空心體裝置及其製造方法
2023-05-20 08:59:31 3
空心體裝置及其製造方法
【專利摘要】一種構件（1），其由多個單層（2、3、4）組裝而成且被構造成蜂窩結構，該蜂窩結構帶有突出於基本結構（16）的部分空心體（26、27）。在此，相鄰單層（2、3、4）的面（10、11）共同地形成較小壁厚的壁。單層（2、3、4）的各個面（10、11）為了改善與相鄰面的連接而具有預張緊力。
【專利說明】空心體裝置及其製造方法
[0001]本發明涉及一種構件，其由多個單層組裝而成且被構造成蜂窩結構，該蜂窩結構帶有突出於基本結構的部分空心體，其中，相鄰單層的面共同地形成較小壁厚的壁。
[0002]這種構件由DE 100 22 742 Al已知。為了把各種不同的層組裝成一個構件，它們必須連接起來。具有空心體的一層的起點是一個薄膜或膜片，於是由其產生這種壁。在每層變形之後，就得到了空心體裝置的面或其邊緣。在組裝兩個層時，空心體裝置的邊緣表現得穩固。但已表明有問題的是，空心體裝置的面表現得不穩固；這些面帶有或多或少的邊緣。
[0003]因此，本發明的目的在於，提出一種由多個單層組裝而成的特別均勻的被構造成蜂窩結構的構件。
[0004]該目的的實現方式為，單層的面為了改善與相鄰面的連接而具有預張緊力。
[0005]這種蜂窩結構的目的是，提供一種動態的/靜態的蜂窩結構，在該蜂窩結構中，材料比如塑料、金屬或纖維複合材料相互間或彼此間儘可能穩固而持久地連接。在此，單層的數量滿足需求且符合使用目的的各個面有針對性地處於預張緊力下，以便實現否則不穩固的面的連接。
[0006]本發明的一種實施方式在此規定，通過對單層的面的設計來施加預張緊力。也就是說，按照該第一方案，在一定程度上由面的設計產生預張緊力，所述預張緊力可能通過面的形狀來產生，也可能通過不同於平壁造型的結構來產生。
[0007]根據針對於面的形狀的方案，要考慮的是，以球形的向內或向外朝向的變形部的形式施加預張緊力。在空心體裝置的面上，這裡在焊接連接件的內部，為了進行穩固和預張緊而形成所需要的能量連接區。所述能量連接區最好是空心體面的內凹或拱起，其把所設計的焊接方法的能量流目標準確地輸送到熔化區中。除了針對於焊接技術的連接用於穩固面的預張緊外，所述變形部鑑於有針對性的焊接連接區還承擔著能量引導的任務，以便能夠連接面的精確的部分區域。該方案尤其有助於必須跨接大的焊接縫隙的目的。
[0008]替代於或補充於面的所述變形部，考慮對單層的面進行造型。在此考慮帶有疙瘩結構或纖維小棒結構的構造或隆起。在這種情況下，所述面，必要時也通過球形的變形部、能量引導和焊接連接區得到預張緊力，但通過疙瘩結構或纖維小棒結構進行最終的接合。這種構造或隆起可以雜亂地或者有序地布置。優選應用於小的接縫-跨接部和小的面。
[0009]根據一種特別適宜的造型方案，面具有疊片式的結構。按照這種方案，跨接中間的接縫，且通過能量邊緣有針對性地將能量引導到疊片上。這裡提出的面結構形成一個有針對性的焊接連接區。這種疊片的數量、造型和布置方式取決於所述面特別是其大小及接縫、待接合的區域和所用焊接方法的能量流。在此，這些疊片實現了有針對性地引導能量的目的，至所述面的表面熔化，在那裡，它們形成用於接縫的補償。它們優選應用於中等大小的接縫-跨接件。
[0010]根據一種方案，由單層的面本身產生預張緊力，作為該方案的補充，規定通過在單層的相鄰面之間引入的連接媒介來施加預張緊力。如果藉助相應的連接媒介來使得所述面預張緊，則不穩固的面張緊，且能量經由該媒介進行流動。在媒介的熔化區熔化期間，預張緊的面鬆弛，且在熔化區中與空心體輪廓裝置的面連接。[0011]若不同的材料相互連接，則需要所謂的附著橋或附著補充劑。在規定的連接中，把所述劑預備到難以操作的面上，有時也可能需要在兩側進行預備。單層的附著橋可以預先起反應，且例如在熱量或溼氣影響下發生膨脹。也可想到的是，附著橋被造型，或者有助於已有面的造型，造型的形式例如也可以為層上的疙瘩結構或纖維小棒結構。在這種情況下，附著橋把所述面預張緊，以便在為了接合而施加壓力期間保證穩固性。相關地，附著橋引起相互堆疊的單層通過空心體或部分空心體接合。
[0012]為了在相同材料或不同材料的各層之間形成特別是緊密的連接，一種措施規定，將一種流網結構用作在外部敷設的連接媒介。這種連接媒介是一種薄網，其留下有序的粗糙的表面。該表面在其隆起中決定了待連接的蜂窩裝置的熔化區。這種網也可以被造型。該網的設計取決於待引導的用以使得焊接區中的連接媒介熔化所必需的需求能量。
[0013]為了實現使得連接媒介在面之間或者在這些面上良好地分布，規定將液態弓I入的連接承載體用作連接媒介。在產生連接之後，連接媒介將達到規定的強度。這裡重要的是，要麼所述媒介是揮發性的，且在連接期間使得空心體裝置的彼此貼靠的面鬆弛。要麼，壁徹底相互熔合，但這導致較高的物質份額。相關地，理想的化學連接係指，面預張緊地相互貼靠，在此，預張緊點可以是小棒形的或疙瘩式的拱起，或者是球形的或疊片式的相互貼靠的變形部。不言而喻，在此必須留有足夠的空間，以便目標準確地通過接合壓力擠壓化學連接媒介，且在此產生規定的連接縫隙，進而建立起連接。
[0014]為了進行穩固，也可以安置預張緊-面結構。按照這種方案，建議將化學反應的連接載體用作連接媒介。
[0015]有利地在化學反應的連接媒介具有膨脹特性時就是這種情況。
[0016]根據本發明的另一實施方式規定，相鄰單層的連接基本上通過其邊緣、其耦接條、其金字塔尖端和/或所得到的支撐邊緣進行。在這種情況下，所述面必須尚未連接，而是可以基本上通過單層的扣緊部和與其連接的空心體以及部分空心體來實現連接。相關地可考慮的是，甚至放棄安置預張緊件。
[0017]為了改善單層的面相互間的連接質量，也實用的是，單層由吸收液體的材料製成。
[0018]另一措施規定，單層具有氣囊，或者單層具有表面，該表面配備有類似於水泡的小氣囊。這有助於增大面的預張緊力，使得所述面承受得住接合壓力，以便能使得空心體或部分空心體相互連接。
[0019]本發明的構件提供了多種其它的應用方案，特別是當單層能導電時，要麼在其整個造型中導電要麼至少在其表面的區域中導電。通過這種方式可以將蜂窩室用作空調蜂窩室、衝擊吸收器、絕緣體、分離器，在物質的輔助下用作離子載體或者用於相仿的利用能量蓄存的過程。這裡的關鍵的優點是，就本發明的構件而言，由於嵌套，最大面與最小空間之間的比例最佳。對於電池殼體來說，可以任意地擴展空間結構的後續層。這裡的關鍵是儘可能大的作用面的連接，這種連接提供了構件的整體。
[0020]根據本發明的另一實施方式規定，單層由粘稠的或形狀配合的材料製成，和/或相鄰的單層進行所謂的溼-溼-連接或幹-溼-連接。
[0021]本發明的構件的穩固性的主要提高方式為，至少上邊緣側的單層和/或下邊緣側的單層具有筋條。該筋條例如可以由V形板條構成，也可考慮的是，該筋條用作電連接件的接觸板條。筋條例如以間隔條的形式被裝上，以便通過邊緣側的單層來確保彎曲力的較大的類似於夾層的表面載荷。
[0022]類似方向的建議是，相鄰的單層可相互卡鎖。在此，單層部分地相互嵌接，也可考慮以側凹的形式進行卡鎖。通過補償物質，一方面可以產生絕緣體。另一方面，該絕緣體恰好可以提供相反部件。因而可考慮把所述物質同時用作電池中的離子輸送件。
[0023]根據本發明的另一有利的實施方式規定，相鄰的單層彼此絕緣。在此，通過單層分離可分別單獨地控制蜂窩室間腔或層間腔，以便保證例如空調蜂窩室、衝擊吸收器、絕緣體或分離器形式的上述應用。這裡的關鍵是儘可能大的作用面的連接，這種連接提供了構件的整體。在此可以把這些單層接入不同的需求材料中。在此，它們可以非常好地相互絕緣。在單層的面中可以引入傳導纖維或其它複合材料，它們在納米蜂窩室的現代發展中是所需要的。通過這種蜂窩室分隔可以實現提供氧氣和特需蜂窩室和在這種蜂窩室內部在直接相鄰的空間處相對於氧氣隔離。
[0024]針對所述方案有益的是，將密封圈和/或密封唇用作絕緣件。通過這種環繞的密封圈或相應構造的密封唇，可以使得空心體得以保持或彼此絕緣。
[0025]本發明還涉及一種用於製造蜂窩結構形式的構件的方法，該構件由多個單層組裝而成，該蜂窩結構帶有突出於基本結構的部分空心體，其中，相鄰單層的面形成共同的較小壁厚的壁，其中，單層的面與相鄰單層的面在預張緊的情況下接合。
[0026]這種預張緊可以要麼由所述層的面產生，其方式為，在所述面上比如安置球形的向內或向外朝向的變形部。造型也是一種合適的措施，例如，通過面上的疊片式的結構或合適的構造和隆起進行造型。替代於或附加於這些方法步驟，可以在單層的相鄰面之間引入外部的連接媒介，這種連接媒介既可以是網狀結構，又可以是液態地引入的化學的連接載體，其必要時帶有膨脹特性。
[0027]換句話說，單層的面通過其布置和/或構造而處於預張緊下，或者通過連接媒介使得單層的面處於預張緊。
[0028]另一措施規定，單層在接合過程中通過上邊緣側的單層和下邊緣側的單層而密封，且蜂窩結構處於真空，直至接合過程結束。
[0029]本發明的一種特別有益的方案規定，相鄰單層的待連接的面藉助超聲焊接而相互連接。這種方法能實現單層的特別精確的持久且有效的連接，其中，能量耗費比較小。
[0030]在超聲焊接的過程中要注意，要相互焊接的是最薄的膜層。焊接源能量過高必定會導致焊接燃燒，就像焊接源能量過低會導致焊接不徹底一樣。特別是要視連接區而定通過本發明的形式為球狀面或其它面預張緊件的蜂窩的製造誤差補償來考慮不斷變化的焊接阻力。在這種情況下，在產生焊接之前就應考慮會產生不同連接誤差的任何焊接阻力。在這種意義下提出，在焊接之前測量要焊接的面的阻力。焊接能量源在這種所謂的主要測量-焊接過程中在進行測量之後被調節為所求得的值，以便避免各個面發生焊接燃燒或錯誤連結。通過主要測量-焊接，特別是還考慮到能使得具有不同密度的不同材料相互連接。最終必將產生附著橋或連接橋，其中，兩種材料進行連接。如果不同的物質還具有不同的膨脹係數，這些材料就必須適當地相互連接，使得這些材料之一始終都適應於另一種材料的運動，而不會使得該材料疲勞或損壞。於是為了進行大面積的焊接，要麼考慮相互間的連接，要麼在連續的製造過程之前考慮這裡產生的製造誤差或膨脹誤差，且所述誤差傳遞到製造過程中。
[0031]根據另一種方案規定，單層的面在超聲焊接之前與超聲焊極接觸，該超聲焊極以預定的力作用到待焊接的面上。也就是說，使得相應的工具處於高頻的機械振動中，這種振動然後傳遞到待焊接的面上。超聲焊極在這種超聲焊接之前必須以預定的力作用到待焊接的面上。由於這些面彼此間已經可以預張緊，所以這些面相互壓靠加固，以便在焊接壓緊時無中空。由於所有塑料最終為彈性結構，面在焊接之後略微鬆弛。為了預先考慮到此點，針對每種獨立的材料都採用專用的球形超聲焊極。凸度取決於材料、待處理的面的大小、材料厚度和/或材料設計。這種超聲焊極因而可以用於特別是對紙張、纖維、金屬、有色金屬或塑料進行面焊接。
[0032]本發明的主題的其它細節和優點可由對附圖的如下說明得到，在附圖中示出了一個優選的實施例及其必需的細節和零件。其中:
圖1示出帶有位於內部的蜂窩結構的構件；
圖2為雙金字塔形式的空心體的側視圖；
圖3為雙金字塔形的空心體的俯視圖；
圖4為邊緣側的單層的內部再現立體圖；
圖5為五部分的構件的分解圖；
圖6示出部分地處於預張緊的空心體；
圖7示出帶有疊片式結構的空心體；
圖8示出圖7的變型；
圖9示出一種構件，其單層相互嵌接；
圖10為圖9的剖視圖；
圖11示出圖9的變型；
圖12示出圖9的變型；
圖13為圖12的剖視圖；
圖14示出構件的一個單蜂窩室；和 圖15示出圖14的變型。
[0033]圖1示出構件I處於最終狀態。上邊緣側的單層2部分地開口，以便能看到蜂窩結構3，該蜂窩結構一方面支撐在上邊緣側的單層2上，另一方面支撐在下邊緣側的單層4上。蜂窩結構3在此被簡化地示出。構件I的側壁5以平面的形式被示出，邊緣側的單層2也是如此。蜂窩結構由多個帶有空心體或部分空心體的單層構成。無論邊緣側的單層2還是邊緣側的單層4 (在它們之間插入蜂窩結構3)，都由較小壁厚的蜂窩部分板17構成。
[0034]根據圖2的各個空心體7、8、9通常形成金字塔14、14'或鏡對稱的雙金字塔19，其中，各個區段20、21用於實現和確保蜂窩結構的各個部件整體上扁平地相互支撐。金字塔14或鏡對稱的雙金字塔19特別有益地適合於對各個部件的這種扁平的支撐，因為相應地提供了彼此錯開的面10、11，這些面的大小也能可靠地承受和傳遞作用到構件I上的力。兩個金字塔14、14'通過耦接條22相互連接；中間軸線30把兩個部件分開，或者說，它們沿著該中間軸線30相互連接。在各個金字塔14、14'的尖端12處設置有平整件13，以便能實現附加地有益地把各個部分或各個部件支撐在邊緣條31或者間隔條18或基本結構16上。
[0035]圖2中所示的分隔線在那裡把兩個金字塔14、14'接合成一個鏡對稱的雙金字塔19，而根據圖3，中間軸線30同時是穿過平整的尖端12的分隔線。看不到的是，邊緣15、15'可以被穿孔或剖切，以便能實現相應各層以及整個構件I的彎曲，而無需為此施加太大的力。
[0036]圖4中示出邊緣側的單層2或4，其在內側面28上具有空心體7、8或金字塔。各個金字塔14全部尺寸相同，且通過基本結構16相互連接。它們同時形成間隔條18，間隔條一方面負責使得各個金字塔14相互間分別以相同的間距布置，而且還負責使得在各個單層共同移動時產生的部分空心體26、27或7、8、9也能以其尖端12支撐在該間隔條12上。
[0037]圖5示出一個由總共5個單層2、4、23、24、25組裝而成的構件。在此可清楚地看到如何利用本發明的構件可實現一個巨大的面，該面由於各個蜂窩室的設置而僅僅佔用最小的空間。例如作為電池殼體的應用由此在一定程度上是迫切的。附圖標記2和4表示邊緣側的單層，而中間的單層25的在兩側突出的部分空心體26和27同時用作用於單層23、24進而用於邊緣側的單層2、4的耦接件。可看到，中間的單層25具有朝向兩側突伸的金字塔14或14'，以便能夠實現與相應構造的單層23和24的扣緊或連接，於是還產生了補充的空心體7、8、9或部分空心體26、27。
[0038]圖6中示出一個空心體，在其面10、11上用附圖標記41和42標出預張緊變形部。這些預張緊變形部用於空心體7、8、9和部分空心體26、27的相互接觸的面10、11的預張緊。針對面10、11上的預張緊變形部41、42設計接觸面，這一方面取決於這些面10、11的在其支撐特性方面的大小，另一方面取決於接合方式和要耗用的能量。
[0039]根據圖7，在空心體7上，確切地說，在其面10、11上，繪出了疊片形式的面結構39、40。這些面結構尤其適合於不可企及的焊接方法。用43表示能量邊緣。
[0040]在圖8中示出一種帶有面10、1(V的空心體，所述面帶有形式為疙瘩結構36或小棒結構37的造型，其比如用於小的接合縫-跨接部和小的面。兩個面結構可以在空心體和部分空心體的造型期間成型。但它們也可以事後通過流網式的連接承載體來敷設。這種面結構採用縫隙擠壓原理利用液態或固態連接媒介。其任務是加固小的面，以便使其在接合-張緊之後穩固。對於焊接方法來說，它們形成能量區和熔化區，由此也決定了連接區。
[0041]圖9和10示出一種構件，其中，單層23、24'和24相互嵌接。V形的板條45形成筋條44。也可考慮把V形板條45的筋條44用作電連接件的接觸板條。由此可以將蜂窩室52用作分離器，且V形板條45、45'可以作為電導體或電極一起要求權利保護。
[0042]據圖11中所示的構件1，單層23、24相互嵌接。通過側凹46，單層23、24、24'也可以鎖定。藉助密封唇或密封圈47，單層23、24可以良好地絕緣和分隔。
[0043]在圖12和13中示出了一個五層的構件1，其中，單層23、24'、24和33相互嵌接。極48把這些單層連接起來，這些單層在此可以任意地擴展，其方式為，它們鬆散地相互連接，或者連接成層疊的單層50。在分離器52中可以加入適用於不同用途的任意物質49。採用單層分隔方式可以分別單獨地例如與電池殼體的應用相結合地控制層間腔的各蜂窩室。各蜂窩室也可以在物質49和51的支持下用作離子載體或相仿的為了利用蓄能機構而需要的過程。這裡的關鍵是，提供整個構件的作用面儘可能地連接。在此，可以把這些單層接入不同的需求材料中，其中，它們可以非常好地相互絕緣。
[0044]最後，圖14和15示出構件的一個單蜂窩室。極48在此提供了連接網目，單層23和24'在該連接網目中得以保持和連接。單層23、24'和24在此與單層33—起形成一個絕緣體，該絕緣體同時也可以承擔導電功能。補償物質51 —方面可以形成該絕緣體，但恰恰也可以考慮相反情況。例如，物質51可以同時用作電池中的離子-傳送帶。
【權利要求】
1.一種構件(1)，其由多個單層(2、3、4)組裝而成且被構造成蜂窩結構，該蜂窩結構帶有突出於基本結構(16)的部分空心體(26、27)，其中，相鄰單層(2、3、4)的面(10、11)共同地形成較小壁厚的壁， 其特徵在於， 單層(2、3、4)的面(10、11)為了改善與相鄰面的連接而具有預張緊力。
2.如權利要求1所述的構件，其特徵在於，預張緊力通過對單層(2、3、4)的面(10、11)的設計來施加。
3.如權利要求2所述的構件，其特徵在於，預張緊力以球形的向內或向外朝向的變形部(41、42)的形式來施加。
4.如權利要求2所述的構件，其特徵在於，單層(2、3、4)的面(10)被造型。
5.如權利要求4所述的構件，其特徵在於，面(10)具有疊片式的結構。
6.如權利要求1所述的構件，其特徵在於，預張緊力通過在單層(2、3、4)的相鄰面(10 )之間引入的連接媒介來施加。
7.如權利要求6所述的構件，其特徵在於，採用一種流網結構作為在外部敷設的連接媒介。
8.如權利要求6所述的構件，其特徵在於，採用液態引入的連接承載體作為連接媒介。
9.如權利要求6所述的構件，其特徵在於，採用化學反應的連接載體作為連接媒介。
10.如權利要求7所述的構件，其特徵在於，化學反應的連接媒介具有膨脹特性。
11.如權利要求1所述的構件，其特徵在於，相鄰單層的連接基本上通過其邊緣(15)、其耦接條(22)、其金字塔尖端(12)和/或所得到的支撐邊緣進行。
12.如權利要求1所述的構件，其特徵在於，單層(2、3、4)由吸收液體的材料製成。
13.如權利要求1所述的構件，其特徵在於，單層(2、3、4)具有氣囊。
14.如權利要求1所述的構件，其特徵在於，單層(2、3、4)能導電。
15.如權利要求1所述的構件，其特徵在於，單層(2、3、4)由粘稠的或形狀配合的材料製成，和/或相鄰的單層(2、3、4)進行所謂的溼-溼-連接或幹-溼-連接。
16.如權利要求1所述的構件，其特徵在於，至少上邊緣側的單層(2)和/或下邊緣側的單層(4)具有筋條(44)。
17.如權利要求1所述的構件，其特徵在於，相鄰的單層(23、24)可相互卡鎖。
18.如權利要求1所述的構件，其特徵在於，相鄰的單層(23、24)彼此絕緣。
19.如權利要求18所述的構件，其特徵在於，採用密封圈(47)和/或密封唇作為絕緣件。
20.一種用於製造蜂窩結構形式的構件的方法，該構件由多個單層組裝而成，該蜂窩結構帶有突出於基本結構的部分空心體，其中，相鄰單層的面形成共同的較小壁厚的壁， 其特徵在於， 使得單層的面在預張緊的情況下與相鄰單層的面接合。
21.如權利要求20所述的方法，其特徵在於，使得單層的面通過其布置和/或構造而處於預張緊。
22.如權利要求20所述的方法，其特徵在於，通過連接媒介使得單層的面處於預張緊。
23.如權利要求20所述的方法，其特徵在於，使得單層在接合過程中通過上邊緣側的單層和下邊緣側的單層而密封，且蜂窩結構處於真空，直至接合過程結束。
24.如權利要求20所述的方法，其特徵在於，藉助超聲焊接使得相鄰單層的待連接的面相互連接。
25.如權利要求24所述的方法，其特徵在於，在焊接之前測量單層的要焊接的面的阻力。
26.如權利要求24所述的方法，其特徵在於，使得單層的面在超聲焊接之前與超聲焊極接觸，該超聲焊極以預定的·力作用到待焊接的面上。
【文檔編號】B23K20/10GK103826790SQ201280034156
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2012年5月7日 優先權日:2011年5月9日
【發明者】彼得·屈佩爾斯 申請人:彼得·屈佩爾斯