DE4430428A1 - Schichtkörper - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schichtkörper nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 oder 2.

Aus der US 24 41 476 A ist ein Strukturblech mit noppen­ artigen Erhebungen bekannt. Durch Kombination mit einem Deckblech (Fig. 3 der US-A) oder mit zwei Deckblechen (Fig. 2) entsteht ein Schichtkörper mit einer maßgeblich durch die Dicke des Strukturbleches bestimmten Bauhöhe. Das Strukturblech wird über Punktverschweißung oder an­ derweitig mit dem in der Regel glattflächigen Deckblech verbunden. Das Strukturblech gemäß der US-A weist beid­ seits seiner Mittenebene Erhebungen auf, die versetzt an­ geordnet sind. Das bekannte Strukturblech wird durch ein Walzverfahren mit zwei einander gegenüberliegenden Zahn­ rädern hergestellt und zeichnet sich durch hohe Steifig­ keit in allen Richtungen aus.

Schichtkörper werden unter anderem auch als Außenhaut­ teile für Kraftfahrzeuge eingesetzt. In diesen Fällen wird ein glattflächiges Deckblech, bevorzugt aus Alumi­ nium, verwendet, das entsprechend hohen Anforderungen an die Oberflächenqualität genügen muß. Beispielsweise kön­ nen Schichtkörper als Schiebedachdeckel, Klappen und Hau­ ben eingesetzt werden. Nachteilig bei Schichtkörpern mit dem bekannten Strukturblech ist, daß sich die Erhebungen insbesondere bei Verwendung von Aluminium-Deckblechen am Deckblech abzeichnen. Die örtlichen Verformungen sind zwar absolut gesehen äußerst gering, jedoch vom Betrach­ ter bei entsprechendem Lichteinfall auf dem lackierten Deckblech eindeutig als regelmäßiges Muster erkennbar. Der Effekt des Abzeichnens der Erhebungen verstärkt sich, wenn der Schichtkörper, der nach seiner Herstellung aus den einzelnen ebenen Blechen ebenfalls in ebener Form vorliegt, zur Erreichung einer bestimmten Gestalt ver­ formt wird. Eine größere Verformung ohne Beschädigung des Schichtkörpers oder zumindest des Strukturbleches ist nicht möglich. Bei größeren Biegeradien besteht dabei die Gefahr, daß sich durch die Verformung aufgrund der an der Ober- bzw. Unterseite des Schichtkörpers unter­ schiedlichen Biegeradien die Verbindung zwischen den ein­ zelnen Blechen des Schichtkörpers löst. Dieses Problem tritt auch bei Schichtkörpern auf, die nicht als Karosse­ rie-Außenhautteile, sondern als Trenn- oder Abschirmwände eingesetzt sind.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Nachteile des be­ kannten Schichtkörpers zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird bei Schichtkörpern mit einseitigem oder beidseitigem Deckblech durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 2 gelöst.

Kerngedanke ist dabei jeweils, die Erhebungen durch Aus­ sparungen in begrenztem Maße nachgiebig zu machen. Damit können die Erhebungen kleine, ausgleichende Relativbewe­ gungen ausführen, wodurch sich die Oberflächenform des Strukturbleches nicht auf das Deckblech überträgt. Bei einer Verformung des in seinem Ausgangs Zustand ebenen Schichtkörpers verhindert die Nachgiebigkeit der Erhebun­ gen, daß die Verbindungsstellen zwischen dem Struktur­ blech und dem Deckblech aufgetrennt werden. Daraus erge­ ben sich gegenüber bekannten Schichtkörpern wesentlich verbesserte Verformungsmöglichkeiten. Gleichzeitig blei­ ben aber die hohe Biege- und Torsionssteifigkeit sowie die guten Dämm- und Dämpfungseigenschaften des Schicht­ körpers mit nur geringen Abstrichen erhalten.

Neben dem beschriebenen zwei- und dreilagige Aufbau kön­ nen die erfindungsgemäßen Schichtkörper auch aus mehreren Lagen bestehen und zum Beispiel mehrere durch glattflä­ chige Deckbleche getrennte Strukturbleche aufweisen.

Wie bereits aus der US-A bekannt, eignen sich Bleche mit abgeflachten Erhebungen, beispielsweise Pyramidenstümp­ fen, wegen ihrer ausgeprägten Auflage- und Verbindungs­ flächen zum Deckblech in besonderer Weise als Struktur­ bleche für Schichtkörper. Anspruch 3 sieht daher in Wei­ terbildung der Erfindung vor, derartige Strukturbleche mit schlitzförmigen, parallel zur Mittenebene des Struk­ turbleches verlaufenden Aussparungen zu versehen. Dabei bleibt die Steifigkeit in der Ebene und senkrecht zur Ebene des Schichtkörpers nahezu unverändert erhalten. Durch die Nachgiebigkeit in Schichtkörperquerrichtung wird jedoch verhindert, daß sich der Muster des Struktur­ bleches am Deckblech abzeichnet. Außerdem erweisen sich die Schlitze bei einer Verformung des Schichtkörpers als besonders vorteilhaft, da auch in der Ebene des Deckble­ ches Ausgleichsbewegungen stattfinden können. Hierdurch werden die unterschiedlichen Biegeradien zwischen Ober- und Unterseite des Schichtkörpers ausgeglichen. Ein Rei­ ßen der Verbindung zwischen Strukturblech und Deckblech wird somit zuverlässig verhindert. Das Strukturblech mit den geschlitzten Erhebungen kann in einfacher Weise durch ein einziges Werkzeug, beispielsweise ein Zahnradpaar mit Schneidkanten, in kostengünstiger Weise durch eine Art Zahnradwalzen hergestellt werden. Hierbei handelt es sich um ein Prägeverfahren mit Verformungen zu beiden Seiten der Mittenebene des Strukturbleches im Unterschied zu einem nur einseitig wirkenden Tiefziehverfahren.

Die Verklebung von Deck- und Strukturblech gemäß Anspruch 4 ist für erfindungsgemäße Schichtkörper besonders vor­ teilhaft. Durch die Abflachungen bestehen entsprechend große Kontaktflächen zwischen den beiden Bauteilen. Im Unterschied zu einer Löt- oder Schweißverbindung wird die Außenfläche des Deckbleches weder durch Wärmebehandlung nach durch mechanische Einwirkung beeinträchtigt. Somit bleibt eine Außenfläche mit einwandfreier Oberflächenqua­ lität, beispielsweise für Karosserieaußenhautteile, er­ halten. Durch die Aussparungen in den Erhebungen und die somit sichergestellten Ausgleichsbewegungen kann auch ein relativ harter, wenig dehnfähiger Kleber verwendet wer­ den, der entsprechend hohe Festigkeitswerte der Klebever­ bindung ermöglicht.

Durch die alternative Verwendung eines Lötwerkstoffes mit niedrigem Schmelzpunkt kann eine der Klebeverbindung gleichwertige Lötverbindung erzielt werden.

Schichtkörper zeichnen sich nicht nur durch geringes Eigengewicht und hohe Steifigkeit, sondern auch durch ihre Dämm- und Dämpfungseigenschaften aus. Durch die Wei­ terbildung der Erfindung nach Anspruch 5 werden diese Eigenschaften verstärkt. Insbesondere wird durch die Dämm- oder Dämpfungsmasse die Ausbreitung von Körperschall un­ terdrückt. Die Aussparungen in den Erhebungen ermöglichen dabei ein Fließen der Masse während des Befüllungsvorgan­ ges. Als Füllmaterialien kommen beispielsweise Bitumen oder aufschäumende Materialien zur Verwendung. Für Kraft­ fahrzeuganwendungen bieten sich derartige dämmende Schichtkörper z. B. als Motorstirnwand oder als Boden­ blech an.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind einige Ausfüh­ rungsformen in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 das Strukturblech eines erfindungsgemäßen Schichtkörpers in perspektivischer Darstellung,

Fig. 2 das Strukturblech in der Seitenansicht,

Fig. 3 einen erfindungsgemäßen Schichtkörper als Außenhautteil einer Fahrzeugkarosserie im Schnitt und

Fig. 4 einen erfindungsgemäßen Schichtkörper als Trennwand mit Schall- und Wärmedämmfunktion in perspektivischer Darstellung.

Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Strukturblech 1 eines er­ findungsgemäßen Schichtkörpers 2, 3 (siehe Fig. 3 und 4) in verschiedenen Ansichten. Das Strukturblech 1 be­ steht aus einem flächigen Ausgangsmaterial mit geringer Dicke, beispielsweise einem Aluminiumblech mit einer Dicke von ca. 0,15 bis 1,0 mm. Durch ein geeignetes Her­ stellverfahren werden in das Ausgangsmaterial des Struk­ turbleches 1 beidseitig Erhebungen 4 eingebracht. Diese Erhebungen 4 erstrecken sich symmetrisch zu beiden Seiten der Mittenebene 5 des Strukturbleches 1. Die Erhebungen 4 besitzen eine Form ähnlich der Zähne eines Zahnrades. Sie setzen sich zusammen aus einem ersten Abschnitt 6, der sich unmittelbar an die Mittenebene 5 anschließt und in x-Richtung des Strukturbleches 1 von relativ steilen Flanken 7 sowie in y-Richtung von Seitenflächen 8 be­ grenzt wird. Der zweite Abschnitt 9 der Erhebungen 4 wird durch einen Schlitz 10 vom ersten Abschnitt 6 getrennt. Der zweite Abschnitt 9 besteht aus schrägen Flanken 11, die unmittelbar aus den steilen Flanken 7 des ersten Ab­ schnittes 6 hervorgehen. Deckflächen 13 begrenzen die zweiten Abschnitte 9 in einer Ebene parallel zur Mitten­ ebene 5. Stege 14 und 15, die in der Mittenebene 5 lie­ gen, verbinden die einzelnen Erhebungen 4 in x- bzw. y-Richtung miteinander.

Die Distanzhöhe d des Strukturbleches 1 wird maßgeblich von der Höhe der beidseitigen Erhebungen 4 bestimmt. Die Breitenmaß b der Schlitze 10 (Erstreckung in z-Richtung) ist in den einzelnen Figuren zur Verdeutlichung der Schlitze 10 etwas überzeichnet dargestellt. Für die ein­ gangs beschriebenen Vorteile genügt bereits eine gerin­ gere Schlitzbreite b. Mit der Größe und Form der Schlitze 10 kann außer der Form und der Distanzhöhe d des Struktur­ bleches 1 auch die Festigkeit des Schichtkörpers 2 be­ stimmt werden.

Das Strukturblech 1 besitzt eine Reihe von Vorteilen: Durch die beidseitig vorhandenen Erhebungen 4 läßt sich eine größere Distanzhöhe d erreichen als mit nur einsei­ tigen Erhebungen. Das Strukturblech 1 besitzt allseitig hohe Steifigkeit, wobei durch die Schlitze 10 die zweiten Abschnitte 9 der Erhebungen 4 so nachgiebig gestaltet sind, daß die Deckflächen 13 kleine Relativbewegungen in allen drei Raumrichtungen ausführen können.

Zur Herstellung bietet sich ein Walzwerkzeug an, das aus zwei gegenüberliegenden, mit Zähnen versehenen Walzrädern besteht, die das Strukturblech 1 prägen sowie die Schlitze 10 schneiden. So ist z. B. mit einer Aluminium­ blechstärke von ca. 0,5 mm eine Distanzhöhe d von 10 mm erreichbar. Die Deckflächen 13 können hierbei in x-Richtung einen Längenausgleich von ca. 2 mm bewerkstel­ ligen. Der Ausgleichsspielraum in y-Richtung hangt von der Schlitzbreite b ab, ist jedoch auch im Interesse einer ausreichenden Quersteifigkeit bedeutend kleiner. Die Längenerstreckung der Schlitze 10 in x-Richtung gemäß dem Ausführungsbeispiel ermöglicht einen Verformungsausgleich insbesondere bei Biegungen um die y-Achse. Durch entspre­ chende Schlitzgestaltung läßt sich jedoch auch in y-Rich­ tung oder in x- und y-Richtung eine ausreichende Nachgie­ bigkeit für andersartige Biegeumformungen erzielen.

Fig. 3 zeigt einen als Außenhautteil ausgebildeten Schichtkörper 2 im Querschnitt. Der Schichtkörper 2 be­ steht aus einem Strukturblech 1 gemäß den Fig. 1 und 2. sowie einem oberen und einem unteren Deckblech 14 bzw. 15. Eine Schicht eines Klebers 16 stellt die Verbindung zwischen den Deckflächen 13 des Strukturbleches 1 und den beiden Deckblechen 14 und 15 her. Die freien Zwischen­ räume 17 können durch ein Dämm- oder Dämpfungsmaterial ganz oder teilweise ausgefüllt werden.

Fig. 4 zeigt den komplexeren Aufbau eines Schichtkörpers 3, der als schall- und wärmedämmende Trennwand mit ent­ sprechend hoher Torsions- und/oder Biegesteifigkeit aus­ gebildet ist. Der Schichtkörper 3 setzt sich aus dem oben beschriebenen Strukturblech 1, einem unteren Deckblech 115 sowie einem oberen Deckblech 114 zusammen. Das obere Deckblech 114 ist gelocht und wird von einer ersten Alu­ miniummatte 20 abgedeckt. An die Aluminiummatte 20 schließt sich eine gelochte Aluminiumfolie 21 an. Die oberste Deckschicht besteht aus einer zweiten Aluminium­ matte 22. Beide Aluminiummatten 20 und 22 sind als Ge­ webe- oder Fasermatten ausgebildet. Die Lochungen in den Aluminiummatten 20 und 22 sowie die Lochfolie 21 erhalten die Schalldurchgängigkeit, damit sich der Schall in den freien Zwischenräumen 117 des Strukturbleches 1 "totlaufen" kann. Ein Teilvolumen der freien Zwischen­ räume 117 im Strukturblech 1 kann mit Dämm-Material aus­ gefüllt oder ausgeschäumt sein, um auch die Ausbreitung von Körperschall zu erschweren. Die Befüllung kann auf bestimmte Frequenzen abgestimmt werden.

Die erfindungsgemäßen Schichtkörper können ganz oder teilweise aus Stahl- oder Aluminiumblech oder aus Kunst­ stoff bestehen.

Claims (5)

1. Schichtkörper, bestehend aus einem Deckblech und einem Strukturblech, das auf das Deckblech zuwei­ sende Erhebungen besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebungen (4) mit Aussparungen (Schlitze 10) versehen sind.

2. Schichtkörper, bestehend aus zwei Deckblechen und einem dazwischenliegenden Strukturblech, von dessen Mittenebene jeweils auf die Deckbleche zuweisende Erhebungen abstehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebungen (4) zu­ mindest auf einer Seite der Mittenebene (5) des Strukturbleches (1) mit Aussparungen (Schlitze 10) versehen sind.

3. Schichtkörper nach Anspruch 1 und/oder Anspruch 2, mit abgeflachten Erhebungen des Strukturbleches, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen schlitzförmig sind und die Schlitze (10) zumindest annähernd parallel zu den Abflachungen der Erhebun­ gen (4) verlaufen.

4. Schichtkörper nach wenigstens einem der vorangegan­ genen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Strukturblech (1) mit dem Deckblech bzw. den Deckblechen (14, 15; 114, 115) verklebt ist.

5. Schichtkörper nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Zwischenraum (17; 117) zwischen den Deckblechen (14, 15; 114, 115) zumindest teilweise mit einer Dämm- oder Dämp­ fungsmasse befüllt ist.