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Title:
PLATE-TYPE FLUID CONTAINER AND METHOD FOR PRODUCING A PLATE-TYPE FLUID CONTAINER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/121985
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a plate-type fluid container (40) and to a method for producing same. Plate-type fluid containers (40) which consist for example of an upper (2) and a lower layer (1) and fluid channels extending between the layers are known from the prior art. The layers are soldered or welded together mostly in the edge region and between the fluid channels. However, if the layers are soldered or welded in too many regions, the resulting input of heat into the layers leads to a loss of mechanical strength of the layer material. A change in the shape of the individual layers or the plate can also be produced as a result of the heat input, for example a bending, such that flat support surfaces which are necessary for the temperature control effect are no longer being provided. Additionally, such methods require very long processing times.

Inventors:
BLERSCH, Robert (Johannes-Kessler-Ring 58, Baltringen, 88487, DE)
UNSELD, Günther (Silcherstrasse 11, Neenstetten, 89189, DE)
EGLOFF, Georg (Reutestaße 6, Weißenhorn, 89264, DE)
HÖHE, Kurt (Dahlienweg 17, Langenau, 89129, DE)
Application Number:
EP2018/085946
Publication Date:
June 27, 2019
Filing Date:
December 19, 2018
Export Citation:
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Assignee:
REINZ-DICHTUNGS-GMBH (Reinzstraße 3-7, Neu-Ulm, 89233, DE)
International Classes:
F28F3/12; B21D39/03; H01M10/60; H01M10/6556
Domestic Patent References:
WO2002014771A22002-02-21
WO2011015345A22011-02-10
WO2001014080A12001-03-01
WO2015057091A12015-04-23
Foreign References:
US20150086831A12015-03-26
DE112012001293T52014-01-09
Attorney, Agent or Firm:
PFENNING, MEINIG & PARTNER MBB (Theresienhöhe 11a, München, 80339, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Plattenartiger Fluidbehälter (40) mit einer ersten Lage (1, 41) und einer zweiten Lage (2, 42), die übereinander liegend angeordnet sind, sowie einem Einlaß (49a) und einem Auslaß (49b), wobei zumindest die erste Lage (1, 41) eine oder mehrere kanalartige Vertiefungen (46) aufweist, in denen ein Fluid zwischen der ersten (1, 41) und der zweiten Lage (2, 42) entlang mindestens eines Kanals (45) vom Einlass (49a) zum Aus lass (49b) führbar ist, und Bereiche außerhalb der kanalartigen Vertie fungen (46), die nicht zur Führung des Fluides zwischen der ersten La ge und der zweiten Lage ausgebildet sind,

wobei die erste Lage mindestens eine erste Fügevertiefung (13, 471, 521) in mindestens einem der Bereiche außerhalb der kanalartigen Vertiefungen (46) aufweist und die zweite Lage mindestens eine zwei te Fügevertiefung (23, 471, 521) in mindestens einem der Bereiche au ßerhalb der kanalartigen Vertiefungen (46) aufweist, wobei jeweils ei ne der mindestens einen ersten Fügevertiefungen (13, 471, 521) und eine der mindestens einen zweiten Fügevertiefungen (23, 471, 522) zum formschlüssigen Ineinandergreifen unter Ausbildung eines Füge punktes (3) zueinander korrespondierend ausgebildet sind, und wobei die erste (1, 41) und die zweite Lage (1, 42) entlang eines Au ßenumfangs der ersten Lage (1, 41) stoffschlüssig und fluiddicht mitei nander verbunden sind.

2. Fluidbehälter (40) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die erste Lage (1, 41) und die zweite Lage (2, 42) mindestens eine weitere Vertiefung und/oder Auskragung (17, 27) aufweisen, die außerhalb jeder der kanalartigen Vertiefungen (46) an geordnet ist, und eine, mehrere oder sämtliche der ersten Fügevertie fungen (13, 471, 521) und der zweiten Fügevertiefungen (23, 471, 522) in diesen weiteren Vertiefungen oder Auskragungen (17, 27) angeord net sind.

3. Fluidbehälter (40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass die erste Fügevertiefung (13, 471, 521) und die zweite Fügevertiefung (23, 471, 522) eines Fügepunktes (3) gemeinsam ausgebildet sind.

4. Fluidbehälter (40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung eines Fügepunktes (3) inei- nandergreifende erste und zweite Fügevertiefungen (13, 471, 521, 23, 471, 522) durch Druckfügen oder Durchsetzfügen ausgebildet sind.

5. Fluidbehälter (40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass für einen, mehrere oder alle Fügepunkte (3) die erste (1, 41) und die zweite Lage (2, 42) so miteinander ver bunden sind, dass an dem Fügepunkt (3) kein Fluiddurchgang von der der zweiten Lage (2, 42) abgewandten Oberfläche der ersten Lage zur der ersten Lage (1, 41) abgewandten Oberfläche der zweiten Lage möglich ist.

6. Fluidbehälter (40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass die minimale Restmaterialstärke (dR) der Blechlagen der ersten Lage und/oder der zweiten Lage (1, 41, 2, 42) ei ner, mehrerer oder aller ineinandergreifenden Fügevertiefungen (13, 471, 521, 23, 471, 522) am Boden eines Fügepunktes (3) zwischen 28% und 50%, vorzugsweise zwischen 30% und 46% der Summe der Aus gangsblechstärken der ersten Lage (1, 41) und der zweiten Lage (2, 42) beträgt.

7. Fluidbehälter (40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass die minimale Restmaterialstärke (R2) der zweiten Lage (2, 42) einer, mehrerer oder aller ineinandergreifenden Fügevertiefungen (13, 471, 521, 23, 471, 522) seitlich des Bodens am Hals des Fügepunktes zwischen 50 % und 78 %, vorzugsweise zwischen 55 % und 70 % der Ausgangsblechstärke (d2) beträgt.

8. Fluidbehälter (40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass für einen, mehrere oder alle Fügepunkte (3) die durch die Fügevertiefungen (13, 471, 521, 23, 471, 522) der ers ten und der zweiten Lage (1, 41, 2, 42) ausgebildete Vertiefung des Fü gepunktes (3) eine lichte Weite (ds) von 2 mm bis 7 mm, vorzugsweise 3 mm bis 5 mm, aufweist.

9. Fluidbehälter (40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass für ein, mehrere oder alle Fügepunkte (3) das Verhältnis aus der lichten Weite (ds) der durch die Fügevertiefun gen der ersten und der zweiten Lage (1, 41, 2, 42) ausgebildeten Ver tiefung des Fügepunktes (3) und dem größten Durchmesser (dK) des Fügepunktes (3) parallel zur benachbart und außerhalb des Fügepunk tes (3) vorgesehenen Lagenebene der ersten Lage (1, 41) und/oder der zweiten Lage (2, 42) 0,55 bis 0,8, vorzugsweise 0,6 bis 0,75 beträgt.

10. Fluidbehälter (40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass in Aufsicht senkrecht zur Hauptlagenebe ne der ersten Lage (1, 41) und/oder der zweiten Lage (2, 42) für einen, mehrere oder alle Fügepunkte (3) das Verhältnis zwischen der Diffe renz zwischen dem innersten und äußersten Durchmesser des

Hinterschnitts (DH) und der lichten Weite (ds) der durch die Fügevertie fungen (13, 471, 521, 23, 471, 522) der ersten und der zweiten Lage (1, 41, 2, 42) ausgebildeten Vertiefung des Fügepunktes 0,03 bis 0,15, vor teilhafterweise 0,045 bis 0,11 beträgt.

11. Fluidbehälter (40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Lage (1, 41, 2, 42) an mindestens einem der Fügepunkte (3) miteinander verbunden sind durch Formschluß durch Ineinanderschieben mindestens einer der in- einandergreifenden Fügevertiefungen (13, 471, 521, 23, 471, 522).

12. Fluidbehälter (40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass benachbarte Fügepunkte (3) einen maxi malen Abstand (d) voneinander aufweisen, der zwischen dem 20- und 40-fachen, insbesondere zwischen dem 25- und 35-fachen, besonders bevorzugt zwischen dem 27- und 33-fachen der Ausgangsblechdicke (di, d2) einer Lage (1, 41, 2, 42), bei unterschiedlich dicken Lagen dem Mittelwert der Ausgangsblechdicke beider Lagen, liegt.

13. Fluidbehälter (40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass die erste Lage (1, 41) und/oder die zweite Lage (2, 42) aus Metall besteht oder dieses enthält.

14. Fluidbehälter (40) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die erste Lage und/oder die zweite Lage (1, 41, 2, 42) aus Metallblech besteht oder dieses enthält, wobei das Metall blech Stahl oder Aluminium, insbesondere Aluminiumlegierungen der Gruppen/Serien 3xxx und 5xxx, ist.

15. Fluidbehälter (40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Fügevertiefungen (13, 471, 521, 23, 471, 522) eine runde Außenform (Dimple), eine ovale Außenform, eine längliche Außenform (Rippe) oder eine sonstige be liebige Außenform aufweist.

16. Fluidbehälter (40) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die erste (1, 41) und zweite Lage (1, 42) außerhalb der kanalartigen Vertiefungen (46) und/oder außerhalb eines, mehre rer oder aller Fügepunkte (3) stoffschlüssig miteinander verbunden sind.

17. Verfahren zum Herstellen eines plattenartigen Fluidbehälters (40), der zwei übereinander liegende Lagen (1, 2, 41, 42) sowie einen Einlass (49a) und einen Auslass (49b) aufweist, wobei zumindest eine erste Lage (1, 41) eine oder mehrere kanalartige Vertiefungen (46) aufweist, sodass ein Fluid zwischen der ersten (1, 41) und einer zweiten Lage (2, 42) entlang mindestens eines Kanals (45) vom Einlass (49a) zum Aus lass (49b) führbar ist, und Bereiche außerhalb der kanalartigen Vertie fungen, die nicht zur Führung des Fluides zwischen der ersten Lage und der zweiten Lage ausgebildet sind, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Formen der einen oder mehreren kanalartigen Vertiefungen (46) in der ersten Lage (1, 41),

Formen , von mindestens einer ersten Fügevertiefung (13, 471, 521) in der ersten Lage (1, 41) in mindestens einem Bereich außerhalb der ei nen oder mehreren kanalartigen Vertiefungen (46) und mindestens ei ner zweiten Fügevertiefung (23, 471, 522) in der zweiten Lage (1, 42), wobei die mindestens eine erste (13, 471, 521) und die mindestens ei ne zweite Fügevertiefung (23, 471, 522) zum formschlüssigen ineinan der Greifen zueinander korrespondieren, formschlüssiges Miteinanderverbinden der ersten und zweiten Lage (1, 2, 41, 42) durch Ineinanderfügen der mindestens einen ersten (13,

471, 521) und der mindestens einen zweiten Fügevertiefung (23, 471, 522) so dass die mindestens eine erste und die mindestens eine zweite Fügevertiefung formschlüssig ineinander greifen, und stoffschlüssiges, vorteilhafterweise fluiddichtes, Miteinanderverbinden der ersten (1, 41) und zweiten Lage (1, 42) entlang eines Außenum fangs der ersten Lage (1, 41) und gegebenenfalls zusätzlich in mindes tens einem der Bereiche außerhalb der kanalartigen Vertiefungen (46) und/oder einem, mehreren oder allen Fügepunkten (3).

18. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekenn

zeichnet, dass an einem, mehreren oder allen Fügepunkten (3) die ers te (1, 41) und die zweite Lage (2, 42) so miteinander verbunden wer den, dass an dem Fügepunkt (3) kein Fluiddurchgang von der der zwei ten Lage (2, 42) abgewandten Oberfläche der ersten Lage zur der ers ten Lage (1, 41) abgewandten Oberfläche der zweiten Lage möglich ist.

19. Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass das formschlüssige Miteinanderverbinden der ersten und zweiten Lage (1, 41, 2, 42) mittels Druckfügens oder Durchsetzfügens, der mindestens einen ersten und der mindestens ei nen zweiten Fügevertiefung erfolgt.

20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, gekennzeichnet durch Formen der einen oder mehreren kanalartigen Vertiefungen (46) in der ersten Lage (1, 41),

Formen von mindestens einer ersten Fügevertiefung (13, 471, 521) in der ersten Lage (1, 41) in mindestens einem Bereich außerhalb der ei nen oder mehreren kanalartigen Vertiefungen (46) und mindestens ei ner zweiten Fügevertiefung (23, 471, 522) in der zweiten Lage (1, 42), wobei die mindestens eine erste (13, 471, 521) und die mindestens ei ne zweite Fügevertiefung (23, 471, 522) zum formschlüssigen Ineinan dergreifen zueinander korrespondieren, formschlüssiges Miteinanderverbinden der ersten und zweiten Lage (1, 2, 41, 42) durch Ineinanderschieben der mindestens einen ersten (13, 471, 521) und der mindestens einen zweiten Fügevertiefung (23, 471, 522) bis die mindestens eine erste und die mindestens eine zweite Fü gevertiefung (13, 471, 521, 23, 471, 522) senkrecht zur Hauptlagen ebene der ersten Lage (1, 41) und der zweiten Lage (2, 42) formschlüs sig ineinander greifen, und stoffschlüssiges Miteinanderverbinden der so formschlüssig miteinan der verbundenen ersten (1, 41) und zweiten Lage (1, 42) entlang eines Außenumfangs der ersten Lage (1, 41) und gegebenenfalls zusätzlich in mindestens einem der Bereiche außerhalb der kanalartigen Vertiefun gen (46) und/oder einem, mehreren oder allen Fügepunkten (3).

21. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekenn

zeichnet, dass das Formen der mindestens einen ersten und/oder der mindestens einen zweiten Fügevertiefung (13, 471, 521, 23, 471, 522) mittels eines in einer schräg zu einer Lagenebene der ersten und zwei ten Lage (1, 2, 41, 42) verlaufenden Umformrichtung geführten Um formstempels erfolgt.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeich net, dass die mindestens eine erste (13, 471, 521) und die mindestens eine zweite Fügevertiefung (23, 471, 522) eine Hinterschneidung auf weisen.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeich net, dass in der ersten Lage (1, 41) eine Vielzahl von ersten Fügevertie fungen (13, 471, 521) und in der zweiten Lage (2, 42) eine Vielzahl von zu den ersten Fügevertiefungen (13, 471, 521) korrespondierenden zweiten Fügevertiefungen (23, 471, 522) geformt werden.

24. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekenn

zeichnet, dass mindestens eine der Vielzahl der ersten Fügevertiefun gen (13, 471, 521) und mindestens eine der Vielzahl der zweiten Füge vertiefungen (23, 471, 522) in einer ersten Formrichtung geformt wer den, sodass die mindestens eine zweite Fügevertiefung (23, 471, 522) der Vielzahl der zweiten Fügevertiefungen (23, 471, 522) zu der min destens einen Fügevertiefung (13, 471, 521) der Vielzahl der ersten Fügevertiefungen (13, 471, 521) korrespondiert, und die Übrigen der Vielzahl der ersten Fügevertiefungen (13, 471, 521) und die Übrigen der Vielzahl der zweiten Fügevertiefungen (23, 471, 522) in einer zwei ten von der ersten Formrichtung verschiedenen Formrichtung geformt werden, sodass die Übrigen der Vielzahl der zweiten Fügevertiefungen (23, 471, 522) zu den Übrigen der Vielzahl der ersten Fügevertiefungen (13, 471, 521) korrespondieren.

25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Fügevertiefungen (13, 471, 521) und die zu den ersten Fügevertiefun gen (13, 471, 521) korrespondierenden zweiten Fügevertiefungen (23, 471, 522) in einer einzigen Formrichtung bezüglich einer Lagenebene der ersten (1, 41) oder zweiten Lage (2, 42) geformt werden.

26. Verfahren nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere oder alle der ersten Fügevertiefungen (13, 471, 521) gleichzeitig geformt werden und/oder dass mehrere oder alle der zweiten Fügevertiefungen (23, 471, 522) gleichzeitig ge formt werden.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 27, weiterhin umfassend: fluiddichtes Verschließen zwischen der ersten (1, 41) und der zweiten Lage (2, 42) und innerhalb des Außenumfangs (43) der ersten Lage (1, 41) zum Verschließen einer direkten Fluidverbindung, insbesondere eines Bypass um die kanalartigen Vertiefungen, zwischen dem Einlass (49a) und dem Auslass (49b).

28. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 28, dadurch gekennzeich net, dass die erste (1, 41) und zweite Lage (2, 42) ein Metall aufweisen oder daraus bestehen und das stoffschlüssige Miteinanderverbinden der ersten (1, 41) und der zweiten Lage (2, 42) entlang des Außenum fangs (43) und gegebenenfalls innerhalb des Außenumfangs (43) der ersten Lage (1, 41) mittels Lötens oder Laserschweißens, erfolgt.

29. Plattenartiger Fluidbehälter (40), dadurch gekennzeichnet, dass der plattenartige Fluidbehälter (40) mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 17 bis 28 hergestellt ist.

30. Plattenartiger Fluidbehälter (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 16 und 29, dadurch gekennzeichnet, dass der plattenartige Fluidbehälter (40) als Temperierplatte, insbesondere für ein elektrochemisches Sys tem, ausgebildet ist.

Description:
Plattenartiger Fluidbehälter und Verfahren zur Herstellung eines plattenarti gen Fluidbehälters

Die vorliegende Erfindung betrifft einen plattenartigen Fluidbehälter sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Im Stand der Technik bekannte plattenartige Fluidbehälter bestehen bei spielsweise aus einer oberen und einer unteren Lage sowie sich zwischen den Lagen erstreckenden Fluidkanälen. Im Randbereich und zwischen den Fluid- kanälen sind die Lagen meist miteinander verlötet oder verschweißt. Werden die Lagen jedoch in vielen Bereichen verlötet oder verschweißt, kann der da bei erzeugte Wärmeeintrag in die Lagen zu einem Verlust der mechanischen Festigkeit des Lagenmaterials führen. Auch kann sich durch den Wärmeein trag eine Änderung der Form der einzelnen Lagen oder der Platte ergeben, beispielsweise ein Verbiegen, so dass keine plane Auflagefläche mehr gege ben ist, die für die Temperierwirkung notwendig ist. Außerdem erfordern die se Verfahren sehr hohe Prozesszeiten. Weiterhin können die Lagen mittels Rollbonding verbunden werden. Mittels dieses Verfahrens lassen sich jedoch nur Lagen gleicher Form und Größe und mit begrenzter Komplexität der Plattengeometrie miteinander verbinden. Es ist jedoch wünschenswert plattenartige Fluidbehälter in verschiedenen For men und ohne Komplexitätsbeschränkung herzustellen. Insbesondere bei Temperierplatten wäre dies vorteilhaft, da eine Wärme- oder Kühlleistung über die Form oder Komplexität der Temperierplatte flexibel an den Bedarf anpassbar sein sollte.

In der DE 11 2012 001 293 T5 werden Batteriezellenkühler beschrieben, die ein Paar komplementärer Lagen aufweisen. Zwischen diesem Paar komple mentärer Lagen ist zwischen einem Einlaß und einem Auslaß ein Fluidkanal ausgebildet, längs dessen ein Kühlfluid vom Einlaß zum Auslaß des Kühlers geführt wird. In dem Kanal bzw. den Kanal unterbrechend sind Vertiefungen angeordnet, an denen die beiden Lagen des Batteriezellenkühlers sich anei nander abstützen. Statt weitgehend runder Vertiefungen ist es auch möglich, Rippen vorzusehen. Die Lagen werden für die Montage zuerst mechanisch miteinander verbunden, beispielsweise entlang ihrer Mittelachse durch Toxen. Anschließend können die beiden Lagen miteinander verlötet werden, um die Fluiddichtigkeit der Fluidkanäle herzustellen. Die Toxpunkte liegen außerhalb des fluidführenden Bereichs und dienen ausschließlich der korrek ten Positionierung der Lagen zueinander. Nach dem Verlöten der beiden La gen miteinander kommt den Toxpunkten keine Funktion mehr zu. Die Toxpunkte sind dabei so angeordnet, dass sie durch verlötete Bereiche von den mit Innendruck beaufschlagten Bereichen beabstandet sind, ihr Wider stand gegenüber Innendrücken ist sehr begrenzt.

Grundsätzlich ist daher das Verbinden zweier Lagen eines Batteriekühlers mit tels Toxens bereits beschrieben. Dennoch erfolgt bei diesem Stand der Tech nik die wesentliche, langfristige und druckbeständige Verbindung der beiden Lagen des Batteriezellenkühlers durch Hartlöten, beispielsweise von Alumini um, um eine Abdichtung der Flüssigkeitskühlkanäle und der Rohrverbindun gen des Einlaßes und des Auslaßes zu erzielen. Hierzu wird beispielsweise mit Hartlötmittel plattiertes Aluminiumblech verwendet. Das hier verwendete Verbindungsverfahren ist aufwändig und erfordert spezielle Materialien, ins- besondere die Lotbeschichtung.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen plattenartigen Fluid behälter zur Verfügung zu stellen, der einfach und im Wesentlichen unter Verwendung von Stanz- und Prägeprozessen hergestellt werden kann und bei dem die Zahl der stoffschlüssigen Verbindungen bzw. deren Flächenanteil gering ist. Die plattenartigen Fluidbehälter sollen dabei dennoch den im Be trieb vorherrschenden Innendrücken sowie noch deutlich höheren für Prüf zwecke üblichen Innendrücken standhalten. Weiterhin ist es Aufgabe der vor liegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen plattenar tigen Fluidbehälters zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird durch die plattenartigen Fluidbehälter nach Anspruch 1 sowie Anspruch 29 und das Verfahren nach Anspruch 17 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Fluidbehälter und des erfindungs gemäßen Verfahrens werden in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen gege ben.

Der erfindungsgemäße plattenartige Fluidbehälter weist eine erste Lage und eine zweite Lage auf, die gemeinsam die Platte des plattenartigen Fluidbehäl ters bilden und daher übereinanderliegend angeordnet sind. Weiterhin weist der Fluidbehälter einen Einlaß und einen Auslaß auf, zwischen denen sich ein Kanal zur Führung eines Fluids, beispielsweise eines Kühlmittels oder Wär memittels, erstreckt. Zur Ausbildung dieses Kanals weist die erste Lage eine oder mehrere kanalartige Vertiefungen auf, die sich zwischen dem Einlaß und dem Auslaß erstrecken und der Führung des Fluids dienen.

Außerhalb dieser kanalartigen Vertiefungen weist die erste Lage weiterhin Bereiche auf, die nicht zur Führung des Fluids zwischen der ersten Lage und der zweiten Lage ausgebildet sind. Mit anderen Worten sind diese Berührbereiche nicht Teil des Kanals. Die erste und die zweite Lage liegen in diesen Bereichen aufeinander auf, beispielsweise sind sie aufeinanderge presst. Sie können jedoch unmittelbar neben den kanalartigen Vertiefungen angeordnet sein und diese beispielsweise begrenzen oder in der Art einer In sel von einem Kanal umgeben sein. Diese Bereiche können eine beliebige Form annehmen, beispielsweise rund, oval, langgestreckt oder viereckig sein. In diesen Bereichen weist nun die erste Lage mindestens eine erste Fügever tiefung und die zweite Lage mindestens eine zweite Fügevertiefung auf, an denen durch formschlüssiges Ineinandergreifen der beiden Fügevertiefungen ein Fügepunkt zwischen der ersten Lage und der zweiten Lage ausgebildet wird. Die Richtung der Fügevertiefungen kann dabei dieselbe sein wie die Richtung der kanalartigen Vertiefung oder auch dieser entgegengesetzt. Sind mehrere Fügepunkte vorgesehen, so können diese in gleiche oder in verschie dene Richtungen vertieft sein, d.h. je noch Aufsicht auf die erste und die zwei te Lage als Erhebungen aus oder Vertiefungen in der Lagenebene der ersten und/oder zweiten Lage zu erkennen sein.

Die erste Fügevertiefung und die zweite Fügevertiefung können getrennt von einander ausgebildet werden oder auch in einem gemeinsamen Herstellungs schritt. So können die erste Fügevertiefung und die zweite Fügevertiefung beispielsweise beim Druckfügen oder Durchsetzfügen unmittelbar gemeinsam ausgebildet werden und zugleich auch einen festen Verbindungspunkt zwi schen der ersten Lage und der zweiten Lage ausbilden.

Andererseits ist es auch möglich, in der ersten Lage und in der zweiten Lage Fügevertiefungen so auszubilden, dass die Fügevertiefung, die eine Auskra gung bildet, in die zweite Fügevertiefung eingeschoben werden kann. Auch hierdurch wird eine formschlüssige Verbindung, insbesondere eine senkrecht zur Lagenebene der ersten Lage und/oder der zweiten Lage wirkende form schlüssige Verbindung ausgebildet. In letzterem Falle können die Fügevertie fungen getrennt voneinander hergestellt und erst anschließend der Füge punkt durch Ineinanderschieben der Fügevertiefungen hergestellt werden. Beim Ineinanderschieben erfolgt ein Anschlag der beiden Fügevertiefungen, der einen Formschluss bewirkt, der in Richtung parallel zur Lagenebene der ersten und/oder zweiten Lage ohne weitere Maßnahmen nur einseitig wirkt, nämlich in Einschubrichtung. Gleichzeitig tritt durch das Ineinanderschieben ein Formschluss in beide Richtungen senkrecht zur Lagenebene der ersten und/oder zweiten Lage ein.

Die Schritte des Formens der Blechlagen und der Verbindung der Blechlagen miteinander können also getrennt voneinander oder auch gleichzeitig in ei- nem Schritt durchgeführt werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Fluidbehälter sind also erste Lage und zweite Lage an den Fügepunkten formschlüssig, insbesondere formschlüssig in Bezug auf die Senkrechte auf die Lagenebene, miteinander verbunden. Beispielswei se entsteht beim Durchsetzfügen oder Druckfügen ein Formschluß in jegliche Richtung.

Die erste Lage und die zweite Lage können dabei außerhalb jeder der kanalar tigen Vertiefungen, also insbesondere im Berührbereich von erster und zwei ter Lage, mindestens eine weitere Vertiefung und/oder Auskragung aufwei sen. Eine, mehrere oder sämtliche der ersten Fügevertiefungen und der zwei ten Fügevertiefungen können dabei in diesen weiteren Vertiefungen oder Auskragungen angeordnet sein. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die weitere Vertiefung und/oder Auskragung so ausgebildet ist, dass die erste und zweite Lage dabei zumindest geschlossen um die Fügevertiefungen umlaufend eine Kontaktlinie bilden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Fügepunkte in Form von Inseln inner halb der ansonsten als Kanäle ausgebildeten kanalartigen Vertiefungen ange ordnet sind. In diesem Falle entspricht die Richtung der Fügevertiefungen vor zugsweise der Richtung der kanalartigen Vertiefungen, weist also von der zweiten Lage zur ersten Lage. Eine Fluiddichtigkeit zwischen den Lagen ist für die Verbindung zwischen den Fügevertiefungen an den Fügepunkten nicht erforderlich. Vielmehr genügt es, am Außenrand der ersten und gegebenen falls der zweiten Lage und gegebenenfalls auch in Trennbereichen unter schiedlicher Strömungsbereiche, beispielsweise in der Mittelachse der ersten und der zweiten Lage eines plattenförmigen Fluidbehälters mit U-förmig an geordneten Kanälen, eine fluiddichte Verbindung von erster und zweiter Lage, beispielsweise durch Löten oder Schweißen oder Kleben, herzustellen. Das in dem Kanal fließende Fluid strömt dann innerhalb der durch diese fluiddichten Verbindungen definierten Flächen zwischen erster und zweiter Lage, haupt sächlich in dem Kanal vom Einlaß zum Auslaß.

Zusätzlich zu den Fügepunkten sind die erste Lage und die zweite Lage also auch stoffschlüssig, beispielsweise durch Löten, Schweißen (z.B. Laserschwei- ßen, Reib-Schweißen, Reib-Rühr-Schweißen) oder Kleben, miteinander ver bunden. Vorteilhafterweise erfolgt eine derartige Verbindung längs der Au ßenkante der ersten Lage und zumindest abschnittsweise entlang der Außen kante der zweiten Lage, um eine Fluiddichtigkeit des erfindungsgemäßen Be hälters nach außen herzustellen. Weiterhin kann eine derartige Verbindung auch in denjenigen Bereichen vorgesehen sein, in denen eine Führung des Fluides erforderlich ist. So kann beispielsweise längs einer Mittellinie ausge hend von dem Lagenrand, der dem Einlaß und dem Auslaß benachbart ist, die erste Lage und die zweite Lage miteinander verschweißt sein unter Freilas sung eines Fluiddurchgangs an der gegenüberliegenden Seite der Lagen zum Durchtritt des Fluids von einer Seite dieser Mittellinienverschweißung auf die andere Seite in möglichst großer Entfernung von dem Einlaß und dem Auslaß. Weiterhin ist es möglich, zusätzliche stoffschlüssige Verbindungen auch in einer der vorgenannten mindestens einen weiteren Vertiefung und/oder Aus kragung vorzusehen.

Die erste und die zweite Lage können aus demselben Material oder aus ver schiedenen Materialien bestehen. Es kommen als Materialien insbesondere Metalle, und hier vorzugsweise Aluminiumlegierungen der Gruppen/Serien 3xxx und 5xxx, in Frage. Auch Kombinationen unterschiedlicher Aluminiumle gierungen, beispielsweise die Kombination einer ersten Lage aus einer ersten Aluminiumlegierung mit einer zweiten Lage aus einer anderen Aluminiumle gierung, aber auch die Plattierung einer Aluminiumlage mit einer anderen Aluminiumlegierung zur Anpassung, beispielsweise der Schweißfähigkeit, sind möglich.

Die beschriebenen Fügepunkte können an verschiedenen Stellen der ersten und der zweiten Lage angeordnet sein. So ist auch eine ungleichmäßige Ver teilung der Fügepunkte über die Lagenfläche der ersten Lage und der zweiten Lage möglich. Beispielsweise können in Bereichen mit größerem Abstand zu stoffschlüssigen Verbindungen der beiden Lagen die Fügepunkte dichter an geordnet sein, d. h. mit geringerem gegenseitigem Abstand als in einem un mittelbar zu einer stoffschlüssigen Verbindung benachbarten Bereich.

Die Fügepunkte weisen, insbesondere wenn sie mittels Durchsetzfügens her gestellt sind, vorteilhafterweise eine oder mehrere der folgenden Ausgestal- tungen auf:

Der Boden der ersten Lage und der zweiten Lage in einem Fügepunkt weist eine minimale Materialstärke auf, um eine Fluiddichtigkeit senkrecht zum plattenförmigen Fluidbehälter zu gewährleisten. Die minimale Restmaterial stärke der Blechlagen der ersten Lage und der zweiten Lage einer, mehrerer oder aller ineinandergreifender Fügevertiefungen beträgt am Boden eines Fügepunktes vorteilhafterweise zwischen 28% und 50%, vorzugsweise zwi schen 30% und 46% der Ausgangsblechstärken, also der Summe der Aus gangsblechstärken beider Lagen. Keine der miteinander verbundenen Lagen darf dabei im Bereich des Fügepunktes durch ihre Lagendicke reichende Öff nungen aufweisen. Ebenso beträgt die minimale Restmaterialstärke der zwei ten Lage einer, mehrerer oder aller ineinandergreifenden Fügevertiefungen seitlich des Bodens am Hals des Fügepunktes vorteilhafterweise zwischen 50 % und 78 %, vorzugsweise zwischen 55 % und 70 % der Ausgangsblechstärke der zweiten Lage. Vorteilhafterweise weist für einen, mehrere oder alle Füge punkte die durch die Fügevertiefungen der ersten und der zweiten Lage aus gebildete Vertiefung des Fügepunktes eine lichte Weite von 2 mm bis 7 mm, vorzugsweise 3 mm bis 5 mm, auf. Sofern vorteilhafterweise für einen, meh rere oder alle Fügepunkte das Verhältnis aus der lichten Weite der durch die Fügevertiefungen der ersten und der zweiten Lage ausgebildeten Vertiefung des Fügepunktes und dem größten Durchmesser des Fügepunktes parallel zur benachbart und außerhalb des Fügepunktes vorgesehenen Lagenebene der ersten Lage und/oder der zweiten Lage vorteilhafterweise 0,55 bis 0,8, vor zugsweise 0,6 bis 0,75 beträgt, ist auch die Stabilität und Druckfestigkeit des Fügepunktes gewährleistet. Dies gilt auch, wenn vorteilhafterweise in Aufsicht senkrecht zur Hauptlagenebene der ersten Lage und/oder der zweiten Lage für einen, mehrere oder alle Fügepunkte das Verhältnis zwischen der Diffe renz zwischen dem innersten und äußersten Durchmesser des Hinterschnitts, bei nicht kreisrunden Fügepunkten die Summe der beidseitigen radialen Erstreckungen des Hinterschnitts, und der lichten Weite der durch die Füge vertiefungen der ersten und der zweiten Lage ausgebildeten Vertiefung des Fügepunktes 0,03 bis 0,15, vorteilhafterweise 0,045 bis 0,11 beträgt.

Zur Verbesserung der Stabilität des Fluidbehälters gegen Druckkräfte aus sei nem Inneren auf seine beiden Oberflächen weisen benachbarte Fügepunkte einen maximalen Abstand voneinander auf, der vorteilhafterweise zwischen dem 20- und 40-fachen, insbesondere zwischen dem 25- und 35-fachen, be sonders bevorzugt zwischen dem 27- und 33-fachen der Ausgangsblechdicke einer Lage, insbesondere bei unterschiedlich dicken Lagen dem Mittelwert der Ausgangsblechdicke beider Lagen liegt.

Wird der Formschluss durch Anschlag ineinander geschobener Fügevertiefun gen der ersten und zweiten Lage erreicht, so sind die vorgenannten Abstände von den jeweiligen Anschlagsstellen aus gemessen.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen plattenartigen Fluidbehälters, wobei in der ersten Lage ein oder mehrere kanalartige Vertiefungen ausgebildet werden. Anschließend werden, ggf. zeitgleich und/oder gemeinsam, eine erste Fügevertiefung in die erste Lage und eine zweite Fügevertiefung in die zweite Lage, beispielsweise durch Prägen, eingebracht. Werden diese zeitgleich und gemeinsam geformt und auch zugleich miteinander verbunden, wie das beispielsweise beim Durchsetzfügen der Fall ist, wird in nur einem Schritt die erste Lage mit der zweiten Lage formschlüssig verbunden. Alternativ können die erste Fügever tiefung und die zweite Fügevertiefung getrennt voneinander in der ersten Lage und der zweiten Lage ausgebildet und anschließend miteinander ver bunden werden. In einer Ausführungsform sind daher die ersten Fügevertie fungen zueinander korrespondierend so ausgestaltet, dass sie unter einem Winkel zur Senkrechten auf die Lagenebene der ersten und der zweiten Lage ineinander geschoben werden können und hierdurch die zweite Fügevertie fung in die erste Fügevertiefung eingreift und eine der Wände in senkrechter Richtung auf die Lagenebene hintergreift.

Anschließend kann die erste Lage mit der zweiten Lage stoffschlüssig verbun den werden.

Bei diesem Verfahren wird durch die Kombination einer formschlüssigen Ver bindung an einer Vielzahl von Stellen und einer stoffschlüssigen Verbindung der ersten und zweiten Lage an besonders abzudichtenden Stellen eine erheb liche Reduzierung der Prozesszeit gegenüber einer ausschließlich stoffschlüs sigen Verbindung durch Schweißen, Kleben oder Löten erreicht, da zum einen sämtliche Fügevertiefungen einer Lage für die formschlüssige Verbindung gleichzeitig mit einem einzigen Werkzeug eingebracht werden können und zum anderen eine Verbindung beider Lagen in einer Vielzahl von Verbin dungspunkten gleichzeitig hergestellt werden kann. Weiterhin können durch das erfindungsgemäße Verfahren Lagen beliebiger Form und Größe miteinan der verbunden werden. Zusätzlich erhöht die formschlüssige Verbindung der Lagen die mechanische Festigkeit des Fluidbehälters und erleichtert das Hand ling sowohl der einzelnen Lagen als auch der fertigen Platte beim Herstellen stoffschlüssiger Verbindungen.

Die Reihenfolge der vorgenannten Verfahrensschritte kann variieren. Zudem ist es möglich, das Verfahren mit Zuschnitten durchzuführen, die bereits die endgültigen Außenumfangsränder der Lagen aufweisen. Es ist jedoch auch möglich einen Teil der vorgenannten Verfahrensschritte an einem Bandmate rial auszuführen und die endgültigen Außenumfangsränder erst zwischen den vorgenannten Verfahrensschritten oder am Ende der vorgenannten Verfah rensschritte zuzuschneiden. Der als Außenumfang der Lage bezeichnete Rand bezieht sich dabei auf den endgültigen Außenumfangsrand der betreffenden Lage nach Beendigung des Herstellungsprozesses.

Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann zusätz lich zu der ersten Lage auch die zweite Lage des plattenartigen Fluidbehälters eine oder mehrere kanalartige Vertiefungen aufweisen, wobei die eine oder mehreren kanalartigen Vertiefungen der zweiten Lage insbesondere im Be reich der ersten Lage angeordnet sein können. In diesem Fall kann das erfin dungsgemäße Verfahren einen weiteren Schritt zum Einformen der einen oder mehreren kanalartigen Vertiefungen in die zweite Lage umfassen.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kön nen die mindestens eine erste und die mindestens eine zweite Fügevertiefung eine Hinterschneidung aufweisen. Dabei kann die Hinterschneidung symmet risch oder asymmetrisch bezüglich mindestens einer Achse einer Ebene aus gebildet sein. Sollen die Lagen mittels Ineinanderschiebens miteinander in Formschluss gebracht werden, ist dabei vorteilhaft, wenn die Hinterschneidung so ausgeführt ist, dass vor dem stoffschlüssigen Verbinden der Lagen ein Lösen des Hinterschnitts möglich ist. Das Formen der mindestens einen ersten und der mindestens einen zweiten Fügevertiefung kann bei dieser Ausgestaltung der Erfindung, vorzugsweise als Umformen, insbesondere mittels eines in einer schräg zu einer Lagenebene der ersten und zweiten Lage verlaufenden Umformrichtung geführten Um formstempels erfolgen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn in die erste Lage eine Vielzahl von ersten Fügevertiefungen und in die zweite Lage eine Vielzahl von zu den ersten Füge vertiefungen korrespondierenden zweiten Fügevertiefungen eingeformt wird. Dies erhöht die Stabilität des Fluidbehälters.

Weiterhin kann mindestens eine der Vielzahl der ersten Fügevertiefungen und mindestens eine der Vielzahl der zweiten Fügevertiefungen in einer ersten Formrichtung geformt werden, sodass die mindestens eine zweite Fügevertie fung der Vielzahl der zweiten Fügevertiefungen zu der mindestens einen Fü gevertiefung der Vielzahl der ersten Fügevertiefungen korrespondiert, und die Übrigen der Vielzahl der ersten Fügevertiefungen und die Übrigen der Vielzahl der zweiten Fügevertiefungen in einer zweiten von der ersten Umformrich tung verschiedenen Formrichtung geformt werden, sodass die Übrigen der Vielzahl der zweiten Fügevertiefungen zu den Übrigen der Vielzahl der ersten Fügevertiefungen korrespondieren.

Die ersten Fügevertiefungen und die zu den ersten Fügevertiefungen korres pondierenden zweiten Fügevertiefungen können auch in einer einzigen Form richtung bezüglich der Lagenebene der ersten oder zweiten Lage geformt werden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn mehrere oder sämtliche erste Fügevertie fungen gleichzeitig geformt werden und/oder wenn mehrere oder sämtliche zweite Fügevertiefungen gleichzeitig geformt werden. Hierdurch kann die Dauer des Herstellungsprozesses erheblich verkürzt werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfah rens kann das Verfahren ein fluiddichtes Verschließen zwischen der ersten und der zweiten Lage und innerhalb des Außenumfangs der ersten Lage zum Verschließen einer direkten Fluidverbindung zwischen dem Einlaß und dem Auslaß umfassen. Dies erhöht im Falle des Fluidbehälters als Temperierplatte die Wärme- oder Kühlleistung des Fluidbehälters, da ein direktes Über strömen des Fluids vom Einlaß zum Auslaß verhindert wird.

Das fluiddichte Verschließen kann insbesondere nach dem formschlüssigen Verbinden der ersten und zweiten Lage erfolgen und ein stoffschlüssiges Miteinanderverbinden der ersten und der zweiten Lage zum Verschließen einer direkten Fluidverbindung zwischen dem Einlaß und dem Auslaß umfas sen. In diesem Fall können das stoffschlüssige miteinander Verbinden der ers ten und zweiten Lage entlang des Außenumfangs sowie das fluiddichte Ver schließen innerhalb eines Prozessschritts erfolgen.

Wird der Formschluss mittels Durchsetzfügens erreicht, so kann das stoff schlüssige Verbinden der Lagen auch vor dem Durchsetzfügen erfolgen. Wird der Formschluss mittels Ineinanderschiebens erreicht, wird das stoffschlüssige Verbinden erst nach Erreichen des Formschlusses erfolgen.

Weiterhin ist es denkbar, insbesondere vor dem stoffschlüssigen Miteinanderverbinden der ersten und zweiten Lage entlang des Außenum fangs, zum fluiddichten Verschließen eine Dichtlippe oder eine Dichtsicke zum Verschließen einer direkten Verbindung zwischen dem Einlaß und dem Auslaß anzuordnen. Anschließend können die erste und zweite Lage aneinander ge presst werden und dadurch die Dichtlippe oder Dichtsicke gegen die erste bzw. zweite Lage gedrückt werden.

Die erste und zweite Lage können insbesondere ein Metall, insbesondere Aluminium aufweisen oder daraus bestehen, und das stoffschlüssige mitei nander Verbinden der ersten und der zweiten metallischen Lage entlang des Außenumfangs und innerhalb des Außenumfangs der ersten Lage kann mittels Lötens, Laserschweißens, Reibschweißens oder Klebens erfolgen.

Die vorliegende Erfindung umfasst auch einen plattenartigen Fluidbehälter, der mittels des vorbeschriebenen Verfahrens hergestellt ist. Der plattenartige Fluidbehälter kann als Temperierplatte, insbesondere für ein elektrochemi sches System z. B. als Batteriekühlerplatte, insbesondere für Fahrzeuge, aus gebildet sein. Im Folgenden werden erfindungsgemäße plattenförmige Fluidbehälter und erfindungsgemäße Verfahren anhand von Figuren detaillierter beschrieben. Dabei werden verschiedene erfindungswesentliche oder auch vorteilhafte weiterbildende Elemente im Rahmen jeweils eines konkreten Beispiels ge nannt, wobei auch einzelne dieser Elemente als solche zur Weiterbildung der Erfindung - auch herausgelöst aus dem Kontext des jeweiligen Beispiels und weiterer Merkmale des jeweiligen Beispiels - verwendet werden können. Weiterhin werden in den Figuren für gleiche oder ähnliche Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, und deren Erläuterung daher teil weise weggelassen.

Es zeigen

Figur 1 ein Batteriemodul mit erfindungsgemäßer Temperierplatte;

Figur 2 einen erfindungsgemäßen plattenförmigen Fluidbehälter in

Aufsicht, im Querschnitt und einen Ausschnitt des Querschnitts;

Figur 3 einen Ausschnitt des Querschnitts eines weiteren Ausführungs beispiels eines erfindungsgemäßen plattenförmigen Fluidbehäl ters;

Figur 4 einen Ausschnitt des Querschnitts eines weiteren Ausführungs beispiels eines erfindungsgemäßen plattenförmigen Fluidbehäl ters;

Figur 5 Ablaufdiagramme dreier Ausführungsbeispiele eines erfin

dungsgemäßen Verfahrens,

Figur 6 ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen form schlüssigen Verbindung zweier Mode II lagen,

Figur 7 ein fünftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen

formschlüssigen Verbindung zweier Modelllagen,

Figur 8 ein sechstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen formschlüssigen Verbindung zweier Modelllagen,

Figur 9 einen plattenartigen Fluidbehälter in einer Draufsicht, welcher mit einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ist,

Figur 10 einen Schnitt durch den plattenartigen Fluidbehälter aus Figur 6 in Querrichtung des Fluidbehälters, Und

Figur 11 einen Ausschnitt des Querschnitts eines weiteren Ausführungs beispiels eines erfindungsgemäßen plattenförmigen Fluidbehäl ters.

Figur 1 zeigt eine Baugruppe aus einem Batteriemodul 200 mit elf Batteriezel len 201 und einem erfindungsgemäßen plattenartigen Fluidbehälter 40. Der Fluidbehälter 40 ist dabei auf der Unterseite des Batteriemoduls vollflächig angeordnet, um einen guten Wärmeübertrag zwischen Batteriemodul 200 und Fluidbehälter 40 zu gewährleisten. Der Fluidbehälter ragt über das Batte riemodul über. Im Überstand sind an der zweiten Lage 2 als Einlaß 49a ein Einlaßstutzen 110 und als Auslaß 49b ein Auslaßstutzen 111 angeordnet.

Figur 2A zeigt einen plattenartigen Fluidbehälter 40 gemäß der vorliegenden Erfindung in der Aufsicht auf eine untere Lage 1 aus Aluminium.

Die untere Lage 1 weist in vielen Berührbereichen 48 Fügepunkte 3 auf, in denen die obere Lage 2 mit der darunter liegenden ersten Lage 1 verbunden ist. Die Fügepunkte sind im vorliegenden Beispiel im Wesentlichen rund und in einem regelmäßigen Raster mit Abständen d von 28 mm angeordnet. Zur fluiddichten Verbindung sind die beiden Lagen 1, 2 im Wesentlichen entlang ihres Außenrandes mittels einer durchgängigen Schweißnaht 43 verbunden. Der Einlass 49a in den Fluidbehälter 40 befindet sich auf der oberen Lage 2 und ist deshalb ebenso wie der Auslass 49b nur mit gestrichelten Linien ange deutet. Das Temperierfluid strömt somit in der oben dargestellten Hälfte von rechts nach links und in der unten dargestellten Hälfte des Fluidbehälters von links nach rechts. Die beiden Hälften sind bis auf einen relativ schmalen Pas sagebereich mittels eines Berührbereiches 48 und einer darin verlaufenden Schweißnaht 44 fluiddicht voneinander getrennt. Zwischen den kanalartigen Vertiefungen 46 in der unteren Lage 1 ist eine Vielzahl von kreisförmigen Be rührungsbereichen 48 zur oberen Lage 2 hin ausgebildet, die einerseits die nachfolgend beschriebenen Fügepunkte 3 ausbilden und andererseits für eine gezielte Strömungsverteilung im Fluidbehälter 40 sorgen.

Figur 2 zeigt in den weiteren Teilfiguren 2B und 2C einen Querschnitt durch den Fluidbehälter 40 in verschiedenen Ausschnitten. Figur 2C entspricht dabei dem mit "A" gekennzeichneten Ausschnitt in Figur 2B.

Die untere Lage 1 weist regelmäßig angeordnete Vertiefungen 46 auf, die als Fluidkanäle 45 dienen. Außerhalb dieser Fluidkanäle, in den Bereichen zwi schen den Fluidkanälen, in denen die obere Lage 2 und die untere Lage 1 un mittelbar aufeinander liegen und Berührungsbereiche 48 ausbilden, sind Fü gepunkte 3 angeordnet.

Die Ausgestaltung der Fügepunkte ist in Figur 2C für einen Fügepunkt bei spielhaft dargestellt. Im Fügepunkt 3 weist sowohl die erste Lage 1 als auch die zweite Lage 2 eine Fügevertiefung 13 bzw. 23 auf, die ineinandergefügt sind. Im vorliegenden Beispiel sind die Lagen 1 und 2 im Fügepunkt 3 mittels Durchsetzfügens miteinander verbunden, wodurch die Lage 2 im Fügepunkt 3 die Lage 1 hinterschneidet und einen Formschluß senkrecht zur Lagenebene und in Richtung der Lagenebene der ersten Lage 1 und der zweiten Lage 2 ausbildet. Ist der Fügepunkt rotationssymmetrisch um eine Normale zur La genebene der ersten Lage 1 und/oder der zweiten Lage 2 ausgebildet, so er zeugt der Fügepunkt auch einen allseitigen Formschluß in der Lagenebene. Letzteres gilt auch bei ovalen Fügepunkten und langlochförmigen Fügepunk ten, wenn umlaufend ein gleichbleibender Hinterschnitt vorhanden ist.

Die Lagendicken di der ersten Lage 1 und d 2 der zweiten Lage 2 in ihren unverpressten Bereichen sind im Beispiel der Figur 2 mit 1,0 mm identisch.

Der Stempeldurchmesser d s des Stempels zur Herstellung des Fügepunktes 3, die der lichten Weite der Vertiefung des Fügepunktes entspricht, beträgt mit 4,6 mm ungefähr 2/3 des Knopfdurchmessers d K , also des Gesamtdurchmes sers oder größten Durchmessers des Fügepunktes, der 7,1 mm beträgt. Die Restbodendicke d R in der Mitte des Fügepunktes beträgt mit 0,78 mm weniger als die Hälfte der Summe der beiden Lagendicken di und d 2 . Die Dauerhalt barkeit der Verbindung der beiden Lagen 1, 2, insbesondere auch gegenüber hohen und sich mitunter ändernden Innendrücken hängt insbesondere von den Hinterschnitten auf beiden Seiten des gezeigten Schnittes ab. Jeder Hinterschnitt läuft zumindest abschnittsweise um den Fügepunkt um oder umgibt ihn vollständig. Dabei kann sich seine Tiefe jedoch im Verlauf ändern. Im vorliegenden Beispiel beträgt die Tiefe des Hinterschnitts d H im Durch schnitt der linken und rechten Seite 0,25 mm, also ein Viertel einer Lagendi cke. D H bezeichnet den doppelten Wert von d H , dieser entspricht der Differenz zwischen dem innersten und äußersten Durchmesser des Hinterschnitts R 2 bezeichnet die Restmaterialstärke der zweiten Lage seitlich des Bodens am Hals des Fügepunktes, die hier 74% von d 2 beträgt.

Alternativ ist es möglich die Fügevertiefungen lediglich ineinander einzu stemmen und so die erste Lage 1 und die zweite Lage 2 zu verbinden.

Figur 3 zeigt eine Detailansicht eines Fügepunktes vergleichbar dem in Figur 2C. Hier ist jedoch die zweite, obere Lage 2 dicker als die erste, untere Lage 1. Die Dicke der ersten Lage di beträgt wie im vorhergehenden Beispiel 1 mm, wohingegen die Dicke der zweiten Lage d 2 1,5 mm beträgt. Der Stempel durchmesser d s beträgt wie im vorangehenden Ausführungsbeispiel 4,6 mm, während der Knopfdurchmesser d K infolge der größeren Summe der Lagendi cken mit 7,2 mm etwas größer ausfällt als im vorangehenden Ausführungsbei spiel. Die Restbodendicke d R beträgt mit 1,1 mm absolut mehr als im voran gehenden Ausführungsbeispiel, was wiederum der größeren Summe der La gendicken geschuldet ist, auch relativ beträgt sie mit 44% etwas mehr als im Ausführungsbeispiel der Figur 2C, wo sie nur 39% der Summe der Lagendicken beträgt. Die Hinterschnitte d H sind mit gemittelt 0,18 mm deutlich geringer als im vorhergehenden Ausführungsbeispiel. D H beträgt also 0,36 mm.

Während die Darstellung der Figur 2C auf einer technischen Zeichnung basiert und somit eine Idealform eines Fügepunktes 3 der hier dargestellten Durch- setzfügeverbindungen darstellt, beruht die Darstellung der Figur 3 auf einer Vermessung eines realen Fügepunktes 3 zweier Lagen 1, 2. Beim Vergleich der beiden Figuren wird besonders deutlich, dass im realen Teil an den Außenrän dern des Fügepunktes in der unteren, ersten Lage, sich ein umlaufender Kra- gen ausbildet, der überschüssiges Material aufnimmt.

Figur 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Fügepunktes 3 eines er findungsgemäßen Fluidbehälters 40. Während in den beiden vorangegange nen Ausführungsbeispielen der Fügepunkt 3 jeweils so ausgeführt ist, dass es zu einem Überstand auf der der zweiten Lage 2 abgewandten Oberfläche der ersten Lage 1 kommt, erfolgt die Umformung hier nun so, dass ein Teil des umgeformten Materials über die der ersten Lage 1 abgewandte Oberfläche der zweiten Lage übersteht. Verglichen mit den vorangehenden Ausführungs beispielen fällt dabei der Hinterschnitt mit 6,4% der Summe der Lagendicken di der ersten Lage 1 und d 2 der zweiten Lage 2 deutlich geringer aus als im Ausführungsbeispiel der Figur 2C, wo er 12,5% beträgt und auch geringer als im Ausführungsbeispiel der Figur 3, wo er 7,2% beträgt.

Figur 5 zeigt in den Teilfiguren 5A und 5B zwei Ausführungsbeispiele erfin dungsgemäßer Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Fluidbehäl termittels Durchsetzfügens.

In Figur 5A werden in einem Schritt S4.1 kanalartige Vertiefungen zur Ausbil dung von Fluidkanälen eingeprägt. Anschließend werden das geformte Blech der ersten Lage und das Rohblech der zweiten Lage in einem Schritt S4.2 auf- einandergelegt.

Anschließend werden in Schritt S4.3 in die aufeinanderliegenden Lagen die Fügevertiefungen mit einer Vielzahl an Umformstempeln und zugehörigen Matrizen, insbesondere gleichzeitig oder in Gruppen hintereinander, einge prägt und damit die formschlüssigen Fügepunkte 3 erzeugt. Nunmehr sind die beiden Lagen miteinander verbunden.

Abschließend kann eine stoffschlüssige, fluiddichte Verbindung der beiden Lagen längs des Außenrandes der ersten Lage erfolgen, beispielsweise durch Schweißverfahren oder Lötverfahren.

In Figur 5B wird ein Verfahren dargestellt, das so wie das Verfahren aus Figur 5A durchgeführt wird. Im Unterschied dazu sind jedoch die Schritte S4.3 und S4.4. in ihrer Reihenfolge vertauscht. Figur 5C zeigt ein Ablaufdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zum Herstellen eines plattenartigen Fluidbehälters, der zwei übereinander liegende Lagen sowie einen Einlaß und einen Auslaß aufweist, wobei eine ers te Lage eine kanalartige Vertiefung aufweist, sodass ein Fluid zwischen der ersten und einer zweiten Lage entlang eines Kanals vom Einlaß zum Auslaß führbar ist. Gemäß dem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfah rens wird zunächst die kanalartige Vertiefung in der ersten Lage geformt, ins besondere geprägt (Schritt Sl.l).

Anschließend wird eine Vielzahl von ersten Fügevertiefungen in der ersten Lage in mindestens einem Bereich außerhalb der einen oder mehreren kanal artigen Vertiefungen der ersten Lage geformt (Schritt S1.2), beispielsweise mit einer Vielzahl von Umformstempeln und zugehörigen Matrizen, gleichzeitig oder in Gruppen hintereinander. Auf gleiche oder ähnliche Weise wird eine Vielzahl von zweiten Fügevertiefungen in der zweiten Lage geformt (Schritt S2.1). Die ersten und zweiten Fügevertiefungen werden dabei so geformt, dass sie formschlüssig ineinander greifen können.

Anschließend werden die erste und die zweite Lage durch Ineinanderschieben der ersten und der zweiten Fügevertiefungen bis die ersten und die zweiten Fügevertiefungen formschlüssig ineinander greifen miteinander formschlüssig verbunden (Schritt S3.1). Dies ermöglicht eine schnelle und stabile Verbin dung über einen großen Bereich der Fläche der ersten und zweiten Lage. In diesem Stadium kann die Verbindung der Platten jedoch jederzeit wieder ge löst werden.

Anschließend werden die formschlüssig miteinander verbundenen Lagen mit tels Laserschweißens entlang eines Außenumfangs der ersten Lage stoff schlüssig miteinander verbunden (Schritt S3.2). Auf diese Weise werden die Lagen zueinander unlösbar befestigt und der Fluidbehälter nach außen hin fluiddicht abgedichtet, so dass das Fluid nicht zwischen den Lagen herausflie ßen kann. Gleichzeitig sorgen die formschlüssigen Verbindungen dafür, dass auch die nicht stoffschlüssig miteinander verbundenen Bereiche auch bei er höhtem Fluiddruck formstabil zusammengehalten werden. Zusätzlich kann ein Bereich zwischen dem Einlaß des Fluidbehälters und dem Auslaß mittels Laserschweißens fluiddicht verschlossen werden, um einen Kurzschluss zwischen dem Einlaß und dem Auslaß, also eine direkte Fluidver bindung zwischen dem Einlaß und dem Auslaß zu verhindern (Schritt S3.3).

Figur 6 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen form schlüssigen Verbindung zweier Modelllagen, die ohne Darstellung kanalartiger Vertiefungen lediglich der Illustration der Lagenverbindung dienen, wobei Figur 6A eine Draufsicht, Figur 6B eine Schnittansicht entlang eines Schnittes A-A durch die Modelllagen und Figur 6C eine weitere Schnittansicht entlang eines Schnittes B-B darstellt. In Figur 6 sind eine obere Lage 2 und eine untere Lage 1 mithilfe von Fügevertiefungen 13, 23 miteinander verbunden, wobei die untere Lage 1 Fügevertiefungen 13 und die obere Lage 2 Fügevertiefungen 23 aufweist. Dabei sind jeweils drei Fügevertiefungen in zwei Reihen in einer Querrichtung der Lagenausschnitte 1 und 2 angeordnet. In dem Schnitt A-A, welcher in einer Längsrichtung der Lagenausschnitte 1 und 2 durch jeweils eine Fügevertiefung 3 jeder Reihe verläuft, ist erkennbar, dass die Fügevertie fungen 3 jeder Reihe in einer identischen Formrichtung geformt sind. Weiter hin ist ersichtlich, dass die Fügevertiefungen Hinterschneidungen bilden, die in Bezug auf eine Längsmittelachse L der Fügevertiefungen, welche der Q.uer- richtung der Lagenausschnitte 1 und 2 entspricht, asymmetrisch ausgebildet ist. Die Fügevertiefungen 13, 23 bilden somit lediglich auf einer Seite der Längsmittelachse L der Fügevertiefungen eine Hinterschneidung aus. Aus dem Schnitt B-B ist ferner ersichtlich, dass die Fügevertiefungen 13, 23 bezüglich einer Quermittelachse Q. der Fügepunkte 3 symmetrisch ausgebildet sind.

Figur 7 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen form schlüssigen Verbindung zweier Modelllagen, wobei Figur 7A eine Draufsicht, Figur 7B eine Schnittansicht entlang eines Schnittes C-C durch die Modelllagen und Figur 7C eine weitere Schnittansicht entlang eines Schnittes D-D darstellt. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel der Figur 6 sind die Lagen 1 und 2 mit hilfe von lediglich zwei parallel zueinander angeordneten Fügepunkten 3 mit einander formschlüssig verbunden, wobei sich jeder Fügepunkt 3 quer zur Längsrichtung der Lagenausschnitte 1 und 2 und zumindest über die Hälfte der Breite der Lagenausschnitte 1 und 2 erstrecken. Wie aus b) ersichtlich ist, weisen die Fügevertiefungen 13, 23 wie in Figur 6 einen zur Längsmittelachse L der Fügepunkte 3 asymmetrischen Querschnitt auf, während ein Längs schnitt der Fügepunkte 3 bezüglich der Quermittelachse Q durch die Füge punkte 3 symmetrisch ist.

Figur 8 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen form schlüssigen Verbindung zweier Modelllagen, wobei Figur 8A eine Draufsicht, Figur 8B eine Schnittansicht entlang eines Schnittes E-E durch die Modelllagen und Figur 8C eine weitere Schnittansicht entlang eines Schnittes F-F darstellt. Im Unterschied zur Figur 6 weist das Ausführungsbeispiel der Figur 8 jeweils drei in zwei beabstandeten Reihen quer zur Längsrichtung der Lagenaus schnitte 1 und 2 angeordnete Fügepunkte 3a und 3b auf, wobei sich die Füge vertiefungen 3a und 3b in einer Orientierung der Formrichtung unterscheiden. Wie im Längsschnitt E-E durch die Lagenausschnitte 1 und 2 ersichtlich ist, sind die Fügevertiefungen 13b und 23b der ersten und zweiten Lage 1, 2 nach oben, also durch die Lage 1 hindurch geformt, während die Fügevertiefungen 13a und 23a der ersten und zweiten Lage 1, 2 nach unten, also durch die Lage 2 hindurch geformt sind.

Figur 9 zeigt einen plattenartigen Fluidbehälter 40 in einer Draufsicht, welcher mit einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ist. Figur 10 zeigt einen Schnitt durch einen Bereich des plattenartigen Fluidbehälters 40 aus Figur 9 in einer Querrichtung des Fluidbehälters 40 entlang des Schnittes G-G. Der Fluidbehälter 40 weist eine obere Lage 42 auf, in welcher Fügevertiefun gen 472 geformt sind. Weiterhin weist der Fluidbehälter 40 eine untere Lage 41 auf, in welche kanalartige Vertiefungen 46 und ebenfalls Fügevertiefungen 471 geformt sind. Die untere Lage 41 stellt hier die erste Lage dar, die obere Lage 42 die zweite Lage.

Die kanalartigen Vertiefungen 46 bilden Fluidkanäle zum Führen eines Fluids von einem Einlaß 49a zu einem Auslaß 49b. Die kanalartigen Vertiefungen 46 verlaufen überwiegend in Längsrichtung des Fluidbehälters 40. Außerhalb der kanalartigen Vertiefungen 46 weisen die obere Lage 42 und die untere Lage 41 Berührungsbereiche 48 auf, innerhalb derer die Fügevertiefungen 472 und 471 in Längsrichtung des Fluidbehälters 40 angeordnet sind. Der Fluidbehälter 40 weist eine Vielzahl von sich in Querrichtung der oberen oder unteren Lage 42, 41 abwechselnden längs verlaufenden Fluidkanälen 45 und Berührungsbe reichen 48 auf.

Die Fügevertiefungen 471, 472 der Einzellagen und die gefügten Fügevertie fungen 47 beider Lagen sind ähnlich wie in Figur 6 ausgebildet und weisen dieselbe Formrichtung auf. Weiterhin entspricht die Längsrichtung der in den Berührungsbereichen 48 angeordneten Fügevertiefungen 47 der Längsrich tung der Berührungsbereiche 48. Der Querschnitt der Fügevertiefungen 47 ist wie in Figur 6 asymmetrisch zur Längsmittelachse der Fügevertiefungen 47 ausgebildet.

Weiterhin sind die obere Lage 42 und die untere Lage 41 entlang ihres Au ßenumfangs 43 miteinander verschweißt, so dass der Fluidbehälter 40 fluid dicht nach außen geschlossen ist. Ferner ist entlang einer Längsmittelachse des Fluidbehälters eine einseitig an den Außenumfang 43 anschließende je doch nicht bis zur gegenüberliegenden Seite des Außenumfangs 43 durchgän gige Schweißnaht 44 angeordnet, welche einen Einlaßkanalbereich von einem Auslaßkanalbereich des Fluidbehälters 40 trennt. Auf einer Seite der Schweiß naht und benachbart zum Außenumfang 43 ist der Einlaß 49a angeordnet, während auf einer dem Einlaß 49a abgewandten Seite der Schweißnaht 44 ein Auslaß 49b angeordnet ist.

In einer Richtung quer zum Einlaß 49a und Auslaß 49b befinden sich weitere, etwa quadratische Berührungsbereiche 50, in denen die obere Lage 42 und die untere Lage 41 aufeinander liegen und in denen sich Fügevertiefungen 521, 522 der Lagen befinden, die für den plattenförmigen Fluidbehälter 40 zusammen Fügevertiefungen 52 ausbilden. Die Fügevertiefungen 52 weisen etwa die Hälfte der Länge der Fügevertiefungen 47 auf und dienen der Ver bindung der Lagen 41 und 42 an einem nahe dem Einlaß 49a und 49b gelege nen Rand des Fluidbehälters 40.

Auf einer dem Einlaß 49a und dem Auslaß 49b gegenüberliegenden Seite des Fluidbehälters 40 und in einem sich in Querrichtung des Fluidbehälters 40 erstreckenden Übergangsbereich zwischen der Schweißnaht 44 und dem Au ßenumfang 43 sind ebenfalls weitere Berührungsbereiche 50 mit sich darin befindlichen Fügevertiefungen 52 angeordnet. In dem Übergangsbereich än- dert das Fluid seine Strömungsrichtung vom Einlaßkanalbereich zum Auslaß kanalbereich um im Mittel 180°. Dieser Richtungswechsel wird durch die klei neren, eher quadratisch ausgebildeten Berührungsbereiche unterstützt und gleichzeitig eine stabile Verbindung der Lagen 1 und 2 in einem dem Einlaß 49a und dem Auslaß 49b gegenüberliegenden Randbereich gewährleistet.

Figur 11 zeigt eine Detailansicht eines Fügepunktes 3 vergleichbar dem in Fi gur 2C. Allerdings sind die Fügevertiefungen 13, 23 des Fügepunktes 3 in wei teren Auskragungen 17, 27 der ersten Lage 1 und zweiten Lage 2 angeordnet. Über derartige ineinander greifende Auskragungen 17, 27 beider Lagen 1, 2 lässt sich die Orientierung der Fügepunkte relativ zu den kanalartigen Vertie fungen 46 senkrecht zur Haupterstreckungsebene des plattenartigen Fluidbe hälters 40 einstellen.