DE3916065A1 - Kofferaufbau fuer nutzfahrzeuge (lkw) - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kofferaufbau für Last­ kraftwagen.

Derartige Koffer sind seit langem bekannt. Ursprüng­ lich wurden Aufbauten aus Stahlblech oder aus einer Stahl-Holz-Verbundkonstruktion gefertigt. Das hohe Ge­ wicht derartiger Konstruktionen und die dadurch geringe Nutzlast der Lastkraftwagen führte bald zu verschiedenen Versuchen, derartige Koffer aus anderem Material herzu­ stellen. Ein erster, naheliegender Schritt war der Ersatz des Stahles durch Aluminium, wobei jedoch dieser Aus­ tausch die Kosten stärker erhöhte, als er das Gewicht verringerte.

Namhafte Gewichtsreduzierungen gelangen, als Koffer aus Sandwichelementen aufgebaut wurden. Solche Sandwich­ elemente bestehen aus je einer inneren und äußeren Deck­ schicht und einem tragenden Kern aus Hartschaum. Die Deckschichten können dabei aus Kunststoff oder aus Metall bestehen. Es ist auch möglich, mehrere Deckschichten vor­ zusehen. Es wurden Produktionsverfahren zur Herstellung großformatiger Verbundplatten entwickelt, doch zeigte es sich, daß trotz verschiedener Verbesserungsvorschläge die mechanischen Eigenschaften bei Platten, die ökonomisch einsetzbar waren, nicht ausreichten, um zu zufriedenstel­ lenden Koffern zu gelangen.

Es war daher in der Folge ein Hauptziel der Entwick­ lung die großformatigen, teuren Sandwichelemente durch kleinere, preiswerte Platten zu ersetzen und die zur Ver­ bindung dieser Platten erforderlichen Verbindungselemente gleichzeitig zur Erhöhung der statischen Festigkeit heranzuziehen. Es liegt in der Natur dieser Lösung, daß die Versteifungs- und Verbindungselemente ein wesentlich größeres Flächengewicht aufweisen, als die von ihnen ge­ haltenen Platten, wodurch ein guter Teil des Gewichtsvor­ teils der Sandwichkoffer wieder aufgezehrt worden ist.

Bei Verwendung metallischer Verbindungselemente - und fast alle verwendeten Verbindungselemente bestanden aus Metall - wirkten diese als unerwünschte Kälte- bzw. Wärmebrücken und machten die so hergestellten Koffer für eine ganze Reihe von Anwendungen ungeeignet oder nur nach weiteren Adaptionen geeignet.

Bei den heute, besonders im Lebensmitteltransport, zwingend vorgeschriebenen wärmeisolierten Koffern von LKW's hat sich im Laufe der Zeit herausgestellt, daß durch Alterung der Isolierung deren Wärmedämmleistung zu­ rückgeht. Bereits 1970 wurden in einem internationalen Übereinkommen betreffend den zwischenstaatlichen Trans­ port leicht verderblicher Lebensmittel und die dafür vor­ gesehenen Beförderungsmittel, die Forderung erhoben, daß die Kühlkoffer im Neuzustand einen um 30% höheren k-Wert (Maß für die Isolierung) aufweisen müßten, als eigentlich erforderlich wäre. Nur damit sei sichergestellt, daß ein Kühlkoffer auch nach sechs Jahren Lebensdauer über eine ausreichende Wärmedämmung verfügt.

Der durch dieses Übereinkommen bedingte Isolierauf­ wand wirkt sich nicht nur bei den Anschaffungskosten un­ angenehm aus, sondern verringert, da die Erhöhung des k- Wertes fast ausschließlich über eine Erhöhung der Iso­ lierschichtdicke erreicht wird, auch das zur Verfügung stehende Ladevolumen während der gesamten Lebensdauer des Kühlkoffers.

Ein Gebiet, auf dem mechanisch widerstandsfähige und gut wärmeisolierende Bauteile mit niedrigem Flächenge­ wicht seit langer Zeit gefragt sind, ist der Flugzeugbau. Auf diesem Gebiet ist es seit längerem üblich, sogenannte Wabenstrukturen zu verwenden. Dabei wird ein Zentralele­ ment in Form einer Bienenwabe, deren Wände zumindest an­ nähernd rechtwinkelig auf die Oberflächen des Elementes stehen, auf beiden Seiten mit einer Beschichtung verse­ hen.

Die zumeist aus Aluminium bestehenden Waben und die meistens ebenfalls aus Leichtmetall bestehenden beidsei­ tigen Beschichtungen verfügen naturgemäß über so gut wie keine Wärmedämmung, sind jedoch mechanisch wesentlich wi­ derstandsfähiger als es das Volumen und Gewicht einer solchen Struktur vermuten laßt.

Um auch eine gewisse Wärmedämmung zu erzielen und um solche Strukturen stärker als bis dahin möglich formen zu können, schlägt die US-PS 40 54 477 vor, eine solche Wa­ benstruktur zuerst einseitig mit einem relativ undehnba­ ren flächigen Material zu verkleben, dann so in die ge­ wünschte Form zu bringen, daß dieses Material auf der konvexen Seite ist, anschließend gegebenenfalls von der noch offenen Seite mit einem Isolierschaum od.dgl. zu füllen und schließlich auf der konkaven Seite ebenfalls mit einer Abdeckschichte zu verkleben. In der Folge wer­ den die beiden Schichten abgezogen, sodaß der ausgehär­ tete Klebstoff die Aluwaben von der Umgebung abschirmt. Dann wird eine endgültige Innen- und Außenschicht an den entsprechenden Seiten aufgeklebt.

Durch diese Zweistufenverklebung wird die Bildung von Wärmebrücken zwischen der inneren und der äußeren Be­ schichtung über die Metallwaben verhindert. Darüberhinaus sorgt die relativ undehnbare Außenschichte während des Verformens dafür, daß die Zugkräfte, die beim Verformen auf der konvexen Seite der Platte in der Plattenebene auftreten, von dieser Schichte und nicht von den Waben aufgenommen werden, wodurch die Waben im großen und gan­ zen unverletzt überleben. Die daraus resultierende stär­ kere Stauchung der Waben auf der Innenseite ist mecha­ nisch wesentlich unbedenklicher als das bis dahin immer auftretende Zerreißen der Waben an der Außenseite.

Die Druckschrift bezieht sich nur auf die Herstel­ lung eines solchen Verbundmaterials, bringt als Beispiel für seine Verwendung die Herstellung einer Flugzeugtüre und erwähnt als weitere Anwendungsgebiete den Fahrzeug- und Containerbau.

Obwohl in dieser Druckschrift von der verbesserten Wärmedämmung gesprochen wird, ist diese bei weitem nicht hinreichend um im regulären Kühlfrachtverkehr für eine ökonomisch sinnvolle Isolierung zu sorgen. Im Flugzeug, in dem genügend Abwärme zur Verfügung steht, ist es ein leichtes, den Wärmeverlust durch die im Vergleich zur Ge­ samtaußenfläche kleinen Türöffnung auszugleichen, es muß nur sichergestellt sein, daß an und in der Tür weder Kon­ densation noch Anfrieren von Feuchtigkeit aus der Umge­ bungsluft erfolgt, und daß die Innenfläche der Tür nicht so kalt ist, daß es für Passagiere und Besatzungsmitglie­ der beim Berühren und Handhaben unangenehm ist.

Im Gegensatz zu diesen Lehren der US-PS 40 54 477 hat es sich bei Versuchen des Anmelders völlig überra­ schend herausgestellt, daß die dort geoffenbarte Waben­ struktur zwar keine für LKW's brauchbare Isolierung, dafür aber ein nahezu ideales Tragelement für einen Kof­ feraufbau darstellt, das an seiner Innenseite mit einer dem jeweiligen Benutzungszweck des LKW's angepaßten Iso­ lierung versehen werden kann. Als besonders vorteilhaft hat sich dabei ergeben, daß der tragende Aufbau und die Isolierung bei der Herstellung von ein- und demselben Team hergestellt und zusammengebaut werden kann, da so­ wohl die Isolierung als auch der Aufbau in die Kunst­ stofftechnologie fallen. Das leichte Gewicht, die Korro­ sionfreiheit und die leicht an die vorgegebenen Randbe­ dingungen anzupassende Beschichtung erlauben die Herstel­ lung eines wartungsfreien, leichten und doch stabilen Koffers, an dessen Innenseiten ebenso leicht und einfach standardisierte Wärmedämmelemente oder speziellen Kunden­ wünschen angepaßte Spezialelemente angebracht werden können.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Isolierung auch aus einer Wabenkonstruktion, vorzugsweise aus Kunststoff oder beschichtetem bzw. im­ prägniertem Papier besteht, die flächig mit der Tragwa­ benkonstruktion verbunden wird. Dadurch wird eine Verbin­ dung zwischen tragender Wand und Isolierung erreicht, die alle mechanischen und thermischen Forderungen vorbildlich erfüllt.

Dies liegt einerseits in der flächigen Verbindung, die jegliche Konvektion zwischen den Konstruktionsteilen des Aufbaues verhindert und am ähnlichen Aufbau der bei­ den Schichten, die somit auf mechanische Belastungen gleichartig reagieren und dadurch Spannungsspitzen ab­ bauen.

In einer vorteilhaften Variante, in der der Aufbau bei praktisch gleichbleibender Stabilität und weiter verringertem Gewicht über verbesserte Wärmedämmeigen­ schaften verfügt, ist vorgesehen, daß der Raum zwischen den Wabenwänden vor und während des Aufbringens der zwei­ ten Deckschichte evakuiert wird und auch nach Fertigstel­ lung der Platte luftleer bleibt, wodurch ein Effekt ähn­ lich dem bei Thermosflaschen auftritt.

Bei dieser Variante wird die Isolierung zwar räum­ lich in die Tragkonstruktion gelegt, sie besteht aber dennoch unabhängig von ihr. Dies erkennt man daran, daß beim Lufteintritt in alle Waben zwar der Isoliereffekt verloren geht, die mechanische Stabilität aber uneinge­ schränkt gewahrt bleibt.

Besonders bei dieser Variante ist es vorteilhaft, zwei oder mehrere dünne Wabenelemente mittels luftdichter Zwischenlagen flächig miteinander zu verkleben, wodurch die mechanische Stabilität, insbesondere dann weiter erhöht werden kann, wenn dabei die Knotenpunkte der einen Wabenstruktur mit dem Wabenmittelpunkt der benachbarten Wabenstruktur zusammenfallen. Überraschenderweise ist eine solche Konstruktion auch gegenüber mechanischen Beschädigungen bei weitem nicht so empfindlich, wie ur­ sprünglich angenommen, da die Wände der Waben bei Ver­ letzung einzelner Waben den zwischen ihnen auftretenden Druckunterschied auch auf Dauer ertragen können.

Es wurde überraschenderweise gefunden, daß bei Ver­ wendung von zwei oder mehreren Wabenkonstruktionen, die flächig miteinander verklebt sind, besonders in den Be­ reichen starker Krümmung eine mechanische Widerstands­ kraft erreicht wird, die wesentlich größer ist als bei Verwendung nur einer, entsprechend dickeren Wabenplatte. Der Verstärkungseffekt ist auch stärker als es der ent­ sprechend vermehrten Anzahl an Deckschichten entspricht und geht vermutlich darauf zurück, daß in diesem Bereich durch die Herabsetzung der Wabenstärke die Deformationen wesentlich geringer als bei dickeren einlagigen Waben sind.

Die Erfindung schlägt in einer vorteilhaften Ausge­ staltung daher vor, besonders in den Bereichen, in denen das Kofferdach in die Kofferseitenwände und diese inein­ ander übergehen, mehrschichtige Wabenkonstruktionen zu verwenden.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher er­ läutert.

Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Koffer im Schnitt senkrecht auf die Fahrzeuglängsachse;

Fig. 2 zeigt einen Wabenkörper mit durchsichtig ge­ zeichneter oberer Abdeckung und

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch einen zweischichti­ gen, fertigverklebten Wabenkörper.

Ein in seiner Gesamtheit mit 1 bezeichneter Koffer ist auf mehreren Querträgern 2 eines LKW's aufgebaut. Auf dem Querträger 2 ist eine Bodengruppe 3 angeordnet, die über Tragelemente 4 auch die Seitenwände 5 trägt. Die Bo­ dengruppe und die Seitenwände bestehen, wie auch die Decke 6 des Koffers, aus einer Sandwichkonstruktion, deren zentrales Element eine Wabenplatte darstellt, wie sie aus den Fig. 2 bzw. 3 ersichtlich ist.

Im Inneren des Koffers ist auf Distanzhaltern 6, die vorzugsweise großflächig mit der inneren Oberfläche der Sandwichkonstruktion verklebt sind und die bevorzugt aus wärmedämmendem Material bestehen, eine Abdeckung 8 ange­ ordnet.

Eine den Kundenwünschen angepaßte Isolierung 7 wird entlang der Innenseite der Wabenkonstruktion aufgebracht und mittels der Abdeckung 8 an ihrem Platz gehalten. Wenn die Isolierung über zumindest eine mechanisch genügend feste Außenseite verfügt, kann die Halteplatte 8 selbst­ verständlich entfallen und die Isolierung wird nur im Be­ reich der Distanzhalter 6 mit passenden Verbindungsele­ menten mit diesen verbunden.

Zurrleisten 9 können passenderweise ebenfalls an den Distanzhaltern befestigt werden, die in diesem Falle auch die Haltekräfte für das Ladegut in die tragende Wabenkon­ struktion einleiten.

Am Fußboden des Fahrzeuginnern ist ebenfalls eine Wabenplatte 10 vorgesehen, die gegebenenfalls stärker sein kann als die Wände und die Decke um den Belastungs­ spitzen, die durch aufgestapeltes Transportgut entstehen können, auszuhalten oder die aus einer mehrschichtigten Konstruktion besteht oder auch über eine mechansich hoch­ feste Innenverkleidung verfügt.

Die für diesen Fahrzeugaufbau erfindungsgemäß ver­ wendete Wabenplatte wird anhand der Fig. 2 und 3 näher erläutert. Fig. 2 zeigt eine solche Wabenplatte 20, bei der die einzelnen Wände 21 der Waben ebenso zu sehen sind, wie die untere und die obere Deckschicht 22, die mit den Endkanten 23 der Wabenwände 21 passend verklebt sind, wobei in Fig. 2 die obere Deckschicht durchsichtig gezeichnet wurde, um die Konstruktion erkennen zu lassen. Die Klebstellen 24 wurden nur an einigen Stellen in der vordersten Wabenreihe durch Verstärken der Linien 23 angedeutet, doch erfolgt die Klebung selbstverständlich entlang aller Kanten 23 an der Wabenober- und der Waben­ unterseite.

In Fig. 3 ist eine bevorzugte Ausgestaltung der ver­ wendeten Wabenplatte 30 dargestellt. Bei dieser Ausge­ staltung ist das Innere 31 der Waben evakuiert, wodurch die erfindungsgemäß verwendete Platte nicht nur mechani­ sche Aufgaben für den erfindungsgemäßen Koffer übernehmen kann, sondern auch über wesentlich verbesserte thermische Eigenschaften verfügt. Um Verletzungen für die Isolier­ wirkung harmlos zu gestalten, ist die Platte zumindest doppelschichtig ausgebildet, wobei in der Innenschichte 32 eine Deckschicht aus glasfaserverstärktem Kunststoff vorgesehen ist, wodurch die mechanische Festigkeit und der Widerstand gegen Beschädigungen weiter steigt. Außen und innen können herkömmliche Deckschichten 33, 33′, beispielsweise aus Aluminium verwendet werden. Die Höhe der Waben 34, 34′ wurde in Fig. 3 gleich hoch gezeichnet, doch ist es selbstverständlich möglich, verschieden hohe Waben zu verwenden.

Die erfindungsgemäße Konstruktion erlaubt es, bei einfachstem Aufbau, und wenn man von der Ausführungsform mit den evakuierten Waben absieht, mit einfachen Werkzeu­ gen und Vorrichtungen einen Koffer zu schaffen, dessen mechanische Eigenschaften gleich oder besser sind, als die mechanischen Eigenschaften bisher bekannter Koffer, wobei das Gewicht weiter reduziert wird und die tragenden Teile im Gegensatz zu den bisher verwendeten tragenden Teilen günstige thermische Eigenschaften aufweisen. Darü­ berhinaus ist durch die saubere Aufteilung der mechani­ schen und thermischen Aufgaben auf zwei verschiedene Strukturen, eine leichte und billige Anpassung an Spe­ zialaufgaben und Einsatzgebiete möglich. Da die Isolie­ rung keinerlei tragende Eigenschaften aufweisen muß, ist es möglich auf die bei der sonstigen Sandwichbauweise zumeist verwendeten chlorierten und/oder fluorierten Kohlenwasserstoffe zu verzichten und im Hinblick auf die zu transportierenden Güter und die Umwelt unbedenkliche Isolierungen, beispielsweise aus Steinwolle, Glaswolle etc. zu verwenden.

Claims (6)

1. Kofferaufbau für Lastkraftwagen, mit einer Trag­ konstruktion zur Erzielung der notwendigen mechanischen Festigkeit und einer innerhalb der Tragkonstruktion vor­ gesehenen Isolierung, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragkonstruktion eine an sich bekannte, beidseitig mit mindestens einer Deckschichte (22, 33, 33′) versehene Wabenplatte (20) ist.

2. Kofferaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Isolierung (7) eine mit der Wabenplatte (20) flächig verbundene, vorzugsweise verklebte, Waben­ platte (20, 30) ist, deren Waben (34, 34′) aus einem schlecht wärmeleitenden Material bestehen, wobei gegebe­ nenfalls die Hohlräume der Wabenplatte (30) evakuiert sind.

3. Kofferaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Hohlräume der Wabenplatte (20) eva­ kuiert sind.

4. Kofferaufbau nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wabenplatte (20) aus zumindest zwei Wabenschichten (34, 34′) besteht, wobei vorzugsweise die Zwischenschicht(en) (32) eine Lage aus glasfaserverstärk­ tem Kunststoff aufweist.

5. Kofferaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest in den Bereichen starker Krümmung, insbesondere beim Übergang vom Dach des Koffers in die Wände und in den Ecken die Wabenplatte (20) aus zumindest zwei Wabenschichten (34, 34′) besteht, die einzeln verformt und anschließend flächig verbunden worden sind.

6. Kofferaufbau nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelachsen der Waben einer Schichte mit den Knotenlinien der Waben zumindest einer Nachbarschichte fluchten.