DE102020204011A1 - Structural component - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Strukturbauteil (100), wobei das Strukturbauteil (100) zumindest eine erste Kammer (101) aufweist, die hutförmig mit einer Deckenfläche (102) und einer Mehrzahl von Seitenwänden (104) ausgeformt ist. Weiterhin weist das Strukturbauteil (100) zumindest eine weitere Kammer (106) auf, die topfförmig mit einer Bodenfläche (108) und einer Mehrzahl von Seitenwänden (104) ausgeformt ist. Dabei sind die erste Kammer (101) und die weitere Kammer (106) benachbart zueinander angeordnet. Dabei ist eine der Mehrzahl von Seitenwänden (104) als eine Trennwand (110) zwischen der ersten Kammer (101) und der weiteren Kammer (106) ausgeformt.The invention relates to a structural component (100), the structural component (100) having at least one first chamber (101) which is shaped like a hat with a top surface (102) and a plurality of side walls (104). Furthermore, the structural component (100) has at least one further chamber (106) which is pot-shaped with a bottom surface (108) and a plurality of side walls (104). The first chamber (101) and the further chamber (106) are arranged adjacent to one another. One of the plurality of side walls (104) is shaped as a partition (110) between the first chamber (101) and the further chamber (106).
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht von einem Strukturbauteil, beispielsweise für ein Fahrzeug oder allgemein für technische Produkte nach Gattung der unabhängigen Ansprüche aus. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Com puterprogramm .The invention is based on a structural component, for example for a vehicle or generally for technical products according to the preamble of the independent claims. The present invention also relates to a computer program.
Die
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vor diesem Hintergrund wird mit dem hier vorgestellten Ansatz ein verbessertes Strukturbauteil gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.Against this background, the approach presented here is used to present an improved structural component in accordance with the main claims. The measures listed in the dependent claims make advantageous developments and improvements of the device specified in the independent claim possible.
Durch den hier vorgestellten Ansatz wird eine Möglichkeit geschaffen, ein stabiles Strukturbauteil mit geringem Materialverbrauch und bei geringen Fertigungskosten zu fertigen.The approach presented here creates the possibility of producing a stable structural component with low material consumption and low production costs.
Es wird ein Strukturbauteil vorgestellt, wobei das Strukturbauteil zumindest eine erste Kammer aufweist, die hutförmig mit einer Deckenfläche und einer Mehrzahl von Seitenwänden ausgeformt ist. Weiterhin weist das Strukturbauteil zumindest eine weitere Kammer auf, die topfförmig mit einer Bodenfläche und einer Mehrzahl von Seitenwänden ausgeformt ist. Dabei sind die erste Kammer und die weitere Kammer benachbart zueinander angeordnet. Eine der Mehrzahl von Seitenwänden ist weiterhin als eine Trennwand zwischen der ersten Kammer und der weiteren Kammer ausgeformt.A structural component is presented, the structural component having at least one first chamber which is shaped like a hat with a top surface and a plurality of side walls. Furthermore, the structural component has at least one further chamber which is pot-shaped with a bottom surface and a plurality of side walls. The first chamber and the further chamber are arranged adjacent to one another. One of the plurality of side walls is also formed as a partition between the first chamber and the further chamber.
Beispielsweise kann das Strukturbauteil für ein Fahrzeug vorgesehen sein. Das Strukturbauteil kann beispielsweises als ein Befestigungselement realisiert sein, an dem beispielsweise eine Geschwindigkeitsanzeige des Fahrzeugs anordenbar ist. Das Fahrzeug kann beispielsweise als ein Personenkraftwagen oder als ein Lastkraftwagen ausgeformt sein. Alternativ kann das Strukturbauteil für ein anderes technisches Produkt, optional auch für ein Bauwerk vorgesehen sein. So kann das Strukturbauteil beispielsweise ein Teil einer Betondecke oder einer Betonwand darstellen oder ein Baustein, wie beispielsweise ein Ziegelbaustein sein. Die erste Kammer und zusätzlich oder alternativ die weitere Kammer können beispielsweise als jeweils ein Hohlraum ausgeformt sein, der jeweils von einer Mehrzahl von Seitenwänden umgeben ist. Durch Kammern kann das Strukturbauteil vorteilhafterweise ein geringes Gewicht aufweisen. Die Kammern können beispielsweise abwechselnd topf- und hutförmig realisiert sein. Durch einen doppelten Nutzen der Trennwand wird vorteilhafterweise eine Biege- und Torsionssteifigkeit bei weniger Materialverbrauch erreicht. Wird das Strukturbauteil mit einem Spritzgussverfahren hergestellt, kann es sich durch eine kurze Abkühlzeit auszeichnen. Alternativ kann das Strukturelement beispielsweise als Schmiedeteil, Tiefziehblech oder allgemein mit einer formgebenden technischen Herstellung hergestellt sein.For example, the structural component can be provided for a vehicle. The structural component can be implemented, for example, as a fastening element on which, for example, a speed display of the vehicle can be arranged. The vehicle can be designed, for example, as a passenger car or as a truck. Alternatively, the structural component can be provided for another technical product, optionally also for a building. For example, the structural component can represent part of a concrete ceiling or a concrete wall, or it can be a building block, such as a brick building block. The first chamber and, additionally or alternatively, the further chamber can each be shaped, for example, as a cavity which is each surrounded by a plurality of side walls. The structural component can advantageously have a low weight due to chambers. The chambers can, for example, be implemented alternately in the shape of a pot and a hat. A double use of the partition wall advantageously achieves flexural and torsional rigidity with less material consumption. If the structural component is manufactured with an injection molding process, it can be characterized by a short cooling time. Alternatively, the structural element can be manufactured, for example, as a forged part, deep-drawn sheet metal or generally with a shaping technical production.
Beispielsweise kann das Strukturbauteil mehr als fünf, zehn, zwanzig oder dreißig Kammern aufweisen. Dabei kann beispielsweise zumindest annähernd eine Hälfte der Kammern hutförmig und die andere Hälfte der Kammern topfförmig ausgeformt sein. Somit können auch großflächige Strukturbauteile hergestellt werden. Beispielsweise kann zumindest die Hälfte, zumindest zwei Drittel oder zumindest drei Viertel einer Gesamtfläche des Strukturbauteils durch Kammern ausgeformt sein. Die hutförmigen Kammern des Strukturbauteils können gleich oder unterschiedlich ausgeformt sein. Entsprechend können die topfförmigen Kammern des Strukturbauteils gleich oder unterschiedlich ausgeformt seinFor example, the structural component can have more than five, ten, twenty or thirty chambers. In this case, for example, at least approximately half of the chambers can be hat-shaped and the other half of the chambers pot-shaped. This means that large-area structural components can also be produced. For example, at least half, at least two thirds or at least three quarters of a total area of the structural component can be formed by chambers. The hat-shaped chambers of the structural component can be shaped identically or differently. Correspondingly, the cup-shaped chambers of the structural component can be shaped identically or differently
Gemäß einer Ausführungsform kann jede der Mehrzahl von Seitenwänden im Wesentlichen eine konstante Dicke aufweisen. Beispielsweise in einem Toleranzbereich von weniger als 10% oder 5%. Vorteilhafterweise kann dadurch ein gleichmäßiges Abkühlen mit einer kurzen Abkühlzeit während eines Fertigungsprozesses sichergestellt werden. Vorteilhafterweise werden weiterhin Wärmenester in den Seitenwänden vermieden.According to one embodiment, each of the plurality of side walls can have a substantially constant thickness. For example in a tolerance range of less than 10% or 5%. In this way, uniform cooling with a short cooling time can advantageously be ensured during a manufacturing process. Advantageously, hot spots in the side walls are also avoided.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Mehrzahl von Seitenwänden schräg zu der Deckenfläche und der Bodenfläche angeordnet sein. Das bedeutet, dass durch die schräge Anordnung der Mehrzahl von Seitenwänden an einer der Deckenfläche und zusätzlich oder alternativ der Bodenfläche abgewandten Seite der Seitenwände ein Umfang größer sein kann als die Deckenfläche und zusätzlich oder alternativ die Bodenfläche. Vorteilhafterweise kann dadurch ein Herstellwerkzeug leichter entfernt werden, da ein Hängenbleiben an beispielsweise einer Kante oder einem Überstand vermieden wird.According to one embodiment, the plurality of side walls can be arranged at an angle to the ceiling surface and the floor surface. This means that due to the inclined arrangement of the plurality of side walls on one of the ceiling surface and additionally or alternatively side of the side walls facing away from the floor surface, a circumference can be greater than the ceiling surface and additionally or alternatively the floor surface. Advantageously, a production tool can thereby be removed more easily, since it avoids getting stuck on, for example, an edge or a protrusion.
Weiterhin kann die Deckenfläche und zusätzlich oder alternativ die Bodenfläche und zumindest eine der Mehrzahl von Seitenwänden zumindest eine Durchgangsöffnung oder auch Eintiefung oder Relieffierung aufweisen. Die Durchgangsöffnung kann vorteilhafterweise auch über Eck ausgeformt sein. Vorteilhafterweise kann dadurch Material gespart sowie ein Eigengewicht des Strukturbauteils reduziert werden. Weiterhin kann dadurch während einer Fertigung vorteilhafterweise eine Befüllzeit eines Werkzeugs verkürzt werden, da ein Befüllraum verkleinert ist.Furthermore, the top surface and additionally or alternatively the bottom surface and at least one of the plurality of side walls can have at least one through opening or also recess or relief. The through opening can advantageously also be shaped at a corner. Advantageously, this allows material to be saved and the weight of the structural component to be reduced will. Furthermore, a filling time of a tool can thereby advantageously be shortened during production, since a filling space is reduced.
Gemäß einer Ausführungsform können die Deckenfläche und die Bodenfläche auf einer der ersten Kammer und zusätzlich oder alternativ der weiteren Kammer abgewandten Seite einen Überstand aufweisen. Der Überstand kann vorteilhafterweise einen Rippenrahmen bilden, sodass die Deckenfläche und die Bodenfläche beispielsweise einen Puffer erhalten, durch den beispielsweise eine Stabilität des Strukturbauteils verbessert werden kann.According to one embodiment, the top surface and the bottom surface can have a protrusion on one of the first chambers and, additionally or alternatively, the side facing away from the further chamber. The protrusion can advantageously form a rib frame so that the ceiling surface and the floor surface receive, for example, a buffer, by means of which, for example, the stability of the structural component can be improved.
Ferner können die Deckenfläche und die Bodenfläche auf parallel zueinander verlaufenden Achsen angeordnet sein. Vorteilhafterweise können die Deckenfläche und die Bodenfläche versetzt zueinander angeordnet sein. Durch die Anordnung der Deckenfläche und der Bodenfläche kann vorteilhafterweise ein Verzug vermieden werden.Furthermore, the top surface and the bottom surface can be arranged on axes running parallel to one another. Advantageously, the top surface and the bottom surface can be arranged offset from one another. The arrangement of the top surface and the bottom surface can advantageously avoid any distortion.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Deckenfläche und zusätzlich oder alternativ die Bodenfläche mehreckig ausgeformt sein. Durch die Ausformung der Deckenfläche und zusätzlich oder alternativ der Bodenfläche können vorteilhafterweise auf das Strukturbauteil wirkende Kräfte gleichmäßig verteilt werden.According to one embodiment, the top surface and additionally or alternatively the bottom surface can be polygonal. By shaping the ceiling surface and additionally or alternatively the bottom surface, forces acting on the structural component can advantageously be evenly distributed.
Ferner kann das Strukturbauteil eine Mehrzahl erster Kammern und eine Mehrzahl weiterer Kammern aufweisen, wobei die ersten Kammern und weiteren Kammern alternierend angeordnet sind. Das bedeutet, dass die ersten Kammern benachbart zu den weiteren Kammern angeordnet sind. Vorteilhafterweise können eine hutförmige Erhebung und eine topfförmige Ausnehmung abwechselnd angeordnet sein.Furthermore, the structural component can have a plurality of first chambers and a plurality of further chambers, the first chambers and further chambers being arranged alternately. This means that the first chambers are arranged adjacent to the further chambers. Advantageously, a hat-shaped elevation and a pot-shaped recess can be arranged alternately.
Gemäß einer Ausführungsform können die Mehrzahl erster Kammern und die Mehrzahl weiterer Kammern in einer oder in mehreren Reihen angeordnet sein. Die Reihen können vorteilhafterweise parallel oder auch schräg zueinander angeordnet sein.According to one embodiment, the plurality of first chambers and the plurality of further chambers can be arranged in one or more rows. The rows can advantageously be arranged in parallel or at an angle to one another.
Gemäß einer Ausführungsform können die Mehrzahl erster Kammern und die Mehrzahl weiterer Kammern schachbrettartig angeordnet sein. Vorteilhafterweise kann dadurch ein Verformen des Strukturbauteils verhindert werden. Beispielsweise kann das Strukturbauteil insgesamt oder in einem Abschnitt mindestens zehn, mindestens zwanzig oder mindestens fünfzig schachbrettartig aneinandergrenzende Kammern aufweisen.According to one embodiment, the plurality of first chambers and the plurality of further chambers can be arranged in a checkerboard manner. Deformation of the structural component can thereby advantageously be prevented. For example, the structural component as a whole or in one section can have at least ten, at least twenty or at least fifty chambers adjoining one another in a checkerboard manner.
Weiterhin kann das Strukturbauteil einteilig ausgeformt sein. Vorteilhafterweise kann dadurch eine Stabilität des Strukturbauteils verbessert werden. Furthermore, the structural component can be formed in one piece. Advantageously, this can improve the stability of the structural component.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Strukturbauteil mittels Gussverfahren, Tiefziehverfahren und zusätzlich oder alternativ mittels Schmiedeverfahren herstellbar sein. Das Strukturbauteil kann auch als ein Leichtbauteil, beispielsweise für ein Gebäude gefertigt sein, beispielsweise aus Beton. Somit kann das Strukturbauteil in einer entsprechenden Gestaltung auch verwendet werden, um Betondecken, Betonwände oder Ziegelbausteine sehr günstig herstellen zu können. Dadurch kann das Strukturbauteil vorteilhafterweise je nach Materialwahl entsprechend hergestellt werden.According to one embodiment, the structural component can be produced by means of casting processes, deep-drawing processes and, additionally or alternatively, by means of forging processes. The structural component can also be manufactured as a lightweight component, for example for a building, for example from concrete. The structural component can thus also be used in a corresponding design in order to be able to manufacture concrete ceilings, concrete walls or brick building blocks very cheaply. As a result, the structural component can advantageously be produced accordingly, depending on the choice of material.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Strukturbauteil als ein Zentralträger für ein Kombiinstrument des Fahrzeugs oder als ein Träger für ein Cockpitmodul des Fahrzeugs ausgeformt sein. Vorteilhafterweise kann das Strukturbauteil universal einsetzbar sein, da es einerseits ein geringes Eigengewicht aufweist und zugleich vielfältige Befestigungsmöglichkeiten bieten kann. Vorteilhafterweise kann das Strukturbauteil auch in geschlossenen Gehäusen verwendbar sein. Da das Strukturbauteil vorteilhafterweise biegefest in allen Richtungen, robust und torsionsfest ist, kann es beispielsweise auch für Drehwellen eingesetzt werden.According to one embodiment, the structural component can be formed as a central support for an instrument cluster of the vehicle or as a support for a cockpit module of the vehicle. The structural component can advantageously be used universally, since on the one hand it has a low intrinsic weight and at the same time can offer a wide range of fastening options. The structural component can advantageously also be used in closed housings. Since the structural component is advantageously resistant to bending in all directions, robust and torsion-resistant, it can also be used for rotating shafts, for example.
Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
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1 eine perspektivische Darstellung eines Strukturbauteils gemäß einem Ausführungsbeispiel; -
2 eine perspektivische Darstellung eines Strukturbauteils gemäß einem Ausführungsbeispiel; -
3 eine perspektivische Darstellung eines Strukturbauteils gemäß einem Ausführungsbeispiel; -
4 eine perspektivische Darstellung eines Strukturbauteils gemäß einem Ausführungsbeispiel aus einer Oberansicht; -
5 eine perspektivische Darstellung eines Strukturbauteils gemäß einem Ausführungsbeispiel aus einer Unteransicht; -
6 eine schematische Darstellung eines Strukturbauteils gemäß einem Ausführungsbeispiel aus einer Oberansicht; -
7 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Strukturbauteils gemäß einem Ausführungsbeispiel; -
8 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Strukturbauteils gemäß einem Ausführungsbeispiel; -
9 eine perspektivische Darstellung einer Bodenfläche eines Strukturbauteils gemäß einem Ausführungsbeispiel; -
10 eine schematische Darstellung eines Herstellungswerkzeugs zum Herstellen eines Strukturbauteils gemäß einem Ausführungsbeispiel; und -
11 eine schematische Darstellung eines Herstellungswerkzeugs zum Herstellen eines Strukturbauteils gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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1 a perspective view of a structural component according to an embodiment; -
2 a perspective view of a structural component according to an embodiment; -
3 a perspective view of a structural component according to an embodiment; -
4th a perspective illustration of a structural component according to an embodiment from a top view; -
5 a perspective illustration of a structural component according to an embodiment from a view from below; -
6th a schematic representation of a structural component according to an embodiment from a top view; -
7th a schematic cross-sectional illustration of a structural component according to an embodiment; -
8th a schematic cross-sectional illustration of a structural component according to an embodiment; -
9 a perspective illustration of a bottom surface of a structural component according to an embodiment; -
10 a schematic representation of a production tool for producing a structural component according to an embodiment; and -
11 a schematic representation of a production tool for producing a structural component according to an embodiment.
In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of advantageous exemplary embodiments of the present invention, identical or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and having a similar effect, a repeated description of these elements being dispensed with.
Das Strukturbauteil
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist das Strukturbauteil
Die Deckenfläche
Gemäß einem Ausführungsbeispiel verlaufen die Seitenwände
In anderen Worten ausgedrückt wird eine Topf-Hut-Kostenoptimierung durch eine wechselseitige Topf-Hut-Gestaltung für das Strukturbauteil
Diese wechselseitigen topf- und hutförmigen Kammern
Ein wesentlicher Anteil der Seitenwände
Die Seitenwände
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die Seitenwände
Optional weist auch eine Bodenfläche einer der weiteren Kammern
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind zumindest einige der Seitenwände
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist das Strukturbauteil
In anderen Worten ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein Flächentragwerk mit mehreren zusammenhängenden Reihen in einer Längsrichtung und einer Querrichtung dargestellt. Die hier dargestellten Kammern
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist zumindest eine Kammer, beispielsweise die links oben dargestellte erste Kammer
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weisen zumindest zwei erste Kammern
Zumindest in dem gezeigten Abschnitt des Strukturbauteils
Wie bei einem Schachbrettmuster Abgesehen von Randbereichen sind die ersten Kammern
Auch gemäß diesem Ausführungsbeispiel weisen die ersten Kammern
Optional weisen die Deckenflächen
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die ersten Kammern
Das Strukturbauteil
In anderen Worten liegen die Deckenfläche und/oder die Bodenfläche
In anderen Worten ist ein einfaches Auf-Zu-Werkzeug, das gemäß diesem Ausführungsbeispiel als Herstellungswerkzeug
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.If an exemplary embodiment comprises an “and / or” link between a first feature and a second feature, this is to be read in such a way that the exemplary embodiment according to one embodiment includes both the first feature and the second feature and, according to a further embodiment, either only the has the first feature or only the second feature.
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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