DE19838689A1

DE19838689A1 - Öffnungen in Schalenstrukturen aus faserverstärktem Kunststoff für Fahrzeuge oder Behälter

Info

Publication number: DE19838689A1
Application number: DE1998138689
Authority: DE
Inventors: Peter Bewersdorf
Original assignee: DWA Deutsche Waggonbau GmbH
Current assignee: DWA Deutsche Waggonbau GmbH
Priority date: 1998-08-26
Filing date: 1998-08-26
Publication date: 2000-03-02

Abstract

Die Erfindung betrifft Öffnungen in Schalenstrukturen aus faserverstärktem Kunststoff für Fahrzeuge oder Behälter, insbesondere für Wagenkästen von Schienenfahrzeugen, welche vornehmlich im Harzinjektionsverfahren hergestellt sind. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird das Problem der mit der Herstellung der Struktur des Wagenkastens gestalteten Öffnung dadurch gelöst, indem diese von einem vorzugsweise aus faserverstärktem Kunststoff vorgefertigten Rahmen (3) gebildet ist, wobei die Leibung (4) des Rahmens (3) einen Bereich (5) aufweist, der zur Öffnungsebene (6) des Rahmens (3) rechtwinklig oder annähernd rechtwinklig steht und sich innenseitig an den Bereich (5) ein innen-flanschartiger Bereich (7) anschließt, der parallel oder annähernd parallel zur Öffnungsebene (6) gerichtet ist und der nach außen einen Bereich (8) vorsieht, welcher kragenartig unter einem Winkel zwischen 90 DEG und 0 DEG zur Öffnungsebene (6) nach außen steht und dessen Dicke wahlweise nach außen abnehmen kann, wobei der Rahmen (3) von einem weiteren, vorzugsweise aus Kunststoffschaum, vorgefertigten Rahmen (9) umschlossen ist, dessen Bereich (10) mit dem Bereich (5) kontaktiert und verbunden sein kann und dessen Bereich (11), welcher dem kragenartigen Bereich (8) des Rahmens (3) gegenübersteht, einen sich nach außen öffnenden Spalt (12) bildet, dessen größte Breite vorzugsweise der Dicke der Schalenstruktur (1) entspricht und deren Laminatrand (13) aufnimmt.

Description

Die Erfindung betrifft Öffnungen in Schalenstrukturen aus faserverstärktem Kunst stoff für Fahrzeuge oder Behälter, insbesondere für Wagenkästen von Schienen fahrzeugen, welche vornehmlich im Harzinjektionsverfahren hergestellt sind. Die Erfindung ist neben dem oben genannten Sachgebiet auch für die Gestaltung von Öffnungen in Schalenstrukturen aus faserverstärktem Kunststoff von Fahrzeugka rosserien, Flugzeugen, Schiffskörpern und -aufbauten vorteilhaft anwendbar.

Es entspricht dem allgemein bekannten Stand der Technik, Öffnungen in Schalen strukturen aus faserverstärktem Kunststoff, welche im Harzinjektionsverfahren her gestellt werden, in der Weise auszubilden, daß entweder in dem Laminierwerkzeug Öffnungen mit Untermaß berücksichtigt sind, welche durch geeignete spangebende Bearbeitung, beispielsweise durch Fräsen auf Maß gearbeitet oder aus der ge schlossenflächigen Schalenstruktur ausgefräst werden. Zwar gewährleisten diese technischen Lösungen, daß der Fasergehalt über die gesamte Schalenstruktur gleichmäßig ist, d. h. die Leibungen der Öffnungen sind frei von unerwünschten fa serarmen oder faserfreien Harzkonzentrationen. Sie weisen jedoch den Nachteil auf, daß neben dem zusätzlichen technischen und technologischen Aufwand für die spa nende Bearbeitung die Fasern an den Schnittkanten offen liegen und die Staubbela stung bei der Bearbeitung unvermeidbar ist. Zu Vermeidung der genannten Nach teile wurde allgemein versucht, Öffnungen in der Weise gebrauchsfertig in einem Arbeitsgang mit der Strukturbildung nach dem Injektionsverfahren zu schaffen, in dem das flächige konfektionierte Verstärkungsfasermaterial zur Ausbildung der Öff nungen kantengenau umgelegt wurde. Es hat sich jedoch gezeigt, daß derart ge staltete Kanten von Öffnungen in Schalenstrukturen aus faserverstärktem Kunststoff auch immer durch Bereiche mit unerwünschten Harzanreicherungen gekennzeichnet sind.

Der im Patentanspruch angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, Öff nungen in Schalenstrukturen aus faserverstärktem Kunststoff derart zu konzipieren, daß sie gleichzeitig mit der Herstellung der Struktur nach dem Harzinjektionsverfah ren gebildet werden und nach dem Entformen ohne weitere Nacharbeit gebrauchs fertig sind. Dabei ist weiterhin eine konstruktive Lösung wünschenswert, welche die Integration der öffnungsschließenden Baugruppen, zum Beispiel der Fenster, in dem Herstellungsprozeß der Faserstruktur ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Öffnung von einem vor zugsweise aus faserverstärktem Kunststoff vorgefertigten Rahmen gebildet ist, wo bei die Leibung dieses Rahmens einen Bereich aufweist, der zur Öffnungsebene des vorgenannten Rahmens rechtwinklig oder annähernd rechtwinklig steht und sich innenseitig an den Bereich ein innenflanschartiger Bereich anschließt, der parallel oder annähernd parallel zur Öffnungsebene gerichtet ist und der nach außen einen Bereich vorsieht, welcher kragenartig unter einem Winkel zwischen 90° und 0° zur Öffnungsebene nach außen steht und dessen Dicke wahlweise nach außen abneh men kann, wobei der Rahmen von einem weiteren, vorzugsweise aus Kunststoff schaum vorgefertigtem Rahmen umschlossen ist, dessen Bereich mit dem Bereich des ersten Rahmens kontaktiert und verbunden sein kann und dessen anderer Be reich, welcher den kragenartigen Bereich des ersten Rahmens gegenübersteht, eine sich nach außen öffnenden Spalt bildet, dessen größte Breite vorzugsweise der Dik ke der Schalenstruktur entspricht und deren Laminatrand aufnimmt.

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß die besondere Gestaltung der Rand geometrie der Öffnungen die nachträgliche Feinbearbeitung erübrigt, die Fertigung des Öffnungsrandbereiches der Schalenstruktur im Injektionsverfahren ermöglicht, sich bildende Harzanhäufungen an den Rändern nicht negativ auswirken und die Maßhaltigkeit und Variabilität der Öffnungskontur und -randprofilierung durch die Vorfertigung, die zudem auch mit anderen, an die Erfordernisse optimal angepaßte Verfahren herstellbar sind, in hervorragender Weise gewährleistet sind. Ordnet man den Rahmen der öffnungsschließenden Baugruppe zu, so ermöglicht die vorge schlagene Lösung, den Montagevorgang in den Herstellungsvorgang für die Scha lenstruktur zu integrieren.

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert wer den. Hierbei zeigen die Zeichnungen in

Fig. 1: eine Ansicht der Schalenstruktur mit einer Fensteröffnung

Fig. 2: den Schnitt A-A durch den Rand der Fensteröffnung nach Fig. 1

Fig. 3: den Schnitt A-A durch den Rand der Fensteröffnung nach Fig. 1 mit einge bautem Fenster

Wie aus der Fig. 1 ersichtlich, ist in der Schalenstruktur 1, beispielsweise einer Schienenfahrzeugseitenwand, welche auch gewölbt sein kann, für ein Fenster 16 gem. Fig. 3 die Fensteröffnung 2 vorgesehen, welche von dem vorgefertigten Rah men 3 leibungsbildend eingefaßt ist. In der Fig. 2 ist zu erkennen, daß die Leibung 4 des Rahmens 3 den Bereich 5 aufweist, der zweckmäßiger Weise zur Öffnungsebe ne 6 senkrecht oder annähernd senkrecht steht, um die paßgerechte Positionierung des Rahmens 3 zu erleichtern. In besonderen Fällen kann eine andere Winkelein stellung zweckmäßig sein, welche mit der erfinderischen Lösung ohne Schwierig keiten möglich ist. Innenseitig schließt sich an den Bereich 5 ein innenflanschartiger Bereich 7 an, der parallel oder annähernd parallel zu Öffnungsebene 6 gerichtet ist. Der Bereich 7 dient vornehmlich der Aufnahme und Befestigung der öffnungsschlie ßenden Baugruppen, im Beispiel des Fensters 15 gem. Fig. 3. Im Einzelfall ist auch jede andere geometrische Gestaltung des Bereiches 7 denkbar. Nach außen weist der Rahmen 3 einen Bereich 8 auf, welcher kragenartig unter einem Winkel von 45° - andere Winkeleinstellungen sind je nach den Erfordernissen ebenfalls möglich - nach außen steht und dessen Dicke sich nach außen hin keilförmig verjüngt. Der Rahmen 3 wird von einem weiteren Rahmen 9 umschlossen, dessen Bereich 10 mit dem Bereich 5 des Rahmens 3 kontaktiert. In diesen Bereichen 5, 10 sind die Rah men 3, 9 zweckmäßiger Weise miteinander verklebt. Die dem Bereich 8 des Rah mens 3 gegenüberliegende Oberfläche 11 des Rahmens 9 bildet mit diesem einen Spalt 12, der sich nach außen keilförmig bis auf die Dicke der Schalenstruktur 1 er weitert. Der Spalt 12 nimmt den Laminatrand 13 der Schalenstruktur 1 auf. Es kann sicher nicht davon ausgegangen werden, daß sich bei der Harzinjektion in die Schalenstruktur 1 keine Harzkonzentrationen im Laminatrand 13 bilden, diese sind aber auf Grund der konstruktiven Gestaltung optisch und festigkeitsmäßig vernach lässigbar. Der Rahmen 9 besteht im Beispiel aus einem harten Kunststoffschaum. Das hat den Vorteil, daß seine Außenkontur 14 und Innenkontur 14' auch nicht an nähernd parallel zueinander verlaufen müssen. Die gewählte Geometrie der Außen kontur 14 ermöglicht so, die sich in der Regel anschließenden Wärmedämmateriali en einfach anzuschließen. Weiterhin kann dem Rahmen 9 mit hohen Erwartungen die Wärmedämmaufgabe im Fensterbereich zugeordnet werden.

In Fig. 3 ist die Schalenstruktur 1 mit der Fensteröffnung 2 nach Fig. 1 und dem Fenster 15, bestehend aus der Thermoscheibe 16, dem nur schematisch darge stellten Fensterrahmen 17 einschließlich dem Befestigungselement 18 und der Dichtung 19 dargestellt. Wie aus der Fig. 3 erkennbar ist, kann die Montage der Fenster 15 in die Fertigung der Schalenstruktur 1 nach dem Harzinjektionsverfahren integriert werden, indem das Fenster, bestehend aus der Thermoscheibe 16 und dem Fensterrahmen 17 mittels Befestigungselementen mit dem Rahmen 3 verbun den und der Dichtung 19 versehen als Paket in dem Injektionswerkzeug fixiert wird, d. h. die vorgeschlagene Lösung gestattet, die Dichtung 19 des Fensters 15 aus dem Montageprozeß in die Baugruppenvorfertigung für das Fenster einzuordnen. Das hat neben der Reduzierung des Montageanteils den Vorteil, daß der technologische Ab dichtprozeß in optimaler Arbeitslage erfolgen kann und gegebenenfalls mechani sierbar ist. Die Dichtung 19 ist als flüssig oder pastös eingetragene PUR-Dichtung konzipiert. Es ist jedoch auch möglich, bei entsprechender Fensterrahmengestaltung eine Dichtung aus Elastomerprofil zu verwenden.

Bezugszeichenliste

1

Schalenstruktur

2

Fensteröffnung

3

Rahmen

4

Leibung

5

Bereich der Leibung des Rahmens

6

Öffnungsebene

7

innenflanschartiger Bereich

8

kragenartiger Bereich

9

weiterer Rahmen

10

Bereich des Rahmens

9

11

Oberfläche

12

Spalt

13

Laminatrand

14

,

14

'Außen-/Innenkontur des Rahmens

9

15

Fenster

16

Thermoscheibe

17

Fensterrahmen

18

Befestigungselement

19

Dichtung

Claims

Öffnungen in Schalenstrukturen aus faserverstärktem Kunststoff für Fahrzeuge oder Behälter, insbesondere für Wagenkästen von Schienenfahrzeugen, welche vor nehmlich im Harzinjektionsverfahren hergestellt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (2) von einem vorzugsweise aus faserverstärktem Kunststoff vorgefer tigten Rahmen (3) gebildet ist, wobei die Leibung (4) des Rahmens (3) einen Be reich (5) aufweist, der zur Öffnungsebene (6) des Rahmens (3) rechtwinklig oder annähernd rechtwinklig steht und sich innenseitig an den Bereich (5) ein innen flanschartiger Bereich (7) anschließt, der parallel oder annähernd parallel zur Öff nungsebene (6) gerichtet ist und der nach außen einen Bereich (8) vorsieht, welcher kragenartig unter einem Winke) zwischen 90° und 0° zur Öffnungsebene (6) nach außen steht und dessen Dicke wahlweise nach außen abnehmen kann, wobei der Rahmen (3) von einem weiteren, vorzugsweise aus Kunststoffschaum vorgefertigtem Rahmen (9) umschlossen ist, dessen Bereich (10) mit dem Bereich (5) kontaktiert und verbunden sein kann und dessen Bereich (11), welcher den kragenartigen Be reich (8) des Rahmens (3) gegenübersteht, eine sich nach außen öffnenden Spalt (12) bildet, dessen größte Breite vorzugsweise der Dicke der Schalenstruktur (1) entspricht und deren Laminatrand (13) aufnimmt.