空心体装置及其制造方法
【专利摘要】一种构件（1），其由多个单层（2、3、4）组装而成且被构造成蜂窝结构，该蜂窝结构带有突出于基本结构（16）的部分空心体（26、27）。在此，相邻单层（2、3、4）的面（10、11）共同地形成较小壁厚的壁。单层（2、3、4）的各个面（10、11）为了改善与相邻面的连接而具有预张紧力。
【专利说明】空心体装置及其制造方法
[0001]本发明涉及一种构件，其由多个单层组装而成且被构造成蜂窝结构，该蜂窝结构带有突出于基本结构的部分空心体，其中，相邻单层的面共同地形成较小壁厚的壁。
[0002]这种构件由DE 100 22 742 Al已知。为了把各种不同的层组装成一个构件，它们必须连接起来。具有空心体的一层的起点是一个薄膜或膜片，于是由其产生这种壁。在每层变形之后，就得到了空心体装置的面或其边缘。在组装两个层时，空心体装置的边缘表现得稳固。但已表明有问题的是，空心体装置的面表现得不稳固；这些面带有或多或少的边缘。
[0003]因此，本发明的目的在于，提出一种由多个单层组装而成的特别均匀的被构造成蜂窝结构的构件。
[0004]该目的的实现方式为，单层的面为了改善与相邻面的连接而具有预张紧力。
[0005]这种蜂窝结构的目的是，提供一种动态的/静态的蜂窝结构，在该蜂窝结构中，材料比如塑料、金属或纤维复合材料相互间或彼此间尽可能稳固而持久地连接。在此，单层的数量满足需求且符合使用目的的各个面有针对性地处于预张紧力下，以便实现否则不稳固的面的连接。
[0006]本发明的一种实施方式在此规定，通过对单层的面的设计来施加预张紧力。也就是说，按照该第一方案，在一定程度上由面的设计产生预张紧力，所述预张紧力可能通过面的形状来产生，也可能通过不同于平壁造型的结构来产生。
[0007]根据针对于面的形状的方案，要考虑的是，以球形的向内或向外朝向的变形部的形式施加预张紧力。在空心体装置的面上，这里在焊接连接件的内部，为了进行稳固和预张紧而形成所需要的能量连接区。所述能量连接区最好是空心体面的内凹或拱起，其把所设计的焊接方法的能量流目标准确地输送到熔化区中。除了针对于焊接技术的连接用于稳固面的预张紧外，所述变形部鉴于有针对性的焊接连接区还承担着能量引导的任务，以便能够连接面的精确的部分区域。该方案尤其有助于必须跨接大的焊接缝隙的目的。
[0008]替代于或补充于面的所述变形部，考虑对单层的面进行造型。在此考虑带有疙瘩结构或纤维小棒结构的构造或隆起。在这种情况下，所述面，必要时也通过球形的变形部、能量引导和焊接连接区得到预张紧力，但通过疙瘩结构或纤维小棒结构进行最终的接合。这种构造或隆起可以杂乱地或者有序地布置。优选应用于小的接缝-跨接部和小的面。
[0009]根据一种特别适宜的造型方案，面具有叠片式的结构。按照这种方案，跨接中间的接缝，且通过能量边缘有针对性地将能量引导到叠片上。这里提出的面结构形成一个有针对性的焊接连接区。这种叠片的数量、造型和布置方式取决于所述面特别是其大小及接缝、待接合的区域和所用焊接方法的能量流。在此，这些叠片实现了有针对性地引导能量的目的，至所述面的表面熔化，在那里，它们形成用于接缝的补偿。它们优选应用于中等大小的接缝-跨接件。
[0010]根据一种方案，由单层的面本身产生预张紧力，作为该方案的补充，规定通过在单层的相邻面之间引入的连接媒介来施加预张紧力。如果借助相应的连接媒介来使得所述面预张紧，则不稳固的面张紧，且能量经由该媒介进行流动。在媒介的熔化区熔化期间，预张紧的面松弛，且在熔化区中与空心体轮廓装置的面连接。[0011]若不同的材料相互连接，则需要所谓的附着桥或附着补充剂。在规定的连接中，把所述剂预备到难以操作的面上，有时也可能需要在两侧进行预备。单层的附着桥可以预先起反应，且例如在热量或湿气影响下发生膨胀。也可想到的是，附着桥被造型，或者有助于已有面的造型，造型的形式例如也可以为层上的疙瘩结构或纤维小棒结构。在这种情况下，附着桥把所述面预张紧，以便在为了接合而施加压力期间保证稳固性。相关地，附着桥引起相互堆叠的单层通过空心体或部分空心体接合。
[0012]为了在相同材料或不同材料的各层之间形成特别是紧密的连接，一种措施规定，将一种流网结构用作在外部敷设的连接媒介。这种连接媒介是一种薄网，其留下有序的粗糙的表面。该表面在其隆起中决定了待连接的蜂窝装置的熔化区。这种网也可以被造型。该网的设计取决于待引导的用以使得焊接区中的连接媒介熔化所必需的需求能量。
[0013]为了实现使得连接媒介在面之间或者在这些面上良好地分布，规定将液态弓I入的连接承载体用作连接媒介。在产生连接之后，连接媒介将达到规定的强度。这里重要的是，要么所述媒介是挥发性的，且在连接期间使得空心体装置的彼此贴靠的面松弛。要么，壁彻底相互熔合，但这导致较高的物质份额。相关地，理想的化学连接系指，面预张紧地相互贴靠，在此，预张紧点可以是小棒形的或疙瘩式的拱起，或者是球形的或叠片式的相互贴靠的变形部。不言而喻，在此必须留有足够的空间，以便目标准确地通过接合压力挤压化学连接媒介，且在此产生规定的连接缝隙，进而建立起连接。
[0014]为了进行稳固，也可以安置预张紧-面结构。按照这种方案，建议将化学反应的连接载体用作连接媒介。
[0015]有利地在化学反应的连接媒介具有膨胀特性时就是这种情况。
[0016]根据本发明的另一实施方式规定，相邻单层的连接基本上通过其边缘、其耦接条、其金字塔尖端和/或所得到的支撑边缘进行。在这种情况下，所述面必须尚未连接，而是可以基本上通过单层的扣紧部和与其连接的空心体以及部分空心体来实现连接。相关地可考虑的是，甚至放弃安置预张紧件。
[0017]为了改善单层的面相互间的连接质量，也实用的是，单层由吸收液体的材料制成。
[0018]另一措施规定，单层具有气囊，或者单层具有表面，该表面配备有类似于水泡的小气囊。这有助于增大面的预张紧力，使得所述面承受得住接合压力，以便能使得空心体或部分空心体相互连接。
[0019]本发明的构件提供了多种其它的应用方案，特别是当单层能导电时，要么在其整个造型中导电要么至少在其表面的区域中导电。通过这种方式可以将蜂窝室用作空调蜂窝室、冲击吸收器、绝缘体、分离器，在物质的辅助下用作离子载体或者用于相仿的利用能量蓄存的过程。这里的关键的优点是，就本发明的构件而言，由于嵌套，最大面与最小空间之间的比例最佳。对于电池壳体来说，可以任意地扩展空间结构的后续层。这里的关键是尽可能大的作用面的连接，这种连接提供了构件的整体。
[0020]根据本发明的另一实施方式规定，单层由粘稠的或形状配合的材料制成，和/或相邻的单层进行所谓的湿-湿-连接或干-湿-连接。
[0021]本发明的构件的稳固性的主要提高方式为，至少上边缘侧的单层和/或下边缘侧的单层具有筋条。该筋条例如可以由V形板条构成，也可考虑的是，该筋条用作电连接件的接触板条。筋条例如以间隔条的形式被装上，以便通过边缘侧的单层来确保弯曲力的较大的类似于夹层的表面载荷。
[0022]类似方向的建议是，相邻的单层可相互卡锁。在此，单层部分地相互嵌接，也可考虑以侧凹的形式进行卡锁。通过补偿物质，一方面可以产生绝缘体。另一方面，该绝缘体恰好可以提供相反部件。因而可考虑把所述物质同时用作电池中的离子输送件。
[0023]根据本发明的另一有利的实施方式规定，相邻的单层彼此绝缘。在此，通过单层分离可分别单独地控制蜂窝室间腔或层间腔，以便保证例如空调蜂窝室、冲击吸收器、绝缘体或分离器形式的上述应用。这里的关键是尽可能大的作用面的连接，这种连接提供了构件的整体。在此可以把这些单层接入不同的需求材料中。在此，它们可以非常好地相互绝缘。在单层的面中可以引入传导纤维或其它复合材料，它们在纳米蜂窝室的现代发展中是所需要的。通过这种蜂窝室分隔可以实现提供氧气和特需蜂窝室和在这种蜂窝室内部在直接相邻的空间处相对于氧气隔离。
[0024]针对所述方案有益的是，将密封圈和/或密封唇用作绝缘件。通过这种环绕的密封圈或相应构造的密封唇，可以使得空心体得以保持或彼此绝缘。
[0025]本发明还涉及一种用于制造蜂窝结构形式的构件的方法，该构件由多个单层组装而成，该蜂窝结构带有突出于基本结构的部分空心体，其中，相邻单层的面形成共同的较小壁厚的壁，其中，单层的面与相邻单层的面在预张紧的情况下接合。
[0026]这种预张紧可以要么由所述层的面产生，其方式为，在所述面上比如安置球形的向内或向外朝向的变形部。造型也是一种合适的措施，例如，通过面上的叠片式的结构或合适的构造和隆起进行造型。替代于或附加于这些方法步骤，可以在单层的相邻面之间引入外部的连接媒介，这种连接媒介既可以是网状结构，又可以是液态地引入的化学的连接载体，其必要时带有膨胀特性。
[0027]换句话说，单层的面通过其布置和/或构造而处于预张紧下，或者通过连接媒介使得单层的面处于预张紧。
[0028]另一措施规定，单层在接合过程中通过上边缘侧的单层和下边缘侧的单层而密封，且蜂窝结构处于真空，直至接合过程结束。
[0029]本发明的一种特别有益的方案规定，相邻单层的待连接的面借助超声焊接而相互连接。这种方法能实现单层的特别精确的持久且有效的连接，其中，能量耗费比较小。
[0030]在超声焊接的过程中要注意，要相互焊接的是最薄的膜层。焊接源能量过高必定会导致焊接燃烧，就像焊接源能量过低会导致焊接不彻底一样。特别是要视连接区而定通过本发明的形式为球状面或其它面预张紧件的蜂窝的制造误差补偿来考虑不断变化的焊接阻力。在这种情况下，在产生焊接之前就应考虑会产生不同连接误差的任何焊接阻力。在这种意义下提出，在焊接之前测量要焊接的面的阻力。焊接能量源在这种所谓的主要测量-焊接过程中在进行测量之后被调节为所求得的值，以便避免各个面发生焊接燃烧或错误链接。通过主要测量-焊接，特别是还考虑到能使得具有不同密度的不同材料相互连接。最终必将产生附着桥或连接桥，其中，两种材料进行连接。如果不同的物质还具有不同的膨胀系数，这些材料就必须适当地相互连接，使得这些材料之一始终都适应于另一种材料的运动，而不会使得该材料疲劳或损坏。于是为了进行大面积的焊接，要么考虑相互间的连接，要么在连续的制造过程之前考虑这里产生的制造误差或膨胀误差，且所述误差传递到制造过程中。
[0031]根据另一种方案规定，单层的面在超声焊接之前与超声焊极接触，该超声焊极以预定的力作用到待焊接的面上。也就是说，使得相应的工具处于高频的机械振动中，这种振动然后传递到待焊接的面上。超声焊极在这种超声焊接之前必须以预定的力作用到待焊接的面上。由于这些面彼此间已经可以预张紧，所以这些面相互压靠加固，以便在焊接压紧时无中空。由于所有塑料最终为弹性结构，面在焊接之后略微松弛。为了预先考虑到此点，针对每种独立的材料都采用专用的球形超声焊极。凸度取决于材料、待处理的面的大小、材料厚度和/或材料设计。这种超声焊极因而可以用于特别是对纸张、纤维、金属、有色金属或塑料进行面焊接。
[0032]本发明的主题的其它细节和优点可由对附图的如下说明得到，在附图中示出了一个优选的实施例及其必需的细节和零件。其中:
图1示出带有位于内部的蜂窝结构的构件；
图2为双金字塔形式的空心体的侧视图；
图3为双金字塔形的空心体的俯视图；
图4为边缘侧的单层的内部再现立体图；
图5为五部分的构件的分解图；
图6示出部分地处于预张紧的空心体；
图7示出带有叠片式结构的空心体；
图8示出图7的变型；
图9示出一种构件，其单层相互嵌接；
图10为图9的剖视图；
图11示出图9的变型；
图12示出图9的变型；
图13为图12的剖视图；
图14示出构件的一个单蜂窝室；和 图15示出图14的变型。
[0033]图1示出构件I处于最终状态。上边缘侧的单层2部分地开口，以便能看到蜂窝结构3，该蜂窝结构一方面支撑在上边缘侧的单层2上，另一方面支撑在下边缘侧的单层4上。蜂窝结构3在此被简化地示出。构件I的侧壁5以平面的形式被示出，边缘侧的单层2也是如此。蜂窝结构由多个带有空心体或部分空心体的单层构成。无论边缘侧的单层2还是边缘侧的单层4 (在它们之间插入蜂窝结构3)，都由较小壁厚的蜂窝部分板17构成。
[0034]根据图2的各个空心体7、8、9通常形成金字塔14、14'或镜对称的双金字塔19，其中，各个区段20、21用于实现和确保蜂窝结构的各个部件整体上扁平地相互支撑。金字塔14或镜对称的双金字塔19特别有益地适合于对各个部件的这种扁平的支撑，因为相应地提供了彼此错开的面10、11，这些面的大小也能可靠地承受和传递作用到构件I上的力。两个金字塔14、14'通过耦接条22相互连接；中间轴线30把两个部件分开，或者说，它们沿着该中间轴线30相互连接。在各个金字塔14、14'的尖端12处设置有平整件13，以便能实现附加地有益地把各个部分或各个部件支撑在边缘条31或者间隔条18或基本结构16上。
[0035]图2中所示的分隔线在那里把两个金字塔14、14'接合成一个镜对称的双金字塔19，而根据图3，中间轴线30同时是穿过平整的尖端12的分隔线。看不到的是，边缘15、15'可以被穿孔或剖切，以便能实现相应各层以及整个构件I的弯曲，而无需为此施加太大的力。
[0036]图4中示出边缘侧的单层2或4，其在内侧面28上具有空心体7、8或金字塔。各个金字塔14全部尺寸相同，且通过基本结构16相互连接。它们同时形成间隔条18，间隔条一方面负责使得各个金字塔14相互间分别以相同的间距布置，而且还负责使得在各个单层共同移动时产生的部分空心体26、27或7、8、9也能以其尖端12支撑在该间隔条12上。
[0037]图5示出一个由总共5个单层2、4、23、24、25组装而成的构件。在此可清楚地看到如何利用本发明的构件可实现一个巨大的面，该面由于各个蜂窝室的设置而仅仅占用最小的空间。例如作为电池壳体的应用由此在一定程度上是迫切的。附图标记2和4表示边缘侧的单层，而中间的单层25的在两侧突出的部分空心体26和27同时用作用于单层23、24进而用于边缘侧的单层2、4的耦接件。可看到，中间的单层25具有朝向两侧突伸的金字塔14或14'，以便能够实现与相应构造的单层23和24的扣紧或连接，于是还产生了补充的空心体7、8、9或部分空心体26、27。
[0038]图6中示出一个空心体，在其面10、11上用附图标记41和42标出预张紧变形部。这些预张紧变形部用于空心体7、8、9和部分空心体26、27的相互接触的面10、11的预张紧。针对面10、11上的预张紧变形部41、42设计接触面，这一方面取决于这些面10、11的在其支撑特性方面的大小，另一方面取决于接合方式和要耗用的能量。
[0039]根据图7，在空心体7上，确切地说，在其面10、11上，绘出了叠片形式的面结构39、40。这些面结构尤其适合于不可企及的焊接方法。用43表示能量边缘。
[0040]在图8中示出一种带有面10、1(V的空心体，所述面带有形式为疙瘩结构36或小棒结构37的造型，其比如用于小的接合缝-跨接部和小的面。两个面结构可以在空心体和部分空心体的造型期间成型。但它们也可以事后通过流网式的连接承载体来敷设。这种面结构采用缝隙挤压原理利用液态或固态连接媒介。其任务是加固小的面，以便使其在接合-张紧之后稳固。对于焊接方法来说，它们形成能量区和熔化区，由此也决定了连接区。
[0041]图9和10示出一种构件，其中，单层23、24'和24相互嵌接。V形的板条45形成筋条44。也可考虑把V形板条45的筋条44用作电连接件的接触板条。由此可以将蜂窝室52用作分离器，且V形板条45、45'可以作为电导体或电极一起要求权利保护。
[0042]据图11中所示的构件1，单层23、24相互嵌接。通过侧凹46，单层23、24、24'也可以锁定。借助密封唇或密封圈47，单层23、24可以良好地绝缘和分隔。
[0043]在图12和13中示出了一个五层的构件1，其中，单层23、24'、24和33相互嵌接。极48把这些单层连接起来，这些单层在此可以任意地扩展，其方式为，它们松散地相互连接，或者连接成层叠的单层50。在分离器52中可以加入适用于不同用途的任意物质49。采用单层分隔方式可以分别单独地例如与电池壳体的应用相结合地控制层间腔的各蜂窝室。各蜂窝室也可以在物质49和51的支持下用作离子载体或相仿的为了利用蓄能机构而需要的过程。这里的关键是，提供整个构件的作用面尽可能地连接。在此，可以把这些单层接入不同的需求材料中，其中，它们可以非常好地相互绝缘。
[0044]最后，图14和15示出构件的一个单蜂窝室。极48在此提供了连接网目，单层23和24'在该连接网目中得以保持和连接。单层23、24'和24在此与单层33—起形成一个绝缘体，该绝缘体同时也可以承担导电功能。补偿物质51 —方面可以形成该绝缘体，但恰恰也可以考虑相反情况。例如，物质51可以同时用作电池中的离子-传送带。
【权利要求】
1.一种构件(1)，其由多个单层(2、3、4)组装而成且被构造成蜂窝结构，该蜂窝结构带有突出于基本结构(16)的部分空心体(26、27)，其中，相邻单层(2、3、4)的面(10、11)共同地形成较小壁厚的壁， 其特征在于， 单层(2、3、4)的面(10、11)为了改善与相邻面的连接而具有预张紧力。
2.如权利要求1所述的构件，其特征在于，预张紧力通过对单层(2、3、4)的面(10、11)的设计来施加。
3.如权利要求2所述的构件，其特征在于，预张紧力以球形的向内或向外朝向的变形部(41、42)的形式来施加。
4.如权利要求2所述的构件，其特征在于，单层(2、3、4)的面(10)被造型。
5.如权利要求4所述的构件，其特征在于，面(10)具有叠片式的结构。
6.如权利要求1所述的构件，其特征在于，预张紧力通过在单层(2、3、4)的相邻面(10 )之间引入的连接媒介来施加。
7.如权利要求6所述的构件，其特征在于，采用一种流网结构作为在外部敷设的连接媒介。
8.如权利要求6所述的构件，其特征在于，采用液态引入的连接承载体作为连接媒介。
9.如权利要求6所述的构件，其特征在于，采用化学反应的连接载体作为连接媒介。
10.如权利要求7所述的构件，其特征在于，化学反应的连接媒介具有膨胀特性。
11.如权利要求1所述的构件，其特征在于，相邻单层的连接基本上通过其边缘(15)、其耦接条(22)、其金字塔尖端(12)和/或所得到的支撑边缘进行。
12.如权利要求1所述的构件，其特征在于，单层(2、3、4)由吸收液体的材料制成。
13.如权利要求1所述的构件，其特征在于，单层(2、3、4)具有气囊。
14.如权利要求1所述的构件，其特征在于，单层(2、3、4)能导电。
15.如权利要求1所述的构件，其特征在于，单层(2、3、4)由粘稠的或形状配合的材料制成，和/或相邻的单层(2、3、4)进行所谓的湿-湿-连接或干-湿-连接。
16.如权利要求1所述的构件，其特征在于，至少上边缘侧的单层(2)和/或下边缘侧的单层(4)具有筋条(44)。
17.如权利要求1所述的构件，其特征在于，相邻的单层(23、24)可相互卡锁。
18.如权利要求1所述的构件，其特征在于，相邻的单层(23、24)彼此绝缘。
19.如权利要求18所述的构件，其特征在于，采用密封圈(47)和/或密封唇作为绝缘件。
20.一种用于制造蜂窝结构形式的构件的方法，该构件由多个单层组装而成，该蜂窝结构带有突出于基本结构的部分空心体，其中，相邻单层的面形成共同的较小壁厚的壁， 其特征在于， 使得单层的面在预张紧的情况下与相邻单层的面接合。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，使得单层的面通过其布置和/或构造而处于预张紧。
22.如权利要求20所述的方法，其特征在于，通过连接媒介使得单层的面处于预张紧。
23.如权利要求20所述的方法，其特征在于，使得单层在接合过程中通过上边缘侧的单层和下边缘侧的单层而密封，且蜂窝结构处于真空，直至接合过程结束。
24.如权利要求20所述的方法，其特征在于，借助超声焊接使得相邻单层的待连接的面相互连接。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，在焊接之前测量单层的要焊接的面的阻力。
26.如权利要求24所述的方法，其特征在于，使得单层的面在超声焊接之前与超声焊极接触，该超声焊极以预定的·力作用到待焊接的面上。
【文档编号】B23K20/10GK103826790SQ201280034156
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2012年5月7日 优先权日:2011年5月9日
【发明者】彼得·屈佩尔斯 申请人:彼得·屈佩尔斯