DE102005022414A1

DE102005022414A1 - Fülleinrichtung für Hohlkörper

Info

Publication number: DE102005022414A1
Application number: DE102005022414A
Authority: DE
Inventors: Thomas Michel; Sandra Dr. Semmler; Roland Wagner; Matthias Pfauder; Norbert Donath; Richard Feder; Ralf Baurs-Krey; Thomas Dr. Wolf; Christian Dr. Schlenk
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2005-05-14
Filing date: 2005-05-14
Publication date: 2006-11-16
Anticipated expiration: 2025-05-15
Also published as: DE102005022414B4

Abstract

Einrichtung zum Füllen von Hohlkörpern mit einem formstabilen, als Verschlussstopfen verwendbaren ersten Bereich und einem thermisch oder reaktiv im Inneren des Hohlkörpers expandierbaren zweiten Bereich.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Füllen von Hohlkörpern. Hohlkörper, wie Rohre, Stangen oder Hohlträger, welche beispielsweise aus Metall bestehen und extrudiert, tiefgezogen, gebaut und/oder nach dem Innenhochdruckverfahren hergestellt werden, sind für verschiedenste Anwendungsgebiete bekannt. Unter anderem werden derartige Hohlkörper im Kraftfahrzeugbau als Strukturbauteil eingesetzt, da sie eine leichte aber dennoch belastbare Konstruktion ermöglichen.
Beispielsweise um die Festigkeit von Hohlkörpern noch weiter zu erhöhen, um Korrosion vorzubeugen, besondere Energieabsorptionseigenschaften zu erreichen oder insbesondere um die Schalleigenschaften zu verbessern, ist es bekannt, eingangs genannte Hohlkörper zu füllen.

Ein derartiger gefüllter Hohlkörper ist in der DE 196 35 734 A1 beschrieben, der zufolge ein Hohlkörper nach seiner Herstellung mit einem Schaummaterial ausgeschäumt wird. Alternativ wird vorgeschlagen, den Schaum getrennt in einer Form auszuschäumen und dann mittels eines Schrumpfverfahrens in den Hohlkörper einzubringen. Dieses Verfahren ist mit hohem Verfahrens-, Material- und Reinigungsaufwand verbunden und wird daher häufig nur als Ausweichlösung eingesetzt.

Die WO 99/48746 A1 beschreibt ein Hohlprofil mit Innenversteifung. Die Innenversteifung besteht aus einem festen Kernmaterial, welches mit einem aktivierbaren Material beschichtet ist. Die Innenversteifung wird im Hohlprofil positioniert, nachfolgend wird die aktivierbare Beschichtung durch Zufuhr erhöhter Temperatur zur Reaktion gebracht, wobei das aktivierbare Material aufschäumt und das Hohlprofil gefüllt wird. Der Füllkern muss dabei exakt an einer vorgegebenen Stelle Positioniert werden, falls das Hohlprofil Teil einer komplexeren Struktur ist, kann eine nachträgliche Füllung des Hohlprofils nicht mehr erfolgen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zum Füllen von Hohlkörpern bereitzustellen, welche bei geringem Verfahrens-, Material- und Reinigungsaufwand auf einfache Weise die Füllung von Hohlprofilen ermöglicht. Dabei soll auch eine Füllung bereits in einer komplexeren Struktur verbauter Hohlkörper ermöglich werden.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einer Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, wobei gemäß der zugrundeliegenden Idee die Einrichtung einen formstabilen ersten Bereich und einen expandierbaren zweiten Bereich aufweist.

Besonders zu bevorzugende Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Besonders bevorzugt ist es, wenn zum Füllen eines Hohlkörpers der zweite Bereich durch eine Öffnung des Hohlkörpers in dessen Innenraum einführbar ist und der erste Bereich als Verschlusseinrichtung ausgebildet und zum Verschließen der Öffnung des Hohlkörpers geeignet ist.

Zweckmäßigerweise ist der erste Bereich zur Fixierung in der Öffnung des Hohlkörpers form- oder kraftschlüssig festlegbar, sodass die Öffnung auch beim nachfolgenden Füllen des Hohlkörpers und am fertigen Bauteil fest verschlossen ist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der zweite Bereich zur Füllung des Innenraums des Hohlkörpers thermisch oder reaktiv expandierbar.

Als sehr zweckmäßig wird es angesehen, wenn der zweite Bereich zum Einführen durch eine Öffnung des Hohlkörpers in dessen Innenraum komprimierbar ist. Dadurch kann der Füllstoff leicht in den Hohlkörper eingebracht werden.

Alternativ umfasst der zweite Bereich gemäß einer ebenfalls als sehr zweckmäßig angesehenen Ausgestaltung getrennte Komponenten eines Füllstoffs, wobei beim Einführen in den Hohlkörper die Trennung der Füllstoffkomponenten aufhebbar ist.

Nachfolgend sind besonders zu bevorzugende Ausgestaltungen der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher erläutert, dabei zeigen schematisch und beispielhaft
1a eine Einrichtung zum Füllen von Hohlkörpern,
1b eine Einrichtung zum Füllen von Hohlkörpern sowie einen Hohlkörper mit einer Öffnung,
1c eine in die Öffnung eines Hohlkörpers eingesetzte Einrichtung zum Füllen von Hohlkörpern,
1d einen gefüllten Hohlkörper mit verschlossener Öffnung,
2a eine Einrichtung zum Füllen von Hohlkörpern mit einem Zweikomponenten-Füller,
2b eine Einrichtung zum Füllen von Hohlkörpern mit einem Zweikomponenten-Füller beim Einsetzen in eine Öffnung des Hohlkörpers und
2c eine Einrichtung zum Füllen von Hohlkörpern mit einem Zweikomponenten-Füller beim Einsetzen in eine Öffnung des Hohlkörpers.
Die 1a bis 1d zeigen eine Einrichtung 100 zum Füllen von Hohlkörpern 110. Die Einrichtung 100 umfasst einen formstabilen ersten Bereich mit einem linsenflachkopfförmigen Bereich 102 und einem stopfenförmigen Bereich 104 sowie einen expandierbaren zweiten Bereich 106, 108. Die Einrichtung 100 ist als Spritzgussteil gefertigt, wobei der formstabile Bereich 102, 104 und der expandierbare Bereich 106, 108 aus unterschiedlichen, miteinander verbundenen Werkstoffen bestehen. Der formstabile Bereich 102, 104 besteht vorzugsweise aus einem thermoplastischen Kunststoff, der expandierbare Bereich 106, 108 umfasst beispielsweise eine wärmeexpandierfähige Dichtmasse auf Ethylen-Vinyl-Azetat-Basis (EVA), wie den unter dem Handelsnamen Terophon^®-6059 von der Henkel Teroson GmbH vertriebenen Werkstoff. Der formstabile Bereich 102, 104 und der expandierbare Bereich 106, 108 werden im Mehrkomponentenspritzguss in einem Arbeitsgang hergestellt. Gegebenenfalls kann es auch vorteilhaft sein, die Bereiche 102, 104, 106, 108 getrennt herzustellen und dann zu verbinden oder einen Bereich an den anderen anzuspritzen.
Der expandierbare Bereich 108 der Einrichtung 100 ist derart ausgebildet, dass er leicht zusammenpressbar ist und wie in 1b dargestellt in eine Öffnung 112 eines Hohlkörpers 110 eingeführt werden kann. Der Hohlkörper 110, wie Rohr, Stange oder Hohlträger, umfasst beispielsweise Metall oder einen faserverstärkten Kunststoff und wird extrudiert, tiefgezogen, gebaut und/oder nach dem Innenhochdruckverfahren oder in einem Harzinjektionsverfahren hergestellt. Vorliegend wird der Hohlkörper 110 im Kraftfahrzeugbau als Strukturbauteil eingesetzt.
1c zeigt eine in die Öffnung 112 eines Hohlkörpers 110 eingesetzte Einrichtung 100 zum Füllen von Hohlkörpern. Die Öffnung 112 wird dabei von dem stopfenförmigen Bereich 104 der Einrichtung 100 verschlossen und der linsenflachkopfförmigen Bereich 102 liegt außenseitig am Hohlkörper 110 an, während der expandierbare Bereich 106, 108 sich im Innenraum des Hohlkörpers 110 entfaltet.
Unter Wärmeeinwirkung dehnt sich der expandierbare Bereich 106, 108 aus, sodass wenigstens eine Querschnittsbereich des Hohlkörpers 110, wie im Schnitt in 1d dargestellt, vollständig mit Füllmittel 114 gefüllt wird. Der vom Hohlkörper 110 umschlossene Raum wird auf diese Weise in Teilräume unterteilt, was vor allem akustische Vorteile bietet. Insbesondere bei kleineren Hohlräumen ist selbstverständlich auch eine vollständige Füllung des Hohlraums möglich. Die Öffnung 112 im Hohlkörper 110 ist mit dem stopfenförmigen Bereich 104 und dem linsenflachkopfförmigen Bereich 102 der Einrichtung 100 verschlossen; beim Expansionsvorgang ist dadurch gewährleistet, dass kein Füllmittel (106, 108) austritt.
Die 2a bis 2c zeigen eine Einrichtung 200 zum Füllen von Hohlkörpern 214 mit einem Zweikomponenten-Füller, welcher reaktiv expandierbar ist. Die Einrichtung 200 umfasst einen formstabilen ersten Bereich mit einem linsenflachkopfförmigen Bereich 202 und einem stopfenförmigen Bereich 204 sowie einen zweiten Bereich, in welchem mengenmäßig und chemisch aufeinander abgestimmte Komponenten 210, 212 eines Füllmittels voneinander getrennt bevorratet sind. Der formstabile erste Bereich der Einrichtung 200 ist vorzugsweise aus einem spritzgießbaren thermoplastischen Kunststoff gefertigt, die Komponenten 210, 212 sind in einem Bereich bevorratet, welcher beispielsweise Glas, einen spröden Kunststoff oder eine perforierbare Folie umfasst.
Vor dem Einbringen in einen Hohlkörper 214 sind die Komponenten 210, 212 des Füllmittels, wie in 2a gezeigt, in voneinander getrennten zylindrischen Räumen 220, 222 bevorratet, wobei eine erste Komponente 210 in einem inneren, zylindrischen Raum 220 und eine zweite Komponente 212 in einem den Raum 220 umgebenden ringzylindrischen Raum 222 bevorratet ist.
Sowohl die Außenwand 224 als auch die zwischen den Räumen 220, 222 liegende Trennwand 226 ist zumindest bereichsweise zerstörbar, beispielsweise perforierbar. Beim wie in 2b dargestellten Einsetzen der Einrichtung 200 in eine Öffnung 216 des Hohlkörpers 214 wird ein Dorn 208, in dessen Bereich der stopfenförmige Bereich 204 einen erweiterten Durchmesser aufweist, außenseitig derart beaufschlagt, dass er die Außenwand 224 und die Trennwand 226 durchbricht und diese perforiert werden.
In Endlage, wie sie in 2c gezeigt ist, liegt der linsenflachkopfförmigen Bereich 202 der Einrichtung 200 außenseitig am Hohlkörper 214 an und verschließt die Öffnung 216. Mittels Rastnasen, wie 206, wird die Einrichtung 200 in der Öffnung 216 geklemmt gehalten, während der Dorn 208 zurückfedert und die erzeugte Durchbrechung der Außenwand 224 und der Trennwand 226 freigibt, so dass die Komponenten 210, 212 austreten und sich vermischen können. Die Komponenten 210, 212 reagieren unter Schaumbildung, wobei wenigstens ein Querschnittsbereich des Hohlkörpers 214 vollständig gefüllt wird. Der vom Hohlkörper 214 umschlossene Raum wird auf diese Weise in Teilräume unterteilt, was vor allem akustische Vorteile bietet. Insbesondere bei kleineren Hohlräumen ist auch eine vollständige Füllung des Hohlraums möglich.

Claims

Einrichtung zum Füllen von Hohlkörpern, gekennzeichnet durch einen formstabilen ersten Bereich (102, 104, 202, 204) und einen expandierbaren zweiten Bereich (106, 108, 210, 212).
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Füllen eines Hohlkörpers der zweite Bereich (106, 108, 210, 212) durch eine Öffnung (112, 216) des Hohlkörpers (110, 214) in dessen Innenraum einführbar ist.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (102, 104, 202, 204) als Verschlusseinrichtung ausgebildet und zum Verschließen der Öffnung (112, 216) des Hohlkörpers (110, 214) geeignet ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (102, 104, 202, 204) zur Fixierung in der Öffnung (112, 216) des Hohlkörpers (110, 214) form- oder kraftschlüssig festlegbar ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bereich (106, 108, 210, 212) thermisch oder reaktiv expandierbar ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bereich (106, 108) zum Einführen durch eine Öffnung (112) des Hohlkörpers (110) in dessen Innenraum komprimierbar ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bereich getrennte Komponenten (210, 212) eines Füllstoffs umfasst.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einführen in den Hohlkörper (214) die Trennung der Füllstoffkomponenten (210, 212) aufhebbar ist.