CN112638753B - 用于增强、密封或阻尼结构元件的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于增强、密封或阻尼机动车中的结构元件的装置，其包括具有第一侧面区域和第二侧面区域的载体和用于连接载体与结构元件的第一粘合材料。所述第一粘合材料设置在载体的第一侧面区域上。载体的第二侧面区域构造成，使得可被泵送或挤出到结构元件上或载体的第二侧面区域上的第二粘合材料在其活化期间和/或在其活化之后通过载体的第二侧面区域支撑。

Description

用于增强、密封或阻尼结构元件的装置
技术领域
本发明涉及一种用于借助载体和粘合材料增强、密封或阻尼结构元件的装置。本发明还涉及一种具有结构元件和设置在其中的装置的系统，以及一种用于增强、密封或阻尼结构元件的方法。
背景技术
在许多情况下，组件，如交通和运输工具(尤其是水上交通工具或陆上交通工具或空中交通工具)的车身和/或框架具有带有空腔的结构，以实现轻质结构。但这些空腔引起各种问题。根据空腔的类型，必须将其密封以防止可导致组件腐蚀的水分和污物进入。通常还希望显著增强空腔和因此组件，但保持低的重量。通常还需要使空腔和因此组件稳定，以减少否则会沿着空腔或穿过空腔传递的噪声。这些空腔中的许多空腔具有不规则的形状或尺寸狭窄，使得其难以正确密封、增强和阻尼。
因此，尤其是在汽车制造中以及飞机和船艇制造中使用密封元件(英文：baffle)来密封和/或在声学上隔离空腔，或使用增强元件(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在此具有带有空腔的不同结构、如柱14和梁或支柱12。这种带有空腔的结构元件12、14通常用密封和/或增强元件16来密封或增强。
图2a和2b示意性示出用于密封封闭和/或增强封闭机动车中的开口或空腔的已知方案。在此图2a示出粘合材料13膨胀之前的装置16。图2b示出相同的装置16作为系统1的组成部分，但是在粘合材料13膨胀之后，也就是说具有膨胀的粘合材料13'。
如图1所示，装置16位于车身结构的空腔中。在图2a和2b中示意性示出车身的这种结构元件12、14的一段。装置16包括具有边缘区域21的载体11。粘合材料13在此基本上设置在载体11的该边缘区域21上。
在粘合材料13膨胀之前，在装置16与结构元件12、14之间存在间隙。该间隙允许涂覆结构元件12、14，以实现对结构元件12、14的腐蚀防护。在该涂覆之后，粘合材料13通常通过热作用膨胀，膨胀的粘合材料13'由此封闭装置16与结构元件12、14之间的间隙。另外，通过粘合材料13的膨胀还同时实现装置16'在结构元件12、14中的固定。如此固定在结构元件12、14中的装置16'一方面增强了结构元件12、14并且另一方面封闭了结构元件12、14中的空腔。
发明内容
本发明所基于的任务是提供一种用于增强、密封或阻尼结构元件的改进的装置。尤其是这种装置就结构元件的增强、密封或阻尼而言应具有不变或改进的功能，并且同时应降低模具成本和过程复杂度。
所述任务通过一种用于增强、密封或阻尼机动车中的结构元件的装置来解决，该装置包括：具有第一侧面区域和第二侧面区域的载体；和用于连接载体与结构元件的第一粘合材料，所述第一粘合材料设置在载体的第一侧面区域上；载体的第二侧面区域构造成，使得可被泵送或挤出到结构元件上或载体的第二侧面区域上的第二粘合材料在其活化期间和/或在其活化之后通过载体的第二侧面区域支撑。
该解决方案的优点在于：通过设置第一粘合材料与分开设置的第二粘合材料的组合可提供一种系统，该系统更好地适合于相应要求，因为第一粘合材料和第二粘合材料可以是不同的并且因此可理想地适应个性化的要求。
同时，过程复杂度较低，因为在此提出的解决方案可通过简单的系统(双组分装置以及可挤出或可泵送的粘合材料)确保新的功能。也可减少或保持模具成本，因为在此提出的解决方案可通过简单的方法、如双组分注塑成型来实现复杂的功能，这通常需要复杂的制造过程。
本发明的核心思想是将已经设置在载体上的第一粘合材料与事后施加到系统中的第二粘合材料组合，以整体上实现用于增强、密封或阻尼结构元件的改进的装置。该解决方案的一大优点在于第一粘合材料和第二粘合材料原则上可自由地相互组合。例如可将具有阻尼功能的第一粘合材料与具有增强功能的第二粘合材料组合。或者可将具有一种增强功能的第一粘合材料与具有参数不同的第二增强功能的第二粘合材料组合。总体而言，在此提出的解决方案可通过低成本且复杂度低的方式满足结构元件的增强、密封或阻尼方面的各种要求。
在此提出的解决方案的优点在于第二粘合材料例如可由机器人自动施加。因此，可节省人工成本并可提高应用的精度和恒常性。
此外，该解决方案的优点还在于可以散装产品的形式提供第二粘合材料。与使用预制元件代替在此使用的第二粘合材料的系统相比，这尤为有利。为了预制这种元件的尺寸和数量，需要很高的制造和物流费用，这可以通过本发明避免。
此外，该解决方案具有以下优点：通过施加到结构元件上和/或载体上的第二粘合材料可在活化第二粘合材料之前就已经填充结构元件的接合点区域。与使用预制元件代替在此使用的第二粘合材料的系统相比，这尤为有利，因为这种预制元件不能或只能不充分地填充接合点区域，这导致结构元件的增强、密封或阻尼较差。
该解决方案的另一个优点在于：可将一种唯一的标准化装置用于不同的结构元件。在此装置以第一粘合材料尤其是填充结构元件中的大部分空腔。第二粘合材料尤其是用于装置难以接近并且因此难以填充的空腔区域中。由于第二粘合材料是单独施加的，因此第二粘合材料的量和形状可单独适应相应的结构元件。因此，不必为不同的结构元件或结构元件的不同空腔生产单独的装置，而是可用一种标准化的装置或少量几种标准化的装置在与第二粘合材料相互作用的情况下覆盖大范围的不同结构元件。
在一种示例性实施方式中，所述载体的第一侧面区域和第二侧面区域基本上彼此相对置地设置。
在一种示例性实施方式中，这样构造载体的第一侧面区域和第二侧面区域，使得它们在装置在结构元件中的规定使用状态中分别面对结构元件的相对置的内壁。
在一种示例性实施方式中，这样构造载体，使得第二侧面区域在规定使用状态中与结构元件间隔开1mm至10mm、优选1mm至6mm、特别优选2mm至5mm。
载体和尤其是第二侧面区域的这种设计具有以下优点：由此可更好地设计第二侧面区域对于具有较低膨胀率的第二粘合材料在其活化期间和/或在其活化之后的支撑功能。
在一种示例性实施方式中，这样构造载体，使得第二侧面区域在规定使用状态中与结构元件间隔开20至80mm、优选25至70mm、特别优选30至60mm。
载体和尤其是第二侧面区域的这种设计具有以下优点：由此可更好地设计第二侧面区域对于具有较高膨胀率的第二粘合材料在其活化期间和/或在其活化之后的支撑功能。
在一种示例性实施方式中，所述第二侧面区域在结构元件的纵轴线方向上(参照装置在结构元件中的规定使用状态)具有5mm至50mm之间、优选10mm至40mm之间、特别优选15和35mm之间的延伸尺寸。
第二侧面区域的这种延伸尺寸又具有以下优点：由此第二粘合材料可在其活化期间和/或在其活化之后更好地被载体的第二侧面区域支撑。
在一种示例性实施方式中，所述第二侧面区域具有至少一个突出部，所述突出部远离第二侧面区域突出。
在一种示例性实施方式中，所述突出部构造为细长的肋。
在一种示例性实施方式中，所述突出部构造成基本上在结构元件纵轴线方向上或基本上在横向于结构元件纵轴线的方向上的细长的肋的形式。
在一种示例性实施方式中，所述突出部基本上设置在第二侧面区域的边缘上或者基本上设置在第二侧面区域的中间区域中。
在一种示例性实施方式中，所述第二侧面区域具有一个或两个或三个或四个或四个以上的突出部。
这种突出部在载体的第二侧面区域上的设计和设置取决于第二粘合材料的类型和设置。例如与较少或不可膨胀的第二粘合材料相比，强膨胀的第二粘合材料可与不同的第二侧面区域和/或突出部组合。因此，载体的第二侧面区域的形状、尤其是其突出部可适应相应的第二粘合材料。
在一种示例性实施方式中，第一侧面区域在结构元件纵轴线方向上的延伸尺寸小于或等于或大于第二侧面区域在结构元件纵轴线方向上的延伸尺寸。
所述侧面区域的设计和延伸尺寸再次适应相应选择的粘合材料。
在一种示例性实施方式中，所述载体具有至少一个紧固元件，用于将所述装置设置在结构元件中。
在一种示例性实施方式中，该紧固元件构造为夹子。
该紧固元件尤其是具有以下功能：将所述装置固定在结构元件中的规定位置中，直到粘合材料被活化并且随后将载体最终保持在结构元件中。
在一种示例性实施方式中，所述紧固元件设置在载体的第一侧面区域上。
在一种示例性实施方式中，载体的第二侧面区域不具有紧固元件。
在一种示例性实施方式中，载体和紧固元件构造成一体的。
在另一种示例性实施方式中，载体和紧固元件由相同的材料制成。
在一种示例性实施方式中，第一粘合材料通过注塑方法设置在载体上。
在一种示例性实施方式中，载体通过注塑方法制造。
在一种示例性实施方式中，载体和第一粘合材料通过双组分注塑方法制造。
在一种示例性实施方式中，载体包括塑料、尤其是聚酰胺。
在一种示例性实施方式中，载体包括纤维增强塑料、尤其是玻璃纤维增强塑料或碳纤维增强塑料。
载体原则上可由不同材料制成。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)纤维材料或类玻璃或陶瓷材料；特别是此类的发泡的材料；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。也可与纤维、如玻璃纤维或碳纤维组合。
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、中空的或发泡的或具有栅格状结构。载体的表面通常可以是光滑的、粗糙的或结构化的。
在一种示例性实施方式中，第一粘合材料形成一个唯一的连续元件。在一种替代实施方式中，多个不连续的第一粘合材料形成多个不连续的元件。
在一种示例性实施方式中，第一粘合材料具有300至3000％的膨胀率。在一种示例性扩展方案中，第一粘合材料具有1000至2700％或1500至2500％之间的膨胀率。
具有这种膨胀率的示例性材料可以商标名455购得。
在一种替代实施方式中，第一粘合材料具有50％至500％的膨胀率。在一种示例性扩展方案中，第一粘合材料具有70至400％或100至300％之间的膨胀率。
具有这种膨胀率的示例性材料可以商标名940购得。
在另一种替代实施方式中，第一粘合材料是基本上不可膨胀的粘合材料。但粘合材料在活化时可发生轻微的体积变化。在一种示例性实施方式中，这种第一粘合材料具有小于+/-15％或小于+/-10％或小于+/-5％的膨胀率。
这种基本上不可膨胀的粘合材料的示例性材料可以商标名购得。
开头提出的任务还通过一种用于增强、密封或阻尼机动车中的结构元件的系统来解决，该系统包括：结构元件；根据上述说明的装置，所述装置设置在结构元件中；和第二粘合材料，其被泵送或挤出到结构元件上和/或载体的第二侧面区域上。
在一种示例性实施方式中，所述第二粘合材料以一个或多个焊珠(Raupe)的形状被泵送或挤出到第二侧面区域上或结构元件上。
在一种示例性实施方式中，第二粘合材料形成一个唯一的连续元件。在一种替代实施方式中，多个不连续的第二粘合材料形成多个不连续的元件。
在一种示例性实施方式中，第二粘合材料在结构元件的至少一个接合点区域中既与结构元件的第一构件又与结构元件的第二构件接触。
这具有以下优点：由此可更好地增强或密封或阻尼接合点区域。
在一种示例性实施方式中，第二粘合材料可在小于80℃、优选小于70℃、优选小于60℃、特别优选小于50℃的温度下被泵送。
在一种示例性实施方式中，第二粘合材料可在小于100℃、优选小于90℃、优选小于80℃、特别优选小于70℃的温度下被挤出。
在一种示例性实施方式中，第二粘合材料可在低于第二粘合材料活化温度至少20K或至少30K或至少40K或至少50K或至少60K的温度下被泵送或挤出。
在一种示例性实施方式中，第二粘合材料具有300至3000％的膨胀率。在一种示例性扩展方案中，第二粘合材料具有1000至2700％或1500至2500％之间的膨胀率。
具有这种膨胀率的示例性材料可以商标名455购得。
在一种替代实施方式中，第二粘合材料具有50％至500％的膨胀率。在一种示例性扩展方案中，第二粘合材料具有70至400％或100至300％之间的膨胀率。
具有这种膨胀率的示例性材料可以商标名940购得。
在另一种替代实施方式中，第二粘合材料具有至少200％或至少300％或至少400％或至少500％的膨胀率。
这种可膨胀且可泵送的粘合材料例如在欧洲专利申请EP 3281970A1中被描述。
具有这种膨胀率的示例性材料可以商标名购得。
在另一种替代实施方式中，第一粘合材料是基本上不可膨胀的粘合材料。但粘合材料可在活化时具有轻微的体积变化。在一种示例性实施方式中，这种第一粘合材料具有小于+/-15％或小于+/-10％或小于+/-5％的膨胀率。
这种基本上不可膨胀的粘合材料的示例性材料可以商标名购得。
此外，开头提出的任务通过一种用于增强、密封或阻尼机动车中的结构元件的方法来解决，该方法包括：提供根据上述说明的装置；将装置设置在结构元件的第一构件上；将第二粘合材料设置在载体的第二侧面区域上或结构元件的第二构件上；接合结构元件的第一构件与第二构件以形成结构元件，所述装置和第二粘合材料基本上设置在第一构件和第二构件之间；并且活化第一粘合材料和第二粘合材料。
在一种示例性实施方式中，第二粘合材料通过机器人被设置在载体的第二侧面区域上或结构元件的第二构件上。
在一种示例性实施方式中，第二粘合材料的设置在将装置设置在结构元件的第一构件上之前或之后进行。
在一种示例性实施方式中，在活化第一粘合材料和第二粘合材料时使用热量，尤其是在涂漆炉中进行粘合材料的活化。
附图说明
下面借助实施例并参考示意图描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视图；
图2a和2b示出根据现有技术的示例性装置的示意图；和
图3a至6b示出用于增强、密封或阻尼结构元件的示例性系统的示意图。
具体实施方式
在图3a和3b中示意性且示例性示出用于增强、密封或阻尼结构元件12、14的第一系统1的不同变型。在此具有载体11和设置在载体11上的第一粘合材料13.1的装置16设置在结构元件12、14中。结构元件12、14包括第一构件12.1、14.1和第二构件12.2、14.2。
装置16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。
装置16的载体11具有第一侧面区域3和第二侧面区域4。在此第一侧面区域3和第二侧面区域4基本上彼此相对置地设置。第一粘合材料13.1设置在载体的第一侧面区域3上。第二粘合材料13.2被泵送或挤出到结构元件12、14(图3a)上或第二侧面区域4(图3b)上。
示出处于活化粘合材料13.1、13.2之前的状态中的系统1。在该实施例中，两种粘合材料13.1、13.2均构造为可膨胀的粘合材料。因此，粘合材料13.1、13.2在被活化时膨胀并且由此桥接载体11和结构元件12、14之间的间隙，从而在粘合材料13.1、13.2活化之后，载体11通过粘合材料13.1、13.2与结构元件12、14连接。
在图4a至4c中示出另一种示例性且示意性示出的实施方式的三种变型。不同于图3a和3b中的实施例，图4a至4c中的结构元件12、14中的空腔具有难以接近的细长区域。从该实施例可以看出，在此提出的解决方案特别适合于用第二粘合材料13.2来到达结构元件的难以接近的区域。
尤其是在此这样施加第二粘合材料13.2，使得在活化第二胶粘剂13.2之前，第二粘合材料13.2在结构元件12、14的接合点区域中既与结构元件12、14的第一构件12.1、14.1又与第二构件12.2、14.2接触。这能实现结构元件12、14的这些难以接近的区域的特别良好的密封、增强或阻尼。
在图5a至5f中示例性且示意性示出不同系统1的横截面。在此示意性示出，载体11的第二侧面区域4可以不同的方式构造。一方面，第二侧面区域4在结构元件12、14纵向方向上的延伸尺寸可不同地构造。例如图5a中的该延伸小于图5b至5f中的延伸尺寸。另一方面，第二侧面区域4的构造可不同地设计。例如一个或多个突出部6可设置在第二侧面区域4上。这些突出部6在此可设置在第二侧面区域的边缘上(图5c、5d和5e)或第二侧面区域4的中间区域(图5f)中。
突出部6尤其是可构造为细长的肋。
在图5a至5f中可以看出，这样构造且设置载体11的第二侧面区域4，使得第二粘合材料13.2在其活化期间和/或在其活化之后由第二侧面区域4支撑。
图6a和6b示出用于增强、密封或阻尼结构元件的系统1的另外的示例性且示意性示出的实施例。在该实施例中，载体11具有基本上双壁的横截面。
在图6a中第二粘合材料13.2被泵送或挤出到结构元件12、14上。在图6b中第二粘合材料13.2被泵送或挤出到载体11的第二侧面区域4上。
附图标记列表
1 系统
3 第一侧面区域
4 第二侧面区域
5 紧固元件
6 突出部
10 车身
11 载体
12 结构元件
12.1 第一构件
12.2 第二构件
13 粘合材料
13.1 第一粘合材料
13.2 第二粘合材料
14 结构元件
14.1 第一构件
14.2 第二构件
16 装置
21 边缘区域

Claims (15)

1.一种用于增强、密封或阻尼机动车中的结构元件(12、14)的装置(16)，包括：
具有第一侧面区域(3)和第二侧面区域(4)的载体(11)；和
用于将载体(11)与结构元件(12、14)连接的第一粘合材料(13.1)，所述第一粘合材料(13.1)设置在载体(11)的第一侧面区域(3)上；
载体(11)的第二侧面区域(4)构造成，使得能被泵送或挤出到结构元件(12、14)上的第二粘合材料(13.2)在该第二粘合材料的活化期间和/或在该第二粘合材料的活化之后通过载体(11)的第二侧面区域(4)支撑。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述载体(11)的第一侧面区域(3)和第二侧面区域(4)基本上彼此相对置地设置。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述第二侧面区域(4)在结构元件(12、14)的纵轴线方向上具有在5mm至50mm之间的延伸尺寸。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二侧面区域(4)具有至少一个突出部(6)，所述突出部远离第二侧面区域(4)突出。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述突出部(6)构造为细长的肋。
6.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述突出部(6)基本上设置在第二侧面区域(4)的边缘上或者基本上设置在第二侧面区域(4)的中间区域中。
7.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述第二侧面区域(4)具有一个或两个或三个或四个或多于四个突出部(6)。
8.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述载体(11)具有至少一个紧固元件(5)，用于将所述装置(16)设置在结构元件(12、14)中。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述紧固元件(5)设置在载体(11)的第一侧面区域(3)上。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第二侧面区域(4)不具有紧固元件(5)。
11.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述第一粘合材料(13.1)是可膨胀的粘合材料。
12.一种用于增强、密封或阻尼机动车中的结构元件(12、14)的系统(1)，该系统(1)包括：
结构元件(12、14)；
根据权利要求1至11中任一项所述的装置(16)，所述装置(16)设置在结构元件(12、14)中；和
第二粘合材料(13.2)，其被泵送或挤出到结构元件(12、14)上。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述第二粘合材料(13.2)以一个或多个焊珠的形状被泵送或挤出到结构元件(12、14)上。
14.一种用于增强、密封或阻尼机动车中的结构元件(12、14)的方法，该方法包括：
提供根据权利要求1至11中任一项所述的装置(16)；
将装置(16)设置在结构元件(12、14)的第一构件(12.1、14.1)上；
将第二粘合材料(13.2)设置到结构元件(12、14)的第二构件(12.2、14.2)上；
接合结构元件(12、14)的第一构件(12.1、14.1)与第二构件(12.2、14.2)以形成结构元件(12、14)，所述装置(16)和第二粘合材料(13.2)基本上设置在第一构件(12.1、14.1)和第二构件(12.2、14.2)之间；并且
活化第一粘合材料(13.1)和第二粘合材料(13.2)。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，在将装置(16)设置在结构元件(12、14)的第一构件(12.1、14.1)上之前或之后，进行第二粘合材料(13.2)的设置。
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