CN111032494B - 经密封和增强的结构元件的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机动车经密封和增强的结构元件的系统，该系统包括：一个结构元件，该结构元件具有一个包括纵轴线的空腔；一个支承件；用于对结构元件进行增强的第一材料，其中该第一材料具有至少100MPa的弹性模量；和用于对结构元件进行密封的第二材料，其中该第二材料具有最大20MPa的弹性模量。

Description

经密封和增强的结构元件的系统
技术领域
本发明涉及机动车的经密封和增强的结构元件的系统以及用于对结构元件进行密封和增强的元件。
背景技术
在很多情况下，组件诸如运输装置和运动装置-特别是机动车-的车体和/或框架具有带有空腔的结构，以便实现轻型结构。然而这些空腔引起各种不同的问题。为了防止可能导致组件腐蚀的潮气和污物进入，必须根据空腔的类型对这个空腔进行密封。常常还希望对空腔和因此对组件进行增强，但要保持这个结构的轻量。常常还需要对空腔和因此对组件进行稳定，以便降低否则会沿着空腔或者通过该空腔传递的噪声。这些空腔中的许多此外具有不规则的形状或者狭小的尺寸，由此很难对它们正确地进行密封、增强或者消除噪音。
所以特别是在汽车制造以及在飞机制造和船舶制造中，使用密封元件(baffle)，以对空腔进行密封和/或进行声学隔离，或者使用增强元件(reinforcer)，以对空腔进行增强。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于对机动车中的结构元件进行密封和增强的、改进的系统。特别是该系统比传统的、已知的系统更加经济并且易于处理。
这个目的首先通过机动车的经密封和增强的结构元件的系统得以实现，其中该系统包括：一个结构元件，该结构元件具有一个包括纵轴线的空腔；一个支承件，其具有第一侧面和第二侧面并且具有第一边缘区域和第二边缘区域，其中这些边缘区域分别面朝结构元件，并且第一侧面和第二侧面分别正交于结构元件的纵轴线设置；用于对结构元件进行增强的第一材料，该第一材料至少设置在支承件的第一边缘区域与结构元件之间，其中第一材料具有至少100MPa的弹性模量；和用于对结构元件进行密封的第二材料，该第二材料至少设置在支承件的第二边缘区域与结构元件之间，其中第二材料具有最大20MPa的弹性模量。
在此提出的系统具有以下优点：利用仅仅一个构件就能够对一个结构元件既进行增强又进行密封。由此利用一个构件就能够同时承担常规密封件和常规增强元件的功能。对于一定的应用来说，通过在此提出的系统就能够用一个唯一的、可承担两个功能的构件替代两个常规构件(特别是一个密封件和一个增强元件)。这一点一方面实现了减轻重量，另一方面还具有成本优势和简化了机动车制作中的流程。
本发明的中心思想是：特别是在车体既需要增强功能又需要密封功能的区域中能够将两个功能通过一定的方式方法整合到一个唯一的构件中。在此，在试验中已经证明：可以通过在此提出的系统特别高效地实现这一点，在该系统中增强功能设置在支承件的第一边缘区域上，并且在该系统中密封功能设置在支承件的第二边缘区域上。与此同时，支承件优选构成为平坦的，使得其基本上具有常规密封元件的造型。
通过使用这样平坦的、将结构元件的空腔封闭的支承件，可以通过简单的方式方法实现密封功能。现在在试验中已经证明：通过在支承件的一定位置上利用增强材料替代常规的密封材料，除了密封功能之外，还能够实现增强功能。
概念“正交于纵轴线”结合本发明意味着：第一和第二侧面基本上如此定向，即结构元件的纵轴线基本上垂直地位于支承件的这些侧面上。在此，纵轴线不必精确垂直地位于支承件的这些侧面上，特别是在结构元件不规则成形的情况中和/或在支承件的第一和第二侧面不规则成形的情况中。所述概念因此是指：支承件如此地设置在结构元件中，即该支承件的第一侧面和该支承件的第二侧面基本上位于结构元件的一个横截面中。
用于对结构元件进行增强的第一材料具有至少100MPa的弹性模量。在一个发展中，第一材料具有至少200MPa、优选至少400MPa的弹性模量。
用于对结构元件进行密封的第二材料具有最大20MPa的弹性模量。在一个发展中，第二材料具有最大10MPa、优选最大5MPa的弹性模量。
有关第一材料和第二材料的弹性模量的规定值是针对在机动车中使用状态下的第一材料和第二材料而言。这意味着：所述值特别是表示在材料的可能的膨胀之后和在材料的可能的固化之后的值。
在一个示例性的实施方式中，支承件与结构元件通过第一材料和/或第二材料相互粘合。支承件与结构元件这样的粘合特别是可以通过第一和第二材料的可能的膨胀和可能的固化得以实现。
在一个示例性的实施方式中，支承件具有-沿着空腔的纵轴线的方向测量-5至50mm、优选5至40mm、特别优选10至30mm的厚度。
设置这样“平坦的”支承件具有以下优点：由此一方面，可以提供重量轻的支承件，并且另一方面，形式上为常规密封元件的这样的支承件特别适合于对结构元件进行密封。
在一个示例性的实施方式中，支承件的第一侧面和第二侧面分别构成一个封闭的面，或者第一侧面和第二侧面具有通道，这些通道通过第一材料和/或第二材料密封。
结构元件的横截面完全通过支承件、第一材料和第二材料的整体封闭，这有利于构件的密封功能。
在一个示例性的实施方式中，结构元件的横截面通过支承件、第一材料和第二材料完全密封。
在一个示例性的实施方式中，支承件具有用于对该支承件进行机械增强的筋条。
在一个示例性的发展中，筋条设置在支承件的第一侧面上或者支承件的第二侧面上。
在一个示例性的发展中，筋条从支承件的一个边缘区域起延伸到该支承件的一个基本上相对置的边缘区域。
设置这样的筋条具有以下优点：由此支承件本身可以得到机械增强。经过这样机械增强的支承件与此同时能够实现对结构元件的更好的机械增强。
在一个示例性的实施方式中，支承件至少部分由塑料或者由玻璃纤维增强塑料或者由碳纤维增强塑料构成。
由所述材料构成的支承件具有以下优点：它们一方面是轻型的，另一方面能够承受高的机械负荷。
在一个示例性的实施方式中，第一材料包括粘合材料，该粘合材料能够通过大于120℃的温度固化。
在一个示例性的实施方式中，第一材料具有小于500％的膨胀率或者第一材料是不可膨胀的材料。
不怎么膨胀的或者不可膨胀的材料具有以下优点：由此材料在膨胀时不丧失过多机械稳定性。原则上材料膨胀得越厉害，该材料的机械强度就越弱。
第一材料的示例特别是有
Figure BDA0002380667730000041
或者
Figure BDA0002380667730000042
在此，
Figure BDA0002380667730000043
是可膨胀材料的示例，其中
Figure BDA0002380667730000044
是不可膨胀材料的示例。
表述“不可膨胀的”结合本发明意味着：材料的体积在为该材料规定的工艺步骤中的变化不大于或者小于10％。例如不可膨胀的粘合材料在固化时能够略微收缩。固化时这样的体积变化在本申请的意义上被视为“不可膨胀的”。
在一个示例性的实施方式中，第二材料包括粘合材料，该粘合材料能够通过大于120℃的温度固化。
在一个示例性的实施方式中，第二材料具有大于500％、优选大于1000％、特别优选大于1500％的膨胀率。在一个备选的实施方式，第一材料是不可膨胀的材料。
第二材料的示例特别是有
Figure BDA0002380667730000045
或者
Figure BDA0002380667730000046
其中
Figure BDA0002380667730000047
是膨胀率大于500％的、示例性的第二材料，而
Figure BDA0002380667730000048
是不膨胀的、示例性的第二材料。
在一个示例性的实施方式中，第一材料设置在结构元件的第一区域中，该第一区域构成机动车的不可见面，和/或第二材料至少设置在结构元件的第二区域中，该第二区域构成机动车的可见面。
第一材料和第二材料在机动车的可见面和不可见面方面的这样的设置具有以下优点：第二材料通常导致结构元件变形不大。因此将第一材料使用在结构元件的不可见的区域中，而将第二材料至少使用在结构元件从外部可见的区域中是有益的。
在一个示例性的实施方式中，第一材料和第二材料分别是可膨胀的材料，并且支承件具有一个隔离元件，该隔离元件将第一材料与第二材料在该第一材料和第二材料膨胀之前相互隔离。
将这样的隔离元件设置在支承件上具有以下优点：由此，在将第一材料和第二材料安装在支承件上时在其膨胀前可更好地控制一个用于将第一材料和第二材料设置在支承件上的区域。
在一个示例性的实施方式中，第一材料和第二材料在膨胀前相互间隔开至少2至20mm。
在一个示例性的实施方式中，结构元件是机动车车体的C立柱的、D立柱的或者轮拱罩的组成部分。
利用在此提出的系统在机动车车体的所述位置上的增强和密封具有以下优点：在这些位置上既希望车体的密封功能，也希望增强功能。已经证明：在此提出的系统在这些位置上特别有用。
在一个示例性的实施方式中，支承件在第一边缘区域上和/或在第二边缘区域上构成延长部，该延长部基本上平行于支承件的第一侧面和第二侧面延伸。
设置这样的延长部具有以下优点：由此可以简化第一材料和第二材料在支承件上的安装，并且此外在第一材料或者第二材料可能的膨胀时可以通过该延长部对膨胀方向进行引导。
附图说明
下文将借助实施例并参照示意图说明本发明的细节和优点。附图中：
图1为机动车车体的示例性示意图；
图2为机动车的示例性结构元件的示意部段；
图3为经密封和增强的结构元件的示例性系统的示意横截面；和
图4a至6b为用于对结构元件进行密封和增强的元件的示例性的示意性实施方式。
具体实施方式
在图1中示意性地示出了机动车的车体10。该车体10在此具有各种带有空腔的结构，诸如A立柱11、B立柱12、C立柱13或者轮拱罩14。现在可以通过元件16对这样带有空腔的结构进行密封和增强。
在图2中示意性地示出了一个示例性的结构元件2的一部分。在此，该结构元件2具有一个空腔6，该空腔位于第一区域4与第二区域5之间。第一区域4例如可以是第一板材，而第二区域5例如可以是第二板材。在此，如在图2中示出的那样，板材可以在接合位置上相互连接。此外，空腔6或者结构元件2具有纵轴线3。
在图3中现在示出了一个经密封和增强的结构元件2。在此，一个支承件20设置在结构元件2的空腔中，其中支承件20包括第一侧面21、第二侧面(在该示图上不可见)、第一边缘区域23和第二边缘区域24。在第一边缘区域23与结构元件2之间设置有第一材料7，并且在第二边缘区域24与结构元件2之间设置有第二材料8。
在这个实施例中，第一材料7只与结构元件2的第一区域4连接，而第二材料8则既与结构元件的第一区域4、也与第二区域5接触。例如第一区域4可以是车体的不可见区域，而第二区域5可以是车体的可见区域。
在图4a至6b中示出了用于对结构元件进行密封和增强的元件16的不同实施例。在此，元件16相应包括一个支承件20以及设置在该支承件之上的第一材料7和第二材料8。在此，分别图示出第一材料7和第二材料8在未膨胀和未固化的状态中。支承件20相应具有第一侧面21和与该第一侧面21相对置的第二侧面22。此外，支承件20相应具有：第一边缘区域23，第一材料7设置在该边缘区域上；第二边缘区域24，第二材料8设置在该边缘区域上。
此外，支承件20具有紧固元件25，该紧固元件特别是可以构成为夹子。在第一材料7和第二材料8膨胀和/或固化之前，可以通过这个紧固元件25将元件16紧固在结构元件中。
此外，在所示出的实施例中可以看到：支承件20可以在边缘区域23、24上具有一个延长部26，第一材料7和/或第二材料8支撑在该延长部上。这个延长部26特别是还用于在第一材料7和/或第二材料8膨胀时引导这些材料。
在图4a和4b中示出的实施例包括一个支承件20，该支承件构造为细长的并且基本上位于一个平面中。
在图5a和5b中示出的实施例同样包括一个细长的支承件。在这个实施例中，支承件在其端部上构造为削平的。
在图6a和6b中示出的实施例包括一个支承件20，该支承件未设置在一个平面中。这个实施例中的支承件20特别是具有一个角部，该角部构成为从支承件的总平面折弯出来。此外，图6a和6b中的支承件配备有筋条28。在图6b中此外可以看到：延长部26可以环绕支承件20的整个外周延伸。此外，在图6a中可以看到：支承件20可具有通道，然而这些通道在第一材料7和/或第二材料8的膨胀状态中通过第一材料和/或第二材料封闭。
附图标记列表
1 系统
2 结构元件
3 结构元件的纵轴线
4 第一区域(不可见)
5 第二区域(可见)
6 空腔
7 第一材料
8 第二材料
10 车体
11 A立柱
12 B立柱
13 C立柱
14 轮拱罩
16 元件
20 支承件
21 第一侧面
22 第二侧面
23 第一边缘区域
24 第二边缘区域
25 紧固元件
26 延长部
27 隔离元件
28 筋条

Claims (14)

1.机动车的经密封和增强的结构元件(2)的系统(1)，该系统(1)包括：
结构元件(2)，该结构元件具有包括纵轴线(3)的空腔(6)；
支承件(20)，其具有第一侧面(21)和第二侧面(22)并且具有第一边缘区域(23)和第二边缘区域(24)，其中这些边缘区域(23，24)分别面朝结构元件(2)，并且第一侧面(21)和第二侧面(22)分别正交于结构元件(2)的纵轴线(3)设置；
用于对结构元件(2)进行增强的第一材料(7)，该第一材料至少设置在支承件(20)的第一边缘区域(23)与结构元件(2)之间，其中第一材料(7)具有至少100MPa的弹性模量；和
用于对结构元件(2)进行密封的第二材料(8)，该第二材料至少设置在支承件(20)的第二边缘区域(24)与结构元件(2)之间，其中第二材料(8)具有最大20MPa的弹性模量。
2.如权利要求1所述的系统(1)，其中沿空腔(6)的纵轴线(3)的方向测量，支承件(20)具有5mm至50mm的厚度。
3.如权利要求1或2所述的系统(1)，其中支承件(20)的第一侧面(21)和第二侧面(22)分别构成封闭的面，或者第一侧面(21)和第二侧面(22)具有通道，这些通道通过第一材料(7)和/或第二材料(8)密封。
4.如权利要求1或2所述的系统(1)，其中结构元件(2)的横截面通过支承件(20)、第一材料(7)和第二材料(8)完全密封。
5.如权利要求1或2所述的系统(1)，其中支承件(20)具有用于对该支承件(20)进行机械增强的筋条(28)。
6.如权利要求1或2所述的系统(1)，其中支承件(20)至少部分由塑料或者由玻璃纤维增强塑料或者由碳纤维增强塑料构成。
7.如权利要求1或2所述的系统(1)，其中第一材料(7)包括粘合材料，该粘合材料能够通过大于120℃的温度固化，和/或
第一材料(7)具有小于500％的膨胀率或者是不可膨胀的材料。
8.如权利要求1或2所述的系统(1)，其中第二材料(8)包括粘合材料，该粘合材料能够通过大于120℃的温度固化，并且第二材料(8)是不可膨胀的材料；或者
第二材料(8)具有大于500％的膨胀率。
9.如权利要求1或2所述的系统(1)，其中第一材料(7)设置在结构元件(2)的第一区域(4)中，该第一区域构成机动车的不可见面，和/或
第二材料(8)至少设置在结构元件(2)的第二区域(5)中，该第二区域构成机动车的可见面。
10.如权利要求1或2所述的系统(1)，其中第一材料(7)和第二材料(8)分别是可膨胀的材料，并且支承件(20)具有隔离元件(27)，该隔离元件将第一材料(7)与第二材料(8)在该第一材料(7)和第二材料(8)膨胀之前相互隔离。
11.如权利要求10所述的系统(1)，其中第一材料(7)和第二材料(8)在膨胀前相互间隔开至少2mm至20mm。
12.如权利要求1或2所述的系统(1)，其中支承件(20)在第一边缘区域(23)上和/或在第二边缘区域(24)上构成延长部(26)，该延长部基本上平行于支承件(20)的第一侧面(21)和第二侧面(22)延伸。
13.如权利要求1或2所述的系统(1)，其中结构元件(2)是机动车的车体(10)的C立柱(13)的、D立柱的或者轮拱罩(14)的组成部分。
14.用于对结构元件(2)进行密封和增强的元件(16)，其中该用于密封和增强的元件(16)适合于使用在根据权利要求1至13中任一项所述的系统(1)中，并且该用于密封和增强的元件(16)包括根据权利要求1至13中任一项所述的支承件(20)、第一材料(7)和第二材料(8)。
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