DE102006053300A1

DE102006053300A1 - Sandwichbauteil

Info

Publication number: DE102006053300A1
Application number: DE200610053300
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dr. Mehn; Michael Haider; Gerhard Neis; Hans-Peter Eck
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2006-11-13
Filing date: 2006-11-13
Publication date: 2008-05-15

Abstract

Bei einem Sandwichbauteil mit oberen und unteren, unter Zwischenlage eines spezifisch leichten Innenkerns flächig miteinander verbundenen und randseitig an mindestens einem Anschlussteil befestigten Deckschichten wird erfindungsgemäß eine konstruktiv einfache und hochgradig last- und vor allen biegefeste und biegesteife, randseitige Anbindung des Sandwich am Anschlussteil dadurch erzielt, dass der Innenkern mit randseitig offenen, seitlich und auf der Rückseite jedoch vom Kernmaterial umgrenzten, taschenförmigen Aussparungen versehen ist und die Deckschichten im Bereich der Aussparungen unmittelbar miteinander und mit dem Anschlussteil verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Sandwichbauteil mit oberen und unteren, unter Zwischenlage eines spezifisch leichten Innenkerns flächig miteinander verbundenen und randseitig an mindestens einem Anschlussteil befestigten Deckschichten, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Es ist bekannt ( DE 202 01 477 U1 ), Sandwichbauteile randseitig in der Weise lastfest mit einem Anschlussteil zu verbinden, dass die Sandwichstruktur bis zum Bauteil-Außenrand fortgeführt und das Anschlussteil mit den beiden Deckschichten des Sandwichbauteils verklebt und/oder verschweißt wird. Hierfür werden jedoch konstruktiv aufwändige Anschlusselemente benötigt, die den Zwischenraum zwischen den Deckschichten der Sandwichstruktur überbrücken und mit jeder Deckschicht einzeln kraftübertragend verbunden sind. Ferner ist es bekannt, die Deckschichten von Sandwichbauteilen im Randbereich zusammenzuführen ( DE 10 2004 032 A1 , EP 1 000 690 B1 ) und gemeinsam mit dem Anschlussteil zu verbinden, wodurch nicht nur ein sauberer Randabschluss, sondern auch eine baulich einfache Krafteinleitung in beide Deckschichten erhalten wird. Ein wesentlicher Nachteil dieser Anschlussart liegt in der stark reduzierten Biegefestigkeit des Sandwichbauteils im randseitigen Verbindungsbereich.
Aufgabe der Erfindung ist es, das Sandwichbauteil der eingangs genannten Art so auszubilden, dass eine konstruktiv einfache und hochgradig last- und vor allem biegefeste und biegesteife, randseitige Anbindung des Sandwich- am Anschlussteil erzielt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Sandwichbauteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Aufgrund der besonderen Randgestaltung des Sandwichbauteils wird erfindungsgemäß eine baulich und fertigungstechnisch einfache Anbindung des Anschlussteils an beide Deckschichten gemeinsam erreicht, ohne dass es speziell geformter Verbindungselemente mit separater Krafteinleitung an den Deckschichten bedarf, und zugleich bleiben die mechanischen Eigenschaften und insbesondere die hohe Biegefestigkeit und -steifigkeit auch in den Anbindungsbereichen des Sandwichbauteils weitgehend unvermindert erhalten, da die Randzonen, in denen die Deckschichten unmittelbar zusammengeführt sind, lokal begrenzt und mehrseitig in die sich bis zum Bauteilrand erstreckende Sandwichstruktur eingebunden sind.
Aus Gründen einer präzisen und einfachen Bauteilherstellung sind die Deckschichten und der Innenkern vorzugsweise getrennt voneinander vorgefertigt und stoffschlüssig miteinander verbunden, nämlich zweckmäßigerweise verklebt oder verlötet.
Um das Anschlussteil innerhalb der Bauhöhe des Sandwichbauteils an diesem befestigen zu können, besitzt der Innenkern im Verbindungsbereich des Anschlussteils vorzugsweise eine reduzierte Wandstärke. Ferner empfiehlt es sich im Hinblick auf eine seriengerechte, qualitativ hochwertige Anbindung des Anschluss- am Sandwichbauteil, die Deckschichten randseitig mit dem Anschlussteil ebenfalls zu verkleben und/oder zu verschweißen. Weiterhin können die Deckschichten im Verbindungsbereich des Anschlussteils abgekantet sein, um so eine flächige Anbindung von Anschlussteilen in beliebiger Lage zu ermöglichen. Aus Korrosionsschutzgründen ist der Innenkern an den freien Außenrändern zweckmäßigerweise versiegelt, wobei für einen besonders wirksamen Korrosionsschutz eine polymere Beschichtung bevorzugt wird. Eine großflächige Anbindung des Anschlussteils an den Deckschichten der Sandwichstruktur lässt sich auf baulich einfache Weise dadurch erreichen, dass die eine Deckschicht im Randbereich planar und die andere konform zu den Aussparungen des Innenkerns abgestuft gestaltet ist. Schließlich wird als Material für das Sandwichbauteil wegen der vor allem für Kraftfahrzeugkarosserien günstigen thermischen und mechanischen Materialeigenschaften vorzugsweise ein Stahlblech für die Deckschichten und ein Aluminiumschaumstoff für den Innenkern verwendet, und der Schaumkern wird zur Verstärkung des Sandwichbauteils in den mit den Aussparungen versehenen Randbereichen verdichtet.
Die Erfindung wird nunmehr anhand mehrerer Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen in stark schematisierter Darstellung:
1 eine Explosionsdarstellung eines Sandwichbauteils nach der Erfindung mit den Deckschichten und dem Innenkern vor dem Zusammenbau;
2a, b einen Teilschnitt des Sandwichbauteils gemäß 1 im zusammengefügten Zustand längs der Linie a-a bzw. b-b;
3a, b eine der 2 entsprechende Darstellung einer modifizierten Ausführungsform; und
4 einen Teilschnitt eines im randseitigen Anbindungsbereich abgekanteten Sandwichbauteils.
Das in den 1 und 2 dargestellte Sandwichbauteil besteht aus einem Aluminium-Schaumkern 1 und oberen und unteren, metalllischen Deckschichten 2, 3, die getrennt vom Schaumkern 1 aus Stahlblech vorgefertigt und mit diesem vollflächig, z. B. durch einen warmhärtenden Strukturkleber, verbunden sind. Der Schaumkern 1 ist im Randbereich mit nach außen offenen, im Übrigen aber vom Kernmaterial umschlossenen, sich nach unten verjüngenden Aussparungen 4 versehen, und im oberen Deckblech 2 sind entsprechend formgleich gestaltete, taschenförmige Ansätze 5 vorgeformt, die im zusammengefügten Zustand des Sandwichbauteils (2a, b) stoffschlüssig mit dem umgebenden Kernmaterial und im gegenseitigen Kontaktbereich der Deckbleche 2, 3 unmittelbar mit dem unteren Deckblech 3 verbunden, also ebenfalls verklebt oder verlötet und/oder mit dem unteren Deckblech 3 punktverschweißt sind.
Zur Befestigung des Sandwichbauteils, etwa eines Kraftfahrzeugbodens, an einem Anschlussteil 6, etwa dem Türschweller einer Kraftfahrzeugkarosserie, wird das Sandwichbauteil im Randbereich der unteren Deckschicht 3 am Anschlussteil 6 lastübertragend verklebt, verlötet oder sonstwie flächig befestigt, wobei im Bereich der Ansätze 5 wegen der dort unmittelbaren gegenseitigen Verbindung der Deckbleche 2, 3 eine direkte Kraftüberleitung vom Anschlussteil 6 an die obere Deckschicht 2 erfolgt.
Zur Vermeidung von Korrosionserscheinungen werden die freien Ränder des Sandwichbauteils durch eine polymere Beschichtung und bei der kathodischen Tauchlackierung zusätzlich noch durch eine Lackschicht versiegelt.
Das in 3 gezeigte Sandwichbauteil, bei dem die dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechenden Komponenten durch das gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet sind, unterscheidet sich von diesem hauptsächlich dadurch, dass der Aluminium-Schaumkern 1 in den an die Aussparungen 4 angrenzenden Randzonen 7 verdichtet und dadurch die Wandstärke des Sandwichbauteils örtlich soweit reduziert ist, dass sich das Anschlussteil 6 innerhalb der Bauhöhe des Sandwichbauteils an der Deckschicht 3 befestigen lässt. Im Übrigen ist die Bau- und Herstellungsweise des Sandwichbauteils gemäß 3 die gleiche wie bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel.
4, wo die den vorherigen Ausführungsbeispielen entsprechenden Komponenten wiederum durch das gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet sind, zeigt die Möglichkeit, das Sandwichbauteil mit einem schräg angestellten Anschluss teil 6 flächig zu verbinden. Zu diesem Zweck ist das Sandwichbauteil in den randseitigen Anbindungsbereichen entsprechend abgekantet und in diesen Bereichen mit einem wiederum auf eine reduzierte Wandstärke verdichteten Aluminium-Schaumkern 1 versehen. Ansonsten ist die Bau- und Herstellungsweise dieses Sandwichbauteils die gleiche wie bei den obigen Ausführungsformen.

Claims

Sandwichbauteil mit oberen und unteren, unter Zwischenlage eines spezifisch leichten Innenkerns flächig miteinander verbundenen und randseitig an mindestens einem Anschlussteil befestigten Deckschichten, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenkern (1) mit randseitig offenen, seitlich und auf der Rückseite jedoch vom Kernmaterial umgrenzten, taschenförmigen Aussparungen (4) versehen ist und die Deckschichten (2, 3) im Bereich der Aussparungen unmittelbar miteinander und mit dem Anschlussteil (6) verbunden sind.
Sandwichbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenkern (1) und die Deckschichten (2, 3) getrennt voneinander vorgefertigt und stoffschlüssig miteinander verbunden, insbesondere verklebt oder verlötet sind.
Sandwichbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenkern (1) an den an die Aussparungen (4) angrenzenden Kernabschnitten eine reduzierter Wandstärke (bei 7) besitzt.
Sandwichbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Deckschichten (2, 3) randseitig mit dem Anschlussteil (6) verklebt und/oder verschweißt sind.
Sandwichbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Deckschichten (2, 3) randseitig im Verbindungsbereich des Anschlussteils (6) abgekantet sind (4).
Sandwichbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenkern (1) an den freien Augenrändern versiegelt ist.
Sandwichbauteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenkern (1) durch eine polymere Beschichtung versiegelt ist.
Sandwichbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Deckblech (3) im Randbereich planar und das andere (2) konform zu den Aussparungen (4) des Innenkerns (1) abgestuft gestaltet ist.
Sandwichbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenkern (1) aus Aluminiumschaum und die Deckschichten (2, 3) aus Stahlblech bestehen.
Sandwichbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenkern (1) in den mit den Aussparungen (4) versehenen Randbereichen verdichtet ist.