CN116096625A - 绝缘元件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将机动车中的结构元件绝缘的绝缘元件，该绝缘元件包括载体和设置在载体上的可膨胀材料。所述绝缘元件具有上侧面和下侧面，所述上侧面和下侧面在使用状态中基本上在结构元件的待绝缘的横截面的平面中定向。此外，所述绝缘元件具有至少一个导向元件，通过所述导向元件绝缘元件能够设置在轨元件上，使得所述轨元件基本上垂直于上侧面或垂直于下侧面设置。

Description

绝缘元件

技术领域

本发明涉及一种用于将机动车中的结构元件绝缘的绝缘元件。此外，本发明还涉及一种具有多个这样的绝缘元件和一个支架的系统，以及一种用于将这样的绝缘元件安装在结构元件上的方法。

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狭窄的尺寸，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在此具有带空腔的不同结构、如柱14和梁或支柱12。这种带空腔的结构元件12、14通常用绝缘元件16来密封或增强。

迄今已知的密封和/或增强元件的缺点是：这种部件常常不能被高效地包装。此外，在运输这种部件时总是发生各单个部件的混淆和损伤。此外，这种密封和/或增强元件的施加通常不能自动化，因为各单个元件是无序提供的。

发明内容

因此，本发明的任务是提供一种改善的、用于将机动车中的结构元件绝缘的绝缘元件，该绝缘元件避免了现有技术的缺点。该绝缘元件尤其是应能够被更经济地包装和运输并且还应简化绝缘元件的使用自动化。

所述任务通过一种用于将机动车中的结构元件绝缘的绝缘元件解决，该绝缘元件包括：载体和设置在载体上的可膨胀材料，所述绝缘元件具有上侧面和下侧面，所述上侧面和下侧面在使用状态中基本上在结构元件的待绝缘的横截面的平面中定向，并且所述绝缘元件具有至少一个导向元件，通过所述导向元件绝缘元件能够设置在轨元件上，使得所述轨元件基本上垂直于上侧面或垂直于下侧面设置。

该解决方案首先具有以下优点：由此提供一种可在轨元件上堆叠并且可以相应均匀地定向排列的绝缘元件。由此，这种绝缘元件可以为了运输而被排列并在堆叠的状态中被包装和运输。这一方面带来运输成本上的节约，因为由此可以更节省空间地包装绝缘元件，使得在一定的体积中可以运输比在传统绝缘元件的情况下更多的绝缘元件。此外，这种绝缘元件的堆叠具有以下优点：可以更简单地识别不同绝缘元件的混淆。例如如果一个第一绝缘元件被包装在具有多个第二绝缘元件的容器中，则会立刻注意到这点，因为一般来说第一绝缘元件不能与第二绝缘元件堆叠。由此能够大幅减少混淆。

此外，在此提出的绝缘元件具有如下优点：通过用于运输和贮存的堆叠设置，各单个绝缘元件更不易损伤。如果如迄今为止那样，在一个容器中松散地运输各单个绝缘元件，则绝缘元件之间会发生许多接触，在此有时会出现损伤。但如果以堆垛或在轨元件上运输绝缘元件，则将大幅减少绝缘元件相互间的机械接触的数量。此外，可以这样构造绝缘元件，即，将预期的接触部位构造成坚固的或不易损伤的，和/或将绝缘元件的易损伤部位设置在受保护的位置处，该位置例如在堆叠时被相邻的绝缘元件遮盖。

此外，在此提出的绝缘元件具有便于将绝缘元件自动化安装在机动车中的结构元件上的优点。这样，例如可以将整垛这样的绝缘元件装入具有轨元件的支架中，机器人从此处将各单个绝缘元件相应地安装在结构元件上。在绝缘元件松散地设置在一个容器中时，绝缘元件的这种自动安装的难度显著增大。

设置一个或多个导向元件提供的优点是：由此显著简化和改进绝缘元件的排列和堆叠。通过将绝缘元件相应地设置在轨元件上，已经能够提供可以直接在自动化的施用方法中使用的单元。

此外，具有不同绝缘元件的组通过设置一个或多个相同的导向元件或通过在两个导向元件之间设置相同的距离而设置在具有轨元件的标准化的支架或包装上。例如一组平面的、阶梯状的、大和小的绝缘元件能够设置在具有两个轨元件的同一支架上，只要在每个绝缘元件中导向元件之间的距离相同。由此，能够显著简化或更低成本地实现生产、运输和施用中的物流。此外，通过这种标准化，可以简化在将绝缘元件施用于结构元件中时的自动化。由此不需要提供多种包装、支架和施用设定，这降低了成本。

术语“绝缘元件”在本发明范围中包括用于对结构元件进行隔离和/或密封和/或封闭和/或增强和/或绝缘的元件。这种绝缘元件的这些不同特性在此可以单独或相互组合地出现。

术语“上侧面”和“下侧面”在本发明范围中分别表示绝缘元件的两个主表面或两个最大的侧面。由于绝缘元件设计用于封闭结构元件中的横截面，所以这意味着，上侧面和下侧面在应用状态中分别基本上位于一个待绝缘的横截面的平面中。在此，上侧面或下侧面也可以具有阶梯形的特征，也就是说，上侧面或下侧面并非必须构造成完全平坦的。

在一种示例性实施方式中，固定元件构造为夹子。

在一种示例性实施方式中，固定元件沿着堆叠方向的高度小于8mm、优选小于7mm、特别优选小于6mm。

在一种示例性实施方式中，在固定元件基部上的沿着堆叠方向的高度(该高度既包括固定元件基部又包括固定元件基部上的可膨胀材料，所述可膨胀材料用于密封固定元件所插入的结构元件中的开口)最高为固定元件沿着堆叠方向的高度的130％或最高120％或最高110％。

这种相对高度的设计方案具有以下优点：由此能够更加节省空间地包装绝缘元件。

在一种示例性扩展方案中，间隔元件本身构造成可堆叠的，其中两个相互堆叠在一起的间隔元件沿着堆叠方向的总高度最高为单个间隔元件高度的170％或最高160％或最高150％或最高140％或最高130％。

在一种示例性实施方式中，绝缘元件具有至少两个导向元件。

在一种示例性扩展方案中，导向元件设置在绝缘元件的基本上相对置的棱边上。

在一种示例性实施方式中，绝缘元件具有至少三个导向元件，它们设置在绝缘元件的棱边上。

在一种示例性实施方式中，至少一个导向元件构造为切口。

在一种示例性实施方式中，至少一个导向元件构造为突起。

在一种示例性实施方式中，至少一个导向元件构造为突起，并且至少一个导向元件构造为切口，其中构造为突起的导向元件能够插入构造为切口的导向元件中。

在一种示例性实施方式中，导向元件在平行于上侧面或下侧面的横截面中具有底切，从而导向元件通过具有相应配合的横截面的轨元件机械地固定成防止远离轨元件移动。

在一种示例性实施方式中，绝缘元件具有两个导向元件，这两个导向元件具有平行于上侧面或下侧面的不同横截面。

在一种示例性实施方式中，轨元件的横截面基本上构造成与导向元件的横截面互补的。

在一种示例性扩展方案中，两个导向元件的横截面不是彼此兼容的，从而各一个导向元件只能设置在一个相应互补地构造的轨元件上。

在另一种示例性扩展方案中，导向元件的至少一个横截面构造为非对称的，从而绝缘元件只能在一个空间定向位置中设置在互补地构造的轨元件上。

在另一种示例性扩展方案中，导向元件的两个横截面构造为非对称的，从而绝缘元件只能在一个空间定向位置上设置在互补地构造的轨元件上。

作为可膨胀材料原则上可以使用不同的材料，这些材料可以进行发泡。在此该材料可以具有或不具有增强特性。通常，可膨胀材料通过热、湿度或电磁辐射而膨胀。

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，例如可以使用在温度升高时转化为气态聚集态的化合物。由此，化学和物理发泡剂都能够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。适合的化学发泡剂例如是偶氮二甲酰胺、磺酰肼、碳酸氢盐或碳酸盐。适合的发泡剂例如也可以从荷兰阿克苏诺贝尔公司以商品名

或从美国Chemtura公司以商品名

商购。发泡所需的热量可以通过外部热源或内部热源、如放热化学反应引入。可发泡材料优选可在≤250℃、尤其是100℃至250℃、优选120℃至240℃、优选130℃至230℃的温度下发泡。

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，其尤其是具有增加的冲击韧性并且包含触变剂、如气化硅或纳米粘土。此类环氧树脂体系例如包含20至50重量％的液态环氧树脂、0至30重量％的固体环氧树脂、5至30重量％的韧性改性剂、1至5重量％的物理或化学发泡剂、10至40重量％的填充剂、1至10重量％的触变剂和2至10重量％的热活化硬化剂。适合的韧性改性剂是基于丁腈橡胶或聚醚聚氨酯衍生物的反应性液体橡胶、核壳聚合物和技术人员已知的类似体系。

同样适合的可膨胀材料是含有发泡剂的单组分聚氨酯组合物，其由含有OH基团的结晶聚酯与其它多元醇、优选聚醚多元醇以及具有封端的异氰酸酯基团的多异氰酸酯混合而成。结晶聚酯的熔点应≥50℃。多异氰酸酯的异氰酸酯基团例如可以用亲核试剂如己内酰胺、苯酚或苯并恶酮封端。此外，封端多异氰酸酯，例如用于粉末涂料技术并且可从德国Degussa有限公司例如以商品名

BF 1350和

BF 1540商购获得的封端多异氰酸酯也是适合的。技术人员已知并且例如在EP 0 204 970中描述的所谓的包封或表面失活的多异氰酸酯也用作异氰酸酯。

此外，例如WO 2005/080524 A1中描述的、含有发泡剂的双组分环氧树脂/聚氨酯组合物也适合作为可膨胀材料。

此外，含有发泡剂的乙烯醋酸乙烯酯混合物也适合作为可膨胀材料。

同样适合的可膨胀材料例如以商品名

240、

250或

255由美国Sika公司出售并在US5,266,133和US 5,373,027中被描述。这种可膨胀材料对于本发明是特别优选的。

优选的具有增强特性的可膨胀材料例如是由美国Sika公司以商品名

941出售的材料。US 6,387,470中描述了这种材料。

在一种示例性实施方式中，可膨胀材料具有800％至5000％、优选1000％至4000％、更优选1500％至3000％的膨胀率。具有这种膨胀率的可膨胀材料的优点在于：由此可以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。

这具有以下优点：可使用炉子来烘烤浸漆液体，以便使可膨胀材料膨胀并由此将空腔绝缘。因此，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)纤维材料或玻璃状材料或陶瓷材料；尤其是此类发泡材料；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或它们的混合物。

此外，载体例如可以是实心的、中空的或发泡的或具有格栅状的结构。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的情况下，制造方法根据载体是否由可通过注塑加工的材料制成而不同。如果是这种情况，则通常使用双组分注塑方法。在此首先注入第一组分，在此情况下是载体。在第一组分固化后，扩大或调整模具中的型腔，或将制成的注塑坯件放置到新模具中，然后借助第二注射单元将第二组分、在此情况下是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制造的材料、即例如由金属制成，则将载体放置到相应的模具中并将可膨胀材料注塑到载体上。当然，也存在用特殊的固定装置或固定方法将可膨胀材料固定在载体上的可能性。

此外，载体也可以通过其它方法、例如通过挤出来制造。

绝缘元件具有堆叠高度，该堆叠高度相应于具有绝缘元件的堆垛沿着堆叠方向的额外高度，当将另一绝缘元件堆叠在堆垛上时，该堆垛增加这个高度。

在一种示例性实施方式中，绝缘元件的堆叠高度最高为单个绝缘元件沿着堆叠方向的总高度的80％、优选最高70％、优选最高60％、优选最高50％、优选最高40％、优选最高30％。

这具有以下优点：由此能够更加节省空间地将绝缘元件设置在一个堆垛中。此外，通过堆垛中相邻绝缘元件的更强的垂直嵌套实现了整个堆垛的提高的稳定性。

此外，开头所提的任务通过一种具有至少两个绝缘元件的组来解决，其中，所述绝缘元件具有不同的造型，并且在所有绝缘元件中两个导向元件之间的距离一样大。

在一种优选扩展方案中，所述组包括具有至少三个或至少四个或至少五个或至少六个绝缘元件，它们分别具有不同造型。

设置这种绝缘元件组的优点在于：通过相同的所述距离，不同的绝缘元件可以设置在相同的轨元件上。由此，运输和施用绝缘元件时的物流能够更低成本且更简单地实现。

此外，开头提出的任务通过一种系统来解决，所述系统具有多个绝缘元件和至少一个支架，绝缘元件设置在所述支架中。

在一种示例性实施方式中，所述系统包括至少10个或至少15个或至少20个或至少25个或至少30个堆叠的绝缘元件。

在另一种示例性实施方式中，所述系统包括至多150或至多120或至多100或至多80或至多60个堆叠的绝缘元件。

在一种示例性实施方式中，一个附加的绝缘元件分别将堆垛增加至多20mm、特别优选至多18mm、特别优选至多16mm、特别优选至多14mm、特别优选至多12mm、特别优选至多10mm。

绝缘元件的紧密堆叠的优点在于：由此能够更有效地包装绝缘元件。

在一种示例性实施方式中，单个绝缘元件的堆叠高度最高是单个绝缘元件沿着堆叠方向的总高度的80％、优选最高70％、优选最高60％、优选最高50％、优选最高40％、优选最高30％。

绝缘元件的紧密堆叠的优点又在于：由此能够更有效地包装绝缘元件。

在一种示例性实施方式中，支架具有两个彼此平行延伸的轨元件。

在一种示例性实施方式中，这两个平行延伸的轨元件之间的间距能够改变，使得所述支架能够适配于在导向元件之间具有不同距离的绝缘元件。

在一种示例性实施方式中，支架具有至少一个止动元件，该止动元件能够选择性地停止或释放夹紧在支架中的绝缘元件沿着轨元件方向的移动。

此外，开头所提的任务通过一种用于将绝缘元件安装在机动车中的结构元件上的方法来解决，该方法包括以下步骤：提供多个如上所述的绝缘元件；将绝缘元件设置在轨元件上，所述绝缘元件分别在导向元件处设置在轨元件上；并且由施用机器人施加各单个绝缘元件，所述施用机器人将各单个绝缘元件从轨元件上取下并安装在结构元件上。

在一种示例性实施方式中，该方法包括附加步骤：将所述多个绝缘元件从绝缘元件的生产位置运输到绝缘元件的处理位置，其中，绝缘元件分别成组地在轨元件上设置在包装中。

在另一种示例性实施方式中，将绝缘元件设置在支架中的轨元件上。

附图说明

下面借助实施例并参照示意性附图来描述本发明的细节和优点。

附图如下：

图1示出车身的示例性视图；

图2a至2c示出一种示例性绝缘元件的示意图；

图3a和3b示出示例性绝缘元件的示意图；

图4示出一组示例性绝缘元件的示意图；

图5a至5d示出导向元件和轨元件的示例性横截面的示意图；

图6a至6c示出示例性的支架或由支架和设置在支架中的绝缘元件构成的系统的示意图；和

图7a至7c示出用于将绝缘元件安装到结构元件上的示例性方法的示意图。

具体实施方式

在图2a至2c中示意性示出一种示例性的绝缘元件16。该绝缘元件16具有一个载体11和一种设置在这个载体上的可膨胀材料13。载体11具有上侧面17和下侧面18。此外，载体11具有导向元件6，通过所述导向元件可以将绝缘元件16设置在轨元件(未示出)上。在该实施例中，构造有两个相对置的导向元件6并且所述导向元件6分别成形为切口。

此外，绝缘元件16包括间隔元件4以及用于将绝缘元件16预固定在结构元件中的固定元件3。绝缘元件16具有高度20，该高度基本上垂直于上侧面17或下侧面18来测量。

在图3a和3b中示意性示出其它示例性的绝缘元件16。在此绝缘元件16分别具有构造为切口的第一导向元件6和构造为突起的第二导向元件6。突起和切口在此分别具有互补的横截面，使得相邻的绝缘元件16能够通过导向元件6相互连接。此外，导向元件6的横截面在该示例中构成有底切，使得绝缘元件16被机械地固定，以防止在与上侧面17或下侧面18平行的平面内移动。

在图4中示意性示出一组2不同的绝缘元件16。在此所述不同的绝缘元件16分别具有两个导向元件6，它们通过距离8相互间隔开。该距离8对于组2内的所有绝缘元件16都是相同大小的。这具有以下优点：由此组2的所有绝缘元件16都可以被装入相同的支架(未示出)中。

在图5a至5d中示意性示出绝缘元件的导向元件6和轨元件9的示例性横截面。在图5a和5b中，横截面分别构造有底切，使得绝缘元件被机械地固定成防止远离轨元件9运动。相反，在图5c和5d中，轨元件9具有不带底切的横截面。

在图6a至6c中分别示意性示出支架7或由支架7和设置在其中的绝缘元件16构成的系统1。在该实施例中，支架7具有可移动的轨元件，从而平行延伸的轨元件9之间的距离能够改变。因此，支架7可以适配于在导向元件6之间具有不同大小的距离8的绝缘元件16。

最后，在图7a至7c中示意性示出用于将绝缘元件16安装在结构元件上的示例性方法。在图7a中，包装单元21包括包装22和以堆垛设置在包装中的各绝缘元件16。各绝缘元件16在此全部如此定向，使得堆叠方向19对于包装22中的所有堆垛来说沿相同的方向延伸。然后，将绝缘元件16的这种堆垛装入具有轨元件9的支架7中(图7b)。在该实施例中，支架还具有止动元件24，所述止动元件能够在轨元件9的端部上停止绝缘元件并且选择性地释放绝缘元件16。然后，各单个绝缘元件16由施用机器人(图7c)从支架7取下并安装在结构元件(未示出)上。

附图标记列表

1 系统

2 组

3 固定元件

4 间隔元件

6 导向元件

7 支架

8 导向元件之间的距离

9 轨元件

10车身

11载体

12结构元件

13可膨胀材料

14结构元件

16绝缘元件

17上侧面

18下侧面

19堆叠方向

20绝缘元件的高度

21包装单元

22包装

23施用机器人

24止动元件

Claims (15)

1.一种用于将机动车中的结构元件(12、14)绝缘的绝缘元件(16)，该绝缘元件(16)包括：

载体(11)；和

设置在载体(11)上的可膨胀材料(13)，

所述绝缘元件(16)具有上侧面(17)和下侧面(18)，所述上侧面和下侧面在使用状态中基本上在结构元件(12、14)的待绝缘的横截面的平面中定向，

其特征在于，所述绝缘元件(16)具有至少一个导向元件(6)，绝缘元件(16)能够通过所述导向元件设置在轨元件(9)上，使得所述轨元件(9)基本上垂直于上侧面(17)或垂直于下侧面(18)设置。

2.根据权利要求1所述的绝缘元件(16)，其中，所述绝缘元件(16)具有至少两个导向元件(6)，所述导向元件设置在绝缘元件(16)的基本上相对置的棱边上。

3.根据前述权利要求中任一项所述的绝缘元件(16)，其中，至少一个导向元件(6)构造为切口。

4.根据前述权利要求中任一项所述的绝缘元件(16)，其中，至少一个导向元件(6)构造为突起。

5.根据权利要求3和4所述的绝缘元件(16)，其中，构造为突起的导向元件(6)能够插入构造为切口的导向元件(6)中。

6.根据前述权利要求中任一项所述的绝缘元件(16)，其中，所述导向元件(6)在平行于上侧面(17)或下侧面(18)的横截面中具有底切，从而导向元件(6)通过具有相应配合的横截面的轨元件(9)机械地固定成防止远离轨元件(9)移动。

7.根据前述权利要求中任一项所述的绝缘元件(16)，其中，所述绝缘元件(16)的堆叠高度最高为绝缘元件(16)高度(20)的50％。

8.一种具有至少两个根据权利要求2至7中任一项所述的绝缘元件(16)的组(2)，其中，所述绝缘元件(16)具有不同的造型，并且在所有绝缘元件(16)中在所述两个导向元件(6)之间的距离(8)一样大。

9.一种包括多个根据权利要求1至7中任一项所述的绝缘元件(16)和具有至少一个轨元件(9)的支架(7)的系统(1)，其中，所述绝缘元件(16)在导向元件(6)处设置在轨元件(9)上，并且各绝缘元件(16)的轮廓沿着轨元件(9)的方向基本上重合。

10.根据权利要求9所述的系统(1)，其中，所述支架(7)具有两个彼此平行延伸的轨元件(9)。

11.根据权利要求9所述的系统(1)，其中，这两个平行延伸的轨元件(9)之间的间距能够改变，使得所述支架(7)能够适配于在导向元件(6)之间具有不同距离(8)的绝缘元件(16)。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的系统(1)，其中，所述支架(7)具有至少一个止动元件，所述止动元件能够选择性地停止或释放夹紧在支架(7)中的绝缘元件(16)沿着轨元件(9)方向的移动。

13.一种用于将绝缘元件(16)安装到机动车中的结构元件(12、14)上的方法，所述方法包括以下步骤：

提供多个根据权利要求1至7中任一项所述的绝缘元件(16)；

将绝缘元件(16)设置在轨元件(9)上，所述绝缘元件(16)分别在导向元件(6)处设置在轨元件(9)上；并且

通过施用机器人(23)施加各单个绝缘元件(16)，所述施用机器人(23)将各单个绝缘元件(16)从轨元件(9)上取下并安装在结构元件(12、14)上。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述方法包括附加步骤：

将所述多个绝缘元件(16)从绝缘元件(16)的生产位置运输到绝缘元件(16)的处理位置，其中，绝缘元件(16)分别成组地在轨元件(9)上设置在包装(22)中。

15.根据权利要求13或14所述的方法，其中，将所述绝缘元件(16)设置在支架(7)中的轨元件(9)上。

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