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Die Erfindung betrifft Pyramiden-Verbundplatten
mit wenigstens einem Pyramidenblech gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Die Erfindung ist insbesondere für den Einsatz
im Fahrzeug- und
Schiffsbau sowie im Raumzellenbau geeignet.
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Aus der DE-Z "Maschinenmarkt", Würzburg 103
(1997), 21, Seite 26 bis 31 ist eine Pyramiden-Verbundplatte bekannt,
welche aus zwei spiegelsymmetrisch angeordneten Pyramidenblechen besteht.
Die Pyramidenbleche sind mit regelmäßig angeordneten Quadratpyramiden,
auch Quadrathöcker
genannt, versehen. Die Quadratpyramiden sind reihen- und spaltenförmig angeordnet,
und die zwischen den einzelnen Quadratpyramiden ausgebildeten Stege
in Höhe
der offenen Grundflächen
der Quadratpyramiden verlaufen in x- und y-Koordinatenrichtung geradlinig.
Neben Quadratpyramiden sind als weitere Nebenformelemente Kalotten,
Rillen, Rundhöcker,
Konoide, Waben, Nieren- und Winkelhöcker beschrieben, welche durch
unterschiedliche Verfahren, beispielsweise durch Streckumformen,
in Stahlfeinblechen und Aluminiumblechen hergestellt werden können.
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Die bekannte Pyramiden-Verbundplatte
aus zwei, identisch ausgebildeten und Quadratpyramiden aufweisenden
Struktur blechen, welche spiegelsymmetrisch miteinander verbunden
sind, weisen aufgrund der geradlinigen und rechtwinklig zueinander verlaufenden
Stege nicht die für
viele Anwendungen erforderliche Zug- und Druckbelastung auf. Die
bekannten Pyramiden-Verbundplatten sind deshalb in ihrer Verwendung
und hinsichtlich ihrer Einsatzgebiete begrenzt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Pyramiden-Verbundplatten
mit wenigstens einem Pyramidenblech zu schaffen, welche zur Aufnahme
der jeweils erforderlichen Zug- und Druckkräfte geeignet sind und den jeweiligen
Erfordernissen und Anwendungsgebieten angepasst werden können.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Zweckmäßige und
vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten
und in der Figurenbeschreibung weiter ausgeführt.
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Ein Grundgedanke der Erfindung kann
darin gesehen werden, wenigstens ein Pyramidenblech für hochbelastbare
Pyramiden-Verbundplatten
einzusetzen, welches mit versetzt angeordneten Vertiefungen versehen
ist, so dass die Stege zwischen den einzelnen Vertiefungen nicht
geradlinig in x- und y-Koordinatenrichtung verlaufen.
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Erfindungsgemäß weisen die Pyramiden-Verbundplatten
wenigstens ein Pyramidenblech auf, in welchem als Vertiefungen bzw.
Erhöhungen Dreieckspyramiden,
Rautenpyramiden oder Sechseckpyramiden eingebracht wurden. Die Dreieckspyramiden,
Rautenpyramiden und Sechseckpyramiden werden dabei derart versetzt
angeordnet, dass in wenigstens einer Richtung diagonal und mit einem
Versatz verlaufende Stege oder mäander-
oder zickzackartig verlaufende Stege ausgebildet sind. Derartig
versetzte bzw. mäanderförmige Stege
werden erreicht, wenn die Dreieckspyramiden, Rautenpyramiden und
Sechseckpyramiden jeweils mit einem definierten Versatz zueinander
angeordnet werden.
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Die bezüglich der Zug- und Druckbelastung vorteilhaften,
versetzt verlaufenden diagonalen und mäanderförmigen Stege können in
einem Blech durch Dreiecks-, Rauten- oder Sechseckpyramiden gebildet
werden, deren Grundflächen
jeweils gleiche Seiten aufweisen und derart angeordnet sind, dass die
Grundkanten der Grundflächen
parallel und mit etwa gleichem Abstand zu den Grundkanten der benachbarten
Grundflächen
angeordnet sind.
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Für
die Fertigung von Pyramiden-Verbundplatten ist es zweckmäßig, wenn
die Dreiecks-, Rauten- und Sechseckpyramiden, welche vorteilhafterweise
als regelmäßige Pyramiden
ausgebildet sind, jeweils eine gleiche Höhe aufweisen.
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Außerdem ist es fertigungtechnisch
von Vorteil, wenn die Pyramiden abgerundete Seitenkanten und abgeflachte
Spitzen aufweisen. Ein Pyramidenblech mit als Vertiefungen ausgebildeten
Dreiecks-, Rauten- oder Sechseckpyramiden kann beispielsweise mittels
Tiefziehtechniken hergestellt werden. Die Blechstärken könnten etwa
0,5 bis 3 mm betragen.
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Es ist von besonderem Vorteil, dass
in Abhängigkeit
von den geforderten Festigkeitseigenschaften bzw. dem Einsatzgebiet
für die
erfindungsgemäßen Pyramiden-Verbundplatten
ein Pyramidenblech mit entsprechender Tiefe und Pyramidenformen
sowie ein Zugblech mit entsprechender Ausbildung verbunden werden
können.
Zur Aufnahme von Zugkräften
ist es zweckmäßig, wenn
die Pyramiden-Verbundplatten relativ flach ausgebildet sind. Es kann
sich deshalb empfehlen, ein Pyrami denblech mit einem ebenen, d.h.
glatten Zugblech zu kombinieren und z.B. im Bereich der abgeflacht
ausgebildeten Pyramidenspitzen zu verbinden. Beispielsweise könnte das
Pyramidenblech eine Tiefe von etwa 45 mm und das Zugblech eine Stärke von
etwa 0,5 bis 3 mm aufweisen.
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Bei Verwendung als Deckenelement,
beispielsweise im Innenausbau, für
Kabinen im Schiffs- und Waggonbau, ist es vorteilhaft, wenn das
ebene Zugblech oder auch ein tiefgezogenes und mit relativ flachen
Vertiefungen versehenes Zugblech unter einem Pyramidenblech, welches
eine größere Tiefe aufweist,
angeordnet wird. Eine derart ausgebildete und angeordnete Pyramiden-Verbundplatte
ist geeignet, relativ große
Tragkräfte
aufzunehmen, wozu insbesondere die versetzt angeordneten Stege des
Pyramidenblechs beitragen.
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Alternative Pyramiden-Verbundplatten
können
aus zwei Pyramidenblechen unterschiedlicher Tiefe bestehen.
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Pyramiden-Verbundplatten, welche
aus zwei identisch ausgebildeten, spiegelsymmetrisch angeordneten
Pyramidenblechen bestehen, sind vorteilhaft für Wandsysteme einzusetzen,
da sie beidseitig gleichen Knickbelastungen standhalten und auch
relativ hohe Druck- und Zugkräfte
aufnehmen.
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Die Verbindung zwischen dem Zugblech
und Pyramidenblech zu einer Pyramiden-Verbundplatte kann durch Verschweißen, beispielsweise
Punktschweißen,
jedoch auch durch Verkleben oder einem Fügeverfahren erfolgen.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand
einer Zeichnung weiter beschrieben; in dieser zeigen in stark schematisierten
Darstellungen
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1 ein
Pyramidenblech mit Dreieckspyramiden;
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2 ein
Pyramidenblech mit 45° -Rautenpyramiden;
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3 ein
Pyramidenblech mit 75° -Rautenpyramiden;
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4 ein
Pyramidenblech mit Sechseckpyramiden;
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5 bis 8 Pyramiden-Verbundplatten
mit einem Pyramidenblech nach 1 bis 4 und einem unterschiedlich
ausgebildeten Zugblech;
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9 eine
perspektivische Darstellung einer Pyramiden-Verbundplatte mit zwei
Pyramidenblechen gemäß 1 und
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10 eine
perspektivische Darstellung einer Pyramiden-Verbundplatte mit zwei
Pyramidenblechen gemäß 4.
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1 zeigt
eine Draufsicht auf ein Pyramidenblech 2, in welchem durch
eine Tiefziehtechnik Dreieckspyramiden 3 ausgebildet sind.
Die regelmäßig und
relativ dicht nebeneinander angeordneten Dreieckspyramiden 3 sind
als regelmäßige Pyramiden
ausgebildet, d.h. sie weisen eine Grundfläche 7 auf, welche
als gleichseitiges Dreieck ausgebildet ist. Die Grundfläche 7 ist
offen ausgebildet, und die in 1 dargestellten
Dreieckspyramiden können
als Vertiefungen angesehen werden. In jedem Fall sind zwischen den
einzelnen Dreieckspyramiden 3 Stege 13 gebildet,
welche diagonal und versetzt zueinander verlaufen, d.h. am Übergang
der linienförmig
angeordneten Dreieckspyramiden 3 einen Versatz aufweisen.
Dieser Versatz wurde durch strichlierte Linien in zwei der diagonal
versetzten Stege 13 kenntlich gemacht.
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Aufgrund der versetzten Anordnung
der Dreieckspyramiden 3 und der daraus resultierenden, versetzt
diagonalen Stege 13 kann ein Pyramidenblech 2 gem. 1 und insbesondere eine
mit diesem Pyramidenblech 2 gebildete Pyramiden-Verbundplatte 20 bis 23 (siehe 5 bis 9) vorteilhaft Zug- und Druckkräfte aufnehmen. Die in Form
einer Verschachtelung angeordneten Dreieckspyramiden 3 mit
den versetzt diagonalen Stegen 13 sind zudem zur Aufnahme
von Knick- und Stauchbelastungen geeignet und entsprechend einsetzbar.
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2 zeigt
ein Pyramidenblech 2 mit versetzt angeordneten Rautenpyramiden 4.
Dabei wird unter einer Rautenpyramide 4 ein pyramidenförmiges Nebenformelement
verstanden, welches als offene Grundfläche 7 eine 45° -Raute
aufweist. Dieser Winkel, welcher in 2 mit α bezeichnet
ist, wird jeweils von einer oberen und unteren Grundkante 17 der
Rautengrundfläche 7 gebildet.
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Diagonal versetzte Stege 14 sind
in zwei Richtungen ausgebildet und tragen wirkungsvoll zur Aufnahme
von Zug- und Druckkräften
bei. Zur besseren Übersicht
sind in 2 die diagonal
versetzten Stege 14 nur einer Richtung strichliert markiert.
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Die Dreieckspyramiden 3 gemäß 1, die 45° -Rautenpyramiden 4 gemäß 2 sowie 75° -Rautenpyramiden 5 gemäß 3 und Sechseckpyramiden 6 gemäß 4 sind jeweils mit einer
abgeflachten Spitze 8 und abgerundeten Seitenkanten 9 ausgebildet.
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Die Pyramidenrauten 5 des
Pyramidenbleches 2 nach 3 sind
in gleicher Weise versetzt angeordnet wie die Rautenpyramiden 4 nach 2. Die Rautenpyramiden 5 unterschei den
sich durch den Winkel ß zwischen
den unteren und oberen Grundkanten 17 der Pyramidengrundflächen 7,
welcher 75° beträgt.
Stege 15 verlaufen wiederum in zwei Richtungen diagonal
versetzt, wobei strichliert nur die Stege 15 in einer Richtung
dargestellt sind.
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In 4 ist
ausschnittsweise ein Pyramidenblech 2 gezeigt, in welchem
durch Tiefziehen dicht benachbarte und versetzt angeordnete Sechseckpyramiden 6 als
Vertiefungen eingebracht sind. Die offenen Grundflächen 7,
welche jeweils als ein gleichseitiges Sechseck ausgebildet sind,
sind von mäanderförmigen und
zickzackartigen Verläufen
der Stege 16 in x- bzw. y-Koordinatenrichtung umgeben.
In 4 sind drei zickzackartige
Stegverläufe 16 in y-Koordinatenrichtung
durch strichlierte Linien hervorgehoben.
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Die 1 bis 4 verdeutlichen, dass die
diagonal versetzten Verläufe
der Stege 13, 14, 15 sowie die mäanderförmigen oder
zickzackartigen Verläufe der
Stege 16 jeweils in Höhe
der offenen Grundflächen 7 und
aufgrund der parallel angeordneten Grundkanten 17 benachbarter
Pyramiden 3 bis 6 gebildet sind.
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Aus den 5 bis 10 gehen
beispielhafte Ausbildungen von Pyramiden-Verbundplatten 20 bis 23 hervor.
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Die Verbundplatte 20 gemäß 5 besteht aus einem ebenen,
glatten Zugblech 11 und einem Pyramidenblech 2.
Das Pyramidenblech 2 kann entsprechend den 1 bis 4 ausgebildet
sein. Aus den stark schematisierten Darstellungen der 5 bis 8 ist das Pyramidenblech 2 aus
Gründen
der Übersichtlichkeit
vereinfacht gezeigt.
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Das Pyramidenblech 2 ist
in den vorliegenden Beispielen jeweils als oberes Blech und das
Zugblech 10 als unteres Blech angeordnet. Beispielhaft werden
die Nebenformelemente des Pyramidenblechs 2 als Dreieckspyramiden 3 mit
Grundflächen 7 und
dazwischen angeordneten Stegen 13 bezeichnet.
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Es wird deutlich, dass die Verbindung
zwischen dem Pyramidenblech 2 und dem Zugblech 10 im
Bereich der abgeflachten Spitzen 8 erfolgt. Die Tiefe t
des Pyramidenblechs 2 beträgt bei der Pyramiden-Verbundplatte 20 der 5 z.B. 45 mm. Eine Verbundplatte 20 dieser
Art ist besonders auf der Glattblechseite 10 zur Aufnahme
von Zugkräften
und auf der Pyramidenseite 3 zur Aufnahme von Druckkräften geeignet.
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In 6 ist
eine Pyramiden-Verbundplatte 21 mit einem Pyramidenblech 2 z.B.
mit der Tiefe t = 45 mm gezeigt. Als Zugblech ist ein zweites Pyramidenblech 12 spiegelsymmetrisch
auf dem unteren Pyramidenblech 2 angeordnet und im Bereich
der aufeinanderliegenden, abgeflachten Spitzen 8 verbunden.
Für 6 und und die weiteren 7 und 8 gilt analog zur 5, dass die Pyramiden der Pyramidenplatten 2, 12 stark
schematisiert gezeichnet sind, jedoch die Pyramiden 3 bis 6 gemäß den 1 bis 4 aufweisen können. Die Tiefe t1 des
zweiten Pyramidenblechs 12 ist geringer als die Tiefe t
des unteren Pyramidenblechs 2 und beträgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel
z.B. t1 = 15 mm.
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Die Pyramiden-Verbundplatte 22 gemäß 7 umfasst ein Pyramidenblech 2 und
darüber
ein weiteres Pyramidenblech 12. Die Tiefe t des Pyramidenblechs 2 beträgt z.B.
45 mm, während
die Tiefe t1 des weiteren Pyramidenblechs 12 etwa
t1 =30mm beträgt. In 8 sind das Pyramidenblech 2 und
das weitere Pyramidenblech 12 identisch ausgebildet und
spiegelsymmetrisch angeordnet. Die Tiefe t1 des weiteren
Pyramidenblechs 12 entspricht der Tiefe t des Pyramidenblechs 2,
und die Verbindung, beispielsweise durch Verschweißen, erfolgt
im Bereich der abgeflachten Pyramidenspitzen B.
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Aus 9 geht
eine Pyramiden-Verbundplatte 23 hervor, welche durch Verbindung
von zwei spiegelsymmetrisch angeordneten Pyramidenblechen 2, 12 hergestellt
wurde. Das untere Pyramidenblech 2 und das obere, spiegelsymmetrisch
angeordnete Pyramidenblech 12 sind identisch ausgebildet und
weisen versetzt angeordnete Dreieckspyramiden 3 mit Stegen 13 auf,
welche zu einem abgeknickten Verlauf in y-Koordinatenrichtung führen und
eine besonders gute Aufnahme von Zug- und Druckkräften ermöglichen.
Auf diese Weise kann der Einbau derartiger Pyramiden-Verbundplatten 23 durch
die Formgebung und Anordnung der Pyramiden-Nebenformelemente bestimmt
werden.
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10 zeigt
eine perspektivische, ausschnittsweise Darstellung einer Pyramiden-Verbundplatte 23,
welche als Nebenformelemente Sechseckpyramiden 6 aufweist.
Diese Sechseckpyramiden 6 sind bei dem unteren Pyramidenblech 2 und
dem oberen Pyramidenblech 12 identisch ausgebildet und die
Verbindung der beiden Bleche 2 und 12 erfolgt
in einer spiegelsymmetrischen Anordnung.
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Die Verläufe der Stege 16 sind
in x- und y-Koordinatenrichtung versetzt, nämlich zickzackartig in y-Koordinatenrichtung
bzw. mäanderförmig in x-Koordinatenrichtung
ausbildet. Zusammen mit den Seitenkanten 18 der Sechseckpyramiden 6 wird
eine Pyramiden-Verbundplatte 23 mit beidseitig hoher Knicksteifigkeit
erreicht.