阅读说明：本技术 用于制造载具的横梁的方法以及载具的横梁 (Method for manufacturing a crossbeam of a carrier and crossbeam of a carrier ) 是由 托尔斯滕·内贝尔 沃尔夫冈·埃尔肯 沃尔夫冈·舒尔策 梅米什·蒂尔亚基 于 2019-06-27 设计创作，主要内容包括：一种用于制造载具的横梁的方法,所述方法具有以下步骤：通过平面滚压成形从均匀厚度的板材提供具有不同的厚度以及预制轮廓的工件以实现不同的局部厚度并且切割出所述工件；以及弯曲滚压成形所述工件以形成具有横截面的横梁,所述横截面具有彼此相对布置的至少两个凸缘和位于其间的腹板,相对布置的凸缘的间距沿着所述横梁的纵向延伸部是非恒定的,并且至少所述腹板的厚度曲线由所述平面滚压成形的步骤确定。所述局部厚度和所述预制轮廓以如下方式选择,使得在弯曲滚压成形之后,所述横梁的几何形状与预先确定的几何形状相对应,所述预先确定的几何形状具有所述腹板的不同的厚度和高度以及所述凸缘的沿着所述横梁的纵向延伸部不同成形的区域。(A method for manufacturing a beam of a vehicle, the method having the steps of: providing workpieces of different thicknesses and pre-profiles from a sheet of uniform thickness by planar roll forming to achieve different local thicknesses and cutting out the workpieces; and bending the roll formed workpiece to form a cross-beam having a cross-section with at least two flanges disposed opposite each other and a web therebetween, the spacing of the oppositely disposed flanges being non-constant along the longitudinal extension of the cross-beam, and at least the thickness profile of the web being determined by the step of planar roll forming. The local thickness and the preform profile are selected in such a way that, after the bending roll forming, the geometry of the cross beam corresponds to a predetermined geometry with different thicknesses and heights of the webs and differently shaped regions of the flanges along the longitudinal extension of the cross beam.)

用于制造载具的横梁的方法以及载具的横梁

技术领域

本发明涉及一种用于制造载具的横梁、尤其地板结构的横梁的方法，以及一种载具的横梁。

背景技术

较大型的交通工具可以具有地板结构，该地板结构被布置在与主结构连接的横梁上。在交通飞行器中，这些横梁例如可以由金属材料组成，这些金属材料是借助于从一种卷筒展开并且经由辊被轧制的带状材料制成的。经此，带状材料被成形为获得期望的轮廓。用于减轻横梁重量的凹部和孔通过冲压和深冲、激光切割或其他工艺制造。

例如，DE 10 2005 060 252 A1示出了一种用于制造载具的横梁或结构构件的方法，其中使用具有滚压或轧制的成型工位。

DE 10 2009 060 694 B4公开了一种用于飞行器的地板结构的横梁，该横梁具有腹板，该腹板能够通过其彼此背离的端部区段结合在飞行器机身的相对的结构区段上，其中该腹板具有至少一个台阶区段，该台阶区段由该腹板在其竖直轴线方向上的偏移部构成，其中该台阶区段相对于相邻的腹板区段是横截面渐缩的，并且腹板区段分别具有相对于端部区段凹进的下边缘区段。因此尤其可以将系统管线方便地铺设在横梁下方。

发明内容

虽然通过使用滚压和轧制能够容易地对板材实施变形，但用于飞行器的横梁的相对复杂的造型也需要同样复杂的制造工艺。除纯变形外，这也可能包括切削步骤。

本发明的目的在于，提出一种用于制造横梁的方法，其中使尽可能容易的制造成为可能并且尤其能够省去切削工艺步骤。

该目的通过一种根据本发明的方法来实现。有利的改进方案和实施方式可以自下文的描述中得知。

提出一种用于制造载具的横梁的方法，所述方法具有如下步骤：通过平面滚压成形从均匀厚度的板材提供具有不同的厚度以及预制轮廓的工件以实现不同的局部厚度并且切割出所述工件；以及弯曲滚压成形所述工件以形成具有横截面的横梁，所述横截面具有相对布置的至少两个凸缘和位于其间的腹板，其中相对布置的凸缘的间距沿着所述横梁的纵向延伸部是非恒定的，并且至少所述腹板的厚度曲线由所述平面滚压成形的步骤确定，并且其中所述局部厚度和所述预制轮廓以如下方式选择，使得在所述弯曲滚压成形之后，所述横梁的几何形状与预先确定的几何形状相对应，所述预先确定的几何形状具有所述腹板的不同的厚度和高度以及所述凸缘的沿着所述横梁的纵向延伸部不同成形的区域。

因此，当提供具有均匀厚度的板材作为初始基材时，根据本发明的方法具有三个基本的主步骤以便制造横梁。

通过平面滚压成形的步骤实现工件不同的局部厚度，这些不同的局部厚度随后确定腹板和/或凸缘的厚度。在此可以产生具有最大的材料厚度的区域和具有最小的材料厚度的多个第二区域，其中具有位于其间的厚度的其他区域或近似厚度的过渡区域是可能的。因此，预制轮廓可以被看做为横梁的几何展开。对于横梁的准备而言，切割出平坦的材料也是基本的步骤。

平面滚压成形和切割可以以不同的顺序实现。在具有非常均匀的厚度的板材的情况下，在一种变体中可能首先切割出具有临时预制轮廓的工件，以便在后续通过平面滚压成形将该工件加工成一定的厚度。由此除期望的厚度曲线外还产生期望的预制轮廓。临时预制轮廓的确定取决于板材在后续的平面滚压成形中的横向收缩。为此，临时预制轮廓可以例如在重复的过程中产生，以便确保随后的预制轮廓的可再现的精度。

然而，也可以首先通过平面滚压成形实施对板材的厚度的加工，从而使得得到期望的厚度曲线。随后，工件可以直接以相配的预制轮廓从已加工的板材中切割出来。

因此，切割出的工件具有期望的厚度曲线并且具有适用于进一步变形的预制轮廓。该预制轮廓对横梁的后续空间形状起决定性作用，原因在于该预制轮廓以如下方式选择，使得在接下来的弯曲滚压成形之后直接产生期望的横梁的形状。这意味着，所得到的横梁的所有外轮廓与预先规定的外轮廓相对应，并且通过平面滚压成形实现腹板和凸缘的全部厚度。因此，在弯曲滚压成形之后不需要对横梁进行切削方面的精加工，以便获得腹板和凸缘的期望的外轮廓和期望的材料厚度曲线。

例如以滚压成型的形式实施的弯曲滚压成形被设置成通过弯曲工件的各个面区域从平坦的工件中制造横梁形式的空间构型。在此尤其可以使用成型装置，该成型装置将弯曲实施为呈轧制成型、滚压成形或冷轧制的形式的轧制弯曲。在此过程中，工件被引导通过多个轧辊对，这些轧辊对以如下方式布置并且构成，使得这些轧辊对对工件施加变形。通过使工件容易地或者重复地通过最终实现期望的轮廓形状。可以设想的是，使用的设备的各个轧辊对被布置为空间固定的，从而使得这些轧辊对构成一种轧制机列，并且在使工件容易地通过后实现期望的造型。为此替代性地，这些轧辊对也可以被布置在不同的位置处并且尤其可以是以计算机控制的方式进行移动。在厚度跃变的情况下，通过这种方式的移动的、受控制的辊是有用的，以便保证待制造的横梁的尺寸稳定性。因此可能的是：在横梁的设计中实现较强烈的局部偏移而不需要延长轧制机列。然而，这可能是如下的替代性选择，其中在一侧将卷筒上的板材引入并且在另一侧将制成的横梁连续地输出，这些横梁随后仅需要被分离开。

因此，从根据本发明的方法中得到一种横梁，该横梁例如适用于在飞行器中支承地板结构。这意味着，横梁能够通过两个彼此相对的端部被安装在飞行器的主结构上并且相对于飞行器机身的纵向轴线横向地延伸。因此，至少两个彼此相对布置的凸缘可以被定位在横梁的顶面和底面上，其中凸缘中的布置在顶面上的一个凸缘可以承载地板结构的地板导轨或类似物。

尤其，该载具可以是飞行器，从而使得该方法尤其也可以是用于制造飞行器的横梁的方法。

在一个有利实施方式中，所述弯曲滚压成形以如下方式实施，使得在至少一个第一区段中的相对布置的凸缘的间距小于所述横梁的其余部分中的间距。当设置有在飞行器运行中存在较小的机械负载的第一区段时，这种所得到的腹板高度的变化可以导致适应负载地适配于横梁的面积惯矩。对此假设的是，例如预期的是在横梁的中间区域中有最大的机械应力，从而使得在此处应存在例如最大的面积惯矩。在横梁的其他区域可能实现的是横梁的轮廓的其他设计，这些设计适配于例如较小的机械负载并且此外还允许在横梁的底面上引导管线穿过。

在一个优选实施方式中，在所述弯曲滚压成形中制造至少第一凸缘和至少第二凸缘，其中所述第一凸缘具有沿着所述横梁的纵向延伸部的连续平坦的支撑面，并且其中所述第二凸缘沿着所述横梁的纵向延伸部与所述第一凸缘间隔不同的距离。因此，至少第一凸缘被设置成当横梁已安装在飞行器机身的主结构上时被定位在横梁的顶面上。因此，第二凸缘位于横梁的底面上并且沿竖直方向与第一凸缘间隔不同的距离。为了考虑到在一定区域中可以小于其他相邻区域中的机械负载，第二凸缘中的一部分可以具有小于其他相邻部分中的距离第一凸缘的间距。因此，第二凸缘在底面上的偏移或凹入部可以提供用于引导电管线或其他管线穿过的容纳空间。

在一个有利实施方式中，所述预制轮廓以如下方式选择，使得在所述横梁的至少一个区段中存在朝向所述第一凸缘的方向的凹入部。该凹入部可以被用于紧贴着横梁安装管线。优选地，该凹入部可以以如下方式构造，使得所提供的管线可以与第二凸缘的相邻区域尽可能齐平地安装。进一步有用的是，将凹入部设置成具有均匀的、连续的并且无突然的改变而实施的曲率曲线。由此可以避免切口效应和应力峰值。

在一个同样优选的实施方式中，设置有两个第一区段，所述第一区段偏心地在所述横梁上彼此间隔开地布置。这两个第一区段可以被布置在横梁的两个不同的半部中，从而使得横梁的两侧均被设计为尤其是在底面引导管线穿过。

在一个特别优选的实施方式中，所述平面滚压成形以如下方式实施，使得板材厚度在所述横梁的中间区域中是最大的。由此导致的结果是，在此实施方式中，横梁的腹板的厚度在横梁的中部是最大的。这还可以进一步涉及凸缘的厚度，因此在中间区域中该凸缘的厚度可能是最大的。总而言之由此提供最大的面积惯矩，该最大的面积惯矩导致在横梁的中心的区域中特别高的机械稳定性。

在另一个有利的实施方式中，所述平面滚压成形以如下方式实施，使得所述第一区段的区域中的板材厚度小于相邻区段中的板材厚度。这因此实现在第一区段中的较小的腹板厚度，并且如果需要，实现较小的凸缘厚度，在该第一区段中可能存在用于引导管线穿过的凹入部。由此，面积惯矩在该区域中是减小的。

优选地，所述平面滚压成形以如下方式实施，使得在不同板材厚度的两个区段之间布置有过渡区域，在所述过渡区域中厚度连续地减小并且所述过渡区域连续地连接到相邻的两个区域。这种过渡区域阻止板材的台阶形改变的厚度的形成并且阻止由此产生的稳定性的不连续性。因此可以避免切口应力和类似的应力。

本发明还涉及一种用于载具的横梁，所述横梁具有彼此相对布置的至少两个凸缘和位于其间的腹板，其中相对布置的凸缘的间距沿着所述横梁的纵向延伸部是非恒定的，并且至少所述腹板的厚度沿着所述横梁的纵向延伸部是非恒定的，并且其中所述横梁通过非切削的成形工艺制成。尤其，该非切削的成形工艺是上文描述的用于制造载具的横梁的方法。

通过非切削的制造过程可以在制造横梁时显著地节省时间，并且同时横梁的力学性质由于以板材为基础的变形而被选择为非常平衡的并且均匀的。

在一个有利实施方式中，在至少一个第一区段中的相对布置的凸缘的间距小于所述横梁的其余部分中的间距。

优选地，所述第一凸缘具有沿着所述横梁的纵向延伸部连续平坦的支撑面，其中所述第二凸缘沿着所述横梁的纵向延伸部与所述第一凸缘间隔不同的距离。

在另一个有利的实施方式中，在所述横梁的至少一个区段中可以存在所述第二凸缘的朝向所述第一凸缘的方向的凹入部。

此外，本发明涉及一种载具，所述载具具有载具结构和具有上文描述的特征的至少一个横梁，所述横梁被固定在所述载具结构上。所述载具尤其为飞行器。优选地，所述载具可以具有机身，所述机身具有作为载具结构的机身结构，其中在所述机身结构上布置有横向于所述机身的纵向轴线的多个横梁。

附图说明

本发明的其他特征、优点和应用可能性由以下对实施例和附图的说明得出。在此，所有所描述的和/或图示的特征自身和以任意组合构成本发明的主题，而与其在单独权利要求中或其所引用的权利要求中的关系无关。此外，在附图中相同的附图标记代表相同或相似的物体。

图1示出了所述方法的各个步骤的示意性图示。

图2示出了连接到隔框的横梁的局部剖切图示。

图3示出了在横梁的底面上具有四个凹入部的变体。

图4示出了在横梁的底面上具有一个凹入部并且在顶面上具有一个凸起部的变体。

图5示出了带有机身和布置在其中的横梁的飞行器。

具体实施方式

图1以示意性图示示出了根据本发明的方法2的过程。首先，提供具有均匀厚度的板材4。

随后，通过平面滚压成形以如下方式加工板材4，使得局部厚度发生改变。

例如，在板材4上产生三个第一区域12，这些第一区域具有最大厚度(T_最大)。设置有两个第二区域14，这些第二区域被布置在第一区域12之间并且在此示例性地具有最小的材料厚度(T_最小)。在所有第一区域12和第二区域14之间设置额外的、以具有厚度Tt的过渡区域形式的第三区域16，在这些第三区域中实现厚度T_最大至T_最小的连续过渡。因此，工件6被适配成使待制造的横梁设有适应负载的壁厚。

具有预制轮廓10的平坦的工件6从这样加工的板材中切割出来。在这里，预制轮廓10是确定工件6的形状的外轮廓。

替代于此，在平面滚压成形之前也可能从板材4中切割工件6。那么该工件6可能首先具有临时预制轮廓8。在平面滚压成形之后，由于工件6的横向收缩得到期望的预制轮廓10，该预制轮廓是下一个步骤的基础。

随后，通过弯曲滚压成形使工件6成形为横梁18。这尤其通过对工件6在边缘侧连续地弯曲来实施，以获得期望的形状。横梁18具有一系列不同的横截面20a至20f，这些横截面分别具有两个彼此相对布置的凸缘22a和24a至22f和24f。两个凸缘22a至22f和24a至24f分别包围腹板26，该腹板沿着横梁18的纵向延伸部具有非恒定的高度。横截面20a被布置成靠近横梁18的第一端部36，而横截面20f被定位成靠近横梁18的中部。因此实际上，横截面20a至20f展示了横梁18的一个半部。另一个半部可以以相同的方式构造。

所得到的横梁18具有平坦的支撑面28，该支撑面被配置为在横梁18已安装在飞行器机身中时接纳地板结构。该地板结构可以例如以地板导轨或其他支撑件的形式实现，在这些地板导轨或其他支撑件之间布置地板。

第二凸缘24a至24f被布置在其上的底面30示例性地具有两个凹入部32和34，在这些凹入部中腹板26的高度尤其小。这些凹入部32和34可以被用于在横梁18的底面上引导管线通过。进一步设置横梁的两个彼此相对的端部36和38，以用于将横梁18固定在飞行器机身的主结构上。这例如可能通过铆接或栓接实现。

图2示出了已安装的横梁18，该横梁在作为载具结构或机身结构的隔框40的两个彼此相对的固定区域之间延伸。如示意性表明的，横梁18的轮廓横截面以适应负载的方式形成。根据本发明的横梁18在相对于具有较小负载的区域中的较大负载位置处具有较大的腹板高度，而传统的、例如具有轮廓44的横梁具有连续恒定的腹板高度。设置至少两个第一区段41，横梁18的轮廓横截面在这些第一区段中具有面积惯矩，该面积惯矩明显小于平均面积惯矩。在此处例如存在最小的腹板高度和尽可能小的轮廓横截面。在第二区段43中，面积惯矩是最大的，并且存在具有最大轮廓横截面的最大的腹板高度。背离端部36和38存在两个第三区段45，这些第三区段在尺寸方面具有中间腹板高度和中间轮廓横截面。

此外，图3示出了具有布置在其中的横梁48的机身横截面46的总体视图，该横梁通过彼此相对的端部36和38固定在隔框40上并且坐落在支撑杆42上。除不同的厚度外还可以产生不同的局部轮廓横截面，这些局部轮廓横截面也表现在不同的凸缘尺寸和不同的凸缘厚度上。这里示例性地设置四个第一区段50，这些区段具有最小的轮廓横截面。经此，与在其上布置有地板支撑件54的直的顶面52相结合，在底面上形成四个凹入部56。这些凹入部导致能够沿着横梁48的底面引导管线。以两个剖切图示A-A、B-B和C-C示出了可能的轮廓横截面，这些轮廓横截面可以具有不同的局部厚度和形状。图示C-C中的轮廓横截面例如属于横梁48的中部并且包含C形轮廓，该C形轮廓具有腹板的局部较小的厚度以及凸缘的平行于腹板延伸的端部边缘。属于A-A和B-B的轮廓横截面例如被布置在端部36上以及被布置在具有支撑杆42的固定区域中。

图4示出了横梁58的另一种变体，该横梁具有较大的、居中的凹入部60，该凹入部又反映为在顶面上居中的凸起部62。在该凸起部处此外还布置有地板支撑件64，该地板支撑件彼此平行并且彼此间隔开地延伸。地板支撑件64的结构高度适配于居中的凸起部62。总而言之这些地板支撑件定义相同的顶部边界。

最后，图5示出了飞行器66，该飞行器具有机身68，该机身具有在其中构造的内部空间70，在该内部空间中布置有至少一个这种横梁18、48或58。

补充性地可以指出，“具有”并不排除其他的元件或步骤，并且“一个”或“一种”不排除多数。此外还可以指出，可以使用已经参照上述实施例之一描述的特征还有与上文描述的另外实施例的其他特征的组合。权利要求书中的附图标记不应视为限制。