CN111712426A - 用于骨架结构的空腔加固的加固件和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于稳定由被连接的空心型材(3、5)形成的空腔(7)的加固件(10)，该加固件包括：可延展的护套(12)和被包围在该可延展的护套(12)中散料(14)，其中，散料(14)被设计成在活化温度的作用下膨胀并结合以形成质量块，其中，可膨胀护套(12)被设计成引起膨胀的散料(14)的压缩和压力建立；本发明还涉及一种用于利用至少一个这种加固件(10)对骨架结构(1)进行空腔加固的相应方法。

Description

用于骨架结构的空腔加固的加固件和方法

技术领域

本发明涉及一种用于稳定由被连接的空心型材形成的空腔的加固件。此外，本发明还涉及一种利用这种加固件对骨架结构进行空腔加固的方法。

背景技术

已知用于骨架结构的空腔加固的方法和车辆车身的对应的结构部件的大量变型。空腔零件通常用被封入的金属增强件来加固，以防止在载荷作用下折弯和屈曲。此外还使用由聚酰胺和环氧树脂或金属制成的插入物。此外还可以通过用纤维增强的塑料垫修补来加固空心的车身部件，该塑料垫被在工具中施加到车身部件上并在引入热量的情况下固化或变形。所有的加强方案都防止在确定的负载点发生折弯，而消耗能量的效果并不是最佳的。此外，已知了向结构部件的空腔中填充和硬化能量消耗体和浇注材料的方法。浇注材料通常在硬化后固定能量消耗体。与没有填充能量消耗体的空腔相比，填充有能量消耗体的空腔通常消耗更多的能量，并且通过能量消耗体的变形来更好地减弱导入的力。

此外，已知了具有蜂窝结构和/或波纹型材和/或可变形泡沫的加固件。在此例如将波纹型材加固件布置在门槛区域中。蜂窝结构被与该待加固的区域的周围区域连接。为此目的可以例如将蜂窝结构在一侧置入注射成型模具中和/或在各侧通过利用结构粘合剂的大面积粘接施加至待加固的部件上。空腔也可以被可变形的泡沫填充。

由DE 197 07 462 CI已知了一种具有加固的车身部件的装甲车辆，该车身部件具有空腔加固件。空腔加固件保护车辆乘客免受子弹的伤害。为了产生空腔加固件，将浇注材料引入到车身的结构部件的空腔中，在该浇注材料中加入了大量不动地布置的能量消耗体和/或防弹的织物部件。所述结构部件尤其是A柱和/或B柱和/或C柱。由纤维增强的塑料部件和金属薄板壳制成的所述结构部件具有相对不隔声的特性，这不利于这种车辆的噪声舒适性。因此，通常将消声材料与结构部件的至少一个部件区域粘接或者将隔板或塑料隔件引入到这种结构中。这些隔声件的特征在于，它们是被引入白车身中的部件，并且通过这些部件一方面确保了消声材料与结构部件之间的连接，另一方面确保了结构部件的声辐射的特别好的衰减。

DE 10 2010 012 722 AI公开了一种用于机动车的骨架结构，具有至少一个构造为加强柱的结构部件，该结构部件具有空腔。该空腔包括至少一个腔室，在该腔室中布置有结构元件，该结构元件具有内部结构，该内部结构具有大量另外的空腔。这些大量的空腔由泡沫结构形成，该泡沫结构由多孔金属泡沫形成。

EP 1 062 397 B1描述了一种包括两个盖板的双层板，在这两个盖板之间形成了中间空间，其中至少一个盖板被设计为尖凸板(Noppenblech)并且在其尖凸尖端与另一盖板焊接或钎焊。中间空间被以填充材料填充。优选使用塑料作为填充材料，在该填充材料中散布着分散的空心塑料小球。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于稳定由被连接的空心型材形成的空腔的加固件以及一种用于加固骨架结构的方法，该目的能够在有效利用安装空间的情况下改善隔声性能，并实现一种用于消耗能量的加固结构。

该目的通过具有权利要求1所述特征的加固件和通过具有权利要求7所述特征的用于加固骨架结构的方法来实现。在从属专利权利要求中给出了具有本发明的合适的改进方案的有利的设计方案。

为了提供一种用于稳定由被连接的空心型材形成的空腔的加固件，该加固件能够在有效利用安装空间的情况下改善隔音性能，并实现一种用于消耗能量的加固结构，设置了可延展/可膨胀/可变形(dehnbar)的护套和被包围在该可延展的护套中散料。散料如此设计，使其在活化温度的作用下膨胀并结合成质量块。可延展的护套如此设计，使其引起膨胀的散料的压缩和压力建立。

另外，提出了一种用于对具有至少一个由被连接的空心型材形成的空腔的骨架结构进行空腔加固的方法，该方法包括以下步骤：提供至少一个这种加固件。将所述至少一个加固件引入由被连接的空心型材形成的空腔中。将所述至少一个加固件加热到至少活化温度，从而使其散料膨胀并结合成质量块。

所产生的骨架结构的特征在于，至少一个空腔至少部分地填充有加固件。现有的空腔在功能上被利用，从而有效地利用了现有的安装空间，从而不需要额外的安装空间来用于空心型材或骨架结构的减震以及消耗碰撞能量。

此外，省去了以复杂方式制造各加固部分以及用于引入这些加固件的相关连接技术。另外，可以改善这些空心型材的声学特性，从而节省了隔板件及其成本。空心型材的壳可以形成对具有膨胀的散料的可延展的护套在构件壁部上的支撑。膨胀的散料在可延展的护套中被引入到车辆结构中，膨胀并硬化。同时，可以有利地使用喷漆炉中的现有的过程热。由此产生了轻质结构的车身结构或骨架结构，该轻质结构具有良好的固体声减弱效果。空心型材优选由复合材料或轻金属，如铝、镁等制成，或由金属合金制成。填充有消音和耗能的散料的可延展的护套理想地与形成空腔的空心型材相结合。这导致引入到空心型材或结构部件中的固体声的减少。借助于引入的多个加固件以及进而彼此分开的多个空腔(每个空腔都填充有加固件)不仅提高了骨架结构的刚性，而且还改善了声学性能和能量消耗。

在根据本发明的加固件的有利的设计方案中，散料作为颗粒状填充材料可以主要包括热固性或热塑性颗粒。替代地，散料作为颗粒状填充材料可以主要包括可膨胀材料与填料的混合物，该填料例如是膨胀气体、金属球、粘土球和/或铝颗粒。另外，可以在护套内布置蜂窝状加固部，该蜂窝状加固部可以被膨胀的散料包围。这意味着，散料在填装到护套中时环流优选三维的蜂窝状加固部，并且在膨胀过程之后将其包围。蜂窝状加固部例如可以通过纺织技术(像针织)或者通过成形工艺(像注射成型、金属浇注、吹塑或压制)来制造为闭孔的蜂窝体。散料可以有利地根据特定要求而调整、改变和组合。由于在可延展的护套中膨胀时的空间有限，所以形成了加固件的“皮肤(Haut)”，并且在活化温度下散料熔接成质量块。

在根据本发明的加固件的另一有利的设计方案中，可延展的护套的几何的基本形状可以与空腔的几何的形状相适配。

在根据本发明的加固件的另一有利的设计方案中，复合箔可以形成可延展的护套。另外，金属箔和/或织物覆盖层可以增强复合箔。

在根据本发明的方法的另一有利的设计方案中，质量块可以被设计成具有机械稳定作用。附加地或可替代地，质量块可以被设计成具有吸声作用。

在根据本发明的方法的另一有利设计方案中，可延展的护套可以在温度作用下在外侧熔化并且作为增附剂粘附在待加固的骨架结构上并且在冷却和固化之后加固该骨架结构。可以在涂装过程中在通过干燥炉期间加热增附剂。这意味着，在喷涂骨架结构时，通过过程热提供用于散料膨胀的活化热和/或用于可延展的护套的外侧的熔化热。

在根据本发明的方法的另一有利的设计方案中，至少两个加固件可以在空腔中通过连接元件彼此连接。在此，至少两个加固件可以具有共同的护套，该护套部分地未被散料填充，其中，该护套的未被填充散料的部分能够形成了所述至少两个加固件之间的连接元件。在该实施方案中，共同的护套设计为例如软管，其部分地被填充了散料，但是也具有没有散料的部分。

上面在说明书中提到的特征和特征的组合以及随后在附图说明中提到的和/或在附图中单独示出的特征和特征组合不仅能以各自指定的组合使用，而且还能以其他组合或单独使用，同时不脱离本发明的范围。因此，在附图中未明确示出或解释的，然而能从所述的实施方案中通过单独的特征组合得出和产生的实施方案也被视作为本发明所包括且公开。

附图说明

在附图中示出了本发明的实施例，并且在下面的说明中对其进行详细阐释。在附图中，相同的附图标记表示执行相同或类似功能的组件或元件。附图示出：

图1示出了骨架结构的第一实施例的连同用于稳定由被连接的空心型材形成的空腔的加固件的第一实施例的示意性剖视图；

图2示出了骨架结构的第二实施例的连同用于稳定由被连接的空心型材形成的空腔的加固件的第二实施例的示意性剖视图；

图3示出了骨架结构的第三实施例的连同用于稳定由被连接的空心型材形成的空腔的加固件的第三实施例的示意性剖视图；

图4示出了骨架结构的第四实施例的连同用于稳定由被连接的空心型材形成的空腔的加固件的第四实施例的示意性剖视图；以及

图5示出了骨架结构的第五实施例的连同用于稳定由被连接的空心型材形成的空腔的加固件的第五实施例的示意性剖视图。

具体实施方式

如图1至5所示，在示出的实施例中，骨架结构1、1A、1B、1C、1D、1E具有至少一个由被连接的空心型材3、5形成的空腔7、7A、7B、7C、7D、7E。在空腔中引入至少一个根据本发明的加固件10以用于稳定。

从图1至5还可以看出，用于稳定由被连接的空心型材3、5形成的空腔7、7A、7B、7C、7D、7E的加固件10分别包括可延展的护套12、12A、12B、12C、12D、12E以及包围在可延展的护套12、12A、12B、12C、12D、12E中的散料14。在此，散料14被设计成在活化温度的作用下膨胀并且结合成质量块。可延展的护套12、12A、12B、12C、12D、12E设计成使得引起膨胀的散料14的压缩和压力建立。

在所示的实施例中，膨胀的散料14被封入到可延展的护套12、12A、12B、12C、12D、12E中并且引入到骨架结构1、1A、1B、1C、1D、1E的待稳定的空腔7、7A、7B、7C、7D、7E中。从图1至图5还可以看出，各个可延展的护套12、12A、12B、12C、12D、12E的几何的基本形状与其中引入加固件10的相关空腔7、7A、7B、7C、7D、7E的几何的形状相适配。当在相应的骨架结构1、1A、1B、1C、1D、1E的涂装过程中通过干燥炉时，散料14膨胀并在可延展的护套12、12A、12B、12C、12D、12E内部膨胀期间由于空间有限所以熔接为质量块，该质量块至少部分地填充相关的空腔7、7A、7B、7C、7D、7E。图1至图5分别示出了在通过干燥炉之前、也就是说在散料14膨胀之前的加固件10。可延展的护套12、12A、12B、12C、12D、12E引起待膨胀的散料14的压缩和压力建立。因此无需额外地花费即可实现骨架结构1、1A、1B、1C、1D、1E的加固并且利用了整个安装空间。可延展的护套12、12A、12B、12C、12D、12E可以简单地保留在空心型材3、5的空腔7、7A、7B、7C、7D、7E中，起到对骨架结构1、1A、1B、1C、1D、1E进行额外的加固的作用。质量块被设计成起到机械稳定作用和/或吸声作用。

空心型材3、5例如各自包括两个半壳，它们形成了对具有膨胀的散料14的可延展的护套12、12A、12B、12C、12D、12E的支撑。空心型材3、5优选地由复合材料或由轻金属如铝、镁等制成，或由金属合金制成，并形成例如骨架结构1、1A、1B、1C、1D、1E的结构部件，如门槛、纵梁、横梁或立柱。由于重量轻，可延展的护套12、12A、12B、12C、12D、12E可以保留在空腔7、7A、7B、7C、7D、7E中，而不会显著增加骨架结构1、1A、1B、1C、1D、1E的重量。可延展的护套12、12A、12B、12C、12D、12E中的膨胀的散料14至少部分地填充空腔7、7A、7B、7C、7D、7E，而不造成结构加固的裂缝。在一个优选的实施方案中，可延展的护套12、12A、12B、12C、12D、12E粘附到空腔7、7A、7B、7C、7D的壁部上。

散料14可以根据特定的要求而调整、改变和组合。散料14例如作为颗粒状填充材料可以主要包括热固性或热塑性颗粒。替代地，散料14可以主要包括可膨胀材料与填料(如膨胀气体、金属球、粘土球和/或铝颗粒)的混合物。另外，可以将由膨胀的散料14包围的蜂窝状加固部布置在护套12内。

在示出的实施例中，复合箔形成可延展的护套12、12A、12B、12C、12D、12E。另外，金属箔和/或织物覆盖层可以增强复合箔。在示出的实施例中，可延展的护套12、12A、12B、12C、12D、12E在温度作用下在外侧熔化并且作为增附剂粘附在待加固的骨架结构1、1A、1B、1C、1D、1E上。在冷却之后，可延展的护套12、12A、12B、12C、12D、12E固化在空腔7、7A、7B、7C、7D、7E的壁部上或待加固的骨架结构1、1A、1B、1C、1D、1E上并且额外地对其进行加固。织物层可以针对性地利用由玻璃、煤、聚芳酰胺或金属制成的增强纤维来增强，这些增强纤维沿载荷方向延伸。

根据本发明的用于对具有至少一个由被连接的空心型材3、5形成的空腔7的骨架结构1进行空腔加固的方法包括以下步骤：提供至少一个上述加固件10。将至少一个加固件10引入由被连接的空心型材3、5形成的空腔7、7A、7B、7C、7D、7E中。将至少一个加固件10加热到至少活化温度，从而使其散料14膨胀并结合成质量块。

在示出的实施例中，对加固件10的加热优选在骨架结构1、1A、1B、1C、1D、1E的涂装过程中在穿过干燥炉期间进行。

从图1还可以看出，在示出的第一实施例中，骨架结构1包括连接结点1A，在该连接结点处第一空心型材3与第二空心型材5连接。从图1还可以看出，形成的空腔7A和填充有散料14的可延展的护套12A均具有T形形状。由于可延展的护套12A的这种几何的基本形状，加固件10不会在连接结点1A中滑动。

从图2还可以看出，在示出的第二实施例中，骨架结构1包括具有折弯部1B的空心型材3。从图2还可以看出，形成的空腔7B和填充有散料14的可延展的护套12B分别同样具有折弯部1B。由于可延展的护套12B的这种几何的基本形状，加固件10不会在折弯部1B中滑动。

从图3中还可以看出，在示出的第三实施例中，骨架结构1包括具有变窄部1C的空心型材3。从图3中还可以看出，形成的空腔7C和填充有散料14的可延展的护套12C分别同样具有变窄部1C。由于可延展的护套12C的这种几何的基本形状，加固件10不会在变窄部1C中滑动。

从图4还可以看出，在示出的第四实施例中，骨架结构1包括构造为直线支撑件1D的空心型材3。从图4也可以看出，填充有散料14的可延展的护套12D在所形成的空腔7D的壁部上在两个固定点16处被预固定，使得加固件10不会在支撑件1D中滑动。

从图5还可以看出，与第四实施例类似，在示出的第五实施例中，骨架结构1包括构造为直线支撑件1E的空心型材3。从图5还可以看出，在示出的实施例中在空腔7E中布置了多个加固件10，这些加固件经由连接元件18彼此连接。两个相邻的加固件10之间的距离可以通过连接元件18的长度来预先规定。在所示的第五实施例中，三个加固件10的共同的护套12E被构造为软管，该软管部分地被散料14填充。未填充散料14的软管部分被粘接或熔接并形成了在两个相邻的加固件10之间的连接元件18。

在本发明的实施方案中，可以有利地省去用于制造和接合加固件、隔板件的附加工作步骤，从而可以经济地制造骨架结构或加固件。本发明的实施方案能够用于壳式结构的、立体框架构造的和无骨架承载式结构的车身，然而也能够用于结构加固的型材和防撞管。

附图标记列表：

1 骨架结构

1A 连接结点

1B 折弯部

1C 变窄部

1D、1E 支撑件

3 第一空心型材

5 第二空心型材

7、7A、7B、7C、7D、7E 空腔

10 加固件

12、12A、12B、12C、12D、12E 可延展的护套

14 散料

16 固定点

18 连接元件

Claims (12)

1.一种用于稳定由被连接的空心型材(3、5)形成的空腔(7)的加固件(10)，包括：

-可延展的护套(12)，以及

-被包围在所述可延展的护套(12)中的散料(14)，其中，散料(14)被设计成在活化温度的作用下膨胀并结合成质量块，其中，可延展的护套(12)被设计成引起膨胀的散料(14)的压缩和压力建立。

2.根据权利要求1所述的加固件(10)，其特征在于，散料(14)作为颗粒状填充材料主要包括热固性或热塑性颗粒，或者主要包括可膨胀材料与填料的混合物，该填料例如是膨胀气体、金属球、粘土球和/或铝颗粒。

3.根据权利要求1或2所述的加固件(10)，其特征在于，在护套(12)内布置蜂窝状加固部，该蜂窝状加固部被膨胀的散料(14)包围。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的加固件(10)，其特征在于，可延展的护套(12)的几何的基本形状与空腔(7)的几何的形状相适配。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的加固件(10)，其特征在于，复合箔形成可延展的护套(12)。

6.根据权利要求5所述的加固件(10)，其特征在于，金属箔和/或织物覆盖层增强复合箔。

7.一种用于对具有至少一个由被连接的空心型材(3、5)形成的空腔(7)的骨架结构(1)进行空腔加固的方法，该方法包括以下步骤：

-提供至少一个加固件(10)，所述至少一个加固件根据权利要求1至6中至少一项构造，

-将所述至少一个加固件(10)引入由被连接的空心型材(3、5)形成的空腔(7)中，

-将所述至少一个加固件(10)加热到至少活化温度，从而使加固件的散料(14)膨胀并结合成质量块。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述质量块被设计成具有机械稳定作用和/或吸声作用。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，可延展的护套(12)在温度作用下在外侧熔化并且作为增附剂粘附在待加固的骨架结构(1)上并且在冷却和固化之后加固该骨架结构。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其特征在于，至少一个加固件(10)的加热在涂装过程中在通过干燥炉期间进行。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的方法，其特征在于，至少两个加固件(10)在空腔(7)中通过连接元件(18)彼此连接。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述至少两个加固件(10)具有共同的护套(12)，该护套部分地未被散料(14)填充，其中，该护套(12)的未被散料(14)填充的部分形成了所述至少两个加固件(10)之间的连接元件(18)。

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