CH623646A5 - Flat double-walled component with at least one convex wall, method for its manufacture and its use as a roof-like cover for a commercial vehicle cab - Google Patents

Flat double-walled component with at least one convex wall, method for its manufacture and its use as a roof-like cover for a commercial vehicle cab Download PDF

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein flächiges doppelwandiges Bauteil, bei dem wenigstens eine der beiden Wände zur Erhöhung der Beulsteifigkeit eine Bombierung aufweist, wie z.B. Fahrzeugkarosserieteil oder Behälter. The invention relates to a flat, double-walled component in which at least one of the two walls has a crown to increase the buckling stiffness, e.g. Vehicle body part or container.

An solche Bauteile wird im allgemeinen die Forderung hoher Steifigkeit gegen Einbeulung und/oder nach Begehbarkeit gestellt, d.h. sie müssen so steif gebaut sein, dass sie bei Betreten durch eine Durchschnittsperson nicht einbeulen. Zur Erfüllung dieser Forderung sind bisher bekannte doppelwandi-ge Bauteile entweder mit einem Netz von Versteifungsrippen zwischen den beiden Wänden versehen, oder aber, wenn nur wenige Versteifungsrippen vorgesehen sind, mit einer Oberschale, deren Wandstärke relativ hoch ist. Entsprechend ist das Gewicht solcher Bauteile sehr gross, was nicht nur Nachteile für die Handhabung im praktischen Betrieb bringt, sondern was auch die Herstellkosten für solche Bauteile entsprechend gross werden Iässt. Such components are generally required to have high rigidity against denting and / or accessibility, i.e. they have to be built so stiff that they do not bulge when entered by an average person. To meet this requirement, previously known double-walled components are either provided with a network of stiffening ribs between the two walls or, if only a few stiffening ribs are provided, with an upper shell, the wall thickness of which is relatively high. Accordingly, the weight of such components is very large, which not only brings disadvantages for handling in practical operation, but also makes the manufacturing costs for such components correspondingly large.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein doppelwandig ausgeführtes Bauteil zu schaffen, das die Forderung nach hoher Beulsteifigkeit bzw. Begehbarkeit voll erfüllt und dennoch geringes Gewicht aufweist. Vorzugsweise sollen die Einzelschalen des Bauteils dabei aus Karosserieblech üblicher Stärke, d.h. aus Stahlblech von etwa 0,75 bis 1 mm Dicke bestehen. The object of the present invention is therefore to create a double-walled component which fully meets the requirement for high buckling stiffness or walkability and yet has low weight. Preferably, the individual shells of the component should be made of body panel of conventional thickness, i.e. made of sheet steel of about 0.75 to 1 mm thick.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass der Zwischenraum zwischen den beiden Wänden mit Polyurethanhartschaum ausgeschäumt ist. To achieve this object, it is proposed according to the invention that the space between the two walls is foamed with rigid polyurethane foam.

Diese erfindungsgemässe Lösung erfüllt die gestellten Aufgaben, indem gleichzeitig hohe Steifigkeit und geringes Gewicht erreicht werden. This solution according to the invention fulfills the tasks set by simultaneously achieving high rigidity and low weight.

Bisher werden solche Bauteile in der Weise hergestellt, dass 5 die beiden Wände oder Schalen des doppelwandigen Bauteils vor dem Zusammenfügen, das im Regelfall durch Schweissung erfolgt, auf ihre endgültige Form gebracht werden, wobei diese Formgebung im Regelfall durch einen Press- bzw. Ziehvorgang ausgeführt wird. Dieses herkömmliche Verfahren ist unter an-! öderem deshalb besonders aufwendig, weil die Press- bzw. Ziehwerkzeuge sehr teuer in ihrer Herstellung sind, insbesondere dann, wenn es sich um Werkzeuge für grossflächige Bauteile wie z.B. Fahrzeugkarosserieteile handelt. Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass mit einem Werkzeug jeweils i5 nur eine festgelegte Bauform hergestellt werden kann und dass bei geringfügigen Änderungen dieser Bauform bereits ein neues Press- bzw. Ziehwerkzeug gebraucht wird. So far, such components have been produced in such a way that the two walls or shells of the double-walled component are brought to their final shape before being joined, which is usually done by welding, this shaping usually being carried out by a pressing or drawing process becomes. This conventional process is among others! Another reason why it is particularly complex is that the pressing or drawing tools are very expensive to manufacture, especially when it comes to tools for large-area components such as e.g. Vehicle body parts acts. A further disadvantage of this method is that only one defined design can be produced with a tool in each case and that a small pressing or drawing tool is already used if there are slight changes to this design.

Im weiteren betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemässen Bauteils, das auf teure 20 Press- bzw. Ziehwerkzeuge verzichten kann und das darüber hinaus grosse Anpassungsfähigkeit in Bezug auf unterschiedliche Bauteilkonturen aufweist. Furthermore, the invention also relates to a method for producing the component according to the invention, which can do without expensive pressing or drawing tools and which also has great adaptability in relation to different component contours.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass aus ebenen Platten ein Hohlkörper zusammenge-25 baut wird und danach in der bzw. in jeder Platte durch gesteuertes Ausschäumen mit Polyurethanschaum die Bombierung in ihrer endgültigen Form erzeugt wird. To achieve this object, it is proposed according to the invention that a hollow body is assembled from flat plates and then the crowning is produced in its final form in or in each plate by controlled foaming with polyurethane foam.

Entsprechend diesem erfindungsgemässen Verfahren wird also die Formänderung der Bauteilwände bzw. -schalen durch 30 den Schaumdruck des Polyurethanschaums bewirkt. Der wesentliche Vorteil des Verfahrens besteht darin, dass Press- bzw. Ziehwerkzeuge für eine Bombierung der in Rede stehenden Bauteile entfallen können und damit die Herstellung solcher Bauteile sich in ganz erheblichem Masse verbilligt. Ausserdem 35 kann durch geringfügige Änderung der Verfahrensparameter bzw. der Halbzeuge eine grosse Vielfalt von unterschiedlichen Bauteilen hergestellt werden. According to this method according to the invention, the shape change of the component walls or shells is brought about by the foam pressure of the polyurethane foam. The main advantage of the method is that pressing or drawing tools for crowning the components in question can be dispensed with and thus the manufacture of such components is made very cheap. In addition, a large variety of different components can be produced by slightly changing the process parameters or the semi-finished products.

Vorzugsweise soll der Verformungsgrad des Bauteils durch Abstimmung der Wandstärke des herzustellenden Bauteils und 40 der Zusammensetzung und Menge des Schaums eingestellt werden. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, Bauteile unterschiedlichster Beulsteifigkeit und unterschiedlichsten Eigengewichts herzustellen, so dass der Anwendungsbereich der Bauteile sehr vielfältig ist. The degree of deformation of the component should preferably be adjusted by coordinating the wall thickness of the component to be produced and the composition and amount of the foam. This results in the possibility of producing components with a wide range of buckling stiffness and a wide variety of dead weights, so that the area of application of the components is very diverse.

45 In weiterer Ausbildung des Verfahrens wird vorgeschlagen, durch unterschiedliche Steifigkeit der beiden Wände bzw. Schalen des Bauteils vor der Ausschäumung eine Bombierung nur einer der beiden Wände herbeizuführen. Die unterschiedliche Steifigkeit der beiden Wände bzw. Schalen kann dabei entweder so durch unterschiedliche Wandstärken erreicht werden oder aber auch durch Verrippung einer der beiden Wände. Schliesslich besteht eine weitere Möglichkeit darin, aus den beiden Platinen bestehende Halbzeuge einseitig auf einer ebenen Unterlage aufzuspannen, wodurch dann eine Bombierung infolge des 55 Schaumdruckes nur bei der anderen freistehenden Wand erfolgen kann. 45 In a further embodiment of the method, it is proposed that only one of the two walls be cambered by different stiffness of the two walls or shells of the component before the foaming. The different stiffness of the two walls or shells can either be achieved by different wall thicknesses or by ribbing one of the two walls. Finally, there is a further possibility of clamping the semi-finished products consisting of the two blanks on one side on a flat surface, which means that the foam can only be cambered on the other free-standing wall.

Diese Art der Aufspannung des Halbzeugs ist insofern von besonderem Vorteil, als aufgrund vorangehender Arbeitsgänge, wie z.B. Einschweissen von Versteifungsrippen oder anderer 60 Veränderungen der nicht zur Bombierung vorgesehenen Wand diese eine ungewollte Ausbeulung aufweisen kann, die dann durch den Schaumdruck, der die Wand über ihre ganze Fläche auf die ebene Unterlage presst, restlos beseitigt wird. This type of clamping of the semi-finished product is of particular advantage in that due to previous operations, e.g. Welding stiffening ribs or other changes to the wall not intended for the crowning may have an unwanted bulge, which is then completely eliminated by the foam pressure that presses the wall over its entire surface onto the flat surface.

Zur Herstellung von Sicken oder punktförmigen Unstetig-65 keitsstellen in den zu bombierenden Schalen kann in der Weise erzielt werden, dass vor dem Ausschäumen Verbindungsstege zwischen den beiden Bauteilwänden angebracht werden, die eine Ausbeulung an den Verbindungsstellen verhindern. For the production of beads or punctiform discontinuities in the shells to be cambered, it can be achieved by connecting webs between the two component walls before foaming, which prevent bulging at the connection points.

3 3rd

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Ein bevorzugtes Anwendungsbeispiel des Verfahrens ist die Herstellung eines doppelwandigen runden Dachlukendeckels mit einem Durchmesser im Bereich von 800 mm und mit einer durch Rippen versteiften Schale oder Wand, wobei zur Erzielung der Bombierung der zweiten Wand bzw. Schale folgende Verfahrensparameter angewendet werden: A preferred application example of the method is the production of a double-walled round roof hatch cover with a diameter in the range of 800 mm and with a shell or wall stiffened by ribs, the following process parameters being used to achieve the crowning of the second wall or shell:

Blechstärke der zu bombierenden Wand: etwa 1 mm, Schaumspezifikation: 2-Komponenten-Schaum mit den Komponenten A und B im Gewichts-Verhältnis A:B = 100, wobei A eine Zusammensetzung aus hydroxylhaltigem Polyäther mit Reaktionszusätzen wie Wasser und tertiären Aminen und B Di-phenylmethan-4,4-Diisocyanat ist. Sheet thickness of the wall to be cambered: about 1 mm, foam specification: 2-component foam with components A and B in the weight ratio A: B = 100, where A is a composition of hydroxyl-containing polyether with reaction additives such as water and tertiary amines and B Di -phenylmethane-4,4-diisocyanate.

Schaummenge: 100 g/1 Hohlraum, bezogen auf den Hohlraum vor der Ausschäumung. Foam quantity: 100 g / 1 cavity, based on the cavity before foaming.

In diesem Fall kann trotz der geringen Blechstärke der zu bombierenden Wand diese aufgrund der zusätzlichen Druckfestigkeit des Schaumkerns eine hohe Beulsteifigkeit erzielt werden. In this case, despite the thin sheet thickness of the wall to be cambered, this can be achieved with a high buckling stiffness due to the additional pressure resistance of the foam core.

Die Erfindung sieht weiter vor, das erfindungsgemässe Bauteil als Dachlukendeckel, insbesondere für das Dach des Fahrerhauses eines Lastkraftwagens zu verwenden. Da sich für einen Dachlukendeckel üblicher Grösse im Durchmesserbereich zwischen Vz und 1 m durch die erfindungsgemässe Ausführung mehrere kg Gewicht einsparen lassen, werden die Herstellkosten eines Dachlukendeckels bereits durch eine Materialersparnis erheblich gesenkt, ganz zu schweigen von der weiteren auf Arbeitszeiteinsparung zurückzuführenden Erniedrigung der The invention further provides for the component according to the invention to be used as a hatch cover, in particular for the roof of the cab of a truck. Since several kg of weight can be saved for a roof hatch cover of a conventional size in the diameter range between Vz and 1 m by the design according to the invention, the manufacturing costs of a roof hatch cover are already considerably reduced through material savings, not to mention the further reduction in working time savings

Herstellkosten. DieAnwendung der Ausschäumung bei einem Dachlukendeckel bringt insofern einen ganz besonders grossen Vorteil, als ein solcher Dachlukendeckel von Hand häufig bewegt werden muss und dabei auch anzuheben ist, wobei das s Gewicht eines solchen Deckels also eine ganz besonders grosse Rolle spielt. Manufacturing costs. The use of the foaming in a hatch cover brings a particularly great advantage in that such a hatch cover has to be moved frequently by hand and also has to be lifted, the weight of such a cover therefore playing a particularly important role.

In weiterer Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Deckel Kreisform aufweist und die Aussenwand leicht bombiert ist. Diese an sich für Dachluken bekannten geometri-10 sehen Merkmale tragen dazu bei, die Festigkeit weiter zu erhöhen. In a further embodiment of the invention, it is proposed that the cover has a circular shape and the outer wall is slightly convex. These geometri-10 features, which are known per se for roof hatches, help to further increase the strength.

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen doppelwandigen Bauteils ist in der Zeichnung dargestellt. An embodiment of a double-walled component according to the invention is shown in the drawing.

15 Die Zeichnung zeigt einen Dachlukendeckel für das Fahrerhaus eines Lastkraftwagens. Der Dachlukendeckel besteht aus einer oberen bombierten kreisrunden Schale 1, deren Ränder abgekantet sind und aus einer unteren, ebenfalls mit abgekanteten Rändern versehenen kreisrunden Schale 2. Die Schalen 1 2o und 2 sind entlang ihrer abgekanteten Ränder im Bereich 3 am Umfang miteinander verbunden. Die untere Schale 2 weist eine Einbuchtung 4 für die Aufnahme eines Verschlussmechanismus auf. An einer Stelle des Umfangs der oberen Schale 1 ist radial nach innen reichend eine Versteifung 5 vorgesehen, die einen Haltearm 6 des Dachlukendeckels aufnimmt. Der Hohlraum zwischen der oberen Schale 1 und der unteren Schale 2 ist mit einer Polyurethanschicht 7 vollständig ausgeschäumt. 15 The drawing shows a hatch cover for the cab of a truck. The hatch cover consists of an upper curved circular shell 1, the edges of which are folded, and a lower circular shell 2, also provided with folded edges. The shells 1 2o and 2 are connected to one another along their folded edges in area 3 at the circumference. The lower shell 2 has an indentation 4 for receiving a locking mechanism. At one point on the circumference of the upper shell 1, a stiffening 5 is provided which extends radially inwards and receives a holding arm 6 of the hatch cover. The cavity between the upper shell 1 and the lower shell 2 is completely foamed with a polyurethane layer 7.

25 25th

c c

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims (7)

623 646 PATENTANSPRÜCHE623 646 PATENT CLAIMS 1. Flächiges doppelwandiges Bauteil, bei dem wenigstens eine der beiden Wände zur Erhöhung der Beulsteifigkeit eine Bombierung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum zwischen den beiden Wänden mit Polyurethanhartschaum ausgeschäumt ist. 1. Flat double-walled component in which at least one of the two walls has a crown to increase the buckling stiffness, characterized in that the space between the two walls is foamed with rigid polyurethane foam. 2. Verfahren zur Herstellung des flächigen doppelwandigen Bauteils nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus ebenen Platten ein Hohlkörper zusammengebaut wird und danach in der bzw. in jeder Platte durch gesteuertes Ausschäumen mit Polyurethanschaum die Bombierung in ihrer endgültigen Form erzeugt wird. 2. The method for producing the flat double-walled component according to claim 1, characterized in that a hollow body is assembled from flat plates and then the crowning is produced in its final form in or in each plate by controlled foaming with polyurethane foam. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verformungsgrad der bzw. jeder Wand durch Abstimmung der Plattenstärke und der Zusammensetzung und Menge des Schaumes eingestellt wird. 3. The method according to claim 2, characterized in that the degree of deformation of the or each wall is adjusted by coordinating the plate thickness and the composition and amount of the foam. 4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine unterschiedliche Steifigkeit der beiden Platten eine Bombierung nur in einer der beiden Platten während des Ausschäumens erzeugt wird. 4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that a crowning is generated only in one of the two plates during the foaming by a different stiffness of the two plates. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensparameter: 5. The method according to any one of claims 2 to 4, characterized by the following process parameters: Blechstärke der zu bombierenden Wand: etwa 1 mm, Schaumspezifikation: 2-Komponenten-Schaum mit den Komponenten A und B im Gewichts-Verhältnis A:B=100:105, wobei Sheet thickness of the wall to be cambered: about 1 mm, foam specification: 2-component foam with components A and B in the weight ratio A: B = 100: 105, where A eine Zusammensetzung aus hydroxylhaltigem Polyäther mit Reaktionszusätzen wie Wasser und tertiären Aminen und A is a composition of hydroxyl-containing polyether with reaction additives such as water and tertiary amines and B Diphenylmethan-4,4'-Diisocyanat ist, B is diphenylmethane-4,4'-diisocyanate, Schaummenge: 100 g/1 Hohlraum, bezogen auf den Hohlraum vor der Ausschäumung. Foam quantity: 100 g / 1 cavity, based on the cavity before foaming. 6. Verwendung des Bauteils nach Anspruch 1 als Dachlukendeckel für das Dach des Fahrerhauses eines Lastkraftwagens. 6. Use of the component according to claim 1 as a hatch cover for the roof of the cab of a truck. 7. Verwendung des Bauteils nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es Kreisform aufweist und eine Wand bombiert ist. 7. Use of the component according to claim 6, characterized in that it has a circular shape and a wall is convex.
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