CN112135768A - 绝缘元件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于使机动车中的结构元件绝缘的绝缘元件,所述绝缘元件包括基本元件、附加元件和固定元件。基本元件具有第一联接元件和可膨胀材料。附加元件具有第二联接元件和可膨胀材料。基本元件和附加元件通过所述联接元件彼此连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于绝缘机动车中的结构元件的绝缘元件。本发明还涉及一种用于绝缘机动车中的结构元件的方法。
背景技术
在许多情况下,部件、如交通工具、尤其是水上或陆上车辆或飞机的车身和/或框架具有带空腔的结构,以实现轻量化结构。但这些空腔引起各种问题。必须根据空腔的类型将其密封以防止可导致部件腐蚀的水分和污垢进入。通常还希望显著增强空腔和因此部件,但要保持低重量。一般也需要使空腔和因此部件稳定,以减少噪声,否则噪声会沿着空腔或穿过其传播。这些空腔中的许多空腔形状不规则或尺寸狭窄,使其难以正确密封、增强和减振。
因此,尤其是在汽车制造中以及在飞机和轮船制造中使用密封元件(英文:baffle)来密封和/或声学隔离空腔,或者使用增强元件(英文:reinforcer)来增强空腔。
在图1中示意性示出汽车的车身。车身10具有带空腔的不同结构、如柱14和支架或支柱12。这种具有空腔的结构元件12、14通常借助密封和/或增强元件16密封或增强。
迄今已知的密封和/或增强元件的缺点在于必须针对每种车身形状和车身的每个空腔生产单独适配的元件。这导致高的开发和制造成本并且在较小的车辆系列时尤为不利。
发明内容
因此,本发明的任务在于提供一种用于使机动车中的结构元件绝缘的、改进的绝缘元件,其避免了现有技术的缺点。绝缘元件尤其是应在小批量的情况下具有经济优势并且总体上降低了绝缘元件的开发和制造成本。
所述任务通过一种用于使车辆中的结构元件绝缘的绝缘元件来解决,该绝缘元件包括:具有第一联接元件的基本元件,该基本元件包括可膨胀材料;具有第二联接元件的附加元件,该附加元件包括可膨胀材料;和用于将绝缘元件固定在结构元件中的固定元件;基本元件和附加元件通过所述联接元件彼此连接。
该解决方案的优点在于基本元件由此可用于各种应用情况。通过将基本元件与不同的附加元件组合可以成套工具的方式提供用于结构元件中的不同空腔的绝缘元件。由于附加元件的设计可极为不同,因此即使对结构元件中的各种不同形状的空腔也可借助相同的基本元件和与之组合的不同附加元件进行绝缘。
本发明的核心思想在于首先提供基本元件。在此例如这样设计基本元件,使得其可用于绝缘结构元件中的小的、规则形状的空腔。现在为该基本元件添加一个或多个附加元件,这些附加元件可根据需要用于结构元件的具体(可能是不规则形状的)空腔。因此基本元件可大量生产并且附加元件例如可通过有利的制造方法(尤其是通过挤出或共挤出)制造。因此,即使对于少量生产或测试试验等也可将因大量生产而可低成本地制造的基本元件与可低成本地制造的附加元件组合。因此,与必须为每个空腔生产单独制造的绝缘元件相比可实现较低的总成本。
术语“绝缘元件”或“绝缘”或“绝缘的”在本发明中包括用于隔离和/或封闭和/或增强和/或绝缘结构元件的元件或结构或方法步骤。这种绝缘元件的这些不同特性可单独或彼此结合地出现。
在一种示例性实施方式中,这样构造第一联接元件和第二联接元件,使得所述联接元件在彼此连接的状态中通过形锁合彼此连接。
在一种示例性实施方式中,第一联接元件和第二联接元件构造为夹子和开口,使得所述联接元件可彼此卡扣。
在一种替代实施方式中,这样构造第一联接元件和第二联接元件,使得所述联接元件在彼此连接的状态中通过力锁合彼此连接。
在一种示例性实施方式中,第一联接元件和第二联接元件构造为磁性元件,使得所述联接元件可通过磁力相互连接。
在一种示例性实施方式中,基本元件和附加元件分别具有两个或更多个联接元件,使得基本元件和附加元件在两个或更多个位置上彼此连接。
设置两个或更多个联接元件的优点在于:附加元件由此不能相对于基本元件扭转。设置两个联接元件尤为有利,因为一方面这确保了简单的操作,并且另一方面可实现基本元件与附加元件之间可靠且防扭转的连接。
在一种示例性实施方式中,基本元件构造成没有载体的。
在一种替代实施方式中,基本元件具有载体,可膨胀材料设置在所述载体上。
设置这种载体的优点在于:由此可更好地控制可膨胀材料的膨胀特性。载体在可膨胀材料的膨胀期间稳定可膨胀材料并且根据载体的设计可将膨胀引导向希望方向。
在一种示例性实施方式中,载体具有第一板,并且可膨胀材料设置在该第一板的一侧上或第一板的两侧上。
在一种示例性扩展方案中,载体具有第二板,并且可膨胀材料至少设置在第一板和第二板之间。
设置这种板作为载体的组成部件具有以下优点:为可膨胀材料的膨胀提供了稳定的基础。
在一种示例性实施方式中,第一板和/或第二板具有开口,这样设置这些开口,使得可膨胀材料在膨胀时可穿过这些开口膨胀。
在一种示例性实施方式中,基本元件通过注塑方法制造。
在一种示例性扩展方案中,基本元件通过双组分注塑方法制造。
由于基本元件可大量生产,因此注塑方法特别适合于制造基本元件,因为在注塑方法中成本在大量生产中显著下降。因而可以此方式成本有效地制造基本元件。
在一种示例性实施方式中,基本元件具有大致长方体的形状。
在一种示例性替代实施方式中,基本元件具有大致圆柱体的形状。
在另一种示例性的替代实施方式中,基本元件具有大致锥体的形状。
在一种示例性扩展方案中,基本元件具有大致旋转锥的形状。
在一种示例性实施方式中,附加元件的长度至少是基本元件长度的两倍。
在一种示例性扩展方案中,附加元件的长度至少是基本元件长度的三倍。
设置与基本元件相比较长的附加元件的优点在于:可通过附加元件到达待填充泡沫的空腔的远角或难以接近的副腔。
在一种示例性实施方式中,附加元件通过挤出方法制造。
在一种示例性扩展方案中,附加元件通过共挤出方法制造。
为附加元件使用挤出方法的优点在于:即使在少量生产的情况下也可通过挤出方法实现较低成本,因为不必为挤出方法制造昂贵的模具。
在一种示例性实施方式中,附加元件具有载体。
在附加元件中设置载体的优点在于:由此可膨胀材料在膨胀期间仍可由载体支撑。从而可膨胀材料能够更有针对性地膨胀,使得一方面可更好地以泡沫填充空腔并且另一方面可在使用最少的可膨胀材料情况下获得最大的效果。
在一种示例性扩展方案中,载体完全集成在附加元件的可膨胀材料中。
在一种替代扩展方案中,载体和可膨胀材料层状地构造。
在一种示例性实施方式中,附加元件具有细长的横截面。
在一种示例性实施方式中,附加元件具有基本上笔直的横截面。
在一种替代的示例性实施方式中,附加元件具有曲折的或弯曲的或波浪形的或锯齿状的横截面。
在一种示例性实施方式中,固定元件构造为单独的元件。
在一种替代实施方式中,固定元件与基本元件的载体一体地构造。
在另一种替代实施方式中,固定元件与附加元件的载体一体地构造。
在一种示例性实施方式中,固定元件与第一联接元件或第二联接元件一起构造为双夹。
第一联接元件或第二联接元件与固定元件的这种组合具有以下优点:由此可节省材料成本,因为通过组合部件既可实现将绝缘元件固定在结构元件中的功能又可实现基本元件与附加元件的连接。
在一种示例性实施方式中,固定元件构造为夹子。
在一种替代的示例性实施方式中,固定元件构造为焊接接片。
在另一种替代实施方式中,固定元件构造为磁性材料。
在另一种替代的示例性实施方式中,固定元件构造为粘结剂。
在一种示例性实施方式中,基本元件与第一附加元件和第二附加元件连接。
在一种示例性扩展方案中,第一附加元件和第二附加元件设置在基本元件的同一侧上。
在一种替代扩展方案中,第一附加元件和第二附加元件设置在基本元件的不同侧上、尤其是设置在基本元件的相对置侧上。
作为可膨胀材料原则上可使用任何可发泡的材料。该材料在此可具有或不具有增强性能。通常,可发泡材料热发泡或通过湿度或电磁辐射发泡。
这种可膨胀材料通常具有化学或物理发泡剂。化学发泡剂是在温度、湿度或电磁辐射的影响下分解的有机或无机化合物,其中至少一种分解产物是气体。作为物理发泡剂例如可使用在温度升高时变为气态聚集状态的化合物。由此化学和物理发泡剂均能在聚合物中产生泡沫结构。
优选可膨胀材料是热发泡的,在此使用化学发泡剂。偶氮二甲酰胺、磺酰肼、碳酸氢盐或碳酸盐适合用作化学发泡剂。适合的发泡剂例如还可以商品名从荷兰阿克苏诺贝尔(Akzo Nobel)公司购得或以商品名从美国Chemtura公司购得。
发泡所需的热量可通过外部或内部热源、如放热化学反应引入。可发泡材料优选在≤160℃、尤其是在80℃至150℃、优选在90℃至140℃的温度下可发泡。
适合的可膨胀材料例如是在室温下不流动的单组分环氧树脂体系,该体系尤其具有提高的抗冲击性并且包含触变剂、如二氧化硅气凝胶或纳米粘土。这种环氧树脂体系例如包含20至50重量百分比的液体环氧树脂、0至30重量百分比的固体环氧树脂、5至30重量百分比的抗冲击改性剂、1至5重量百分比的物理或化学发泡剂、10至40重量百分比的填料、1至10重量百分比的触变剂和2至10重量百分比的热活化硬化剂。基于丁腈橡胶或聚醚多元醇聚氨酯的衍生物、核-壳聚合物和本领域技术人员已知的类似体系的反应性液态橡胶适合用作抗冲击改性剂。
同样适合的可膨胀材料是包含发泡剂的单组分聚氨酯组合物,其由包含OH基的结晶聚酯与其它多元醇、优选聚醚多元醇和具有嵌段异氰酸酯基的多异氰酸酯的混合物构成。结晶聚酯的熔点应≥50℃。多异氰酸酯的异氰酸酯基团可例如被亲核剂(例如己内酰胺、酚类或苯并恶酮)阻断。此外,例如用于例如粉末涂料技术中的嵌段多异氰酸酯也是适合的并且例如那个以商品名BF 1350和BF 1540从德国Degussa有限公司购得。作为异氰酸酯也可使用所谓的封装或表面去活化的多异氰酸酯,其是本领域技术人员已知的并且例如在EP 0204970中被描述。
此外,例如在WO 2005/080524A1中所描述的、包含发泡剂的双组分环氧/聚氨酯组合物也适合用作可膨胀材料。
此外,包含发泡剂的乙烯-乙酸乙烯酯组合物也适合用作可膨胀材料。
在一种示例性实施方式中,可膨胀材料具有800%至4000%、优选1000%至3000%、特别优选1500%至3000%的膨胀率。
具有这种膨胀率的可膨胀材料具有以下优点:由此可实现结构元件相对于液体和声音的可靠密封或绝缘。
在一种示例性实施方式中,可膨胀材料构造为温度诱导材料。
这具有下述优点:由此可使用炉子来烘烤浸涂液,以使可膨胀材料膨胀并且由此将空腔绝缘。从而不需要额外的工作步骤。
载体可由任意材料制成。优选的材料是塑料、尤其是聚氨酯、聚酰胺、聚酯和聚烯烃、优选是耐高温聚合物、如聚(苯醚)、聚砜或聚醚砜,它们尤其也是发泡的;金属、尤其是铝和钢;或生长的有机材料、尤其是木材或其它(压制)纤维材料或类玻璃材料或陶瓷材料;尤其是发泡的此类材料;或这些材料的任意组合。特别优选使用聚酰胺、尤其是聚酰胺6、聚酰胺6,6、聚酰胺11、聚酰胺12或其混合物。
此外,载体可具有任意构造和任意结构。它例如可以是实心的、空心的或发泡的或具有网格状结构。载体的表面通常可以是光滑的、粗糙的或结构化的。
在可膨胀材料位于载体上的绝缘元件中,制造方法根据载体是否由可通过注塑加工的材料制成而相应不同。如果是这种情况,则通常使用双组分注塑方法。在此首先注射第一组分、在此情况下为载体。在该第一组分凝固之后,扩大或调整模具中的型腔、或将制成的注塑件放置到新的模具中并通过第二注射单元将第二组分、在此情况下为可膨胀材料注射到第一组分上。
如果载体由不能通过注塑方法生产的材料、如金属制成,则将载体放置在相应的模具中并将可膨胀材料注射到载体上。当然,也可使用特殊的固定装置或固定方法将可膨胀材料固定到载体上。
此外,也可通过其它方法、如通过挤出来制造载体。
在一种示例性实施方式中,载体和可膨胀材料以共挤出方法在一个步骤中制成。可将共挤出物切成一定长度以制造基本元件或附加元件。
开头所提任务还通过一种机动车中的系统来解决,该系统包括:具有空腔的结构元件;和如上所述的绝缘元件,所述绝缘元件设置在结构元件的空腔中。
在一种示例性实施方式中,结构元件是机动车车身的柱或支架或支柱的区段。
开头所提任务还通过一种用于使机动车中的结构元件绝缘的方法来解决,该方法包括下述步骤:提供具有空腔的结构元件;将基本元件与附加元件连接以形成绝缘元件,所述基本元件包括可膨胀材料并且附加元件包括可膨胀材料;将绝缘元件设置在结构元件的空腔中;使可膨胀材料膨胀,由此结构元件的横截面基本上被具有膨胀后的材料的绝缘元件封闭。
在一种示例性实施方式中,当将绝缘元件设置在结构元件的空腔中时,绝缘元件的固定元件卡扣到结构元件的开口中。
在一种示例性实施方式中,当可膨胀材料膨胀时,绝缘元件承受升高的温度。
在一种示例性扩展方案中,在此将绝缘元件加热到至少120℃。
在一种示例性实施方式中,在将绝缘元件设置在结构元件的空腔中之前,将基本元件与附加元件连接。
在一种示例性实施方式中,所述方法借助上述绝缘元件来实施。
附图说明
下面基于实施例并参考示意图阐述本发明的细节和优点。附图如下:
图1示出根据现有技术的车身的示例性图示;
图2a至图2c示出示例性绝缘元件的示意图,该绝缘元件设置在结构元件中并膨胀;
图3a至3f示出示例性基本元件的示意图;
图4a至图4e示出示例性附加元件的示意图;并且
图5a至图5c示出示例性绝缘元件的示意图。
具体实施方式
图2a至图2c示例性示出如何将绝缘元件16设置在结构元件12、14中以及如何通过可膨胀材料13的膨胀利用膨胀后的材料13'填充或封闭结构元件12、14的空腔。
在图2a中首先仅示出绝缘元件16。该绝缘元件16包括一个基本元件2、一个附加元件3和一个固定元件4。基本元件包括第一联接元件6,其在本实施例中构造为双夹的一部分,并且附加元件3包括第二联接元件7,其在本实施例中构造为可膨胀材料13中的开口。
在本实施例中,基本元件2和附加元件3均构造成没有载体的。
在本实施例中,为了连接基本元件2与附加元件3,使用具有锚固件的夹子形式的第一联接元件6。通过将该具有锚固件的夹子6穿过基本元件2的可膨胀材料13中的开口并且也穿过附加元件3中的可膨胀材料13中的开口,将基本元件2和附加元件3彼此连接。
从图2a可以看出,基本元件2具有长度8并且附加元件3具有长度9。在本实施例中,附加元件3的长度9是基本元件2长度8的两倍以上。
图2b示出如何将该绝缘元件16固定在结构元件12、14中。在此连接固定元件4与结构元件12、14。在本实施例中,固定元件4与第一联接元件6一起构造为双夹的组成部分。为了连接绝缘元件16与结构元件12、14,将固定元件4的夹子穿过结构元件12、14中的开口,使得绝缘元件16被卡扣在结构元件12、14中。
在图2b中示出在基本元件2和附加元件3的可膨胀材料13膨胀之前的绝缘元件16。
然后在图2c中示出可膨胀材料13膨胀之后的情况。膨胀后的材料13'封闭或填充结构元件12、14的整个空腔。在此情况下,不仅基本元件2的膨胀后的材料13'而且附加元件3的膨胀后的材料13'均处于膨胀状态中。
在图3a至3f中示出基本元件2的各种实施例。在这些实施例中,除了可膨胀材料13之外,基本元件2还分别具有载体11。
在图3a中载体11具有十字形横截面,其被锚固在可膨胀材料13中。在该十字形载体11上构造有用于与附加元件连接(在该图中未示出)的第一联接元件6。
在图3b中基本元件2也构造有载体11和设置在其上的可膨胀材料13。在本实施例中,基本元件2具有两个第一联接元件6,这两个第一联接元件都作为磁性材料集成在载体11中。此外,在载体11上设置有一个固定元件4,该固定元件在本实施例中构造为焊接接片。
在图3c中示出基本元件2的另一种实施例。在本实施例中,不仅夹子形式的第一联接元件6而且同样设计成夹子形式的固定元件4均成形在载体11上。
在图3d中示出另一种示例性基本元件2。在本实施例中,基本元件2的载体11具有第一板和第二板。可膨胀材料13在此设置在载体11的所述板之间。此外,第一联接元件6和固定元件4以双夹的形式成形在基本元件2的载体11上。
在图3e中示出另一种示例性基本元件2。在本实施例中,可膨胀材料13基本上被载体11包围。在此载体11具有开口,可膨胀材料13可在膨胀时穿过这些开口膨胀。此外,焊接接片形式的固定元件4和夹子形式的第一联接元件6均设置在载体11上。
在图3f中示出另一种示例性基本元件2。在本实施例中,基本元件2仍具有可膨胀材料13和载体11。在本实施例中,载体11包括第一板和第二板。在此固定元件4设置在第一板上并且第一联接元件6设置在载体11的第二板上。
在图4a至4e中示出附加元件3的不同实施例。
在图4a中示出第一种示例性附加元件3。该附加元件3包括可膨胀材料13,但没有载体。在本实施例中,第二联接元件7构造为可膨胀材料13中的开口。
在图4b中示出第二种示例性附加元件3。与图4a中的附加元件3不同,该附加元件3除了可膨胀材料13之外还具有载体11。设计为夹子的第二联接元件7成形在该载体11上。可膨胀材料13层状地设置在载体11的两侧上。
在图4c中示出附加元件3的第三种示例性实施例。该附加元件3具有载体11,第二联接元件7以及固定元件4设置在该载体11上。可膨胀材料13设置在载体11的弯曲端部上并且在该弯曲端部上完全包围载体11。
在图4d中示出附加元件3的第四种实施例。在本实施例中,附加元件3除了可膨胀材料13之外还具有被可膨胀材料13完全包围的载体11。在本实施例中,第二联接元件7构造为可膨胀材料13中的开口。
在图4e中示出附加元件3的第五种实施例。在本实施例中,载体11和可膨胀材料13层状并排地设置。第二联接元件7构造为开口,这些开口既延伸穿过载体11又延伸穿过可膨胀材料13。这种附加元件3例如可通过共挤出方法制造。
在图5a至5c中示出各种示例性的绝缘元件16。
在图5a中示出一种绝缘元件16,其除了基本元件2和固定元件4之外还包括第一附加元件3.1和第二附加元件3.2。在本实施例中,所述附加元件3.1、3.2构造为细长的可膨胀材料13,但都没有载体。基本元件2的第一联接元件6构造为夹子,其卡扣在附加元件3.1、3.2的构造为开口的第二联接元件7中。
在图5b中示出另一种示例性绝缘元件16。在该绝缘元件中,不仅基本元件2而且附加元件3除了可膨胀材料13之外均具有载体11。在本实施例中,固定元件4成形在附加元件3的载体11上。在本实施例中,联接元件6、7构造有至少一个粘结剂层,该粘结剂层将基本元件2和附加元件3的载体11彼此粘合。
在图5c中示出另一种示例性绝缘元件16。在本实施例中,基本元件2具有载体11,但附加元件3没有载体。夹子形式的固定元件4成形在基本元件2的载体11上。此外,两个夹子形式的第一联接元件6构造在基本元件2的载体11上,所述第一联接元件卡扣在第二联接元件7中,所述第二联接元件构造为附加元件3的可膨胀材料13中的开口。
附图标记列表
1 系统
2 基本元件
3 附加元件
3.1 第一附加元件
3.2 第二附加元件
4 固定元件
6 第一联接元件
7 第二联接元件
8 基本元件的长度
9 附加元件的长度
10 车身
11 载体
12 结构元件
13 可膨胀材料
13' 膨胀后的材料
14 结构元件
16 绝缘元件
Claims (15)
1.一种用于使机动车中的结构元件(12、14)绝缘的绝缘元件(16),所述绝缘元件(16)包括:
具有第一联接元件(6)的基本元件(2),该基本元件(2)包括可膨胀材料(13);
具有第二联接元件(7)的附加元件(3),该附加元件(3)包括可膨胀材料(13);和
用于将绝缘元件(16)固定在结构元件(12、14)中的固定元件(4);
基本元件(2)和附加元件(3)通过所述联接元件(6、7)彼此连接。
2.根据权利要求1所述的绝缘元件(16),其特征在于,所述第一联接元件(6)和第二联接元件(7)构造为夹子和开口,使得所述联接元件(6、7)能彼此卡扣。
3.根据前述权利要求中任一项所述的绝缘元件(16),其中,所述基本元件(2)和附加元件(3)分别具有两个或更多个联接元件(6、7),使得基本元件(2)和附加元件(3)在两个或更多个位置上彼此连接。
4.根据前述权利要求中任一项所述的绝缘元件(16),其中,所述基本元件(2)具有载体(11),可膨胀材料(13)设置在该载体上。
5.根据权利要求4所述的绝缘元件(16),其中,所述载体(11)具有第一板,并且可膨胀材料(13)设置在该板的一侧上或该板的两侧上。
6.根据权利要求5所述的绝缘元件(16),其中,所述载体(11)具有第二板,并且可膨胀材料(13)至少设置在第一板和第二板之间。
7.根据前述权利要求中任一项所述的绝缘元件(16),其中,所述基本元件(2)通过注塑方法制造。
8.根据前述权利要求中任一项所述的绝缘元件(16),其中,所述附加元件(3)的长度(9)至少是基本元件(2)长度(8)的两倍。
9.根据前述权利要求中任一项所述的绝缘元件(16),其中,所述附加元件(3)通过挤出方法制造。
10.根据前述权利要求中任一项所述的绝缘元件(16),其中,所述附加元件(3)具有载体(11)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的绝缘元件(16),其中,所述固定元件(4)构造为单独的元件或与基本元件(2)的载体(11)一体地或与附加元件(3)的载体一体地构造。
12.根据前述权利要求中任一项所述的绝缘元件(16),其中,所述固定元件(4)与第一联接元件(6)或第二联接元件(7)一起构造为双夹。
13.一种机动车中的系统(1),该系统(1)包括:具有空腔的结构元件(12、14);和根据权利要求1至12中任一项所述的绝缘元件(16),所述绝缘元件(16)设置在结构元件(12、14)的空腔中。
14.一种用于使机动车中的结构元件(12、14)绝缘的方法,该方法包括下述步骤:
提供具有空腔的结构元件(12、14);
将基本元件(2)与附加元件(3)连接以形成绝缘元件(16),所述基本元件(2)包括可膨胀材料(13)并且附加元件(3)包括可膨胀材料(13);
将绝缘元件(16)设置在结构元件(12、14)的空腔中;
使可膨胀材料(13)膨胀,由此结构元件(12、14)的横截面基本上被具有膨胀后的材料(13')的绝缘元件(16)封闭。
15.根据权利要求14所述的方法,其中,所述方法借助根据权利要求1至12中任一项所述的绝缘元件(16)来实施。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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