DE102023004953A1 - Spannungsreduktion an Klebeschichten - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Anordnung umfassend einen länglichen Aktor (1) auf einem Träger (3), wobei der Aktor (1) durch eine Verbindungsschicht (5) auf dem Träger (3) dauerhaft angeordnet ist und ein Metallgehäuse aufweist, welches die Verbindungsschicht (5) kontaktiert, wobei das Metallgehäuse erste Einschnitte (7) und zweite Einschnitte (9) aufweist, wobei die ersten Einschnitte (7) und die zweiten Einschnitte (9) entlang einer Längsausdehnung des länglichen Aktors (1) angeordnet sind und die ersten Einschnitte (7) von der Verbindungsschicht (5) weg gerichtet in das Metallgehäuse verlaufen und die zweiten Einschnitte (9) gegenüberliegend zu den ersten Einschnitten (7) auf die Verbindungsschicht (5) zu gerichtet verlaufen.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Anordnung umfassend einen länglichen Aktor auf einem Träger.
- Im Inneren von Fahrzeugen verbaute Interieurs, wie Displays, müssen mechanische Spannungen, die infolge thermischer und/oder mechanischer Belastungen auftreten, kompensieren. Solche Bauteile sind typischerweise als Verbundbauteile ausgebildet, bei welchen Metallteile über eine Befestigungsschicht auf einem Trägerelement fixiert sind, wobei sich beim Auftreten der mechanischen Spannung die Befestigungsschicht von dem Trägerelement lösen kann.
- Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen zur Spannungsreduktion in einer Klebeschicht zwischen einem Metallteil und einem Träger aus Glas bekannt.
- Die
DE 10 2023 001 185 A1 betrifft hierzu ein Verbundbauteil, umfassend mindestens ein über eine Befestigungsschicht flächig an einer Trägerelement fixiertes längliches Metallelement, wobei in dem länglichen Metallelement senkrecht zu seiner Längsausdehnung mindestens ein Einschnitt verläuft. Damit wird ein Verbundbauteil geschaffen, bei welchem ein Ablösen eines auf einer Befestigungsschicht aufgebrachten Metallelements von dem Trägerelement zuverlässig verhindert wird. Ein Einschnitt von oben nach unten ist bei Biegung besonders hilfreich, da das Flächenträgheitsmoment des länglichen Metallteils reduziert wird. Thermische Ausdehnungen werden durch einen Verlauf des Einschnittes von unten ausgeglichen, da diese das Spannungsfeld auf kleinere Flächeneinheiten der Befestigungsschicht reduzieren. - Bei der Befestigung eines Aktors beispielsweise auf Glas durch eine Lackschicht oder Klebeschicht kann ebenfalls wie beschrieben eine Delamination am Lack bzw. Kleber auftreten. Speziell bei Ultraschall-Aktoren besteht besonders die Gefahr einer Lack-Delamination. Beispielsweise können BR214 Ultraschall-Aktoren bei thermischer und/oder mechanischer Belastung delaminieren, d.h. sich der metallische Körper vom Träger, bspw. Glas, lösen. Andere Materialien als Magnesium sind zur Anwendung bei den Ultraschall-Aktoren wegen Anforderungen an Schwingungseigenschaften jedoch nicht praktikabel verwendbar.
- Aufgabe der Erfindung ist es, dieses Problem zu lösen und eine verbesserte dauerhafte Verbindung eines Aktors zu einem Träger herzustellen.
- Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
- Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Anordnung umfassend einen länglichen Aktor auf einem Träger, wobei der Aktor durch eine Verbindungsschicht auf dem Träger dauerhaft angeordnet ist und ein Metallgehäuse aufweist, welches die Verbindungsschicht kontaktiert, wobei das Metallgehäuse erste Einschnitte und zweite Einschnitte aufweist, wobei die ersten Einschnitte und die zweiten Einschnitte entlang einer Längsausdehnung des länglichen Aktors angeordnet sind und die ersten Einschnitte von der Verbindungsschicht weg gerichtet in das Metallgehäuse verlaufen und die zweiten Einschnitte gegenüberliegend zu den ersten Einschnitten auf die Verbindungsschicht zu gerichtet verlaufen.
- Erfindungsgemäß erfolgt eine einseitige Segmentierung und mehrseitige Segmentierung durch Einschnitte in das Metallgehäuse des Aktors.
- Die zweiten Einschnitte von oben sind bei Biegung des Trägers hilfreich zur Spannungsreduktion in der Verbindungsschicht, da das Flächenträgheitsmoment der Anordnung reduziert wird.
- Die ersten Einschnitte von unten sind bei thermischer Ausdehnung hilfreich, da sie das Spannungsfeld auf kleinere Flächeneinheiten der Verbindungsschicht reduzieren.
- Die ersten und zweiten Einschnitte realisieren daher das Grundprinzip der Reduktion der Steifigkeit des Aktors.
- Da meist beide Last-Fälle auftreten (thermischer Einfluss und Träger-Biegung), ist eine Kombinatorik der Maßnahmen sinnvoll, das heißt die Einbringung von Einschnitten vom Träger her und zum Träger hin. indem nur Einschnitte und keine Durchschnitte angewendet werden, wird die Einteiligkeit des Aktors mit seinem Metallgehäuse erhalten.
- Vorteilhaft wird hierdurch eine mechanische Spannungsreduktion in der Verbindungsschicht für Ultraschall-Aktoren auf Glas oder ähnlichen Materialien erreicht.
- Vorteilhaft können Aktoren auf Glas appliziert und industrialisiert werden wie bspw. Ultraschall-Aktoren für Displays.
- Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Träger aus Glas.
- Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Verbindungsschicht ausgehärteten Klebstoff.
- Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Verbindungsschicht getrockneten Lack.
- Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die ersten Einschnitte und die zweiten Einschnitte versetzt zueinander angeordnet.
- Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Aktor ein Stangen-Aktor.
- Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Aktor ein Ultraschall-Aktor.
- Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind der Aktor und das Metallgehäuse einteilig ausgeführt, indem das Metallgehäuse durch keinen der Einschnitte vollständig durchschnitten ist.
- Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Metallgehäuse mehrteilig ausgeführt, indem das Metallgehäuse durch dritte Einschnitte vollständig durchschnitten ist. Dies erhöht die mechanische Robustheit, erschwert jedoch auch die Montage des Aktors auf dem Glas. Durchgängige Schnitte sind mechanisch gesehen daher ideal, jedoch nicht so gut in der Fertigung handelbar bzw. sind bzgl. Frequenzabstimmung von Nachteil.
- Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform überschreiten die ersten Einschnitte und die zweiten Einschnitte zumindest die Hälfte der Höhe des Metallgehäuses.
- Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
- Es zeigen:
-
1 : Eine konventionelle Anordnung eines länglichen Aktors auf einem Träger. -
2 : Eine Anordnung eines länglichen Aktors auf einem Träger gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. -
3 : Eine Anordnung eines länglichen Aktors auf einem Träger gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. - Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.
-
1 zeigt eine konventionelle Anordnung, bei der ein länglicher Aktor 1 entlang seiner länglichen Ausdehnung mittels einer Verbindungsschicht 5 auf einem Träger 3 aus Glas angeordnet ist. Die Verbindungsschicht 5 ist aus Lack oder Klebstoff. Kommt es hierbei zu thermischer Ausdehnung insbesondere entlang der länglichen Erstreckungsrichtung des Aktors 1, so entsteht eine Scherspannung zwischen der länglichen Ausdehnung des Aktors 1 und dem Glas-Träger 3. Dabei kann es zum Delaminieren der Klebeschicht bzw. Lackschicht 5 kommen. Außerdem kann es beim Verbiegen des Trägers 3 aus Glas zu Spannungen in der Verbindungsschicht 5 kommen. Eine besondere Belastung auf die Verbindungsschicht 5 tritt bei überlagerter thermischer Dehnung des Aktors 1 in Verbindung mit einer Verbiegung des Trägers 3 aus Glas auf. Dann kann sich der Aktor 1 von dem Träger 3 durch Delaminieren der Verbindungsschicht 5 lösen. -
2 zeigt eine beispielhafte erfindungsgemäße Anordnung umfassend einen länglichen Ultraschall-Aktor 1 auf einem Glas-Träger 3. Der Ultraschall-Aktor 1 ist als Stangen-Aktor ausgebildet. Der Aktor 1 ist außerdem durch eine Klebstoff- Verbindungsschicht 5 auf dem Träger 3 dauerhaft angeordnet. Ein Metallgehäuse auf der Außenseite des Aktors 1 ist über die Verbindungsschicht 5 mit dem Glasträger 3 verklebt. Das Metallgehäuse weist erste Einschnitte 7 und zweite Einschnitte 9 auf. Die ersten Einschnitte 7 und die zweiten Einschnitte 9 verlaufen versetzt zueinander entlang einer Längsausdehnung des länglichen Aktors 1. Während die ersten Einschnitte 7 von der Verbindungsschicht 5 weg gerichtet sind und in das Metallgehäuse verlaufen ohne diese zu durchschneiden, verlaufen die zweiten Einschnitte 9 gegenüberliegend zu den ersten Einschnitten 7 und laufen auf die Verbindungsschicht 5 zu, ebenfalls ohne das Metallgehäuse zu durchschneiden. -
3 zeigt eine weitere Ausführung der Anordnung, bei der der Aktor 1 mittels einer Verbindungsschicht 5 auf einem Träger 3 permanent angeordnet ist. Zusätzlich zu den ersten Einschnitten 7 und den zweiten Einschnitten 9 sind hierbei dritte Einschnitte 11 vorgesehen, die das Metallgehäuse des Aktors 1 vollständig durchdringen. Damit wird bei mechanischen Lastfällen, ausgelöst durch Verbiegung des Glas-Trägers 3 und/oder bei thermischer Last und der damit möglichen auftretenden Längenveränderung des länglichen Aktors 1 gegenüber dem Glas-Träger 3 die Spannung in der Verbindungsschicht 5 weiter reduziert und ein Bruch der Verbindungsschicht 5 bzw. ein Delaminieren von dem Träger 3 und/oder vom Aktor 1 besser verhindert. Die dritten Einschnitte 7 können jedoch die Montage des Aktors 1 auf dem Träger 3 erschweren. Das Metallgehäuse ist somit mehrteilig ausgeführt, indem das Metallgehäuse durch dritte Einschnitte 11 vollständig durchschnitten ist. - Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen, beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente, vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehende Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.
- 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
-
- DE 102023001185 A1 [0004]
Claims (10)
- Anordnung umfassend einen länglichen Aktor (1) auf einem Träger (3), wobei der Aktor (1) durch eine Verbindungsschicht (5) auf dem Träger (3) dauerhaft angeordnet ist und ein Metallgehäuse aufweist, welches die Verbindungsschicht (5) kontaktiert, wobei das Metallgehäuse erste Einschnitte (7) und zweite Einschnitte (9) aufweist, wobei die ersten Einschnitte (7) und die zweiten Einschnitte (9) entlang einer Längsausdehnung des länglichen Aktors (1) angeordnet sind und die ersten Einschnitte (7) von der Verbindungsschicht (5) weg gerichtet in das Metallgehäuse verlaufen und die zweiten Einschnitte (9) gegenüberliegend zu den ersten Einschnitten (7) auf die Verbindungsschicht (5) zu gerichtet verlaufen.
- Anordnung nach
Anspruch 1 , wobei der Träger (3) aus Glas ist. - Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbindungsschicht (5) ausgehärteten Klebstoff umfasst.
- Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbindungsschicht (5) getrockneten Lack umfasst.
- Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ersten Einschnitte (7) und die zweiten Einschnitte (9) versetzt zueinander angeordnet sind.
- Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Aktor (1) ein Stangen-Aktor (1) ist.
- Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Aktor (1) ein Ultraschall-Aktor (1) ist.
- Anordnung nach einem der
Ansprüche 1 bis7 , wobei der Aktor (1) und das Metallgehäuse einteilig ausgeführt sind, indem das Metallgehäuse durch keinen der Einschnitte vollständig durchschnitten ist. - Anordnung nach einem der
Ansprüche 1 bis7 , wobei das Metallgehäuse mehrteilig ausgeführt ist, indem das Metallgehäuse durch dritte Einschnitte (11) vollständig durchschnitten ist. - Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ersten Einschnitte (7) und die zweiten Einschnitte (9) zumindest die Hälfte der Höhe des Metallgehäuses überschreiten.
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| DE102023004953A1 true DE102023004953A1 (de) | 2024-02-29 |
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|---|---|---|---|
| DE102023004953.0A Pending DE102023004953A1 (de) | 2023-11-30 | 2023-11-30 | Spannungsreduktion an Klebeschichten |
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| Country | Link |
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2023
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