DE102005022414A1 - Device for filling hollow bodies with a form stable first region and a thermally or reactively expandable second region useful for filling hollow spaces in complex structure vehicle components in automobile construction - Google Patents

Device for filling hollow bodies with a form stable first region and a thermally or reactively expandable second region useful for filling hollow spaces in complex structure vehicle components in automobile construction Download PDF

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Abstract

Device for filling hollow bodies with a form stable first region and a thermally or reactively expandable second region where the inner space of the second region can be filled thru a hole in the hollow body and the first region functions as a closing device for closing the hole in the second region.

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.The The invention relates to a device for filling hollow bodies. Hollow body, like Pipes, rods or hollow beams, which consist for example of metal and extruded, deep-drawn, built and / or produced by the hydroforming process, are for various application areas known. Among other things, such hollow body in Motor vehicle construction used as a structural component, since they have a light but still allow a durable construction.

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.For example for the strength of hollow bodies to increase even further to prevent corrosion, special energy absorption properties to achieve or in particular to improve the sound properties, It is known to fill the aforementioned hollow body.

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.Such a filled hollow body is in the DE 196 35 734 A1 described, according to which a hollow body is foamed after its production with a foam material. Alternatively, it is proposed to foam the foam separately in a mold and then introduce it into the hollow body by means of a shrinking process. This process is associated with high process, material and cleaning effort and is therefore often used only as a backup solution.

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.The WO 99/48746 A1 describes a hollow profile with internal stiffening. The Internal stiffening consists of a solid core material, which coated with an activatable material. The inner stiffening is positioned in the hollow profile, subsequently the activatable Coating by feeding increased Temperature reacted, wherein the activatable material foams and filled the hollow profile becomes. The filler core must be positioned exactly at a given position, if the hollow profile is part of a more complex structure, a subsequent filling the hollow profile no longer done.

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.task The invention is to provide a device for filling hollow bodies, which with low process, material and cleaning costs to simple Way the stuffing of hollow profiles allows. It should also be a filling already In a more complex structure built-hollow body can be made possible.

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.The solution The task takes place with a device with the characteristics of Claim 1, wherein according to the underlying Idea the establishment of a dimensionally stable first area and one having expandable second region.

Besonders zu bevorzugende Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Especially preferred embodiments of the invention are the subject of Dependent claims.

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.Especially it is preferred when to fill a hollow body the second area through an opening of the hollow body in the interior of which can be inserted is and the first area formed as a closure device and for closing the opening of the hollow body suitable is.

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.Conveniently, is the first area for fixing in the opening of the hollow body form- or non-positively fixable, so that the opening also during the subsequent filling of the hollow body and is firmly closed on the finished component.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der zweite Bereich zur Füllung des Innenraums des Hohlkörpers thermisch oder reaktiv expandierbar.According to one advantageous embodiment of the invention is the second area to the filling the interior of the hollow body thermally or reactively expandable.

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.When very useful it is viewed when the second area for insertion through an opening of the hollow body in the interior of which is compressible. This allows the filler easy in the hollow body be introduced.

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.alternative the second area comprises according to a also regarded as very useful embodiment separate components of a filler, during insertion in the hollow body the separation of the filler components can be canceled.

Nachfolgend sind besonders zu bevorzugende Ausgestaltungen der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher erläutert, dabei zeigen schematisch und beispielhaftfollowing are particularly preferred embodiments of the invention below Reference to figures closer explains thereby show schematically and by way of example

1a eine Einrichtung zum Füllen von Hohlkörpern, 1a a device for filling hollow bodies,

1b eine Einrichtung zum Füllen von Hohlkörpern sowie einen Hohlkörper mit einer Öffnung, 1b a device for filling hollow bodies and a hollow body with an opening,

1c eine in die Öffnung eines Hohlkörpers eingesetzte Einrichtung zum Füllen von Hohlkörpern, 1c an inserted into the opening of a hollow body device for filling hollow bodies,

1d einen gefüllten Hohlkörper mit verschlossener Öffnung, 1d a filled hollow body with a closed opening,

2a eine Einrichtung zum Füllen von Hohlkörpern mit einem Zweikomponenten-Füller, 2a a device for filling hollow bodies with a two-component filler,

2b eine Einrichtung zum Füllen von Hohlkörpern mit einem Zweikomponenten-Füller beim Einsetzen in eine Öffnung des Hohlkörpers und 2 B a device for filling hollow bodies with a two-component filler when inserted into an opening of the hollow body and

2c eine Einrichtung zum Füllen von Hohlkörpern mit einem Zweikomponenten-Füller beim Einsetzen in eine Öffnung des Hohlkörpers. 2c a device for filling hollow bodies with a two-component filler when inserted into an opening of the hollow body.

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.The 1a to 1d show a device 100 for filling hollow bodies 110 , The device 100 comprises a dimensionally stable first region with a lenseflachkopfförmigen area 102 and a plug-shaped area 104 and an expandable second area 106 . 108 , The device 100 is manufactured as an injection molded part, wherein the dimensionally stable area 102 . 104 and the expandable area 106 . 108 consist of different, interconnected materials. The dimensionally stable area 102 . 104 is preferably made of a thermoplastic, the expandable area 106 . 108 includes, for example, a wärmeexpandierfähige sealant on ethylene-vinyl-acetate-based (EVA), such as the material sold under the trade name Terophon ® -6059 by Henkel Teroson GmbH. The dimensionally stable area 102 . 104 and the expandable area 106 . 108 are produced in multi-component injection molding in one operation. Optionally, it may also be advantageous to the areas 102 . 104 . 106 . 108 separately and then connect or inject one area to the other.

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.The expandable area 108 the device 100 is formed so that it is easy to compress and as in 1b represented in an opening 112 a hollow body 110 can be introduced. The hollow body 110 , such as pipe, rod or hollow beam, comprises, for example, metal or a fiber-reinforced plastic and is extruded, deep-drawn, built and / or produced by the internal high-pressure method or by a resin injection method. In the present case, the hollow body 110 used in automotive engineering as a structural component.

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. 1c shows one in the opening 112 a hollow body 110 used device 100 for filling hollow bodies. The opening 112 is from the plug-shaped area 104 the device 100 closed and the lenseflachkopfförmigen area 102 lies outside on the hollow body 110 on, while the expandable area 106 . 108 in the interior of the hollow body 110 unfolded.

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.Under the action of heat, the expandable area expands 106 . 108 so that at least one cross-sectional area of the hollow body 110 as in the cut in 1d illustrated, complete with filler 114 is filled. The from the hollow body 110 enclosed space is subdivided in this way into subspaces, which offers above all acoustic advantages. Of course, even with smaller cavities, a complete filling of the cavity is possible. The opening 112 in the hollow body 110 is with the plug-shaped area 104 and the lenseflachkopfförmigen area 102 the device 100 locked; during the expansion process, this ensures that no filler ( 106 . 108 ) exit.

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.The 2a to 2c show a device 200 for filling hollow bodies 214 with a two-component filler which is reactive expandable. The device 200 comprises a dimensionally stable first region with a lenseflachkopfförmigen area 202 and a plug-shaped area 204 and a second region in which quantitatively and chemically matched components 210 . 212 a filler are stored separately from each other. The dimensionally stable first area of the device 200 is preferably made of an injection-moldable thermoplastic, the components 210 . 212 are stored in an area comprising, for example, glass, a brittle plastic or a perforatable film.

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.Before introduction into a hollow body 214 are the components 210 . 212 of the filler, as in 2a shown in separate cylindrical spaces 220 . 222 stocked, with a first component 210 in an inner, cylindrical space 220 and a second component 212 in one the room 220 surrounding annular cylindrical space 222 is stored.

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.Both the outer wall 224 as well as between the rooms 220 . 222 lying partition 226 is at least partially destructible, for example, perforable. When like in 2 B illustrated insertion of the device 200 in an opening 216 of the hollow body 214 becomes a thorn 208 , in whose area the plug-shaped area 204 has an enlarged diameter, externally applied so that it is the outer wall 224 and the partition 226 breaks through and these are perforated.

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.In final position, as in 2c is shown, lies the lenseflachkopfförmigen area 202 the device 200 on the outside of the hollow body 214 and closes the opening 216 , By means of locking lugs, such as 206 , the decor will be 200 in the opening 216 held clamped while the spine 208 spring back and the generated opening of the outer wall 224 and the partition 226 releases, leaving the components 210 . 212 escape and mix. The components 210 . 212 react with foaming, wherein at least one cross-sectional area of the hollow body 214 is completely filled. The from the hollow body 214 enclosed space is divided in this way into subspaces, which offers especially acoustic advantages. Especially with smaller cavities and a complete filling of the cavity is possible.

Claims (8)

Einrichtung zum Füllen von Hohlkörpern, gekennzeichnet durch einen formstabilen ersten Bereich (102, 104, 202, 204) und einen expandierbaren zweiten Bereich (106, 108, 210, 212).Device for filling hollow bodies, characterized by a dimensionally stable first area ( 102 . 104 . 202 . 204 ) and an expandable second area ( 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.Device according to claim 1, characterized in that for filling a hollow body of the second area ( 106 . 108 . 210 . 212 ) through an opening ( 112 . 216 ) of the hollow body ( 110 . 214 ) in the interior of which is insertable. 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.Device according to claim 1 or 2, characterized in that the first region ( 102 . 104 . 202 . 204 ) designed as a closure device and for closing the opening ( 112 . 216 ) of the hollow body ( 110 . 214 ) suitable is. 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.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the first region ( 102 . 104 . 202 . 204 ) for fixing in the opening ( 112 . 216 ) of the hollow body ( 110 . 214 ) is positively or non-positively fixed. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bereich (106, 108, 210, 212) thermisch oder reaktiv expandierbar ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the second region ( 106 . 108 . 210 . 212 ) is thermally or reactive expandable. 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.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the second region ( 106 . 108 ) for insertion through an opening ( 112 ) of the hollow body ( 110 ) in the interior of which is compressible. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bereich getrennte Komponenten (210, 212) eines Füllstoffs umfasst.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the second region comprises separate components ( 210 . 212 ) of a filler. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einführen in den Hohlkörper (214) die Trennung der Füllstoffkomponenten (210, 212) aufhebbar ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that during insertion into the hollow body ( 214 ) the separation of the filler components ( 210 . 212 ) can be canceled.
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