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Die Erfindung betrifft eine plattenförmige Batterieelektrode mit einem Gitterbauteil und einer an dem Gitterbauteil angeordneten aktiven Masse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner einen Akkumulator mit einer oder mehreren plattenförmigen Batterieelektroden gemäß Anspruch 10 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer plattenförmigen Batterieelektrode gemäß Anspruch 11.
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Solche plattenförmigen Batterieelektroden werden z. B. in Blei-Säure-Batterien eingesetzt, wie sie in Kraftfahrzeugen z. B. als Starterbatterien verwendet werden. Die aktive Masse ist dabei an dem Gitterbauteil angeordnet, wobei die aktive Masse in die einzelnen Gitterausschnitte eingeformt ist und die Gitterstege zudem an der Außenseite überdecken kann. Zur Rationalisierung der Herstellung kann das Gitter statt durch einen Gießprozess auch durch Ausstanzen von Materialstücken aus einem bandförmigen Rohteil hergestellt werden. Ein solcher Stanzvorgang führt zu relativ glatten Schnittflächen an den inneren Gitterstegflächen. Um beim Stanzen erzeugte Grate zu minimieren, gibt es ferner den Vorschlag, die Grate zu entfernen, was zu ebenfalls relativ glatten abgeschrägten Flächen an den Gitterstegen führt. Eine solche Batterieelektrode ist z. B. aus der
US 6,274,274 B1 bekannt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, bei einer plattenförmigen Batterieelektrode mit einem mit einem Stanzvorgang hergestellten Gitterbauteil die Haftung der aktiven Masse an dem Gitterbauteil zu erhöhen. Ferner soll ein Akkumulator und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen plattenförmigen Batterieelektrode angegeben werden.
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Diese Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 gelöst durch eine plattenförmige Batterieelektrode mit einem Gitterbauteil und einer an dem Gitterbauteil angeordneten aktiven Masse, wobei das Gitterbauteil ein Gitter mit einer Vielzahl von Gitterstegen aufweist, wobei das Gitter durch Ausstanzen von Materialstücken aus dem Gitterbauteil hergestellt ist, wobei einer, mehrere oder alle Gitterstege wenigstens zum Teil eine mit einem Werkzeug eingebrachte Oberflächenstrukturierung aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass bisherige Herstellprozesse wie das Ausstanzen von Materialstücken aus dem Gitterbauteil und das Entgraten durch Abschrägen der Kanten der Gitterstege weitgehend beibehalten werden können und zugleich die Haftung der aktiven Masse an dem Gitterbauteil deutlich erhöht werden kann. Hierzu wird mit einem Werkzeug eine Oberflächenstrukturierung an einem, mehreren oder allen Gitterstegen, ganz oder wenigstens zu einem Teil, erzeugt. Durch das Werkzeug lässt sich eine definierte Oberflächenstrukturierung mit einem vorherbestimmbaren Haftungsverhalten erzeugen.
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Der Schritt der Einbringung der Oberflächenstrukturierung kann zudem mit einem vorhandenen Herstellungsschritt, wie z. B. dem Ausstanzen oder dem Entgraten, kombiniert werden, so dass für die Herstellung der plattenförmigen Batterieelektrode kein zusätzlicher Herstellschritt erforderlich wird.
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Ein weiterer Vorteil ist, dass die Oberflächenstrukturierung eine vordefinierte Tiefe und ein vordefiniertes Muster aufweisen kann, indem das Werkzeug entsprechend angepasst ist. Die Oberflächenstrukturierung kann ein gleichmäßiges oder ungleichmäßiges Muster aufweisen. Dies ermöglicht eine große Flexibilität und Anpassungsfähigkeit des Herstellverfahrens an die verwendeten Materialien der plattenförmigen Batterieelektrode und deren Formgebung.
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Die Oberflächenstrukturierung kann an den zu den Gitterausschnitten gerichteten Innenseiten der Gitterstege, an den Außenseiten des Gitterbauteils und/oder an abgeschrägten Kanten der Gitterstege vorgesehen sein.
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Das Gitterbauteil der plattenförmigen Batterieelektrode kann einen äußeren Rahmen aufweisen, in dem dann das Gitter angeordnet ist. Das Gitter kann eine Vielzahl von sich kreuzenden Gitterstegen aufweisen, wobei an den Kreuzungspunkten auch ein Versatz zwischen Gitterstegen vorgesehen sein kann.
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Ein weiterer Vorteil ist, dass durch die definierte, mit einem Werkzeug eingebrachte Oberflächenstrukturierung eine Erhöhung der Haftung der aktiven Masse an dem Gitterbauteil auch bei einer über die Dicke des Gitters ungleichmäßigen Legierungszusammensetzung oder Gefügestruktur realisiert werden kann, auch wenn die Gitterstege an der Oberfläche besonders glatt oder korrosionsstabil sind. Durch die Einbringung der Oberflächenstrukturierung wird einerseits die Haftung durch die vergrößerte Oberfläche der Gitterstege erhöht. Ein vorteilhafter Zusatzeffekt bei Batterieelektroden für Blei-Säure-Batterien ist, dass gegebenenfalls vorhandene korrosionsfeste Oberflächenschichten angeschnitten werden und tiefer liegende Schichten der Gitterstege, die leichter korrosionsfähig sind, freigelegt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Oberflächenstrukturierung ein über die Länge des jeweiligen Gitterstegs verlaufendes gleichmäßiges oder ungleichmäßiges Muster auf. Sofern ein gleichmäßiges Muster vorgesehen ist, kann dies z. B. ein Sinus-, Sägezahn, Dreiecks- oder Rechteckskurvenverlauf sein. Es kann auch eine Folge von Bögen mit Öffnungen zum Rand des Gitterstegs und/oder zur Mitte des Gitterstegs oder abwechselnd zum Rand und zur Mitte des Gitterstegs vorgesehen werden. Sofern ein ungleichmäßiges Muster vorgesehen wird, kann dieses vollständig ungleichmäßig sein, z. B. nach einem Zufallsprinzip bestimmt, oder eine Kombination der zuvor erwähnten gleichmäßigen Muster oder anderer Muster, z. B. eine Aneinanderreihung von Dreiecks- und Rechtsecksverläufen.
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Die Oberflächenstrukturierung kann insbesondere in der Weise vorgesehen sein, dass bei einem, mehreren oder allen Gitterstegen eine in Bezug auf den Abstand zur Mittellinie des Gitterstegs über die Längserstreckung des jeweiligen Gitterstegs variierende Oberfläche eingeformt ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung variiert die Höhe der Oberflächenstrukturierung über die Länge eines Gitterstegs.
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Die Oberflächenstrukturierung kann z. B. direkt mit dem Stanzwerkzeug eingebracht werden. In diesem Fall weist das Stanzwerkzeug eine entsprechende zur herzustellenden Oberflächenstrukturierung entgegengesetzte Profilierung auf. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Oberflächenstrukturierung durch Umformen zerspanungsfrei hergestellt. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei dem Vorsehen einer Oberflächenstrukturierung nach dem Stanzvorgang, z. B. wenn die Grate der Gitterstege entfernt werden sollen. Das zerspanungsfreie Umformen vermeidet eine zusätzliche Spanbildung, insbesondere von sehr feinen Spänen, die für den Herstellungsprozess störend sein können.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Oberflächenstrukturierung als Gestaltabweichung zweiter, dritter oder vierter Ordnung gemäß DIN 4760 ausgeführt. Hiermit kann die Oberflächenstrukturierung eine Welligkeit, eine Rauheit in Form von Rillen oder eine Rauheit in Form von Riefen, Schuppen oder Kuppen aufweisen. Die Oberflächenstrukturierung eines Gitterstegs kann auch abschnittsweise unterschiedliche Gestaltabweichungen der zweiten, dritten oder vierten Ordnung aufweisen, so dass diese Gestaltabweichungen auch in Kombination miteinander vorgesehen werden können.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind eine, mehrere oder alle Kanten wenigstens einiger Gitterstege abgeschrägt, so dass in Bezug zur flächigen Erstreckung der Batterieelektrode schräg angeordnete Flächen vorhanden sind, wobei wenigstens einige der schräg angeordneten Flächen die Oberflächenstrukturierung aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass zugleich störende Stanzgrate an den Gitterstegen entfernt werden können und hierbei die schräg angeordneten Flächen nicht mit völlig glatter Oberfläche hergestellt werden, wie z. B. beim reinen Abkanten, sondern die Oberflächenstrukturierung aufweisen. Hierdurch kann die Haftung der aktiven Masse auch in Bezug auf die schräg angeordneten Flächen verbessert werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass die für die Herstellung der schräg angeordneten Flächen beim Umformen mit einem Umformwerkzeug erforderlichen Presskräfte geringer ausfallen als beim Herstellen einer schrägen Fläche ohne Oberflächenstrukturierung. Ein weiterer Vorteil ist, dass für die Positionierung des Umformwerkzeugs eine geringere Positioniergenauigkeit bezüglich des Gitterfensters erforderlich ist. Dies hat wiederum den Vorteil, dass der Herstellprozess beschleunigt werden kann bzw. mit einfacheren, weniger teuren Maschinen ausgeführt werden kann. Die schräg angeordneten Flächen können insbesondere als Fasen an den Gitterstegen ausgebildet sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind einer, mehrere oder alle Gitterstege als allseitig mit Fasen versehener Vierkant ausgebildet, insbesondere als allseitig mit Fasen versehener Vierkant.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weisen einer, mehrere oder alle Gitterstege die mit der Oberflächenstrukturierung versehenen Flächen an wenigstens zwei Seiten des Gitterstegs auf, wobei die Oberflächenstrukturierung an der einen Seite des Gitterstegs einen Versatz zur Oberflächenstrukturierung an der anderen Seite des Gitterstegs aufweist. Somit ist zwischen den Bergen (oder Tälern) der Oberflächenstrukturierung an der einen Seite des Gitterstegs ein Versatz zu den Bergen (oder Tälern) der Oberflächenstrukturierung an der anderen Seite des Gitterstegs vorgesehen. Dies hat den Vorteil, dass eine mit der Oberflächenstrukturierung unter Umständen einhergehende Schwächung der Gitterstege minimiert wird, insbesondere In Fällen, in denen eine Oberflächenstrukturierung mit relativ großer Strukturtiefe erzeugt wird. Vorteilhaft ist insbesondere ein Versatz von ungefähr 180°, d. h. eine ungefähr gegenphasige Anordnung der Muster der Oberflächenstrukturierung. In diesem Fall liegen die Bergen der Oberflächenstrukturierung an der einen Seite des Gitterstegs den Tälern der Oberflächenstrukturierung an der anderen Seite des Gitterstegs gegenüber.
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Die Erfindung betrifft ferner einen Akkumulator mit einer oder mehreren plattenförmigen Batterieelektroden der zuvor beschriebenen Art.
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Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung einer plattenförmigen Batterieelektrode mit folgenden Schritten:
- a) ein Ausgangsmaterial für das Gitterbauteil wird durch Walzen in eine plattenartige, strangförmige Form gebracht,
- b) ein Gitter mit einer Vielzahl von Gitterstegen wird durch Ausstanzen von Materialstücken aus dem Gitterbauteil hergestellt,
- c) eine, mehrere oder alle Kanten wenigstens einiger Gitterstege werden abgeschrägt, so dass in Bezug zur flächigen Erstreckung der Batterieelektrode schräg angeordnete Flächen erzeugt werden, wobei die schräg angeordneten Flächen bei deren Herstellschritt wenigstens zum Teil mit einer Oberflächenstrukturierung versehen werden,
- d) aktive Masse wird an dem Gitterbauteil angebracht.
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Dies hat den Vorteil, dass die plattenförmige Batterieelektrode im Vergleich zu bisherigen Herstellverfahren ohne zusätzliche Herstellschritte gefertigt werden kann. Vorteilhaft kann die Einformung der Oberflächenstrukturierung mit dem Abschrägen der Kanten der Gitterstege kombiniert werden, so dass beides in einem Herstellschritt erfolgen kann.
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Nach einem der Schritte a), b), c) oder d) kann dann ein Trennschritt erfolgen, bei dem aus dem strangförmigen Material eine einzelne Batterieelektrode abgetrennt wird. Das Ausgangsmaterial, das im Schritt a) verwendet wird, kann zuvor durch ein Gießverfahren hergestellt sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Schritt c) wie folgt weiter ausgebildet:
- c) eine, mehrere oder alle Kanten wenigstens einiger Gitterstege werden durch zerspanungsfreies Umformen abgeschrägt, so dass in Bezug zur flächigen Erstreckung der Batterieelektrode schräg angeordnete Flächen angeformt werden, wobei die schräg angeordneten Flächen beim Umformen wenigstens zum Teil mit einer Oberflächenstrukturierung versehen werden.
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Dies hat den Vorteil, dass keine Späne oder andere Materialreste in dem Herstellschritt anfallen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Verwendung von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
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1 – eine plattenförmige Batterieelektrode mit einem Gitterbauteil, wobei zur besseren Veranschaulichung die aktive Masse nicht dargestellt ist,
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2 – zwei Gitterstege als Ausschnitt aus 1 in einer isometrischen Ansicht,
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3 – ein Querschnitt durch die plattenförmige Batterieelektrode im Bereich der Gitterstege aus 2,
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4 – verschiedene Ausführungsformen einer Oberflächenstrukturierung
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5 – eine weitere Ausführungsform einer Oberflächenstrukturierung,
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6, 7 – Ausschnitte eines Gitterbauteils mit Oberflächenstrukturierungen.
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In den Figuren werden gleiche Bezugszeichen für einander entsprechende Elemente verwendet.
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Die
1 zeig eine Draufsicht auf ein Gitterbauteil
10, welches Teil einer plattenförmigen Batterieelektrode sein kann. Das Gitterbauteil
10 weist ein gestanztes Gitter auf, hergestellt aus einer Bleilegierung. Ein solches Gitterbauteil ist in dem Patent
US 5,582,936 beschrieben. Das Gitterbauteil
10 umfasst ein oberes Rahmenelement
12, erste und zweite Seitenrahmenelemente
14 und
16 sowie ein Bodenrahmenelement
18. Das Gitterbauteil
10 umfasst ein Gitter mit einer Reihe von Gitterstegen, wie nachfolgend noch zu diskutieren ist, welche als Gitterausschnitte offene Bereiche
20 definieren, die die aktive Masse (nicht gezeigt) hält. Eine Stromsammelfahne
22 ist integral mit dem oberen Rahmenelement
12 ausgebildet und ist versetzt von der Mitte des oberen Rahmenelements
12. Das obere Rahmenelement
12 umfasst einen vergrößerten leitenden Abschnitt
24 direkt unterhalb der Stromsammelfahne
22 und besitzt eine Form, die zur Optimierung der Stromleitung zur Stromsammelfahne
22 ausgebildet ist.
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Eine Reihe von sich radial erstreckenden vertikalen Gitterstegen 26a–26o bildet ein Teil des Gitterbauteils 10. Die vertikalen Gitterstege 26c bis 26n sind an das obere Rahmenelement 12 und das untere Rahmenelement 18 angeschlossen, die vertikalen Gitterstege 26a und 26b sind an das obere Rahmenelement 12 und das erste Seitenrahmenelement 14 und der vertikale Gittersteg 26o ist an das obere Rahmenelement 12 und das zweite Seitenrahmenelement 16 angeschlossen, wie gezeigt. Der vertikale Gittersteg 26i ist parallel zu den Seitenrahmenelementen 14 und 16 und die verbleibenden vertikalen Gitterstege 26a bis 26h bis 26o erstrecken sich radial in Richtung auf einen imaginären Schnittpunkt entlang einer Radiuslinie, die durch den vertikalen Gittersteg 26i verläuft. Die vertikalen Gitterstege 26a bis 26o nähern sich, wenn man sich vom unteren Rahmenelement 18 in Richtung auf das obere Rahmenelement 12 bewegt, und entfernen sich voneinander, wenn man sich von dem vertikalen Gittersteg 26i in Richtung auf das linke Seitenrahmenelement 14 oder das rechte Seitenrahmenelement 16 bewegt.
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Die Breite der vertikalen Gitterstege
26a bis
26o steigt an von dem unteren Rahmenelement
18 zum oberen Rahmenelement
12, so dass sich eine schräge Form ergibt zur Optimierung der Stromtragfähigkeit der Gitterstege
26a bis
26o durch den Strom, der von dem unteren Rahmenelement
18 in Richtung auf das obere Rahmenelement
12 fließt. Die Reduktion der Breite der Gitterstege
26a bis
26o in Richtung auf das untere Rahmenelement
18, in welchem der erzeugte Strom niedrig ist, reduziert die Menge an erforderlichem Blei und verringert somit das Gewicht der Batterie. Die Breite und die Beabstandung der Gitterstege
26a bis
26o zwischen den Seitenrahmenelementen
14 und
16 sind derart vorbestimmt, so dass sich im Wesentlichen eine gleiche Zahl von Potentialpunkten über die Breite des Gitterbauteils
10 ergibt. Die Gitterstege
26a bis
26o können jedoch dünner sein als die entsprechenden Gitterstege in
US 5,582,936 , da das Gitterbauteil
10 gestanzt ist und es dementsprechend keine Form gibt, die optimiert werden muss für den Bleifluss, um das Gitterbauteil in dem Gießverfahren herzustellen.
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Der vergrößerte Abschnitt 24 erhöht sich in seiner Bemessung von oben nach unten, beginnend bei dem Gittersteg 26e nach unten in Richtung auf den Gittersteg 26i. In einer ähnlichen Weise nimmt die Bemessung des vergrößerten Abschnitts 24 ab von oben nach unten, beginnend mit dem Gittersteg 26i in Richtung auf den Gittersteg 26n. Diese Größen- und Formänderungen des vergrößerten Abschnitts 24 entspricht dem ansteigenden Strom, der transportiert werden muss zu Stromsammelpunkt der Stromsammelfahne 22, wobei der Wirkungsgrad des Stroms, der von dem Gitterbauteil 10 geleitet wird, optimiert wird. Je größer der Querschnitt der Gitterstege in dem kritischen Stromsammelbereich unterhalb der Stromsammelfahne 22, umso besser sind die Korrosionsverhinderungsfähigkeiten und dementsprechend wird die Lebensdauer des Gitterbauteils und der Batterie verlängert. Obwohl die Menge an eingesetztem Blei in dem oberen Rahmenelement 12 größer ist als bei manchen Ausgestaltungen, ist der Gesamtbleigehalt des Gitterbauteils 10 tatsächlich niedriger, da die Menge an Blei, die in den Teilen des Gitterbauteils 10 bei niedrigerem Strom zum Einsatz kommt, wie etwa bei den Gitterstegen in der Nähe des unteren Teil des Gitterbauteils 10, reduziert ist, da die Gitterstege im unteren Teil eine geringere Breite besitzen. Dies unterstützt das Merkmal von im Wesentlichen gleichen Potentialpunkten über die Breite des Gitterbauteils 10, da diese Punkte von der Mitte der Stromsammelfahne 22 die Form im wesentlichen eines Bogens einnehmen zur Optimierung des Stromflusses in dem Gitterbauteil 10.
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Das Gitterbauteil 10 umfasst auch eine Mehrzahl von horizontalen oder quergerichteten Gitterstegen, die auch als Querstege bezeichnet werden. Die Querstege umfassen eine Gruppe von parallelen horizontalen Gitterstegen 30, die in einem mittleren Teil des Gitterbauteils 10 positioniert sind. Zusätzlich umfasst das Gitterbauteil 10 eine erste Gruppe von Querstegen 32, die angeschlossen sind zwischen dem linken Seitenrahmenelement 14 und dem vertikalen Gitterelement 26a, welche parallel zueinander verlaufen, wobei eine zweite Gruppe von Querstegen 34 angeschlossen ist zwischen den vertikalen Gitterstegen 26a bis 26b, die parallel zueinander laufen, während eine dritte Gruppe von Querstegen 36 angeschlossen ist zwischen den vertikalen Gitterstegen 26b und 26c, die parallel zueinander verlaufen an der linken Seite des Gitterbauteils 10. Außerdem umfasst das Gitterbauteil 10 eine vierte Gruppe von Querstegen 38, die angeschlossen sind zwischen den vertikalen Gitterstegen 26n und 26o, welche parallel zueinander verlaufen, während eine fünfte Gruppe von Querstegen 40 angeschlossen ist zwischen den vertikalen Gitterstegen 26o und dem rechten Seitenrahmenelement 16, die parallel zueinander verlaufen auf der anderen Seite des Gitterbauteils 10, wie dargestellt. Die Winkel und die Zahl der Gruppen der Querstege 30 bis 40 folgen den gleichen Potentialkonturen und können variieren mit der Geometrie des speziellen Gitterbauteils. Eine Reihe von kurzen Stützstegen 42 ist an das untere Rahmenelement 18 angeschlossen, wie gezeigt. Die Kombination von Abschnitten der vertikalen Gitterstege 26a bis 26o und die horizontalen Gitterstege 30 oder Querstege 32 bis 40 definieren offene Flächen 20, die die elektrochemische Paste tragen.
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In der 1 ist ein Bereich 2 markiert, der in der 2 in perspektivischer Ansicht als Ausschnitt wiedergegeben ist. Erkennbar sind die Gitterstege 36c, 36d. Die Gitterstege 36c, 36d sind durch den Stanzprozess in ungefähr rechteckiger Querschnittsform hergestellt und weisen nach außen weisende Oberflächen 3 auf. Zudem sind innerhalb des Gitters innere Oberflächen 4 an den Gitterstegen 36c, 36d gebildet, die ins Innere des Gitters, d. h. zu den offenen Flächen 20, gerichtet sind. Die durch das Stanzen zwischen den Oberflächen 3, 4 gebildeten Kanten sind zusätzlich abgeschrägt ausgebildet, so dass schräg angeordnete Flächen 5 vorhanden sind, z. B. in der Art von Fasen. Die mit einem Werkzeug eingebrachte Oberflächenstrukturierung kann wahlweise an allen Flächen 3, 4, 5, an einigen der Flächen oder auch nur teilweise über die Längserstreckung eines Gitterstegs an den Flächen 3, 4, 5 vorgesehen sein. Eine gestrichelt dargestellte Linie L bezeichnet die Mittelinie des Gitterstegs 36c, die dessen Längsachse entspricht. Dies gilt auch für die übrigen Gitterstege.
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Die 3 zeigt, ebenfalls anhand des in 2 wiedergegebenen Ausschnitts, einen Querschnitt durch eine vollständig hergestellte plattenförmige Batterieelektrode 1, bei der die aktive Masse an dem Gitterbauteil 10 angeordnet ist. Die aktive Masse ist zunächst bei der Einbringung in das Gitter pastös und bildet später nach einer Trocknung einen porösen festen Körper. Erkennbar sind wiederum die Gitterstege 36c, 36d in einer Querschnittsansicht. Die Gitterstege 36c, 36d sind mit aktiver Masse 7 umgeben. Die aktive Masse 7 kann auf einer oder auf beiden Seiten der Batterieelektrode 1 mit einem Pastierpapier 11 beschichtet sein. Auf dem Pastierpapier 11 kann auf einer oder auf beiden Seiten der Batterieelektrode 1 Separatormaterial 6 vorgesehen sein. Die Batterieelektrode 1 kann auch ohne das Pastierpapier 11 bzw. ohne Separatormaterial 6 hergestellt sein. In diesem Fall ist eine andere Art der Isolation zwischen benachbarten Batterieelektrode in einer Akkumulatorzelle vorzusehen.
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Die 4 zeigt anhand einiger Beispiele verschiedene Möglichkeiten der Ausgestaltung der Oberflächenstrukturierung. Die Oberflächenstrukturierung ist jeweils in Bezug auf die Längsachse L eines beliebigen Gitterstegs des Gitterbauteils 10 dargestellt. In 4a ist eine Oberflächenstrukturierung 50 mit ungleichmäßigem Muster dargestellt. Die 4b zeigt eine Oberflächenstrukturierung 51 mit einer Zickzack-Struktur, z. B. mit dreieckigen Zacken. Es kann ebenso eine Sägezahnstruktur vorgesehen sein. Die 4c zeigt eine Oberflächenstrukturierung 52, bei der in gewissen Abständen voneinander in eine Oberfläche eines Gitterstegs, z. B. eine der Oberflächen 3, 4, 5, eine Struktur mit dreieckförmigen Einkerbungen eingeformt ist. Die 4d zeigt eine Oberflächenstrukturierung 53 mit rechteckigen Einformungen. Die 4e zeigt eine Oberflächenstrukturierung 54 mit einem wellenförmigen, gleichmäßigen Muster, z. B. einem sinusförmigen Muster. Die 4f zeigt eine Oberflächenstrukturierung 55, bei der in gewissen Abständen voneinander halbrunde Einkerbungen in die Oberfläche des Gitterstegs eingeformt sind.
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Die 4a bis 4f zeigen jeweils nur eine Seite eines Gitterstegs. Die 4g zeigt einen Gittersteg mit zwei Oberflächen, die jeweils eine der Oberflächen 3, 4, 5 sein können. In beide Oberflächen ist eine jeweilige Oberflächenstrukturierung 56, 57 mit halbkreisförmigen Einformungen eingebracht. Die Oberflächenstrukturierung 56 auf der einen Oberfläche weist einen Versatz gegenüber der Oberflächenstrukturierung 57 auf der anderen Oberfläche auf. Durch die Referenzlinie 8 ist erkennbar, dass jeweils ein Wellental der Oberflächenstrukturierung 56 einem Wellenberg der Oberflächenstrukturierung 57 gegenüberliegt.
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Die 5 zeigt eine an zwei Oberflächen eines Gitterstegs vorgesehene Oberflächenstrukturierung in der Art, wie sie anhand der 4g beschrieben wurde, an einem Gittersteg, der in Draufsicht ausschnittsweise dargestellt ist. Bei der Ausführungsform gemäß 5 wird von einem zunächst rechteckförmigen Gittersteg ausgegangen, der nach außen weisende Oberflächen 3 und innere Oberflächen 4 aufweist. Zwischen jeweils einer nach außen weisenden Oberfläche 3 und einer inneren Oberfläche 4 ist jeweils eine Kante gebildet. In die Kanten sind Einbuchtungen 9 eingeformt, die jeweilige Oberflächenstrukturierungen 58, 59 bilden. Die Oberflächenstrukturierungen 58, 59 können ebenfalls den anhand der 4g beschriebenen Versatz aufweisen, können aber auch ohne Versatz oder mit einem anderen Versatz eingeformt sein. Die Ausbuchtungen 9 bilden im Bezug zu den Oberflächen 3, 4 schräge Flächen.
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Die 6 zeigt anhand eines anderen Ausschnitts des Gitterbauteils 10 weitere vorteilhafte Ausführungsmöglichkeiten einer Oberflächenstrukturierung. Vorgesehen ist eine dreieckförmige Oberflächenstrukturierung 60, die an zwei gegenüberliegenden Flächen eines Gitterstegs 26 mit einem Versatz zueinander eingeformt ist. Erkennbar ist, dass hierdurch entlang der Längsachse L das Gittersteg 26g variierende Profilquerschnitte 61, 62 des Gitterstegs 26g entstehen.
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Die 7 zeigt weitere Ausführungsformen von Oberflächenstrukturierungen. Ein Gittersteg 26g weist eine Oberflächenstrukturierung 70 mit halbkreisförmigen Einformungen auf, ähnlich wie in der 5 dargestellt. Ein Gittersteg 30c weist eine Oberflächenstrukturierung 71 mit ebenfalls halbkreisförmigen Einformungen auf, jedoch im Vergleich zur Oberflächenstrukturierung 70 in entgegengesetzter Ausrichtung. Ein Gittersteg 26h weist eine Oberflächenstrukturierung 73 mit eckigen Einformungen auf. Ein Gittersteg 30d weist eine Oberflächenstrukturierung 72 mit halbkreisförmigen Einformungen auf, wobei die Einformungen ohne Abstand direkt nebeneinander angeordnet sind.
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Bei allen Ausführungsformen der Oberflächenstrukturierung kann auch ein über die Länge eines Gitterstegs variierender Grad der Deformation vorgesehen sein. In einer weiteren Ausführungsform kann die Oberflächenstrukturierung derart eingebracht sein, dass der Grat der Deformation über die Länge eines Gitterstegs wenigstens zweimal zunimmt und wenigstens zweimal abnimmt. Hierdurch entsteht ein Bereich geringerer Deformation zwischen zwei Bereichen gröberer Deformation.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 6274274 B1 [0002]
- US 5582936 [0032, 0034]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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