DE102021124090A1

DE102021124090A1 - Integrierte Rahmenstruktur

Info

Publication number: DE102021124090A1
Application number: DE102021124090.5A
Authority: DE
Inventors: Michael Pichler; Reinhard Hafellner
Original assignee: 4A MANUFACTURING GmbH
Current assignee: 4A MANUFACTURING GmbH
Priority date: 2021-09-17
Filing date: 2021-09-17
Publication date: 2023-03-23
Also published as: US20230091923A1; EP4152518A1; CN115817789A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rahmenstruktur (100) für eine Vorrichtung, aufweisend einen Rahmen (101), welcher eine Aufnahmeöffnung (102) aufweist, eine Kernstruktur (103), welche in die Aufnahmeöffnung (102) eingesetzt ist, und eine vordere Schicht (104), welche an dem Rahmen (101) befestigt ist und eine vordere Fläche (105) der Kernstruktur (103) bedeckt. Die Rahmenstruktur (100) weist ferner eine hintere Schicht (106) auf, welche an dem Rahmen (101) befestigt ist und eine hintere Fläche (107) der Kernstruktur (103) bedeckt, wobei die vordere Schicht (104) und die hintere Schicht (106) sandwichartig derartig um die Kernstruktur (103) angeordnet sind, dass eine Biegekraft, welche auf die Kernstruktur (103) wirkt, mittels der vorderen Schicht (104) und der hinteren Schicht (106) absorbiert wird.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rahmenstruktur für eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer Rahmenstruktur für eine Vorrichtung. Ferner betrifft die Erfindung eine Drohne zum Fliegen durch die Luft und eine elektronische Vorrichtung, welche die Rahmenstruktur aufweist.
Hintergrund
Bei vielen mechanischen Anwendungen muss eine robuste Stützstruktur und Gehäuse bereitgestellt sein. Je robuster die Stützstruktur ausgebildet ist, desto mehr erhöht sich allerdings das Gewicht der entsprechenden Struktur. Neben der Robustheit einer entsprechenden Stützstruktur müssen für spezifische Anwendungen auch weitere Anforderungen erfüllt sein. Falls eine Stützstruktur zum Beispiel ein Radom für eine Antenne ist, ist es notwendig, eine Struktur bereitzustellen, welche die übertragenen Antennensignale nicht reduziert, jedoch ist es andererseits notwendig, eine ausreichende Robustheit bereitzustellen. Ferner ist es für andere Vorrichtungen, zum Beispiel aeronautische Anwendungen, zum Beispiel Drohnen, notwendig, eine ausreichende Robustheit und auch einen Schutz vor kleinen Partikeln bereitzustellen, welche mit der Stützstruktur in Kontakt kommen.
Zum Beispiel offenbart WO 2016/134778 A1 eine Antennenrahmenstruktur, welche eine Radom Baugruppe mit einem Radomelement, ein Wärmesenkenelement, ein Dichtelement, welches zwischen dem Radomelement und dem Wärmesenkenelement angeordnet ist, und eine Rahmenbaugruppe hat, welche konfiguriert ist, dass Dichtelement zwischen dem Radomelement und dem Wärmesenkenelement zu komprimieren. Die Rahmenbaugruppe enthält ein Fixierungselement, welches konfiguriert ist, mit dem Wärmesenkenelement in einen befestigten Eingriff gebracht zu werden, und ein Armelement, wobei das Armelement konfiguriert ist, das Radomelement in Eingriff zu nehmen, um das Dichtelement zwischen dem Radomelement und dem Wärmesenkenelement zu komprimieren, wenn das Fixierungselement mit dem Wärmesenkenelement in Eingriff ist, und wobei der Eingriff des Fixierungselements mit dem Wärmesenkenelement in einem komprimierten Zustand des Dichtelements eine Lücke zwischen dem Radomelement und dem Wärmesenkenelement bildet.
WO 2016/041954 A1 offenbart ein Space-Frame-Radon, welches eine polymere Lage aufweist. Die Lage weist hochfeste polymere Fasern und einen Thermoplast auf.
Allerdings besteht ein Bedarf, eine Stützstruktur bereitzustellen, welche eine ausreichende Robustheit aufweist, ohne das Gesamtgewicht oder die Funktion einer Vorrichtung negativ zu beeinflussen.
Zusammenfassung der Erfindung
Dieser Bedarf kann mittels einer Rahmenstruktur für eine Vorrichtung und einem Verfahren zum Herstellen einer Rahmenstruktur für eine Vorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gedeckt werden.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Rahmenstruktur für eine Vorrichtung (zum Beispiel eine elektronische Vorrichtung, wie beispielsweise eine Antenne, oder eine aeronautische Vorrichtung, wie beispielsweise eine Drohne) dargelegt. Die Rahmenstruktur weist einen Rahmen, welcher eine Aufnahmeöffnung aufweist, und eine Kernstruktur auf, welche in die Aufnahmeöffnung eingesetzt ist. Die Rahmenstruktur weist ferner eine vordere Schicht, welche an dem Rahmen befestigt ist und eine vordere Fläche der Kernstruktur bedeckt, und eine hintere Schicht auf, welche an dem Rahmen befestigt ist und eine hintere Fläche der Kernstruktur bedeckt. Die vordere Schicht und die hintere Schicht sind sandwichartig derartig um die Kernstruktur angeordnet, dass eine Biegekraft, welche auf die Kernstruktur wirkt, mittels der vorderen Schicht und der hinteren Schicht absorbiert wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Herstellen der oben beschriebenen Rahmenstruktur für eine Vorrichtung dargelegt.
Der Rahmen ist aus einem robusten Material, welches zum Beispiel ein Metallmaterial oder Kunststoffmaterialien aufweist. Namentlich kann der Rahmen verstärkende Fasern aufweisen, zum Beispiel Kohlenstofffasern. Der Rahmen kann integral gebildet sein oder kann aus einer Mehrzahl von Rahmenelementen gebildet sein, welche zusammengekoppelt sind. Namentlich weist der Rahmen eine oder eine Mehrzahl von Aufnahmeöffnungen auf, bzw. umgibt diese, in welchen eine jeweilige Kernstruktur angeordnet ist. Der Rahmen ist eingerichtet, an weitere Stützelemente der Vorrichtung gekoppelt zu werden, zum Beispiel an weitere Gehäuseteile. In anderen Worten ist die Rahmenstruktur zum Standhalten und Übertragen von Kräften eingerichtet, zum Beispiel Gewichtskräften oder anderen Kräften, welche an die Kernstruktur oder die entsprechenden Schichten angreifen und somit auf den Rahmen und auf Elemente übertragen werden, welche die Vorrichtung umgeben. Der Rahmen kann eine plattenartige Form/Design aufweisen. Ferner kann der Rahmen einen Hohlkörper aufweisen, welcher zum Beispiel eine Hohlquader-Ausgestaltung hat.
Die Kernstruktur ist in die Aufnahmeöffnung eingesetzt. Die Kernstruktur ist direkt an den Rahmen gekoppelt oder ist indirekt über die vordere Schicht und die hintere Schicht an den Rahmen gekoppelt. Namentlich ist die Kernstruktur an der vorderen Schicht und der hinteren Schicht so befestigt, dass die Kräfte, namentlich die Biegekräfte, über die vordere Schicht und die hintere Schicht zu der Rahmenstruktur übertragen werden. Die Kernstruktur wirkt insbesondere als eine Deckschicht zum Abdecken der Aufnahmeöffnung, wobei die Kernstruktur zum Beispiel eine geringere Dichte und namentlich ein geringeres Gewicht als der Rahmen aufweisen kann. Zum Beispiel bildet die Kernstruktur einen Schutz vor Feuchtigkeit, fliegenden Teilchen, etc. Gleichzeitig kann die Kernstruktur transparent sein oder kann eine spezifische Strahlung abschirmen, abhängig von der jeweiligen Vorrichtung. Falls die Vorrichtung zum Beispiel eine Antennenvorrichtung ist, kann die Kernstruktur als ein Radom wirken und ist transparent für die übertragenen Antennensignale.
Die vordere Schicht und die hintere Schicht bilden dünne Schichten, zum Beispiel Folien, welche in Bezug auf die Kernstruktur weniger erweiterbar (weniger dehnbar) sind. Genauer ist der E-Modul (engl.: Young modulus) der vorderen Schicht und der hinteren Schicht höher als der E-Modul des Materials der Kernschicht. Der E-Modul oder der Elastizitätsmodul bei Zug oder Druck (d. h. negativer Zug) ist eine mechanische Eigenschaft, welche die Zugfestigkeit oder Druckfestigkeit eines festen Material misst, wenn die Kraft in Längsrichtung aufgebracht wird. Die Kernstruktur ist im Allgemeinen weniger robust als die Rahmenstruktur. Um Stützkräfte zwischen der Kernstruktur und dem Rahmen zu übertragen, ist die Kernstruktur somit sandwichartig zwischen der vorderen Schicht und der hinteren Schicht angeordnet. Genauer soll die Kernstruktur auf das Einwirken von entsprechenden Kräften hingebogen werden, so dass eine Hauptoberfläche der Kernstruktur expandieren soll, und die gegenüberliegende Hauptoberfläche der Kernstruktur komprimieren soll. Daher wirken z. B. Scherkräfte zwischen der Kernstruktur und der vorderen und hinteren Schicht. Allerdings wird der Zweck der Kernstruktur, auf den Einfluss von Biegekräften hin expandiert oder komprimiert zu werden, mittels der vorderen Schicht bzw. der hinteren Schicht reduziert und eliminiert, welche sandwichartig um die Kernstruktur angeordnet sind. Genauer sind die vordere Schicht und die hintere Schicht an den jeweiligen Hauptoberflächen der Kernstruktur so befestigt, dass dazwischen keine relative Bewegung entlang der Ebene der Hauptoberflächen möglich ist. Daher werden die Biegekräfte mittels der nicht-expandierbaren Schichten absorbiert und über die Schichten zu dem Rahmen weitergeleitet.
Genauer wird, obwohl die vordere Schicht und die hintere Schicht deformiert und komprimiert werden können, der Stapel der jeweiligen Schichten und die Kernstruktur auf die Biegekräfte hin weiterhin nicht gebogen, welche auf die Kernstruktur wirken, da, falls die Biegekräfte die vordere Schicht zum Komprimieren zwingen, die nicht-dehnbare hintere Schicht dem Einfluss der Biegekräfte widersteht. In anderen Worten widersteht in jeder Biegerichtung der Kernstruktur eine der nicht-dehnbaren vorderen und hinteren Schichten dem Biegen und überträgt die entsprechende Biegekraft auf den Rahmen.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung eine integrierte robuste Rahmenstruktur, in welcher ein Rahmen integriert ist. Der Rahmen wirkt als ein strukturelles Verstärkungsteil. Die Integration eines Rahmens stellt eine strukturelle Integrität bereit, welche in einer Vielzahl von verschiedenen Anwendungen benötigt wird, wo ein mechanisch starkes und leichtes Teil erforderlich ist. Als solche antizipiert die Erfindung verschiedene Verwendungen, indem verschiedene Materialkombinationen kombiniert werden, aus welchen die integrierte Rahmenstruktur hergestellt ist.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist der Rahmen eine vorstehende Lippe auf, welche in die Aufnahmeöffnung hervorsteht, um einen Sitz für die Kernstruktur bereitzustellen. Die vorstehende Lippe mag die Aufnahmeöffnung vollständig umgeben oder mag die Aufnahmeöffnung nur teilweise umgeben. Genauer ist die Kernstruktur auf der vorstehenden Lippe so platziert, dass Kräfte in einer axialen Richtung der Aufnahmeöffnung auf den Rahmen übertragen werden können. Zusätzlich kann die Kernstruktur in der Aufnahmeöffnung angeordnet sein, so dass entsprechende Kräfte in einer radialen Richtung der Aufnahmeöffnung auf den Rahmen und insbesondere auf Seitenwände des Rahmens übertragen werden können, welche die Aufnahmeöffnung umgeben.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die vordere Schicht an einer vorderen Fläche des Rahmens befestigt, und/oder die hintere Schicht ist an einer hinteren Fläche des Rahmens befestigt. Der Rahmen weist zwei gegenüberliegende Hauptoberflächen auf, zwischen welchen die Aufnahmeöffnung gebildet ist. Eine Hauptoberfläche ist die vordere Fläche und die gegenüberliegenden Hauptoberfläche die hintere Fläche. Somit sind gemäß der beschriebenen beispielhaften Ausführungsform die vordere Schicht und/oder die hintere Schicht an der entsprechenden vorderen oder hinteren Fläche befestigt.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform bedeckt die vordere Schicht die vordere Fläche und eine äußere Seitenfläche des Rahmens, wobei die vordere Schicht insbesondere an der äußeren Seitenfläche befestigt ist. Entsprechend bedeckt gemäß der weiteren beispielhaften Ausführungsform die hintere Schicht die hintere Fläche und eine äußere Seitenfläche des Rahmens, wobei die hintere Schicht an der äußeren Seitenfläche befestigt ist.
Der Rahmen weist eine innere Seitenfläche, welche die Aufnahmeöffnung umgibt, und eine gegenüberliegende äußere Seitenfläche auf, welche der Umgebung des Rahmens zugewandt ist und die vordere Fläche und die hintere Fläche des Rahmens verbindet. Somit kann die vordere Schicht von der Aufnahmeöffnung über die vordere Fläche weiter zu der äußeren Seitenfläche des Rahmens geführt sein. An der äußeren Seitenfläche können entsprechende Fixiermittel bereitgestellt sein, zum Beispiel ein Haftmittel oder Fixierschrauben, um die vordere Schicht an der äußeren Seitenfläche des Rahmens zu befestigen. Auf ähnliche Weise kann die hintere Schicht entlang der hinteren Fläche des Rahmens geführt sein, und kann an der äußeren Seitenfläche des Rahmens befestigt sein.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist der Rahmen die innere Seitenfläche auf, welche der Aufnahmeöffnung zugewandt ist, wobei die hintere Schicht (oder die vordere Schicht) die innere Seitenfläche zumindest teilweise bedeckt. Die hintere Schicht ist insbesondere an der inneren Seitenfläche befestigt. Somit ist es nicht notwendig, dass die jeweilige vordere Schicht oder hintere Schicht die vordere Fläche oder die hintere Fläche des Rahmens bedeckt, und ist nur an der inneren Seitenfläche des Rahmens befestigt. Somit können die vordere Fläche und die hintere Fläche des Rahmens frei von den jeweiligen Schichten gehalten werden, um eine gute Kopplung zu anderen strukturellen Teilen der Vorrichtung zu ermöglichen.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform sind die vordere Schicht und die hintere Schicht integral gebildet und umgeben zumindest teilweise den Rahmen. Somit bilden die vordere Schicht und die hintere Schicht eine einstückig gebildete Schicht, welche über beiden Hauptoberflächen der Kernstruktur angeordnet ist und mit dem Rahmen gekoppelt ist.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform sind die vordere Schicht und/oder hintere Schicht mittels eines haftfähigen Materials befestigt. Das Haftmittel kann auf einem Thermoplast und/oder einem wärmehärtbaren (engl.: thermosetting) Material basieren.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform sind die Kernstruktur, die vordere Schicht, und/oder die hintere Schicht mittels einer mechanischen Verbindung, insbesondere einer Schraubverbindung, zwischen dem Rahmen und der Kernstruktur, der vorderen Schicht, und/oder der hinteren Schicht befestigt. Zum Beispiel kann die mechanische Verbindung eine lösbare Materialverbindung bilden, wie beispielsweise die beschriebene Schraubverbindung, so dass die vordere Schicht oder die hintere Schicht abgelöst werden kann, zum Beispiel aufgrund von Wartungsgründen. Alternativ kann die mechanische Verbindung aus Nieten gebildet sein. Alternativ oder zusätzlich können die vordere Schicht und/oder die hintere Schicht an dem Rahmen mittels einer Lötverbindung befestigt sein. Bei einer weiteren beispielhaften Ausführungsform befestigt die mechanische Verbindung auch die Kernstruktur. Zum Beispiel kann eine gemeinsame Durchgangsöffnung durch die Kernstruktur, die vordere Schicht, und/oder die hintere Schicht und den Rahmen gebildet sein (z. B. mittels Bohrens), wobei eine Schraube in die Durchgangsöffnung einsetzbar ist, um alle Elemente aneinander zu befestigen, d. h. die Kernstruktur, die vordere Schicht, und/oder die hintere Schicht, und den Rahmen.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die Kernstruktur frei von einer Befestigungsverbindung, insbesondere einer mechanischen Befestigungsverbindung. Somit ist zwischen der Kernstruktur und dem Rahmen einerseits und zwischen der Kernstruktur und der vorderen Schicht und der hinteren Schicht andererseits keine Befestigung, zum Beispiel eine mechanische Verbindung oder eine Haftverbindung, bereitgestellt. Die Kernstruktur ist nur sandwichartig zwischen der vorderen Schicht und der hinteren Schicht in der Aufnahmeöffnung angeordnet. Falls die Kernstruktur gebogen werden soll, wird die Biegekraft dennoch entweder zu der vorderen Schicht oder zu der hinteren Schicht übertragen. Somit wird die Kernschicht nicht durch mechanische Verbindungen oder Haftverbindungen geschwächt. Gleichzeitig wird die Robustheit der Rahmenstruktur bzw. der Kernstruktur aufrechterhalten.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Rahmenstruktur ferner mindestens ein Bindeelement, insbesondere ein haftfähiges Bindeelement, zwischen der Kernstruktur und dem Rahmen auf. Zum Beispiel kann das Bindeelement aus einem (haftfähigen) Tape sein, welches zwischen der jeweiligen Schicht und dem Rahmen angeordnet ist.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist der Rahmen eine Koppelsektion zum Koppeln an eine Gehäusestruktur auf. Die Koppelsektion weist zum Beispiel eine Schraubenöffnung auf, welche ein Gewinde aufweist. Namentlich kann die Koppelsektion frei und unbedeckt von der jeweiligen vorderen Schicht und hinteren Schicht sein.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist der Rahmen ferner eine Aufnahmeöffnung auf. Die Rahmenstruktur weist ferner eine weitere Kernstruktur, welche in die weitere Aufnahmeöffnung eingesetzt ist, eine weitere vordere Schicht, welche an dem Rahmen befestigt ist und eine vordere Fläche der weiteren Kernstruktur bedeckt, und eine weitere hintere Schicht auf, welche an dem Rahmen befestigt ist und eine weitere hintere Fläche der weiteren Kernstruktur bedeckt. Die weitere vordere Schicht und die weitere hintere Schicht sind sandwichartig derartig um die weitere Kernstruktur angeordnet, dass eine Biegekraft, welche auf die weitere Kernstruktur wirkt, mittels der weiteren vorderen Schicht und der weiteren hinteren Schicht absorbiert wird. Mittels der beispielhaften Ausführungsform ist umrissen, dass eine Mehrzahl von Aufnahmeöffnungen, welche eine Mehrzahl von Kernstrukturen enthalten, in einem gemeinsamen Rahmen angeordnet sein können.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform sind mindestens zwei der vorderen Schicht, der hinteren Schicht, der weiteren vorderen Schicht, und der weiteren hinteren Schicht integral gebildet.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform sind die Aufnahmeöffnung und die weitere Aufnahmeöffnung in einer gemeinsamen Oberfläche des Rahmens gebildet. Zum Beispiel sind die Aufnahmeöffnung und die weitere Aufnahmeöffnung in einer gemeinsamen Hauptoberfläche des Rahmens gebildet, zum Beispiel der vorderen Fläche oder der hinteren Fläche des Rahmens.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform sind die Aufnahmeöffnung und die weitere Aufnahmeöffnung in verschiedenen Oberflächen des Rahmens gebildet. Zum Beispiel ist die Aufnahmeöffnung in der vorderen Fläche oder der hinteren Fläche des Rahmens gebildet, und die weitere Aufnahmeöffnung ist zum Beispiel in der äußeren Seitenfläche des Rahmens gebildet.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform bildet der Rahmen einen Quader.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist der Rahmen ein Installationsvolumen zum Aufnehmen von funktionellen Elementen der Vorrichtung auf. Die funktionellen Elemente können mechanische Teile aufweisen, zum Beispiel Getriebe (engl.: gears), Schalter, etc., und elektrische Teile, zum Beispiel Sensoren, CPUs, und Ähnliches.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die Kernstruktur aus einem Schaummaterial. Das Schaumaterial kann Poren aufweisen, welche offene Poren oder geschlossene Poren sind.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die Kernstruktur aus einem Stapel, welcher aus einer Mehrzahl von Schichten besteht. Jede Schicht kann übereinander laminiert sein. Zum Beispiel kann jede Schicht aus dem gleichen Material sein oder kann aus verschiedenen Materialien sein. Somit können die physikalischen Eigenschaften der Kernstruktur durch eine entsprechende Anordnung von verschiedenen Schichten eingestellt werden.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist der Rahmen aus einem Material, welches mindestens ein Material aus der Gruppe aufweist, bestehend aus PA-Polyamid, PC-Polycarbonat, PE-Polyethylen, HDPE-hochdichtes Polyethylen, PBT-Polybutylen Terephthalat, PP-Polypropylen, PET-Polyethylen Terephthalat, Duroplasten, alle mit oder ohne Glasfasern, und flüssigkristallinem Polymer (LCP).
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist eine Oberfläche des Rahmens eine Aufrauung der Oberfläche auf, welche mittels Korona- oder Plasma-Oberflächenbehandlungen oder mittels chemischer Primer bereitgestellt ist. Somit kann eine gute Verbindung, insbesondere Haftverbindung, mit der jeweiligen vorderen und hinteren Schicht bereitgestellt sein.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die vordere Schicht und/oder die hintere Schicht aus einem Material, welches mindestens ein Material aus der Gruppe aufweist, bestehend aus einem glasfaserverstärktem wärmehärtbaren Harz, einer thermoplastischen Schicht, PA-Polyamid, PC-Polycarbonat, PE-Polyethylen, HDPE-hochdichtes Polyethylen, PP-Polypropylen, PET-Polyethylen Terephthalat, und flüssigkristallinem Polymer (LCP).
Das Material für den Rahmen, das Material der vorderen Schicht und der hinteren Schicht und der Struktur kann auf der Basis seiner thermischen Ausdehnung ausgewählt werden. Das Anpassen der thermischen Ausdehnung ist vorteilhaft, um eine Undurchlässigkeit gegenüber äußeren Elementen aufrecht zu erhalten, da Verzug, Delaminierung, oder Auftrennung stattfinden können, falls die verwendeten Materialien verschiedene Tendenzen haben, ihre Form, Fläche, Volumen, und Dichte aufgrund einer Temperaturänderung zu ändern.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weisen die vordere Schicht und/oder die hintere Schicht eine relative Permeabilität der Hautschicht zwischen 2 µ und 5 µ auf, der dielektrische Verlustfaktor der vorderen Schicht und/oder der hinteren Schicht kann kleiner als 0,01 sein, während die Dicke zwischen 0,03 mm bis 0,5 mm ist, insbesondere 0,08 mm bis 0,25 mm. Eine Flächendichte der vorderen Schicht und/oder der hinteren Schicht kann kleiner als 600 kg/m³ sein. Die vordere Schicht und/oder die hintere Schicht kann einen Fasergehalt zwischen 30 Gew.-% und 60 Gew.-% aufweisen.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Rahmenstruktur ferner eine Deckschicht zum zumindest teilweisen Bedecken des Rahmens, der vorderen Schicht, oder der hinteren Schicht auf. Die Deckschicht kann mindestens eines von einer nicht-leitfähigen Schicht, einer UV-Schutzschicht, oder einer Wasserundurchlässigkeitsschicht sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Drohne zum Fliegen durch die Luft bereitgestellt, welche eine Gehäusestruktur aufweist. Die Gehäusestruktur ist zumindest teilweise mittels der oben beschriebenen Rahmenstruktur gebildet. Die Gehäusestruktur bildet zumindest teilweise ein entsprechendes Wandelement der Drohne. Somit kann eine robuste und gleichzeitig eine leichte Stützstruktur für die Drohne bereitgestellt sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine elektronische Vorrichtung bereitgestellt, welche eine Gehäusestruktur aufweist. Die Gehäusestruktur ist zumindest teilweise mittels der oben beschriebenen Rahmenstruktur gebildet. Die Gehäusestruktur bildet zumindest teilweise ein entsprechendes Wandelement der elektronischen Vorrichtung. Somit kann eine robuste und gleichzeitig eine leichte Stützstruktur für die elektronische Vorrichtung bereitgestellt sein.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der elektronischen Vorrichtung weist die elektronische Vorrichtung ein Antennenelement auf, welches in der Gehäusestruktur installiert ist, wobei die Rahmenstruktur als ein Radom wirkt. Somit kann mittels des Rahmens und der Kernstruktur eine ausreichende Stütze und ein Schutz für das Antennenelement bereitgestellt sein, und gleichzeitig können Antennensignale durch die Kernstruktur übertragen werden, da die Kernstruktur aus einem Material ausgewählt sein kann, welches nicht-absorbierend für Antennensignale ist. Somit wird die integrierte Rahmenstruktur als ein Radom verwendet. Ein Radom ist ein Dom für ein Radar oder eine Antenne im Allgemeinen, mit der Funktion, die elektrischen Schaltkreise und die mechanischen Komponenten der Antenne vor äußeren Einflüssen zu schützen, zum Beispiel dem Wetter, fliegenden Partikeln, etc. Ein Radom muss hochgradig elektromagnetisch transparent sein, da seine Funktion ist, die Antennenbaugruppe zu schützen, ohne einen überflüssigen Verlust von entweder gesendeten oder empfangenen Signalen zu verursachen. Zusätzlich ist eine Dichtung zwischen dem Radom und der Antennenbaugruppe ein bedeutender Aspekt, welcher mittels dieser Erfindung gelöst wird.
Die Rahmenstruktur kann auch für einen leichten Deckel zum Schließen eines entsprechenden Behälters verwendet werden, welcher zum Beispiel entsprechende elektronische Vorrichtungen enthält.
Weitere Ausführungsformen der integrierten Rahmenstruktur können als eine Komponente in Leichtgewicht-Anwendungen verwendet werden, zum Beispiel leichte Fahrzeuge, wie zum Beispiel Drohnen, oder Behälter, welche von einer Drohne transportiert werden. In diesem Fall wirkt das Kernstrukturmaterial als eine leichte versteifte Füllung zwischen dem Rahmen, welcher auch hinsichtlich der Anforderungen der Anwendung modifiziert werden kann. In diesem Fall kann der Rahmen eingerichtet sein, mit weiteren integrierten Rahmenstrukturen verbunden zu werden, um eine erforderliche Form oder Baugruppe zu konstruieren. Zum Beispiel könnte die integrierte Rahmenstruktur für Wände des mehrseitigen Behälters verwendet werden.
Darüber hinaus können alle zuvor genannten Ausführungsformen kombiniert werden. Die integrierte Rahmenstruktur kann mehr als eine Aufnahmeöffnung aufweisen. Diese Aufnahmeöffnungen können verschiedene Funktionen haben, einige können als Radoms für zur Kommunikation dienen, und die anderen können nur leichte Füllungen sein, um die Robustheit zu erhöhen.
Zusätzlich können alle zuvor genannten Ausführungsformen ferner mit einer dünnen nicht-leitfähigen Schicht beschichtet oder lackiert sein. Eine zusätzliche Schicht kann einen zusätzlichen UV-Schutz und eine Wasserundurchlässigkeit, oder eine ästhetische Eigenschaft zu der integrierten Rahmenstruktur beitragen.
Es ist anzumerken, dass Ausführungsformen der Erfindung in Bezug auf verschiedene Gegenstände beschrieben sind. Insbesondere sind einige Ausführungsformen mit Bezug auf Vorrichtungstyp-Ansprüche beschrieben, wohingegen andere Ausführungsformen mit Bezug auf Verfahrenstyp-Ansprüche beschrieben sind. Allerdings entnimmt ein Fachmann aus der vorangehenden und der folgenden Beschreibung, dass, soweit nicht anders angegeben, zusätzlich zu jeder Kombination von Merkmalen, welche zu einem Typ von Gegenstand gehört, auch jede Kombination zwischen Merkmalen, welche sich auf verschiedene Gegenstände beziehen, insbesondere zwischen Merkmalen der Vorrichtungstyp-Ansprüche und Merkmalen der Verfahrenstyp-Ansprüche, als mit dieser Anmeldung offenbart anzusehen ist.
Figurenliste
Die oben definierten Aspekte und weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung sind aus den Beispielen für Ausführungsformen ersichtlich, welche im Folgenden beschrieben sind und welche mit Bezug auf die Ausführungsbeispiele erläutert sind. Die Erfindung ist im Folgenden ausführlicher mit Bezug auf Ausführungsbeispiele beschrieben, auf welche die Erfindung nicht beschränkt ist.

1 bis 10 zeigen verschiedene Ausgestaltungen der Rahmenstruktur gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
11 zeigt eine schematische Ansicht einer Rahmenstruktur, welche eine Quaderform bildet, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
12 zeigt eine schematische Ansicht einer Drohne, welche die Rahmenstruktur aufweist, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
13 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines Rahmens ohne eine vorstehende Lippe, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Ausführliche Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen
Die Darstellungen in den Zeichnungen sind schematisch. Es wird angemerkt, dass in verschiedenen Figuren ähnliche oder identische Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.
1 bis 10 zeigen verschiedene Ausgestaltungen der Rahmenstruktur 100 für eine Vorrichtung gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Die Rahmenstruktur 100 weist einen Rahmen 101 mit einer Aufnahmeöffnung 102, einer Kernstruktur 103, welche in die Aufnahmeöffnung 102 eingesetzt ist, und einer vorderen Schicht 104 auf, welche an dem Rahmen 101 befestigt ist und eine vordere Fläche 105 der Kernstruktur 103 bedeckt. Die Rahmenstruktur 100 weist ferner eine hintere Schicht 106 auf, welche an dem Rahmen 101 befestigt ist und eine hintere Fläche 107 der Kernstruktur 103 bedeckt, wobei die vordere Schicht 104 und die hintere Schicht 106 sandwichartig derartig um die Kernstruktur 103 angeordnet sind, dass eine Biegekraft, welche auf die Kernstruktur 103 wirkt, mittels der vorderen Schicht 104 und der hinteren Schicht 106 absorbiert wird.
Der Rahmen 101 ist aus einem robusten Material, welches zum Beispiel ein Metallmaterial oder Kunststoffmaterialien aufweist. Genauer kann der Rahmen 101 verstärkende Fasern aufweisen, zum Beispiel Kohlenstofffasern. Der Rahmen 101 kann integral gebildet sein, oder kann aus einer Mehrzahl von Rahmenelementen gebildet sein, welche miteinander gekoppelt sind.
Der Rahmen 101 weist eine oder eine Mehrzahl von Aufnahmeöffnungen 102 auf bzw. umgibt diese, in welchen eine jeweilige Kernstruktur 103 angeordnet ist. Der Rahmen 101 ist eingerichtet, mit weiteren Stützelementen der Vorrichtung gekoppelt zu werden, zum Beispiel mit weiteren Gehäuseteilen.
Die Kernstruktur 103 ist in der Aufnahmeöffnung 102 eingesetzt. Die Kernstruktur 103, wie sie in den beispielhaften Ausführungsformen gezeigt ist, ist indirekt über die vordere Schicht 104 und die hintere Schicht 106 mit dem Rahmen 101 gekoppelt. Genauer ist die Kernstruktur 103 an der vorderen Schicht 104 und der hinteren Schicht 106 befestigt, so dass die Kräfte, namentlich die Biegekräfte, über die vordere Schicht 104 und die hintere Schicht 106 auf den Rahmen 101 übertragen werden. Die Kernstruktur 103 wirkt insbesondere als eine Deckschicht zum Abdecken der Aufnahmeöffnung 102.
Die vordere Schicht 104 und die hintere Schicht 106 bilden dünne Schichten, zum Beispiel Folien, welche in Bezug auf die Kernstruktur 103 weniger erweiterbar (weniger dehnbar) sind. Um die Stützkräfte zwischen der Kernstruktur 103 und dem Rahmen 101 zu übertragen, ist die Kernstruktur 103 sandwichartig zwischen der vorderen Schicht 104 und der hinteren Schicht 106 angeordnet. Namentlich soll die Kernstruktur 103 auf das Einwirken einer entsprechenden Kraft hin so gebogen werden, dass eine Hauptoberfläche der Kernstruktur 103 expandieren soll, und die gegenüberliegende Hauptoberfläche der Kernstruktur komprimieren soll. Allerdings nehmen die nicht-dehnbaren Schichten 104, 106 die Biegekräfte auf, so dass eine Biegebewegung der Kernstruktur 103 gedämpft wird.
Der Rahmen 101 weist eine vorstehende Lippe 108 auf, welche in die Aufnahmeöffnung 101 hervorsteht, um einen Sitz für die Kernstruktur 103 bereitzustellen. Die vorstehende Lippe 108 mag die Aufnahmeöffnung 102 vollständig umgeben oder mag die Aufnahmeöffnung 102 nur teilweise umgeben. Namentlich ist die Kernstruktur 103 auf der vorstehenden Lippe 108 derartig platziert, dass Kräfte in einer axialen Richtung der Aufnahmeöffnung 102 auf den Rahmen 101 übertragen werden können.
Wie in 1 gezeigt ist, kann die vordere Schicht 104 an einer vorderen Fläche des Rahmens 101 befestigt sein. Der Rahmen 101 weist zwei gegenüberliegende Hauptoberflächen auf, zwischen welchen die Aufnahmeöffnung 102 gebildet ist. Eine Hauptoberfläche ist die vordere Fläche, und die gegenüberliegende Hauptoberfläche ist die hintere Fläche. Die hintere Schicht 106 ist zwischen einer oberen Fläche der vorstehende Lippe 108 angeordnet, welche der Kernstruktur 103 zugewandt ist. In anderen Worten ist die hintere Schicht 106 sandwichartig von der Kernstruktur 103 und der oberen Fläche der vorstehenden Lippe umgeben. Die vordere Schicht 104 und/oder die hintere Schicht 106 sind mittels eines haftfähigen Materials befestigt. Das Haftmittel kann auf einem Thermoplast und/oder einem wärmehärtbaren Material basieren.
Wie 1 entnommen werden kann, kann die vordere Schicht mittels einer mechanischen Verbindung 111, insbesondere einer Schraubverbindung, zwischen dem Rahmen 101 und der entsprechenden Schicht 104 befestigt sein. Zum Beispiel kann die mechanische Verbindung 111 eine lösbare mechanische Verbindung bilden, wie beispielsweise die beschriebene Schraubverbindung, so dass die vordere Schicht 104 oder die hintere Schicht 106 abgelöst werden kann. Die Kernstruktur 103 kann frei von einer Befestigungsverbindung sein, insbesondere einer mechanischen Befestigungsverbindung.
Der Rahmen 101 kann eine Koppelsektion zum Koppeln mit einer Gehäusestruktur (nicht gezeigt) aufweisen. Die Koppelsektion weist zum Beispiel eine Schraubenöffnung auf, welche ein Gewinde aufweist. Namentlich kann die Koppelsektion frei und unbedeckt von der entsprechenden vorderen und hinteren Schicht sein (zum Beispiel die äußere Seitenfläche 109 in 1).
Der Rahmen 101 weist ferner eine Deckschicht 112 auf, zum zumindest teilweisen Bedecken des Rahmens 101, der vorderen Schicht 104, oder der hinteren Schicht 106. Die Deckschicht kann mindestens eine von einer nicht-leitfähigen Schicht, einer UV-Schutzschicht, oder einer Wasserundurchlässigkeitsschicht sein.
In der beispielhaften Ausführungsform, welche in 2 gezeigt ist, bedeckt die vordere Schicht 104 die vordere Fläche und eine äußere Seitenfläche 109 des Rahmens 101, wobei die vordere Schicht 104 insbesondere an der äußeren Seitenfläche 109 befestigt ist. Der Rahmen 101 weist eine innere Seitenfläche 110, welche die Aufnahmeöffnung 102 umgibt, und eine gegenüberliegende äußere Seitenfläche 109 auf, welche der Umgebung des Rahmens 101 zugewandt ist und die vordere Fläche und die hintere Fläche des Rahmens 101 verbindet. Somit kann die vordere Schicht 104 von der Aufnahmeöffnung 102 über die vordere Fläche weiter zu der äußeren Seitenfläche 109 des Rahmens geführt werden. An der äußeren Seitenfläche 109 können entsprechende Fixiermittel 111, zum Beispiel ein Haftmittel oder Befestigungsschrauben, bereitgestellt sein, um die vordere Schicht 104 an der äußeren Seitenfläche 109 des Rahmens zu befestigen. Die hintere Schicht 106 ist zwischen einer oberen Fläche der vorstehenden Lippe 108 angeordnet, welche der Kernstruktur 103 zugewandt ist. In anderen Worten ist die hintere Schicht 106 sandwichartig zwischen der Kernstruktur 103 und der oberen Fläche der vorstehenden Lippe 108 angeordnet.
Wie 3 entnommen werden kann, weist der Rahmen die innere Seitenfläche 110 auf, welche der Aufnahmeöffnung 102 zugewandt ist, wobei die hintere Schicht 106 zumindest teilweise die innere Seitenfläche 110 bedeckt. Die hintere Schicht 106 ist insbesondere an der inneren Seitenfläche 110 befestigt. Somit ist es nicht notwendig, dass die entsprechende vordere Schicht 104 oder hintere Schicht 106 die vordere Fläche oder die hintere Fläche des Rahmens 101 bedeckt, und ist nur an der inneren Seitenfläche 110 des Rahmens 101 befestigt.
Somit können die vordere Fläche und die hintere Fläche des Rahmens 101 frei von den jeweiligen Schichten gehalten werden, um eine gute Kopplung mit anderen strukturellen Teilen der Vorrichtung zu ermöglichen. Namentlich bedeckt die hintere Schicht 106 die hintere Fläche 107 der Kernstruktur 103 und teilweise auch die innere Seitenfläche 110 des Rahmens 101. Die hintere Schicht 106 kann an der inneren Seitenfläche 110 des Rahmens 101 befestigt sein.
Wie 4 entnommen werden kann, ist die vordere Schicht 104 oben auf der vorderen Fläche 105 der Kernstruktur 103, weiter über die vordere Fläche des Rahmens 101, weiter über die äußere Seitenfläche 109 des Rahmens 101, und weiter über die hintere Fläche des Rahmens 101 geführt. Die hintere Schicht 106 bedeckt die hintere Fläche 107 der Kernstruktur 103 und teilweise auch die innere Seitenfläche 110 des Rahmens 101. Die hintere Schicht 106 kann an der inneren Seitenfläche 110 des Rahmens 101 befestigt sein.
Die vordere Schicht 104 und die hintere Schicht 106 können strukturell getrennt sein. Zusätzlich können die vordere Schicht 104 und die hintere Schicht 106 mittels eines Haftmittels oder mittels Lötens aneinander befestigt sein. Zum Beispiel sind die vordere Schicht 104 und die hintere Schicht 106 integral gebildet. Somit bilden die vordere Schicht 104 und die hintere Schicht 106 eine einstückig gebildete Schicht, welche über beiden Hauptoberflächen 105, 107 der Kernstruktur 103 angeordnet ist und mit dem Rahmen 101 gekoppelt ist.
Wie 5 entnommen werden kann, ist die vordere Schicht 104 oben auf der vorderen Fläche 105 der Kernstruktur 103, weiter über die vordere Fläche des Rahmens 101, und weiter über die äußere Seitenfläche 109 des Rahmens 101 geführt. Die hintere Schicht 106 bedeckt die hintere Fläche 107 der Kernstruktur 103 und teilweise auch die innere Seitenfläche 110 des Rahmens 101 und ferner die hintere Fläche des Rahmens 101. Die hintere Schicht 106 kann an der inneren Seitenfläche 110 des Rahmens 101 und/oder der hinteren Fläche des Rahmens 101 befestigt sein.
Wie 6 entnommen werden kann, bedeckt die vordere Schicht 104 die vordere Fläche 105 der Kernstruktur 103 und die vordere Fläche des Rahmens 101. Die hintere Schicht 106 ist zwischen der vorstehenden Lippe 108 und der Kernstruktur 103 angeordnet. Mindestens ein Bindeelement 601, insbesondere ein haftfähiges Bindeelement, ist zwischen der hinteren Schicht 106 und der oberen Fläche der vorstehenden Lippe 108 angeordnet. In anderen Worten sind zwischen der Kernstruktur 103 und der oberen Fläche der vorstehenden Lippe 108 die hintere Schicht 106 und das Bindeelement 601 angeordnet. Das Bindeelement 601 befestigt die hintere Schicht 106 an dem Rahmen 101, zum Beispiel mittels Haftung.
Wie 7 entnommen werden kann, bedeckt die vordere Schicht 104 die vordere Fläche 105 der Kernstruktur 103, die vordere Fläche des Rahmens 101, und eine äußere Seitenfläche 109 des Rahmens 101. Die hintere Schicht 106 ist zwischen der vorstehenden Lippe 108 und der Kernstruktur 103 angeordnet. Mindestens ein Bindeelement 601, insbesondere ein haftfähiges Bindeelement, ist zwischen der hinteren Schicht 106 und der oberen Fläche der vorstehenden Lippe 108 angeordnet.
Wie 8 entnommen werden kann, bedeckt die vordere Schicht 104 die vordere Fläche 105 der Kernstruktur 103, die vordere Fläche des Rahmens 101, und eine äußere Seitenfläche 109 des Rahmens 101. Die hintere Schicht 106 bedeckt die hintere Fläche 107 der Kernstruktur 103 und zumindest teilweise die innere Seitenfläche 110. Die hintere Schicht 106 ist insbesondere an der inneren Seitenfläche 110 befestigt. Mindestens ein Bindeelement 601, insbesondere ein haftfähiges Bindeelement, ist zwischen der hinteren Fläche 107 der Kernstruktur 103 und der oberen Fläche der vorstehenden Lippe 108 angeordnet. Somit kann das Bindeelement 601, zum Beispiel mittels Haftung, die Kernstruktur 103 an der oberen Fläche der vorstehende Lippe 108 befestigen.
Wie 9 entnommen werden kann, ist die vordere Schicht 104 oben auf der vorderen Fläche 105 der Kernstruktur 103, weiter über die vordere Fläche des Rahmens 101, weiter über die äußere Seitenfläche 109 des Rahmens, und weiter über die hintere Fläche des Rahmens 101 geführt. Die hintere Schicht 106 bedeckt die hintere Fläche 107 der Kernstruktur 103 und teilweise ferner die innere Seitenfläche 110 des Rahmens 101. Die hintere Schicht 106 kann an der inneren Seitenfläche 110 des Rahmens 101 befestigt sein. Mindestens ein Bindeelement 601, insbesondere ein haftfähiges Bindeelement, ist zwischen der hinteren Fläche 107 der Kernstruktur 103 und der oberen Fläche der vorstehenden Lippe 108 angeordnet. Somit kann das Bindeelement 601, zum Beispiel mittels Haftung, die Kernstruktur 103 an der oberen Fläche der vorstehenden Lippe 108 befestigen.
Wie 10 entnommen werden kann, ist die vordere Schicht 104 oben auf der vorderen Fläche 105 der Kernstruktur 103, weiter über die vordere Fläche des Rahmens 101, und weiter über die äußere Seitenfläche 109 des Rahmens 101 geführt. Die hintere Schicht 106 bedeckt die hintere Fläche 107 der Kernstruktur 103 und teilweise ferner die innere Seitenfläche 110 des Rahmens 101, und ferner die hintere Fläche des Rahmens 101. Die hintere Schicht 106 kann an der inneren Seitenfläche 110 des Rahmens 101 und/oder der hinteren Fläche des Rahmens 101 befestigt sein. Mindestens ein Bindeelement 601, insbesondere ein haftfähiges Bindeelement, ist zwischen der hinteren Fläche 107 der Kernstruktur 103 und der oberen Fläche der vorstehenden Lippe 108 angeordnet. Somit kann das Bindeelement 601, zum Beispiel mittels Haftung, die Kernstruktur 103 an der oberen Fläche der vorstehenden Lippe 108 befestigen.
11 zeigt eine schematische Ansicht einer Rahmenstruktur 100, welche eine Quaderform bildet, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Namentlich ist eine Gehäusestruktur für eine elektronische Vorrichtung bereitgestellt.
Der Rahmen 101 weist ein 3-dimensionales Rahmenwerk auf, welches ein Installationsvolumen Vi umgibt, in welchem entsprechende funktionelle Elemente 1101 installiert sein können. Die funktionellen Elemente 1101 können mechanische Teile, zum Beispiel Getriebe, Schalter, etc., und elektronische Teile aufweisen, zum Beispiel Sensoren, CPUs und Ähnliches.
Der Rahmen 100 kann einstückig in einem Stück gebildet sein, oder kann aus einer Mehrzahl von Rahmenstäben gebildet sein, welche aneinander befestigt sind. Allgemein ausgedrückt weist der Rahmen 100 weitere Aufnahmeöffnung 102 auf. Die Rahmenstruktur 100 weist ferner entsprechende weitere Kernstrukturen 103, welche in den weiteren Aufnahmeöffnungen 102 eingesetzt sind, entsprechende weitere vordere Schichten 104, welche an dem Rahmen 100 befestigt sind und die entsprechenden vorderen Flächen 105 der entsprechenden weiteren Kernstrukturen 103 bedecken, und entsprechende weitere hintere Schichten 106 auf, welche an dem Rahmen 101 befestigt sind und entsprechende weitere hintere Flächen 107 der entsprechenden weiteren Kernstrukturen 103 bedecken. Somit kann eine Mehrzahl von Aufnahmeöffnungen 102, welche eine Mehrzahl von Kernstrukturen 103 enthalten, in einem gemeinsamen Rahmen 101 angeordnet sein.
Wie der beispielhaften Ausführungsform in 1 entnommen werden kann, sind die Aufnahmeöffnungen 102 namentlich in verschiedenen Oberflächen gebildet, welche von dem quaderförmig geformten Rahmen 101 umgeben sind.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine elektronische Vorrichtung bereitgestellt, welche eine Gehäusestruktur aufweist. Die Gehäusestruktur ist zumindest teilweise aus der oben beschriebenen Rahmenstruktur gebildet. Die Gehäusestruktur bildet zumindest teilweise ein entsprechendes Wandelement der elektronischen Vorrichtung. Somit kann eine robuste und gleichzeitig eine leichte Stützstruktur für die elektronische Vorrichtung bereitgestellt sein.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform weist die elektronische Vorrichtung 1101 ein Antennenelement als funktionelles Element 1101 auf, welches in der Gehäusestruktur installiert ist, wobei die Rahmenstruktur 100 als ein Radom wirkt. Somit kann mittels des Rahmens 101 und der Kernstrukturen 103 eine ausreichende Stütze und Schutz für das Antennenelement bereitgestellt sein, und gleichzeitig können die Antennensignale durch die Kernstrukturen 103 übertragen werden, da die Kernstrukturen 103 aus einem Material ausgewählt sein können, welches nicht-absorbierend für die Antennensignale ist.
12 zeigt eine schematische Ansicht einer Drohne 1200, welche die Rahmenstruktur 100 aufweist. Die Drohne 1200 ist zum Fliegen durch die Luft konfiguriert, aufweisend eine Gehäusestruktur aus der Rahmenstruktur 100. Die Gehäusestruktur bildet zumindest teilweise ein entsprechendes Wandelement der Drohne 1200. Die Rahmenstruktur 100 weist einen Rahmen 101 mit Aufnahmeöffnungen 102 auf, wobei Kernstrukturen 103 in den entsprechenden Aufnahmeöffnungen 102 eingesetzt sind. Die vorderen Schichten 104 sind einem Rahmen 101 befestigt und bedecken entsprechende vordere Flächen 105 der entsprechenden Kernstrukturen 103. Die Rahmenstruktur 100 weist ferner entsprechende hintere Schichten 106 auf, welche an dem Rahmen 101 befestigt sind und entsprechende hintere Flächen 107 der entsprechenden Kernstrukturen 103 bedecken. Jede vordere Schicht 104 und hintere Schicht 106 ist sandwichartig derartig um mindestens eine Kernstruktur 103 angeordnet, dass eine Biegekraft, welche auf die Kernstruktur 103 wirkt, mittels der entsprechenden vorderen Schicht 104 und der hinteren Schicht 106 absorbiert wird. Somit kann eine robuste und gleichzeitig eine leichte Stützstruktur für die Drohne 1200 bereitgestellt sein.
Zusätzlich können an der äußeren Seite der Rahmenstruktur 100 weitere Fittings 1201, zum Beispiel Stützstäbe oder andere Koppelelemente, angebracht sein und stehen von der äußeren Seitenfläche 109 des Rahmens 101 hervor. Zum Beispiel bilden die Fittings 1201 einen Stützstab zum Koppeln entsprechender Motorvorrichtungen 1202 für die Drohne 1200. Somit kann eine robuste und gleichzeitig eine leichte Stützstruktur für die Drohne 1200 bereitgestellt sein.
13 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines Rahmens 101 ohne eine vorstehende Lippe, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Für eine bessere Übersicht sind in 13 die vordere Schicht 104 und die Kernstruktur nicht gezeigt, sind jedoch in der vorliegenden Ausführungsform implementiert.
Die Rahmenstruktur 100 weist den Rahmen 101 mit einer Aufnahmeöffnung 102 auf. Eine Kernstruktur 103 (nicht gezeigt) ist in der Aufnahmeöffnung 102 eingesetzt, und eine vordere Schicht 104 (nicht gezeigt) ist an dem Rahmen 101 befestigt und bedeckt eine vordere Fläche 105 (nicht gezeigt) der Kernstruktur 103. Die Rahmenstruktur 100 weist ferner eine hintere Schicht 106 auf, welche an dem Rahmen 101 befestigt ist und eine hintere Fläche 107 (nicht gezeigt) der Kernstruktur 103 bedeckt, wobei die vordere Schicht 104 und die hintere Schicht 106 sandwichartig derartig um die Kernstruktur 103 angeordnet sind, dass eine Biegekraft, welche auf die Kernstruktur 103 wirkt, mittels der vorderen Schicht 104 und der hinteren Schicht 106 absorbiert wird. Der Rahmen 101 kann integral gebildet sein.
Bei der Ausführungsform ist die innere Fläche des Rahmens frei von der vorstehenden Lippe bzw. weist eine homogene flache Fläche auf. Die Kernstruktur 103 kann an die innere Fläche des Rahmens geklebt sein oder mittels einer mechanischen Kopplung (z. B. Schraubverbindung) befestigt sein.
Es ist anzumerken, dass der Begriff „aufweisend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt, und „ein“ oder „eine“ keine Mehrzahl ausschließen. Auch Elemente, welche in Zusammenhang mit verschiedenen Ausführungsformen beschrieben sind, können kombiniert werden. Es ist ebenfalls anzumerken, dass Bezugszeichen in den Ansprüchen nicht als einschränkend für den Schutzbereich der Ansprüche auszulegen sind.
Bezugszeichenliste

100: Rahmenstruktur
101: Rahmen
102: Aufnahmeöffnung
103: Kernstruktur
104: vordere Schicht
105: vordere Fläche
106: hintere Schicht
107: hintere Fläche
108: vorstehende Lippe
109: Außenseite
110: Innenseite
111: mechanische Verbindung
112: Deckschicht
601: Bindeelement
1100: elektronische Vorrichtung
1101: funktionelles Element
1200: Drohne
1201: Fitting
1202: Motor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2016134778 A1 [0003]
WO 2016041954 A1 [0004]

Claims

Rahmenstruktur (100) für eine Vorrichtung, wobei die Rahmenstruktur (100) aufweist einen Rahmen (101), welcher eine Aufnahmeöffnung (102) aufweist, eine Kernstruktur (103), welche in die Aufnahmeöffnung (102) eingesetzt ist, eine vordere Schicht (104), welche an dem Rahmen (101) befestigt ist und eine vordere Fläche (105) der Kernstruktur (103) bedeckt, und eine hintere Schicht (106), welche an dem Rahmen (101) befestigt ist und eine hintere Fläche (107) der Kernstruktur (103) bedeckt, wobei die vordere Schicht (104) und die hintere Schicht (106) sandwichartig derartig um die Kernstruktur (103) angeordnet sind, dass eine Biegekraft, welche auf die Kernstruktur (103) wirkt, mittels der vorderen Schicht (104) und der hinteren Schicht (106) absorbiert wird.
Rahmenstruktur (100) gemäß Anspruch 1, wobei der Rahmen (101) eine vorstehende Lippe (108) aufweist, welche in die Aufnahmeöffnung (102) hervorsteht, um einen Sitz für die Kernstruktur (103) bereitzustellen.
Rahmenstruktur (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die vordere Schicht (104) an einer vorderen Fläche (105) des Rahmens (101) befestigt ist, und/oder wobei die hintere Schicht (106) an einer hinteren Fläche (107) des Rahmens (101) befestigt ist.
Rahmenstruktur (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die vordere Schicht (104) die vordere Fläche (105) und eine äußere Seitenfläche (109) des Rahmens (101) bedeckt, wobei die vordere Schicht (104) insbesondere an der äußeren Seitenfläche (109) befestigt ist.
Rahmenstruktur (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die hintere Schicht (106) die hintere Fläche (107) und eine äußere Seitenfläche (109) des Rahmens (101) bedeckt, wobei die hintere Schicht (106) an der äußeren Seitenfläche (109) befestigt ist.
Rahmenstruktur (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Rahmen (101) eine innere Seitenfläche (110) aufweist, welche der Aufnahmeöffnung (102) zugewandt ist, wobei die hintere Schicht (106) die innere Seitenfläche (110) zumindest teilweise bedeckt, wobei die hintere Schicht (106) insbesondere an der inneren Seitenfläche (110) befestigt ist.
Rahmenstruktur (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die vordere Schicht (104) und die hintere Schicht (106) integral gebildet sind und zumindest teilweise den Rahmen (101) umgeben.
Rahmenstruktur (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die vordere Schicht (104) und/oder die hintere Schicht (106) mittels eines haftfähigen Materials befestigt sind.
Rahmenstruktur (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Kernstruktur, die vordere Schicht (104) und/oder die hintere Schicht (106) mittels einer mechanischen Verbindung (111), insbesondere einer Schraubverbindung, zwischen dem Rahmen (101) und der Kernstruktur, der vorderen Schicht (104) und/oder der hinteren Schicht (106) befestigt sind.
Rahmenstruktur (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Kernstruktur (103) frei von einer mechanischen Befestigungsverbindung ist.
Rahmenstruktur (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, ferner aufweisend mindestens ein Bindeelement (601), insbesondere ein haftfähiges Bindeelement (601), zwischen der Kernstruktur (103) und dem Rahmen (101).
Rahmenstruktur (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Rahmen (101) eine Koppelsektion zum Koppeln an eine Gehäusestruktur aufweist.
Rahmenstruktur (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Rahmen (101) eine weitere Aufnahmeöffnung (102) aufweist, wobei die Rahmenstruktur (100) ferner aufweist eine weitere Kernstruktur (103), welche in die weitere Aufnahmeöffnung (102) eingesetzt ist, eine weitere vordere Schicht (104), welche an dem Rahmen (101) befestigt ist und eine vordere Fläche (105) der weiteren Kernstruktur (103) bedeckt, eine weitere hintere Schicht (106), welche an dem Rahmen (101) befestigt ist und eine weitere hintere Fläche (107) der weiteren Kernstruktur (103) bedeckt, wobei die weitere vordere Schicht (104) und die weitere hintere Schicht (106) sandwichartig derartig um die weitere Kernstruktur (103) angeordnet sind, dass eine Biegekraft, welche auf die weitere Kernstruktur (103) wirkt, mittels der weiteren vorderen Schicht (104) und der weiteren hinteren Schicht (106) absorbiert wird.
Rahmenstruktur (100) gemäß Anspruch 13, wobei mindestens zwei der vorderen Schicht (104), der hinteren Schicht (106), der weiteren vorderen Schicht (104), und der weiteren hinteren Schicht (106) integral gebildet sind.
Rahmenstruktur (100) gemäß Anspruch 13 oder 14, wobei die Aufnahmeöffnung (102) und die weitere Aufnahmeöffnung (102) in einer gemeinsamen Oberfläche des Rahmens (101) gebildet sind.
Rahmenstruktur (100) gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei die Aufnahmeöffnung (102) und die weitere Aufnahmeöffnung (102) in verschiedenen Oberflächen des Rahmens (101) gebildet sind.
Rahmenstruktur (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei der Rahmen (101) einen Quader bildet.
Rahmenstruktur (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei der Rahmen (101) ein Installationsvolumen zum Aufnehmen von funktionellen Elementen (1101) aufweist.
Rahmenstruktur (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die Kernstruktur (103) aus einem Schaummaterial ist.
Rahmenstruktur (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die Kernstruktur (103) aus einem Stapel ist, welcher aus einer Mehrzahl von Schichten besteht.
Rahmenstruktur (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei der Rahmen (101) aus einem Material ist, welches mindestens ein Material aus der Gruppe aufweist, bestehend aus PA-Polyamid, PC-Polycarbonat, PE-Polyethylen, HDPE-hochdichtes Polyethylen, PBT-Polybutylen Terephthalat, PP-Polypropylen, PET-Polyethylen Terephthalat, Duroplasten, alle mit oder ohne Glasfasern, und flüssigkristallinem Polymer (LCP).
Rahmenstruktur (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 21, wobei eine Oberfläche des Rahmens (101) eine Aufrauung der Oberfläche aufweist, welche mittels Korona- oder Plasma-Oberflächenbehandlungen oder mittels chemischer Primer bereitgestellt ist.
Rahmenstruktur (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 22, wobei die vordere Schicht (104) und/oder die hintere Schicht (106) aus einem Material ist, welches mindestens ein Material aus der Gruppe aufweist, bestehend aus einem glasfaserverstärktem wärmehärtbaren Harz, einer thermoplastischen Schicht, PA-Polyamid, PC-Polycarbonat, PE-Polyethylen, HDPE-hochdichtes Polyethylen, PP-Polypropylen, PET-Polyethylen Terephthalat, und flüssigkristallinem Polymer (LCP).
Rahmenstruktur (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 23, wobei die vordere Schicht (104) und/oder die hintere Schicht (106) eine relative Permeabilität der Hautschicht zwischen 2 µ und 5 µ aufweist, und/oder wobei der dielektrische Verlustfaktor kleiner als 0,01 ist, während die Dicke zwischen 0,03 mm und 0,5 mm ist, insbesondere 0,08 mm bis 0,25 mm, und/oder wobei eine Flächendichte der vorderen Schicht (104) und/oder der hinteren Schicht (106) kleiner als 600 kg/m³ ist, und/oder wobei die vordere Schicht (104) und/oder die hintere Schicht (106) einen Fasergehalt zwischen 30 Gew.-% und 60 Gew.-% aufweist.
Rahmenstruktur (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 24, ferner aufweisend eine Deckschicht (112) zum zumindest teilweisen Bedecken des Rahmens (101), der vorderen Schicht (104), oder der hinteren Schicht (106), wobei die Deckschicht (112) mindestens eine von einer nicht-leitfähigen Schicht, einer UV-Schutzschicht, oder einer Wasserundurchlässigkeitsschicht ist.
Drohne (1200) zum Fliegen durch die Luft, aufweisend eine Gehäusestruktur, wobei die Gehäusestruktur zumindest teilweise aus der Rahmenstruktur (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 25 ist.
Elektronische Vorrichtung (1100) aufweisend eine Gehäusestruktur, wobei die Gehäusestruktur zumindest teilweise aus der Rahmenstruktur (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 25 ist.
Elektronische Vorrichtung (1100) gemäß Anspruch 27, ferner aufweisend ein Antennenelement, welches in der Gehäusestruktur installiert ist, wobei die Rahmenstruktur (100) als ein Radom wirkt.
Verfahren zum Herstellen einer Rahmenstruktur (100) für eine Vorrichtung, wobei das Verfahren aufweist Bereitstellen eines Rahmens (101), welcher eine Aufnahmeöffnung (102) aufweist, Einsetzen einer Kernstruktur (103) in die Aufnahmeöffnung (102), Bereitstellen einer vorderen Schicht (104), welche an dem Rahmen (101) befestigt ist und eine vordere Fläche (105) der Kernstruktur (103) bedeckt, und Bereitstellen einer hinteren Schicht (106), welche an dem Rahmen (101) befestigt ist und eine hintere Fläche (107) der Kernstruktur (103) bedeckt, wobei die vordere Schicht (104) und die hintere Schicht (106) sandwichartig derartig um die Kernstruktur (103) angeordnet sind, dass eine Biegekraft, welche auf die Kernstruktur (103) wirkt, mittels der vorderen Schicht (104) und der hinteren Schicht (106) absorbiert wird.