DE2137496A1 - Beam-shaped lightweight construction element - Google Patents

Description

Trägerförmiges Leichtbauelement Die Eflindung bezieht sich auf ein trägerförmiges Leichtbauelement, das aus wenigstens einem kaltverformten, dünnwandigen, gegen Beulen versteiften Blechprofil besteht. Beam-shaped lightweight construction element The invention relates to a Beam-shaped lightweight construction element, which consists of at least one cold-formed, thin-walled, sheet metal profile stiffened against dents.

Bei solchen Leichbauelementen besteht die Tendenz, mit möglichst geringen Blechstärken das Auslangen zu finden, um die Herstellung zu verein fachen, die Fertigungskosten zu senken und Konstruktionsgewicht einzusparen. Das gleichzeitige Bestreben, zu hohen Trägheitsmomenten zu gelangen, führt zwangsläuftig zu hochstegigen Profilformen, Dünnwandige, hochstegige Profile sind dann aber verdrillungsweich und neigen infolge ihrer Dünnwandigkeit zur Instabilität in den einzelnen Schenkeln bzw. Profilteilen. Es ist eher notwendig, die Blechprofile gegen Beulen zu versteifen, wofür bisher beispielsweise an den gefährdeten Profilstellen Sicken eingewalzt oder eingepreßt oder zusätzliche Versteifungen in Form von Blechstegen angeschweißt werden. Derartige Versteifungsmaßnahmen sind aber nicht voll befriedigend, da sie nur jeweils in ihrer unmittelbaren Umgebung wirksam sind, die Verdrillungsgefahr nicht ausreichend beseitigen und keine gleichzeitige Erhöhung der Knicksteifigkeit mit sich bringen. With such lightweight construction elements there is a tendency to use as much as possible small sheet thicknesses suffice to simplify production, to reduce manufacturing costs and to save construction weight. The simultaneous Endeavors to achieve high moments of inertia inevitably lead to high webs Profile shapes, thin-walled, high-web profiles are then twist-soft and tend to be unstable due to their thin walls in the individual legs or profile parts. It is rather necessary to counter the sheet metal profiles To stiffen dents, for which so far, for example, at the endangered profile points Rolled-in or pressed-in beads or additional stiffening in the form of sheet metal webs be welded on. Such stiffening measures are not completely satisfactory, since they are only effective in their immediate vicinity, the risk of twisting insufficient removal and no simultaneous increase in buckling stiffness entail.

Es ist zwar auch schon bekannt, hohle Blechprofile, beispielsweise für Fensterrahmen, mit Kunststoff auszuschäumen oder Drähte, Stäbe od.dgl. mit Kunststoff zu umhUlleng jedoch dienen diese Maßnahmen in erster Linie als Korrosionsschutz oder zur Isolation, nicht aber zu einer wesentlichen Erhöhung der Festigkeit der betreffenden Konstruktionsteile. Although it is already known, hollow sheet metal profiles, for example for window frames, foamed with plastic or wires, rods or the like. with plastic To be enveloped, however, these measures primarily serve as protection against corrosion or for insulation, but not for a substantial increase in the strength of the relevant structural parts.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Mängel der bisherigen Versteifungen zu beseitigen und ein trägerförmiges Leichtbauelement der eingangs geschilderten Art zu schaffen, das eine vergleichsweise hohe Stabilität gegen Beulen, Verdrillen und Knicken besitzt und darüber hinaus eine günstige aerodynamische Außenform aufweist. The invention is based on the problem of the shortcomings of the previous To eliminate stiffeners and a beam-shaped lightweight construction element of the initially to create the described type, which has a comparatively high stability against dents, Has twisting and kinking and also has a favorable aerodynamic outer shape having.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß das Blechprofil zumindest im Bereich der beulgefährdeten Profilteile, z.B. bei 1-Profilen in deren Stegbereich, in unststoffhartschaum eingebettet und von einer durch den Schäumvorgang vorgespannten Bandage umschlossen ist. Bei einem solchen Leichtbauelement werden etwaige Beulvorgänge am dünnwandigen Blechprofil vom Kunststoffhartschaum verhindert, der die Stabilisierungskräfte auf die Bandage überträgt, wo sie im wesentlichen in Ringzugkräfte umgesetzt werden, wobei die Bandage ein Abspringen bzwO Ablösen der Schaummasse vom Blechprofil mit Sicherheit verhindert. Die Bandage, die im Querschnitt in sich geschlossen ist, besitzt eine hohe orsionssteifigkeit. Das drillgefährdete, dünnwandige Blechprofil wird durch den in der Bandage festhaftenden Eunststoffhartschaum am Drillen verhindert, wobei die Bandage gleichzeitig in der Lage ist, Zug- und Druckkräfte anteilig zu übernehmen. Somit wird durch die erfindungsgemäße Ausbildung eine vergleichsweise hohe Beulsteifigkeit und Verdrill- und Knickfestigkeit des Leichtbauelementes ohne wesentliche Gewichtserhöhung und bei einfacher Ilerstellbarkeit erreicht. Als Bandage können dünne Bleche, Kunststoffolien od.dgl. verwendet werden. Als Eunststoffhartschaum empfiehlt sich Polyurethanhartschaum. The invention solves the problem posed in that the sheet metal profile at least in the area of the profile parts at risk of buckling, e.g. with 1-profiles in their Bar area, embedded in nonststoffhartschaum and from one through the foaming process pre-tensioned bandage is enclosed. With such a lightweight construction element Prevents any buckling processes on the thin-walled sheet metal profile from the rigid plastic foam, which transfers the stabilization forces to the bandage, where they are essentially converted into ring tensile forces, with the bandage jumping off or detachment of the foam mass from the sheet metal profile is prevented with certainty. The bandage, which is closed in itself in cross-section, has a high orsional stiffness. The thin-walled sheet metal profile, which is at risk of being twisted, is caused by the firmly adhering to the bandage Hard plastic foam prevents you from playing while the bandage is in the Is able to take over tensile and compressive forces proportionally. Thus, by the invention Training a comparatively high buckling resistance and twisting and buckling resistance of the lightweight construction element without a significant increase in weight and with ease of manufacture achieved. As a bandage, thin metal sheets, plastic films or the like can be used. be used. Rigid polyurethane foam is recommended as the rigid plastic foam.

Es versteht sich von selbst, daß an Stelle von nur einem Blechprofil innerhalb der aus dem Kunststoffhartschaum und der Bandage bestehenden Umhüllung auch zwei oder mehrere zusammenwirkende Blechprofile vorgesehen werden können Die Umhüllung ergibt die gewünschte aerodynamisch günstige Außenform und erübrigt außerdem einen gesonderten Korrosionsschutz für das Blechprofil.It goes without saying that instead of just one sheet metal profile within the envelope consisting of the rigid plastic foam and the bandage two or more cooperating sheet metal profiles can also be provided Covering results in the desired aerodynamically favorable outer shape and is also unnecessary a separate corrosion protection for the sheet metal profile.

Das erfindungsgemäße Leichtbauelement kann mit Hilfe von Schellen an die übrige Konstruktion angeschlossen werden. Zur Kraftübertragung bzw. Krafteinleitung günstiger ist es aber, wenn die Enden des Blechprofils aus der aus dem Kunststoffhartschaum und der Bandage bestehenden Umhüllung vorragen und gegebenenfalls Bohrungen für Halteschrauben, Niete od.dgl. aufweisen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß das Blechprofil mit Endflanschen fest verbunden ist, die die Umhüllung stirnseitig abschließen, so daß sich das Bauelement an andere Konstruktionsteile anflanschen läßt. The lightweight construction element according to the invention can with the help of clamps connected to the rest of the construction. For power transmission or force introduction However, it is more favorable if the ends of the sheet metal profile are made from the rigid plastic foam and protrude from the bandage and, if necessary, holes for Retaining screws, rivets or the like. exhibit. Another possibility is to that the sheet metal profile is firmly connected with end flanges, which the cladding on the front side to lock, so that the component can be attached to other structural parts can be flanged.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in mehreren Ausführungsbeispielen schematisch dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 ein Leichtbauelement mit zylindrischer Außenform im Querschnitt, Sig. 2 ein vierkantiges Bauelement, Fig. 3 ein Bauelement mit tonnenförmigem Querschnitt, Fig, eine andere Ausbildung mit zwei zusammenwirkenden Blechprofilen im Innern der Umhüllung, Fig. 5 ein Bauelement mit winkelförmigem Blechprofil, Fig. 6 und 7 Leichtbauelemente, deren Blechprofile nur im Stegbereich in Kunststoffhartschaum eingebettet sind, und Big. 8 und 9 zwei verschiedene Ausführungsvarianten eines Leichtbauelementes im Längsschnitt. The subject matter of the invention is shown in several exemplary embodiments in the drawing shown schematically. They show: FIG. 1 a lightweight construction element with a cylindrical External shape in cross section, Sig. 2 a square component, FIG. 3 a component with a barrel-shaped cross-section, Fig, another training with two cooperating Sheet metal profiles in the interior of the envelope, Fig. 5 shows a component with an angular Sheet metal profile, Fig. 6 and 7 lightweight construction elements, the sheet metal profiles only in the web area embedded in rigid plastic foam, and big. 8 and 9 two different versions of a lightweight construction element in longitudinal section.

Das erfindungsgemäße Leichtbauelement besteht gemäß Fig, 1 aus einem dünnwandigen, kaltverformten I-Blechprofil 1, das allseits von Kunststoffhartschaum 2 umschlossen und mit einer durch den Schäumvorgang vorgespannten Bandage 3 umhüllt ist. Die Ausführungsvarianten nach den Fig. 2 und 3 unterscheiden sich von jener nach Fig. 1 nur durch die viereckige bzw. According to FIG. 1, the lightweight construction element according to the invention consists of a thin-walled, cold-formed I-sheet metal profile 1, which is made of rigid plastic foam on all sides 2 enclosed and wrapped in a bandage 3 pretensioned by the foaming process is. The design variants according to FIGS. 2 and 3 differ from that according to Fig. 1 only by the square or

tonnenförmige Querschnittsform der aus dem Hartschaumstoff 2 und der Bandage 3 bestehenden Umhüllung, wobei durch diese Außenformen ebene Auflageflächen für das Leichtbauelement gewonnen werden.barrel-shaped cross-sectional shape of the rigid foam 2 and the Bandage 3 existing envelope, with these outer shapes flat bearing surfaces for the lightweight construction element.

Nach Fig. 4 sind an Stelle eines einzelnen Blechprofiles zwei zusammenwirkende C-Profile 1a, 1b vorgesehen. According to Fig. 4, instead of a single sheet metal profile, two cooperating C-profiles 1a, 1b provided.

Das in der Umhüllung 2,3 eingebettete Winkelprofil 1' gemäß Fig. 5 zeichnet sich durch besondere Knicksteifigkeit aus. The angle profile 1 'embedded in the casing 2, 3 according to FIG. 5 is characterized by its particular resistance to buckling.

Beim Leichtbauelement nach den Figo 6 und 7 ist das Blechprofil 1 nur im Stegbereich im Eunststoffhartschaum 2 eingebettet, wogegen die Bandage 3 unmittelbar an den Flanschen des Blechprofils anlegtS die gemäß Fig. 7 durch Blechstreifen 4 verstärkt sind. In the case of the lightweight construction element according to FIGS. 6 and 7, the sheet metal profile is 1 embedded in the rigid plastic foam 2 only in the web area, whereas the bandage 3 is applied directly to the flanges of the sheet metal profile according to FIG. 7 by sheet metal strips 4 are reinforced.

Wie in Fig. 8 dargestellt; ragen die Enden 5 des Blechprofiles 1 aus der aus dem Kunststoffhartschaum 2und der Bandage 3 bestehenden Umhüllung vor und sind mit Bohrungen 6 für Halteschrauben od.dgl. As shown in Fig. 8; the ends 5 of the sheet metal profile 1 protrude from the cover consisting of the rigid plastic foam 2 and the bandage 3 and are with holes 6 for retaining screws or the like.

versehen, Gemäß Fig. 9 ist das Blechprofil 1, bei spielsweise durch Schweißen, mit Endflchen 7 fest verbundene die die Umhüllung 293 stirnseitig abschleißen und zur Verbindung des ganzen Leichtbauelementes mit gleichen Leichtbauelementen oder anderen Konstruktionsteilen dienen.provided, According to Fig. 9, the sheet metal profile 1, for example by Welding, firmly connected to end surfaces 7, which wear off the casing 293 on the front side and to connect the entire lightweight construction element with the same lightweight construction elements or other construction parts.

Claims (3)

Patentansprüche: Patent claims: Trägerförmiges Leichtbauelement, bestehend aus wenigstens einem kaltverformten, dünnwandigen, gegen Beulen versteiften Blechprofil, dadurch gekennzeichnet, daß das Blechprofil (1;1a,1b;1') zumindest im Bereich der beulgefährdeten Profilteile, z.3 bei I-Profilen (1) in deren Stegbereich, in Kunststoffhartschaum (2) eingebettet und von einer durch den Schäumvorgang vorgespannten Bandage (3) umschlossen ist. Beam-shaped lightweight construction element, consisting of at least one cold-formed, thin-walled sheet metal profile stiffened against dents, characterized in that the sheet metal profile (1; 1a, 1b; 1 ') at least in the area of the profile parts at risk of buckling, z.3 in the case of I-profiles (1) in their web area, embedded in rigid plastic foam (2) and is enclosed by a bandage (3) pretensioned by the foaming process. 2. Leichtbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß die Enden (5) des Blechprofils (1) aus der aus dem Kunststoffhartschaum (2) und der Bandage (3) bestehenden Umhüllung vorragen und gegebenenfalls Bohrungen (6) für Halteschrauben, Niete od.dgl. aufweisen.2. Lightweight construction element according to claim 1, characterized in that the Ends (5) of the sheet metal profile (1) from the rigid plastic foam (2) and the Bandage (3) protrude from the existing envelope and, if necessary, holes (6) for Retaining screws, rivets or the like. exhibit. 3. Leichtbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekenneichnet, daß das Blechprofil (1) mit Endflanschen (7) fest verbunden ist,die die Umhüllung (2,3) stirnseitig abschließen.3. Lightweight construction element according to claim 1, characterized in that the Sheet metal profile (1) is firmly connected to end flanges (7) that form the casing (2,3) close at the front.