DE10203276A1 - Leichtbaustrukturelement mit arretierendem Nut- und Federeffekt - Google Patents

Abstract

Bei einem Leichtbauelement, mit einer als Kern bezeichneten inneren Materiallage, mit zwei äußeren, auf den beiden Oberflächen des Leichtbauelementes versehenen Decklagen, mit jeweils einer Zwischenlage zwischen dem Kern und den beiden Decklagen, wobei der Kern und die Zwischenlagen Vorsprünge aufweisen und der Kern mit den beiden Zwischenlagen formschlüssig verbunden ist, und wobei die Zwischenlagen mit den Decklagen verbunden sind, schlägt die Erfindung vor, daß die Vorsprünge der Zwischenlagen zum Kern gerichtet sind, und dass die Decklagen mit den Zwischenlagen an zumindest einer Seitenkante des Leichtbauelementes über den Kern hinausragen.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Leichtbauelement nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ein derartiges Leichtbauelement ist aus der GB-PS 956 132 bekannt.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäße Leichtbauelement dahingehend zu verbessern, dass dieses einen möglichst belastbaren Anschluß an benachbarte Bauelemente ermöglicht.
• Diese Aufgabe wird durch ein Leichtbauelement mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
• Die Erfindung schlägt mit anderen Worten vor, eine nut- und federartige Verbindung zu ermöglichen, wobei aufgrund der Profilierung des Kerns bzw. der Zwischenschichten die miteinander zu verbindenden Bauelemente regelrecht miteinander verrastet werden können und auf diese Weise einen besonders belastbaren Verbund ergeben. Gegebenenfalls kann die Verbindung durch Zugabe eines Klebstoffes, durch Ultraschallverschweißung od. dgl. noch zusätzlich verstärkt werden.
• Wenn beispielsweise viereckige Platten als erfindungsgemäße Leichtbauelemente ausgestaltet werden, so kann an jeweils zwei Kanten derartiger Platten vorgesehen sein, den Kern überstehen zu lassen und an den beiden anderen Kanten die Decklagen samt den Zwischenschichten überstehen zu lassen. Auf diese Weise kann ein großflächiger Verbund mehrerer derartiger Leichtbauplatten geschaffen werden, so dass beliebig große Flächen ohne störende Schwächungslinien aus derartigen Leichtbauplatten erstellt werden können.
• Vorteilhaft können die Vorsprünge der Zwischenschichten pyramidenförmig ausgestaltet sein. Abgesehen von dem Verzahnungseffekt ergibt sich durch die schrägen Seiten der Vorsprünge die Möglichkeit eines erleichterten Zusammenfügens, da die schrägen Flächen der Pyramiden rampenartig wirken. Insbesondere wenn auch der Kern ähnlich pyramidenförmige Vorsprünge aufweist, können sich diese vorteilhaften Effekte ergänzen und verstärken.
• Eine Fixierung der beiden verbundenen Elemente in jeglicher Richtung ist möglich, wenn die pyramidenförmigen Vorsprünge des einen Elements in korrespondierend ausgestalteten Mulden des anderen Elements aufgenommen werden.
• Wenn jedoch, beispielsweise zugunsten einer einfacheren Montage, eine anschließende Verschiebbarkeit der beiden Bauelemente gegeneinander gewünscht ist, so kann vorzugsweise vorgesehen sein, bei zumindest einem dieser Elemente die Vorsprünge als Rippen auszugestalten. Derartige Rippen können sich entweder über die gesamte Länge des betreffenden Bauelementes erstrecken oder doch zumindest über die Länge, welche mehrere einzelne Pyramiden einnehmen würden, so dass auf diese Weise die Verrastungswirkung in der gewünschten Bewegungsrichtung bewusst geschwächt wird.
• Vorteilhaft kann der Kern ähnlich pyramiden- oder rippenförmige Vorsprünge aufweisen, wie die Zwischenschichten, um eine optimale Verzahnung mit den Zwischenschichten zu ermöglichen. In diesem Fall kann bei dem Abschnitt des Kerns, der über die Decklagen und Zwischenschichten hinausragt, eine derartige Anordnung der Kante vorgesehen sein, dass diese Kante nicht durch die Basis der Vorsprünge verläuft, sondern von der Basis beabstandet ist. Auf diese Weise kann, je nach Positionierung der Kante, entweder eine Auflauframpe am Kern geschaffen sein oder eine Führungsmulde, so dass beim Verbinden dieses vorstehenden Kerns mit Zwischenlagen eines benachbarten Bauelementes, die Verbindung dieser beiden Elemente vereinfacht wird.
• Gegebenenfalls kann der Kern eines kompressible Schicht aufweisen. Bei vielen Leichtbauelementen kann eine Art Federungseffekt aufgrund der Materialstärke der Decklagen bewirkt werden, so dass die Decklagen sich dort aufspreizen, wo sie über den Rand des Kerns überstehen und den Kern eines benachbarten Bauelementes aufnehmen sollen. Bei einer besonders steifen Ausgestaltung der Deckplatten, in Abhängigkeit von der Schichtdicke und Materialwahl derartiger Decklagen, kann vorgesehen sein, den Kern des benachbarten Bauelementes bewusst komprimierbar auszugestalten, so dass dieser leichter zwischen die Zwischen- und Decklagen eingeführt werden kann.
• Die erfindungsgemäßen Leichtbauelemente können als Platten ausgestaltet sein, beispielsweise um im Fahrzeugbau als Fahrzeuggehäuse Verwendung zu finden, beispielsweise im Bau von Fahrzeuganhängern. Alternativ kann vorgesehen sein, derartige Leichtbauelemente als Verbindungselemente streifenförmig schmal auszugestalten, um zwei benachbarte Bauelemente, beispielsweise erfindungsgemäß ausgestaltete Leichtbauplatten, miteinander verbinden zu können. Je nach Verlauf der Verbindung kann dementsprechend vorgesehen sein, die streifenförmigen Verbindungselemente entweder flach oder auch gebogen, abgewinkelt, stern- oder kreuzförmig auszugestalten, um auf diese Weise zwei oder mehr Leichtbauelemente miteinander zu verbinden.
• Gegebenenfalls kann ein Rahmenprofil vorgesehen sein, beispielsweise zur Herstellung von Türen. Eine erfindungsgemäß ausgestaltete Leichtbauplatte kann als Türfüllung dienen, und der Rahmen kann in Form eines erfindungsgemäßen Leichtbauelementes ausgestaltet sein. Die Türfüllung kann dabei umlaufend einen Kern aufweisen, der über die Decklagen der Leichtbauplatte nach außen ragt und im Rahmen können Zwischenlagen vorgesehen sein, zwischen welche der Rand der Türfüllung eingerastet werden kann. Beiderseits dieser Zwischenlagen bilden also die Rahmenprofile, ggf. Hohlkammerprofile, die Decklagen des den Türrahmen ausmachenden Leichtbauelementes.
• Leichtbauelemente weisen üblicherweise einen vergleichsweise hohen Anteil von Luft auf. Um eine solide Verankerung von Beschlagelementen zu ermöglichen, beispielsweise von Scharnieren, von Tür- oder Fenstergriffen od. dgl., kann daher vorgesehen sein, derartige Beschlagelemente mit einer Beschlagplatte zu versehen, welche die Verzahnung mit den übrigen Lagen des Leichtbauelementes ermöglicht, um auf diese Weise eine großflächige Kraftübertragung zwischen dem Beschlag und dem übrigen Leichtbauelement zu ermöglichen.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der rein schematischen Zeichnungen nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt
• Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel, mit einem Eckverbinder und einer Leichtbauplatte, sowohl in getrenntem (Fig. 1a) als auch in verbundenem Zustand (Fig. 1b)
• Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel, ähnlich dem der Fig. 1, mit zusätzlich dargestellten Decklagen,
• Fig. 3-6 weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung.
• In Fig. 1a sind zwei Leichtbauelemente 1 dargestellt. Ein erstes Leichtbauelement 1 ist als Winkelelement 2 ausgestaltet und das zweite Leichtbauelement 1 ist als Platte 3 ausgestaltet. Das Winkelelement 2 besteht aus einer Grundplatte 4 mit darin vorgesehenen, tiefgezogenen, pyramidenartigen Vorsprüngen 5. Eine besondere Steifigkeit erhält das Winkelelement 2 dadurch, dass zwei derartige tiefgezogene Folien miteinander verbunden sind, beispielsweise verklebt oder verschweißt sind, und dass im Winkelbereich die beiden Schenkel des Winkelelementes 2derart aneinanderstoßen, dass dort zwei benachbarte Vorsprünge 5 mit ihren Flächen aneinander anliegen und dadurch eine großflächige Verbindungsmöglichkeit schaffen. Ein bei Knickung der Grundplatte 4 ggf. entstehender, in Fig. 1a zwischen den beiden aneinandergrenzenden pyramidenförmigen Vorsprüngen 5 im Winkelbereich angedeuteter Spalt kann beispielsweise mit Klebstoff ausgefüllt sein. Ein derartiger Spalt kann ggf. auch nicht existieren, wenn nämlich die beiden Vorsprünge 5 unmittelbar aneinander anliegen und beispielsweise durch Ultraschall miteinander verschweißt sind, z. B. wenn der Folienwerkstoff, aus dem die beiden Pyramidenplatten des Winkelelementes bestehen, aus Kunststoff gefertigt ist.
• Das Winkelelement 2 weist in jedem seiner beiden Schenkel auf beiden Oberflächen offene Mulden auf, nämlich aufgrund der an ihrer Basis offenen pyramidenförmigen Vorsprünge 5, die ja durch einen Tiefziehvorgang eines Folienwerkstoffes entstanden sind.
• Das zweite Leichtbauelement 1 in Fig. 1, nämlich die Platte 3, weist zwei Zwischenschichten 6 auf, und zwar mit Vorsprüngen 5, die ebenfalls grundsätzlich pyramidenförmig ausgestaltet sind, jedoch deutlicher als bei dem Winkelelement 2 lediglich als Pyramidenstumpf ausgestaltet sind. Zwischen den beiden Zwischenschichten 6 der Platte 3 ist als Kern 7 eine Pyramidenplatte vorgesehen, deren pyramidenförmigen Vorsprünge 5 etwa die Größe der Vorsprünge 5 der beiden Pyramidenplatten des Winkelelementes 2 aufweisen.
• Das Winkelelement 2 mit seinen im wesentlichen einem Kern 7 entsprechenden Pyramidenabmessungen kann nun, wie aus Fig. 1a ersichtlich, unter elastischer Verformung der Zwischenschichten 6 zwischen diese beiden Zwischenschichten eingeführt werden, wobei sich eine mechanische Verrastung zwischen den Vorsprüngen 5, der Zwischenschichten 6 und den Mulden des Winkelelementes 2 ergibt, so dass auch das Winkelelement 2 in dem Bereich, in welchem es zwischen die Zwischenschichten 6 eingebracht ist, zu einem Kern der Platte 3 wird, wie aus Fig. 1b ersichtlich ist.
• Die gegenüber dem Kern 7 unterschiedlich weit vorstehenden Zwischenschichten 6 der Platte 3 ermöglichen die vollständige Abdeckung der Mulden des Winkelelementes 2.
• Die Bewegung zwischen dem Winkelelement 2 und der Platte 3 kann sowohl zum Verbinden als auch, unter Überwindung der Rastkräfte, zum Lösen der beiden Leichtbauelemente 1 genutzt werden, entsprechend dem zwischen diesen beiden Leichtbauelementen 1 angedeuteten Doppelpfeil 8 in Fig. 1a.
• In Fig. 2 ist ein grundsätzlich ähnliches Ausführungsbeispiel wie in Fig. 1 dargestellt, wobei jedoch außerhalb der Zwischenschichten 6 der Platte 3 eine Decklage 9 auf jeder der beiden Oberflächen der Platte 3 vorgesehen ist. Auch auf dem Winkelelement 2 ist eine derartige Decklage 9, und zwar ausschließlich im äußeren Eckbereich, vorgesehen, um dem Winkelelement 2 eine zusätzliche Steifigkeit zu verleihen.
• In Fig. 3 ist der prinzipielle Aufbau einer Platte 3 dargestellt: Zwischen zwei Decklagen 9 sind zwei Zwischenschichten 6 vorgesehen, die mit der Decklage 9 verbunden sind, wobei die Zwischenschichten 6 mit ihren pyramidenförmigen oder pyramiden-stumpf-förmigen Vorsprüngen 5 von der Decklage 9 weg weisen und somit eine vergleichsweise großflächige Kontaktfläche ihrer Grundplatte mit der Decklage 9 ermöglichen und damit eine besonders stabile Konstruktion ermöglichen, insbesondere hinsichtlich zu übertragender Schubkräfte in der Plattenebene der Decklage 9 bzw. der gesamten Platte 3.
• Die Vorsprünge 5 der Zwischenschichten 6 sind als jeweils nach innen zu dem Kern 7 gerichtet, wobei dieser Kern 7 im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 durch zwei Pyramidenplatten gebildet wird, deren pyramidenförmige Vorsprünge 5 miteinander verzahnt ausgerichtet sind. Durch die großflächige Anlage jeweils zweier Schrägflächen der pyramidenförmigen Vorsprünge 5 der beiden den Kern 7 bildenden Pyramidenplatten ergibt sich auch hier ein besonders stabiler Verbund und durch die zu ihren Grundplatten hin offenen Mulden, welche die pyramidenförmigen Vorsprünge 5 des Kerns 7 darstellen, ergibt sich ein mechanischer Verzahnungseffekt mit den in diesen Mulden hineinragenden Vorsprüngen 5 der Zwischenschichten 6, so dass insgesamt von der oberen zur unteren Decklage 9 durchgängig ein besonders stabiler und die Übertragung hoher Kräfte ermöglichender Verbund sämtlicher Schichten dieser Platte 3 ermöglicht wird.
• Der Anschluß der Platte 3 an benachbarte, ähnlich ausgestaltete Leichtbauelemente 1 kann beispielsweise durch ein Winkelelement 2 erfolgen, wie in Fig. 3 angedeutet, oder die Platte 3 kann auch mit weiteren, gleichartigen Platten verbunden werden, wenn beispielsweise nut- und federartige Ausnehmungen bzw. Vorsprünge von den Platten gebildet werden, indem entsprechend der Kern 7 an bestimmten Seitenkanten der Platte 3 über die Zwischenschichten 6 und Decklagen 9 übersteht bzw. an anderen Kanten der Platte 3 hinter den Zwischenschichten 6 und Decklagen 9 zurückbleibt.
• Fig. 4 zeigt den Verbund einer Platte 3, beispielsweise gemäß Fig. 3, mit einem Winkelelement 2.
• Auch Fig. 5 zeigt eine derartige Situation, wobei hier erkennbar ist, dass die Platte 3 lediglich eine Pyramidenplatte als Kern 7 aufweist. Die Spitzen der Vorsprünge 5 des Kerns 7 sind mit den Vorsprüngen 5 einer Zwischenschicht 6 verzahnt, wobei die nach unten offene, muldenartig ausgestaltete Pyramidenplatte des Kerns 7 die Pyramiden einer gleichartigen, unteren Zwischenschicht 6 überdeckt.
• Fig. 5 zeigt eine zwei Leichtbauelemente 1, beide als Platten 3 ausgestaltet, wobei die links dargestellte Platte 3 eine Nut zwischen ihren beiden jeweils von einer Decklage 9 abgedeckten Zwischenschichten 6 ausbildet und die rechts dargestellte Platte 3 eine Feder, indem die beiden Zwischenschichten 6 dieser rechten Platte über nicht dargestellte Decklagen hinausragen.
• Da die links dargestellte Platte 3 durch die Decklagen 9 versteift ist, kann sie sich nicht so leicht unter Öffnung der Nut verformen wie die in Fig. 1a rechts dargestellte Platte 3, die ebenfalls eine Nut aufweist. Daher ist gemäß Fig. 6 eine Verformung der Feder vorgesehen, um das Verbinden oder Lösen von Nut und Feder zu ermöglichen. Hierzu weist die in Fig. 6 rechts dargestellte Platte 3 als Feder 7 eine kompressible Schicht auf, so dass die beiden Zwischenschichten 6 der rechts dargestellten Platte 3 zusammengedrückt werden können. Demgegenüber weist die links dargestellte Platte 3 eine druckstabilere Feder 7 in Form einer Pyramidenplatte auf. Um auch die rechts dargestellte Platte 3 druckstabil auszugestalten, kann diese kompressible Ausgestaltung auf etwa den Bereich der Feder begrenzt sein, also auf etwa den Bereich, in welchem die Platte 3 keine Decklagen aufweist.
• Alternativ kann das gesamte Leichtbauelement 1 kompressibel sein, z. B. wenn es nicht als Platte 3 sondern als Verbindungsstreifen ausgebildet ist, welcher quasi als zwei Federn wirkt und zum Verbinden von zwei anderen Leichtbauelementen 1 mitteld deren Nuten vorgesehen ist, oder wenn es - z. B. auch bei Ausgestaltung des Leichtbauelementes 1 als Platte - auf dessen Druckstabilität nicht ankommt.
• Durch die Pyramidenstrukturen sind arretierende Verbindungen zwischen Nut und Feder in Längs- und Querrichtung der Nut bzw. Feder möglich.

Claims (10)

1. Leichtbauelement,
mit einer als Kern bezeichneten inneren Materiallage,
mit zwei äußeren, auf den beiden Oberflächen des Leichtbauelementes versehenen Decklagen,
mit jeweils einer Zwischenlage zwischen dem Kern und den beiden Decklagen,
wobei der Kern und die Zwischenlagen Vorsprünge aufweisen und der Kern mit den beiden Zwischenlagen formschlüssig verbunden ist,
und wobei die Zwischenlagen mit den Decklagen verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorsprünge (5) der Zwischenlagen (6) zum Kern (7) gerichtet sind,
und dass die Decklagen (9) mit den Zwischenlagen (6) an zumindest einer Seitenkante des Leichtbauelementes (1) über den Kern (7) hinausragen.

2. Leichtbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest einer Seitenkante der Kern (7) über die Zwischen- und Decklagen (6, 9) hinausragt.

3. Leichtbauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (5) pyramidenförmig ausgestaltet sind.

4. Leichtbauelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der über die Decklage (9) hinausragende Abschnitt des Kerns (7) derart bemessen ist, dass die Kante des Kerns (7) von der Basis der Vorsprünge (5) beabstandet verläuft.

5. Leichtbauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge als längliche Rippen ausgestaltet sind.

6. Leichtbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (7) eine kompressible Schicht aufweist.

7. Leichtbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Ausgestaltung als Leichtbauplatte.

8. Leichtbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Ausgestaltung als streifenförmiges Verbindungselement mit flachem, abgewinkelten, gebogenen, stern- oder kreuzförmigen Querschnitt zur Verbindung von zwei oder mehr Leichtbauelementen (1) miteinander.

9. Leichtbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Ausgestaltung als Profilleiste, wobei die Decklagen Hohlräume oder Stege aufweisen.

10. Leichtbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Beschlagplatte, welche eine die Verzahnung mit dem Kern (7) und/oder den Zwischenlagen (6) ermöglichende Oberfläche aufweist und welche ein Beschlagelement, wie ein Scharnier, einen Tür- oder Fenstergriff, ein Türschloß oder eine Griffleiste trägt.