although these can of course also have other structural members. The new structural members for the construction of aircraft are also ribbed. But they are also used for boat hull frames, as well as for movable or stationary frame or half-timbered structures.
The constructions in question can both partially and entirely consist of structural members according to the invention.
In the drawings execution examples are shown.
Fig. 1 shows a cross-section through a structural member, which consists of two double-web T-profiles with inserted standing respectively. Gusset plate is put together. To illustrate different types of fastening, the fastening of the connecting plate is on one side. by riveting, shown on the other side by screwing.
Normally, of course, you will use either one or the other type of attachment; Fig. 2. is a view of the construction member of Fig. 1. On the left, a long connecting plate is indicated, on the right a shorter web; Fig. 3 shows another view of a structural member in which the double-web profiles go from left to right from each other by, for example, the moment of resistance increases accordingly, the wax sen of the bending moment to the right.
In this figure, the connecting plates are also drawn as diagonal struts; 4 shows a double-continuous T-profile; the flange is slightly bent on the left and right in the direction of the web for the purpose of stiffening.
Of course, the flange can have any other suitable shape. Fig. 5 shows a double-web T-profile which has been drawn from a pipe or rolled GE;
6 and 7 illustrate double-web profiles which have been produced from a sheet metal strip; Fig. 8 shows the section through a construction member which is made from a double-web T-profile with an inserted, normal T-profile.
In this case, only a double-web profile is used; Fig. 9 shows another game Ausführungsbei, in which two arbitrarily shaped angle profiles BEZW. Angle plates are connected to a double-web profile; Fig. 10 shows the use of construction members according to the invention in a road vehicle body frame. It represents a frame. From the node a to the node <I> b </I> the post of the structural member tapers, since greater forces occur below than above.
The double-web profiles then diverge again from node b,, da. there act like the greater forces. In order to make things easier and to save material, this post is instead of a series of shorter standing sheets. provided with a long sheet as a connecting element between the double-web profiles. c represents a profiled belt which is pulled through the post. The Darge presented training of the structural member allows the attachment of straps and other transverse to the support plane.
Elements without affecting the strength of the support at the point of intersection due to an interruption. would have to be. The indicated belt c has, for example, a U-profile. In order that an example of a full-walled composite coupling element according to the invention is illustrated, the upper cross member of the example according to FIG. 10 has been drawn with a single sheet metal strip as a connecting element between the two double-web profiles.
At junction a, the inner double-web profile of the post goes without interruption in .den lower cross member, in which it then forms the upper double-web profile. The outer double-web profile of the post can also be arranged in such a way that it merges into the lower cross member without interruption at node a. At the node a, the double-web profiles are connected with a gusset plate d.
The lower cross member shows how, for example, a truss can be developed. As connecting cross bars between tween the double-web profiles, Pro filstücks are shown; Fig. 11 shows a section along s-s of Fig. 10 on a larger scale.
As a rule, light metals may only be cold-bent, which very often makes desired shaping work impossible or makes it very expensive. In the construction element according to the invention, the shaping can easily be achieved by cold bending by the two pro files, which can be given a relatively small resistance torque, slightly bent individually and only then combined who the.
A single pressed or rolled profile with the same moment of inertia as the composite beam could never undergo the same bending work.
The present invention makes it possible to meet a basic principle of all metal constructions without additional work and without loss of economic viability, namely symmetrical carriers and nodes to be produced and to ensure good connectivity.
For light metal constructions it is noteworthy that the rivets in the double-web profile are only subjected to double-cut and faultless loads when they are sheared off.
The assembly of the profile-like construction member with the help of one or two double-web special profiles and standing or gusset plates pushed into them bie tet, the following. The great advantage that resistance and inertia moments can largely be adapted to the moment curve, which enables a very economical construction.
A single special profile can be used for the most varied of constructions, which is an advantage for manufacturing and storage. The appropriate measures can readily be taken to simplify and improve connection work between a construction element according to the invention and any other construction element as possible. Longitudinal members in a car body, for example, can be pushed through in one piece without individual connection points having to be weakened.
The structural members according to the invention are preferably made of light metal, for example high strength aluminum alloy; However, other suitable metals, for example high-quality steel, can also be considered.