CN112585056A - 用于绝缘结构元件的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于将机动车中的结构元件绝缘的系统，该系统包括一个结构元件，该结构元件具有第一构件和第二构件，这些构件在第一接合处上和第二接合处上接合在一起并且构成一个空腔。系统此外包括一个设备，该设备具有支撑体和第一可膨胀的粘合材料，其中支撑体通过一个紧固元件设置在结构元件的第一构件上。系统此外包括第二可膨胀的粘合材料，该粘合材料设置在结构元件的第二构件上。在此，第一可膨胀的粘合材料和第二可膨胀的粘合材料构成和设置成，使得设备和第二可膨胀的粘合材料在粘合材料膨胀之后基本上完全填充结构元件的横截面。

Description

用于绝缘结构元件的系统
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系统。此外，本发明还涉及一种将机动车中的结构元件绝缘的方法。
背景技术
经常，运输和输送工具(尤其是水上交通工具或陆上交通工具或空中交通工具)的构造元件(例如车身和/或框架)具有带有空腔的结构，以便能够实现轻量化的构造。然而，这些空腔导致各种不同的问题。按照空腔的类型，所述空腔必须被密封用以防止可能导致构造元件受到腐蚀的湿气和污物的进入。也经常期望的是，显著加强空腔以及因此构造元件，但保持小的重量。经常也需要的是，稳定空腔以及因此构造元件，以便减少否则会沿着空腔或者穿过空腔传播的噪声。这些空腔中的许多都具有不规则的形状或者狭小的尺寸，从而使对其恰当地密封、加强和隔离变得困难。
因此，尤其在汽车制造中、飞机制造和游艇制造中使用密封元件(英语：baffle)，以便对空腔进行密封和/或声学隔离，或者使用加强元件(英语：reinforcer)，以便对空腔进行加强。
在图1中示意性地示出汽车车身。在此，所述车身10具有带有空腔的不同结构，例如柱14和支架或支柱12。这些具有空腔的结构元件12、14通常利用密封元件和/或加强元件16进行密封或加强。
图2a和2b示意性地示出了一个用于将机动车中的开口或者空腔密封封闭和/或加强封闭的已知方案。在此，图2a示出了粘合材料13膨胀前的设备16。图2b示出了同一个设备16作为系统1的组成部分，然而在粘合材料13膨胀之后，即具有已经膨胀的粘合材料13’。
设备16位于车身结构的空腔中，如其例如在图1中示出的那样。在图2a和2b中示意性地示出了车身的这样的结构元件12、14的一个部段。设备16包括一个支撑体11，该支撑体具有边缘区域21。粘合材料13在此基本上设置在支撑体11的这个边缘区域21上。
在粘合材料13膨胀之前，在设备16与结构元件12、14之间存在一个间隙。这个间隙使对结构元件12、14进行涂层成为可能，用以实现结构元件12、14的防腐。在进行涂层之后，粘合材料13通常通过热作用膨胀，其中膨胀的粘合材料13’因此将设备16与结构元件12、14之间的间隙封闭。此外，通过粘合材料13的膨胀同时还实现了将设备16’固定在结构元件12、14中。一个这样紧固在结构元件12、14中的设备16’一方面加强了结构元件12、14，另一方面将结构元件12、14中的空腔封闭。
迄今已知的密封件和/或加强件的缺点是：在大多数情况中必须为每个车身形状和为车身的每个空腔制作一个单独匹配的元件。这造成高的开发成本和制造成本，并且特别是在车辆系列较小的情况中是不利的。
此外，已知的密封件和/或加强件具有缺点：它们常常只能非充分地对复杂的空腔中不易接近的区域进行密封或者加强。
发明内容
因此本发明的目的是提供一种用于将机动车中的结构元件绝缘的改进的系统，该系统避免现有技术的缺点。该系统特别是在小批量生产的情况下应该具有经济优势并且总体上降低开发费用和生产费用。此外，应该保证对空腔的不易接近的部段更好的填充。
这个目的通过一种用于将机动车中的结构元件绝缘的系统得以实现，该系统包括：一个结构元件，该结构元件具有第一构件和第二构件，这些构件在第一接合处上和在第二接合处上接合在一起，并且结构元件构成空腔；一个设备，该设备具有支撑体和第一可膨胀的粘合材料，支撑体通过紧固元件设置在结构元件的第一构件上；和第二可膨胀的粘合材料，该第二可膨胀的粘合材料设置在结构元件的第二构件上，第一可膨胀的粘合材料和第二可膨胀的粘合材料处于未膨胀的状态中并且构成和设置成，使得所述设备和第二可膨胀的粘合材料在膨胀之后基本上完全填充结构元件的横截面。
这个解决方案首先具有优点：通过一个这样的、具有一个唯一的标准化的设备的系统能够将各种不同的结构元件绝缘。在此，具有第一可膨胀的粘合材料的设备特别是填充结构元件中的空腔的大部分。第二可膨胀的粘合材料特别是使用在空腔的利用设备不易接近和因此不易填充的区域中。由于将第二可膨胀的粘合材料单独地和直接地施加在结构元件上，所以能够使第二可膨胀的粘合材料的用量和轮廓单独地与相应的结构元件相匹配。因此不必为各种不同的结构元件或者为结构元件的各种不同的空腔制造个性化的设备，而是利用一个标准化的设备或者利用几个不多的标准化的设备与第二可膨胀的粘合材料配合就能够覆盖大量各种不同的结构元件。
本发明的中心思想在于：首先提供一个设备，该设备可以用于将结构元件的标准化的空腔绝缘。现在给这个设备添加第二可膨胀的粘合材料，该第二可膨胀的粘合材料根据需要可以用于结构元件的一个特有的(在某些情况下不规则成形的)空腔。因此可以大量地制作设备，并且可以利用经济的制作方法和涂敷方法(特别是通过泵送或者挤出)将第二可膨胀的粘合材料置入结构元件中。因此，与必须为每个空腔制造一个单独制作的设备相比，能够实现较低的总成本。此外，通过灵活使用第二可膨胀的粘合材料能够实现对空腔的不易接近的区域更好的填充。
表述“绝缘”或者“已绝缘的”结合本发明包括用于对结构元件进行隔离和/或封闭和/或加强和/或消除噪声和/或绝缘的元件或者功能或者结构或者方法步骤。这样的绝缘的这些各种性能在此可以单独或者相互组合存在。
结构元件包括至少一个第一构件和一个第二构件，这些构件在第一接合处上和在第二接合处上接合在一起并且因此构成一个空腔。在此，结构元件的第一和第二构件可以分别由一个元件或者由多个元件构成。因此结构元件也可以具有两个以上的接合处。
在一个示例性的实施方式中，系统包括多个具有支撑体和第一可膨胀的粘合材料的设备。例如系统包括两个设备、三个设备、四个设备、五个设备、两个以上的设备、三个以上的设备、四个以上的设备或者五个以上的设备。
在此，不仅这些多个设备的轮廓，而且其材料可以分别为相同的或者不同的。
因此第一设备的支撑体和第二设备的支撑体例如可以具有相同的或者不同的轮廓，并且第一设备的第一可膨胀的材料和第二设备的第一可膨胀的材料例如在激活状态中可以具有相同的或者不同的膨胀率或成分或弹性模量。
在一个示例性的实施方式中，设备具有一个紧凑的形状。
在一个示例性的实施方式中，设备为基本上长方体形的或者圆柱体形的或者截锥形的或者锥形的或者旋转圆锥形的。
将设备构成为紧凑的具有优点：设备因此在使用中坚固耐用并且可高效地堆叠。这样的设备形状此外有利于均匀地填充结构元件的空腔的主要区域。
在一个示例性的实施方式中，支撑体和第一可膨胀的粘合材料共同在设备的整个基面上具有至少3mm或者至少4mm或者至少5mm或者至少10mm的厚度。
这一点也具有优点：紧凑的设备形状更加坚固耐用、能更好地堆叠和运输并且更适合于对空腔的主要区域进行泡沫填充。
在一个示例性的实施方式中，第一可膨胀的粘合材料构成一个唯一的连在一起的元件。在一个备选的实施方式中，多个非连在一起的第一可膨胀的粘合材料构成多个非连在一起的元件。
在一个示例性的实施方式中，第一可膨胀的粘合材料具有从1000％至3000％的膨胀率。在一个示例性的发展中，第一可膨胀的粘合材料具有1000％至2700％的或者1500％与2500％之间的膨胀率。
具有这样的膨胀率的典型材料在市场上具有商品名
Figure BDA0002946328110000041
455。
在一个备选的实施方式中，第一可膨胀的粘合材料具有从50％至500％的膨胀率。在一个示例性的发展中，第一可膨胀的粘合材料具有70％至400％的或者100与300％之间的膨胀率。
具有这样的膨胀率的典型材料在市场上具有商品名
Figure BDA0002946328110000051
940。
在一个示例性的实施方式中，支撑体和紧固元件构造为一体的。
在一个另外的示例性实施方式中，支撑体和紧固元件由同一种材料构成。
在一个示例性的实施方式中，第一粘合材料通过注塑法设置在支撑体上。
在一个示例性的实施方式中，支撑体通过注射成型法制成。
在一个示例性的实施方式中，支撑体和第一粘合材料通过双组分注射成型法制成。
在一个示例性的实施方式中，支撑体包括塑料、特别是聚酰胺。
在一个示例性的实施方式中，支撑体包括纤维增强塑料、特别是玻璃纤维增强或者碳纤维增强的塑料。
支撑体原则上可以由不同的材料构成。优选材料为：塑料、特别是聚氨酯、聚酰胺、聚酯和聚烯烃，优选耐高温的聚合物如聚(苯醚)、聚砜或者聚醚砜，这些聚合物特别是也是发泡的；金属，特别是铝和钢；或者生长的有机材料，特别是木材或者其他的(压制的)纤维材料或者玻璃质的或陶瓷质的材料；特别是还有已发泡的此类材料；或者这些材料的任意组合。特别优选使用聚酰胺，特别是聚酰胺6、聚酰胺6.6、聚酰胺11、聚酰胺12或者它们的混合物。
也可以使用与纤维诸如玻璃纤维或者碳纤维的组合。
此外，支撑体可以具有任意构造和任意结构。其可以是例如实心的、中空的或者发泡的或者具有网格状的结构。支撑体的表面典型地可以是光滑的、粗糙的或者有纹理的。
在一个示例性的实施方式中，第二可膨胀的粘合材料具有至少200％或者至少300％或者至少400％或者至少500％或者至少800％的膨胀率。
例如在欧洲专利申请EP 3 281 970 A1中说明了一种这样的可膨胀的和可泵送的粘合材料。
这样的可泵送的可膨胀的粘合材料的实例是以商品名
Figure BDA0002946328110000061
市售的粘合材料。
可挤出的可膨胀的粘合材料的示例以商品名
Figure BDA0002946328110000062
455可获得。
在一个示例性的实施方式中，第二可膨胀的粘合材料以一个焊瘤或者多个焊瘤的形式设置在结构元件的第二构件上。
在一个示例性的实施方式中，第二可膨胀的粘合材料通过机器人设置在结构元件的第二构件上。
在一个示例性的实施方式中，所述至少一个焊瘤具有2至20mm或者4至18mm或者6至16mm的直径。
在一个示例性的实施方式中，所述至少一个焊瘤具有至少10mm或者至少20mm或者至少30mm或者至少50mm或者至少100mm的长度。
在一个示例性的实施方式中，第二可膨胀的粘合材料在第一接合处上和在第二接合处上与结构元件接触。
在一个示例性的实施方式中，第二可膨胀的粘合材料在第一和第二接合处的区域中分别既与结构元件的第一构件接触，也与结构元件的第二构件接触。
在一个示例性的实施方式中，第二可膨胀的粘合材料分别以接合处为起点具有沿着结构元件的第二构件的至少10mm或者至少15mm或者至少20mm或者至少30mm或者至少40mm的延伸尺寸。
在一个示例性的实施方式中，第二可膨胀的粘合材料构成在第一接合处与第二接合处之间连续的元件。
在一个示例性的实施方式中，第二可膨胀的粘合材料构成一个唯一的连在一起的元件。在一个备选的实施方式中，多个非连在一起的第二可膨胀的粘合材料构成多个非连在一起的元件。
在一个示例性的实施方式中，第二可膨胀的粘合材料是可泵送的或者可挤出的材料。
在一个示例性的实施方式中，第二可膨胀的粘合材料能够在低于80℃、优选低于70℃、优选低于60℃、特别优选低于50℃的温度时泵送。
在一个示例性的实施方式中，第二可膨胀的粘合材料能够在低于100℃、优选低于90℃、优选低于80℃、特别优选低于70℃的温度时挤出。
在一个示例性的实施方式中，第二可膨胀的粘合材料能够在低于该第二可膨胀的粘合材料的活化温度至少20K或者至少30K或者至少40K或者至少50K或者至少60K的温度时泵送或者挤出。
此外，开头提出的目的通过一种用于将机动车中的结构元件绝缘的方法得以实现，该方法包括以下步骤：提供设备，该设备具有支撑体和第一可膨胀的粘合材料；将设备设置在结构元件的第一构件上；将第二可膨胀的粘合材料设置在结构元件的第二构件上：将结构元件的第一构件与第二构件接合以构成结构元件，其中设备和第二可膨胀的粘合材料设置在结构元件的构件之间的一个空腔中；并且使第一可膨胀的粘合材料和第二可膨胀的粘合材料膨胀，从而由设备和第二可膨胀的粘合材料将结构元件的横截面基本上完全填充。
在一个示例性的实施方式中，利用上述的系统实施所述方法。
在一个示例性的实施方式中，第二可膨胀的粘合材料通过机器人设置在结构元件的第二构件上。
在一个示例性的实施方式中，将第二可膨胀的粘合材料泵送或者挤出到结构元件的第二构件上。
在一个示例性的实施方式中，在将设备设置在结构元件的第一构件上之前或者之后将第二可膨胀的粘合材料设置在结构元件的第二构件上。
在一个示例性的实施方式中，在膨胀时使用至少100℃或者至少120℃或者至少140℃的温度将粘合材料活化。
在一个示例性的实施方式中，在将第一可膨胀的粘合材料和第二可膨胀的粘合材料活化时使用热量，特别是在烘漆炉中将粘合材料活化。
附图说明
下文将借助实施例和参照示意图说明本发明的细部和优点。附图中：
图1为现有技术的一个车身的示例图；
图2a和2b为现有技术的示例性设备的示意图；
图3a至3f为示例性设备的示意图；和
图4a和4b为用于将结构元件绝缘的示例性系统的示意图。
具体实施方式
在图3a至3f中示出了设备16的不同的实施例。在这些实施例中，设备16除了第一可膨胀的材料13.1之外分别具有一个支撑体11。设备16或者第一可膨胀的粘合材料13.1在此分别在未膨胀的状态中示出。
在这些实施例中，设备16分别具有一个紧凑形状并且构造为基本上长方体形的。
为了将设备16设置在一个结构元件上，该设备16分别具有至少一个紧固元件5。该紧固元件5在此可以构成为不同的，例如构成为夹子、焊接接片、磁性元件或者粘合材料。
在图3a中支撑体11构造有一个十字形的横截面，该横截面锚定在第一可膨胀的粘合材料13.1中。紧固元件5以夹子的形式成形在这个十字形的支撑体11上。
在图3b中，设备16同样构造有一个支撑体11和一个设置在该支撑体上的第一可膨胀的粘合材料13.1。在这个实施例中，设备16具有两个紧固元件5，这两个紧固元件作为磁性材料整合在支撑体11中。
在图3c中，示出了设备16的一个另外的实施例。在这个实施例中，支撑体11设置在第一可膨胀的粘合材料13.1的中心，并且一个紧固元件5以夹子的形式成形在支撑体11上。
在图3d中，示出了一个另外的示例性的设备16。在这个实施例中，支撑体11具有第一板和第二板。第一可膨胀的粘合材料13.1在此设置在支撑体11的这些板之间。此外，紧固元件5也以夹子的形式成形在支撑体11上。
在图3e中，示出了一个另外的示例性的设备16。在这个实施例中，第一可膨胀的粘合材料13.1基本上由支撑体11包围。在此，支撑体11具有开口，第一可膨胀的粘合材料13.1在膨胀时能够穿过这些开口膨胀。此外，一个紧固元件5以一个焊接接片的形式成形在支撑体11上。
在图3f中，示出了一个另外的示例性的设备16。在这个实施例中，设备16也具有第一可膨胀的粘合材料13.1和一个支撑体11。支撑体11在这个实施例中包括第一板和第二板。在此，紧固元件5以一个夹子的形式成形在第一板上。
在图4a和4b中，图示出了一个用于将结构元件12、14绝缘的系统1的示例性的和示意性示出的实施方式。在此，第一可膨胀的粘合材料13.1和第二可膨胀的粘合材料13.2在图4a中处于未膨胀的状态中，而在图4b中则处于已膨胀的状态中。
系统1包括一个结构元件12、14，其具有第一构件12.1、14.1和第二构件12.2、14.2。在此，结构元件12、14的构件12.1、14.1、12.2、14.2在第一接合处6上和在第二接合处7上接合在一起，从而构成一个空腔3。
在这个实施例中可以看出：设备16如此设置在结构元件12、14的空腔3中，即第一可膨胀的粘合材料13.1能够填充空腔3的主要区域。在此，第二可膨胀的粘合材料13.2如此设置在结构元件12、14的第二构件12.2、14.2上，即特别是能够基本上完全将接合处6、7的区域填满。
在图4a中此外可以看出：第二可膨胀的粘合材料13.2在未膨胀的状态中在接合处6、7的区域中与结构元件12、14接触。这一点特别是有利于能够基本上完全填满接合处6、7的不易接近的区域。
在这个实施例中，还将第二可膨胀的粘合材料13.2特别是用于基本上完全填满空腔3的一个向着第二接合处7延伸的、不易接近的区域。
附图标记列表
1 系统
3 空腔
5 紧固元件
6 第一接合处
7 第二接合处
10 车身
11 支撑体
12 结构元件
12.1 第一构件
12.2 第二构件
13 粘合材料
13.1 第一可膨胀的粘合材料
13.2 第二可膨胀的粘合材料
14 结构元件
14.1 第一构件
14.2 第二构件
16 设备
21 边缘区域

Claims (15)

1.一种用于将机动车中的结构元件(12，14)绝缘的系统(1)，该系统(1)包括：
结构元件(12，14)，该结构元件具有第一构件(12.1，14.1)和第二构件(12.2，14.2)，这些构件(12.1，12.2，14.1，14.2)在第一接合处(6)上和在第二接合处(7)上接合在一起，并且结构元件(12，14)构成空腔(3)；
设备(16)，该设备具有支撑体(11)和第一可膨胀的粘合材料(13.1)，支撑体(11)通过紧固元件(5)设置在结构元件(12，14)的第一构件(12.1，14.1)上；和
第二可膨胀的粘合材料(13.2)，该第二可膨胀的粘合材料设置在结构元件(12，14)的第二构件(12.2，14.2)上，
第一可膨胀的粘合材料(13.1)和第二可膨胀的粘合材料(13.2)处于未膨胀的状态中并且构成和设置成，使得所述设备(16)和第二粘合材料(13.2)在粘合材料(13.1，13.2)膨胀之后基本上完全填充结构元件(12，14)的横截面。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，设备(16)具有紧凑的形状和/或设备(16)为基本上长方体形的或者圆柱体形的或者截锥形的或者锥形的或者旋转圆锥形的。
3.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，支撑体(11)和第一可膨胀的粘合材料(13.1)共同在设备(16)的整个基面上具有至少3mm的厚度。
4.如前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，第一可膨胀的粘合材料(13.1)具有1000％与3000％之间的膨胀率。
5.如前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，设备(16)通过注射成型法制成。
6.如前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，第二可膨胀的粘合材料(13.2)是可泵送的或者可挤出的材料。
7.如前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，第二可膨胀的粘合材料(13.2)具有至少200％的膨胀率。
8.如前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，第二可膨胀的粘合材料(13.2)以一个焊瘤或者多个焊瘤的形式设置在第二构件(12.2，14.2)上。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述至少一个焊瘤具有2mm至20mm的直径，和/或所述至少一个焊瘤具有至少10mm的长度。
10.如前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，第二可膨胀的粘合材料(13.2)在第一接合处(6)上和在第二接合处(7)上与结构元件(12，14)接触。
11.如前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，第二可膨胀的粘合材料(13.2)分别以接合处(6，7)为起点具有沿着结构元件(12，14)的第二构件(12.2，14.2)的至少10mm的延伸尺寸。
12.如前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，第二可膨胀的粘合材料(13.2)构成在各接合处(6，7)之间连续的元件。
13.一种用于将机动车中的结构元件(12，14)绝缘的方法，该方法包括以下步骤：
提供设备(16)，该设备具有支撑体(11)和第一可膨胀的粘合材料(13.1)；
将设备(16)设置在结构元件(12，14)的第一构件(12.1，14.1)上；
将第二可膨胀的粘合材料(13.2)设置在结构元件(12，14)的第二构件(12.2，14.2)上；
将结构元件(12，14)的第一构件(12.1，14.1)与第二构件(12.2，14.2)接合以构成结构元件(12，14)，设备(16)和第二可膨胀的粘合材料(13.2)设置在结构元件(12，14)的构件(12.1，12.2，14.1，14.2)之间的空腔(3)中；并且
使第一可膨胀的粘合材料(13.1)和第二可膨胀的粘合材料(13.2)膨胀，从而由设备(16)和第二可膨胀的粘合材料(13.2)将结构元件(12，14)的横截面基本上完全填充。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，将第二可膨胀的粘合材料(13.2)泵送或者挤出到结构元件(12，14)的第二构件(12.2，14.2)上。
15.如权利要求13或权利要求14所述的方法，其特征在于，利用如权利要求1至13中任一项所述的系统(1)实施该方法。
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