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Die Erfindung bezieht sich auf einen ausgegossenen Rahmen für den Fahrzeugbau nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, einen Füllstoff für diesen Rahmen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 2 und ein dazugehöriges Herstellungsverfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8. Derartige Rahmen werden im Fahrzeugbau zur Halterung von Heckklappen von Kühlbehältern eingesetzt.
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In der
FR 2 303 228 B1 wird ein Verbundprofil vorgestellt, bei dem die in Längsrichtung des Verbundprofils verlaufende Kammer mit flüssigem Polyurethan-Hartschaummaterial gefüllt ist, das nach seiner Expansion und Aushärtung die Kunststoffisolierstege fest mit den Metallprofilteilen verspannt. Gleichzeitig dient der in der Kammer gebildete Hartschaum naturgemäß auch der Wärmedämmung, indem er eine Wärmekonvektion und eine Wärmeabstrahlung innerhalb der Kammer verhindert. Von Nachteil ist aber, dass durch die Verspannung der Kunststoffisolierstege durch das Schaummaterial die Maßhaltigkeit des Verbundprofils beeinträchtigt wird. Außerdem ist das Schaummaterial relativ teuer.
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Deshalb ist aus der
EP 0 560 193 B1 ein Verbundprofil bekannt, welches aus zwei Metallprofilteilen und zwei diese Teile miteinander verbindende Kunststoffisolierstege besteht, wobei die Kunststoffstege in Nuten der Metallprofilteile gehalten sind und die Innenseiten der Metallprofilteile und der Kunststoffisolierstege eine in Längsrichtung des Verbundprofils durchgehend verlaufende Kammer begrenzen, die mit einem wärmedämmenden Material gefüllt ist. Dieses wärmedämmende Material ist ein Schüttgut in Form kugeliger Körner, welches in die Kammer über die gesamte Länge des Verbundprofils eingebracht wird. Dabei verhindert das die Kammer dicht ausfüllende, aus den kugeligen Körnern bestehende Füllmaterial eine störende Wärmekonvektionsströmung in der Kammer sowie eine Wärmestrahlung zwischen den Kammerwänden. Diese kugeligen Körner bestehen vorzugsweise aus einem Mineral- oder Kunststoff und können zur Verminderung ihres Gewichtes porös oder als Hohlkörper ausgebildet sein. Vorzugsweise können diese Körner aus geschäumtem Kunststoff oder aus Silikat, Ton oder Silikat-Ton-Gemischen bestehen. Alternativ wird auch vorgeschlagen, zusammen mit den Körnern ein Bindemittel in die Kammer einzufüllen, das die Körner untereinander sowie mit den Innenseiten der Metallprofilteile fest verbindet, wobei die Körner aus geschäumtem Kunststoff oder aus Silikat, Ton oder Silikat-Ton-Gemischen, bevorzugt aus Blähton bestehen und das Bindemittel ein schäumbarer Klebstoff, insbesondere ein aushärtbares Harz oder ein aushärtbarer Kunststoff ist. Dabei eignen sich als Bindemittel beispielsweise Kunststoffe wie Polyester, Phenolvinyl- oder Epoxidharze mit entsprechenden Härtern, Beschleunigern, Inhibitoren und/oder Thixotropiermitteln. Ebenso kann das Bindemittel in aufgeschlagener Form als Schaum vorliegen oder ein Treibmittel enthalten, welches zu einem Aufschäumen des Bindemittels in der Kammer führt. Geeignete Treibmittel sind Kohlendioxid oder t-Butylhydrazinchlorid mit Eisen-III-Chlorid. Von Nachteil ist aber, dass mit dem zeitgleichen aber voneinander getrennten Einfüllen der Körner und des Bindemittels keine gleichmäßige Vermischung zwischen Bindemittel und Körner im Rahmen erreicht wird. Dadurch weist das im Rahmen ausgehärtete Gemisch aus Körner und Bindemittel über den Rahmen unterschiedliche mechanische und thermische Eigenschaften auf. Zudem können in den Zwischenräumen der Körner Lufteinschlüsse entstehen, welche sich dann als Temperaturbrücken negativ auswirken.
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Aus der
DD 90 375 A1 ist auch ein Kühlfahrzeug-Wagenkasten in Verbundplattenbauweise, dessen Wandteile durch Verbundplatten mit aus Kunstharzschaum bestehendem Stützkörper gebildet werden, bei dem die an den Verbindungsstellen zweier Verbundplatten entstehenden Hohlräume nach Befestigung der Verbundplatten an einem tragenden Gerippe mit expandierendem Kunstharzschaum, z. B. Polyurethanhartschaum, ausgefüllt werden.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen mit einem geeigneten Füllstoff ausgegossenen Rahmen für den Fahrzeugbau zu entwickeln, bei dem der Rahmen eine verbesserte Steifigkeit aufweist und der Füllstoff in Verbindung zu den anderen Bauteilen eine hohe thermische Dämmung besitzt.
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Weiterhin ist es die Aufgabe der Erfindung, dass der ausgegossene Rahmen keine Temperaturbrücken innerhalb der Verbindung zu anderen Bauteilen aufweist. Zudem soll der Füllstoff leichter sein. Auch soll das Fertigungsverfahren einfach und kostengünstig sein.
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Vorrichtungsseitig wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 und 2 sowie verfahrensseitig durch die Merkmale des Anspruchs 8 gelöst. Zweckdienliche Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen 3 bis 7.
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Der neue Füllstoff im Rahmen und das dazugehörige Herstellungsverfahren des Rahmens beseitigen die genannten Nachteile des Standes der Technik. Vorteilhaft bei der Anwendung des neuen Rahmens für den Fahrzeugbau, bestehend aus einem Kühlaufbau mit zwei Heckklappen, wobei die Heckklappen mit den Seitenwänden des Kühlaufbaus über einen die Heckklappen tragenden umlaufenden Rahmen verbunden ist, ist es, dass der im Querschnitt u-profilförmig Rahmen mit seiner offenen Seite in Richtung der Seitenwände des Kühlaufbaus zeigt und mit einem Füllstoff ausgefüllt, wobei der Füllstoff aus einem ausgehärteten Klebemittel und mehreren Füllkörpern besteht. Dadurch werden die mechanische Festigkeit und die Stabilität des Rahmens erhöht. Insbesondere wird die Festigkeit des Rahmens im eingebauten Zustand unter dynamischer Beanspruchung erhöht.
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Vorteilhaft bei der Anwendung des neuen Füllstoffes, bestehend aus einem Klebemittel und Füllkörper, ist es, dass in dem Klebemittel die Füllkörper eingemischt sind, wobei in einem Kubikmeter Füllstoff sich maximal 0,7 m3 Klebemittel und mindestens 0,3 m3 Füllkörper befinden. Dadurch wird zunächst einmal die Wärmedämmung des Rahmens verbessert. Von Vorteil ist es auch, wenn das Klebemittel (7) im ausgehärteten Zustand eine Dichte von 1,38 g/cm3 aufweist, weil dadurch der Rahmen im Vergleich zu herkömmlich verwendeten Wärmedämmmaterialen leichter wird. Durch die Gewichtsreduzierung wird zudem ein geringer Kraftstoffverbrauch des Fahrzeuges erreicht.
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Vorteilhaft bei der Anwendung des neuen Herstellungsverfahrens ist es, dass der Rahmen horizontal angeordnet und mit der offenen Seite seines u-Profils nach oben gerichtet ist und im Gießverfahren der u-profile Rahmen mit dem Füllstoff verfüllt wird, wobei anschließend im ausgehärtetem Zustand des Klebemittel der Rahmen an den Seitenwänden des Kühlaufbaus montiert wird. Durch das Ausgießen des gießfähigen Füllstoffes vor dem Aushärten des Klebemittels dieses Füllstoffes und dem nachträglichen Montieren des Rahmens an den Aufbau des Fahrzeuges wird das Fertigungsverfahren deutlich vereinfacht.
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Der neue Rahmen für den Fahrzeugbau, der Füllstoff für diesen Rahmen und das dazugehörige Herstellungsverfahren soll anhand eines Ausführungsbeispiels für einen Rahmen mit zwei Hecktüren eines Kühlaufbaus näher erläutert werden. Dazu zeigt:
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1: Schematische Darstellung eines Kühlaufbaus in einer Seitenansicht,
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2: Schematische Darstellung des Kühlaufbaus in einer Heckansicht und
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3: Schematische Teilschnittdarstellung des Rahmens im Querschnitt.
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Den neuen ausgegossenen Rahmen zeigen die 1 bis 3 im Ausführungsbeispiel eines Kühlaufbaus 1 mit zwei Hecktüren 2, wobei die Hecktüren 2 mit den Seitenwänden 3 des Kühlaufbaus 1 über einen die Hecktüren 2 tragenden umlaufenden Rahmen 4 verbunden sind. Die Hecktüren 2 sind über Scharniere am Rahmen 4 befestigt, so dass durch die Hecktüren 2 die durch den Rahmen 4 definierte Verladeöffnung 5 geöffnet oder verschlossen werden kann.
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Der Rahmen 4 ist im Querschnitt u-profilförmig, wobei seine offene Seite in Richtung der Seitenwände 3 des Kühlaufbaus 1 zeigen. Gemäß der 3 ist der Rahmen 4 mit einem Füllstoff 6 ausgefüllt. Der Füllstoff 6 besteht aus einem Klebemittel 7 und mehreren Füllkörpern 8, wobei sich in einem Kubikmeter Füllstoff 6 ca. 0,7 m3 Klebemittel 7 und ca. 0,3 m3 Füllkörper 8 befinden. Das Klebemittel 7 ist ein Zweikomponenten-Reaktionskleber auf der Basis von Polyurethan mit einer Dichte von 1,38 g/cm3. Die Füllkörper 8 sind Glaskugeln bzw. Mikroglashohlkugeln mit einem Durchmesser von ca. 0,2 mm und einer Dichte zwischen 0,12 g/cm3 und 0,63 g/cm3. Dabei weisen die Mikroglashohlkugeln eine Wärmeleitfähigkeit von 0,05 W/(m·K) auf. Der Füllstoff weist im ausgehärteten Zustand eine Dichte von 0,55 g/m3 bis 0,65 g/m3, eine Wärmeleitfähigkeit von ca. 0,05 W/(m·K) und eine Zugfestigkeit zwischen 20 MPa bis 40 MPa auf.
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Das neue Herstellungsverfahren soll nach dem Ausführungsbeispiel gemäß der 1 bis 3 erläutert werden. Der Rahmen 4 ist horizontal mit der offenen Seite seines u-Profils nach oben gerichtet angeordnet. Im Gießverfahren wird nun der gießfähige Füllstoff 6, bestehend aus dem flüssigen Klebemittel 7 und den Füllkörpern 8, in den u-profilen Rahmen 4 eingefüllt. Anschließend wird solange gewartet, bis das Klebemittel 7 ausgehärtet ist. Abschließend wird der Rahmen 4 mit dem festen Füllstoff 6, bestehend aus ausgehärteten Klebemittel 7 und Füllkörper 8, an den Seitenwänden 3 des Kühlaufbaus 1 montiert.
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Denkbar ist es, dass mit dem Einfüllen des gießfähigen Füllstoffs 6 an den vier Ecken des Rahmens 4 zusätzlich über diese Ecken verlaufende rechtwinklige Bewährungen eingebracht werden, welche die Stabilität des festen Füllstoffes 6 und damit des Rahmens 4 erhöhen.
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Denkbar ist es, dass die Füllkörper 8 aus einem Leichtfüllstoff bestehen, deren Dichte kleiner oder gleich 0,12 g/cm3 ist. Ebenso ist es denkbar, dass das Klebemittel 7 einen Klebstoffgemisch bestehend aus einem Klebstoff und anderen Füllstoffen ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kühlaufbau
- 2
- Hecktür
- 3
- Seitenwand
- 4
- Rahmen
- 5
- Verladeöffnung
- 6
- Füllstoff
- 7
- Klebemittel
- 8
- Füllkörper
