JP5710889B2

JP5710889B2 - 空洞を封止または補強する要素および貫通要素をこのような要素の中へ導入する方法

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Publication number: JP5710889B2
Application number: JP2010085877A
Authority: JP
Inventors: マルコ・レーマン; ニコラス・ブリヒェト; マルセル・マイスター; ミヒャエル・コラー
Original assignee: ジーカテクノロジーアクチェンゲゼルシャフト
Priority date: 2009-04-03
Filing date: 2010-04-02
Publication date: 2015-04-30
Anticipated expiration: 2030-04-02
Also published as: US20100253004A1; EP2236358B1; BRPI1000886A2; ATE522401T1; JP2010242970A; EP2236358A1; US8597763B2; CN101856999B; CN101856999A

Description

本発明は、下記態様１の予め特徴付ける節に従って、空洞を封止または補強する要素に基づく。また本発明は、下記の独立的態様の方法クレームの予め特徴付ける節に従って、このような要素の中へ貫通要素を導入する方法に基づく。

輸送の手段および交通機関の手段の、特に水上もしくは陸上の乗物の、または航空機の本体および／または台枠のような構造的要素は、特に軽量構成を可能にするために、しばしば空洞を有する。しかし、これらの空洞は、様々な問題を引き起こす。空洞の種類に応じて、空洞は、構造的要素の腐食につながる恐れのある湿気および異物混入の進入を防止するために封止されなければならない。空洞を補強し、その結果として構造的要素をかなり補強することもしばしば望ましいが、軽量を維持することも望ましい。別様であれば空洞に沿ってまたはそれを介して伝達されることになる騒音を低減するために、空洞を安定化し、その結果として構造的要素を安定化することもしばしば必要である。これらの空洞の多くは、不規則な形態を有するかまたは広がりが狭く、これらの空洞を適切に封止、補強、および制動することをより困難にする。したがって、特に自動車の構成では、空洞を封止しかつ／または音響的に遮蔽するために、封止要素（邪魔板）が使用されたり、または空洞を補強するために、補強要素（補強材）が使用されたりする。次いで管材、管路などのような貫通要素が、このような封止要素または補強要素に通されなければならない場合に、様々な解決策が存在する。しかし、原則的に、現在知られているすべてのシステムは、比較的に複雑であり、貫通要素を封止要素の中に取り付けるのは面倒なことである。しかも十分な封止を保証することは困難である。

ＥＰ０２０４９７０国際公開第２００５／０８０５２４号パンフレット米国特許第５，２６６，１３３号米国特許第５，３７３，０２７号米国特許第６，３８７，４７０号

本発明は、空洞を封止または補強する要素の場合において冒頭で述べられた先行技術の欠点を回避して、改良された要素を提供するという目的に基づく。

この目的は、第１の実施態様の特徴構造によって、本発明に従って実現される。
すなわち本発明としては、以下の実施態様が挙げられる：
《態様１》
特に乗物の構造的要素の空洞を封止または補強するための要素（２０）であって、基部要素（１）と、発泡可能要素（２）と、貫通要素（６）を受け入れるための開口部（５）とを備える要素において、翼（４）が前記基部要素（１）の上に配置され、前記開口部（５）は側部が開き、かつ前記貫通要素（６）が導入されるときに前記翼を移動させるアクチュエータ（８）が、前記翼の上に配置されることを特徴とする要素。
《態様２》
前記翼（４）は、ヒンジ（７）、特にフィルムヒンジによって前記基部要素（１）に固定されることを特徴とする態様１に記載の補強システム。
《態様３》
前記翼（４）は、前記アクチュエータ（８）によって閉じた位置に保持され、かつ／または前記翼（４）を前記基部の上に錠止するための錠止器具が、前記基部要素（１）の上に追加的に配置されることを特徴とする態様１または２に記載の補強システム。
《態様４》
側部が開いている前記開口部（５）は、貫通要素（６）を前記貫通要素の周囲の半分を超える回りを包囲することを特徴とする態様１、２、または３に記載の補強システム。
《態様５》
前記発泡可能要素（２）は、前記基部要素（１）の全体または一部を覆う発泡可能材料から成ることを特徴とする態様１から４の一項に記載の補強システム。
《態様６》
前記発泡可能材料は、１６０℃以下の、特に８０℃から１５０℃の、好ましくは９０℃から１４０℃の温度で熱的に発泡させられうることを特徴とする態様１から５の一項に記載の補強システム。
《態様７》
前記基部要素および／または前記翼（４）および／または前記アクチュエータ（８）は、プラスチック、特にポリウレタンもしくはポリアミドから、金属、特にアルミニウムもしくは鋼から、またはプラスチックと金属との組合せから製作されることを特徴とする態様１から６の一項に記載の補強システム。
《態様８》
前記基部部分は、前記補強要素を空洞の中に配置および固定する固定手段（５）、特にクリップを有することを特徴とする態様１から７の一項に記載の補強システム。
《態様９》
輸送の手段および輸送機関の手段、特に水上もしくは陸上の乗物の、または航空機の、好ましくは自動車、トラック、鉄道客車、ボート、船舶、ヘリコプター、および飛行機の本体および／または台枠中の構造的構成要素の空洞における補強のための、態様１から８の一項に記載の使用法。
《態様１０》
特に乗物の構造的要素の空洞を封止または補強するための要素（２０）の中へ貫通要素を導入する方法であって、前記要素は、基部要素（１）と、発泡可能要素（２）と、前記貫通要素（６）を受け入れるための開口部（５）とを備える方法において、翼（４）が前記基部要素（１）の上に配置され、前記開口部（５）は側部が開き、アクチュエータ（８）が前記翼の上に配置され、前記貫通要素（６）は前記翼および前記アクチュエータの中へ導入され、かつ前記貫通要素は、側部が開いている前記開口部（５）の中へ圧入されて、それによって前記翼（４）は、前記アクチュエータ（８）によって同伴されて、側部が開いている前記開口部は、前記翼によって閉じられることを特徴とする方法。
《態様１１》
側部が開いている前記開口部（５）は、前記貫通要素（６）を前記貫通要素の周囲の半分よりも超えて包囲することを特徴とする態様１０に記載の方法。
《態様１２》
前記翼（４）は、前記アクチュエータ（８）によって閉じた位置に保持されることを特徴とする態様１０または１１に記載の方法。
《態様１３》
前記貫通要素は、管状要素、特に管材であることを特徴とする態様１０、１１、または１２に記載の方法。

したがって、本発明の本質は、翼が基部要素の上に配置され、開口部は側部が開き、かつ貫通要素が導入されるときに翼を移動させるアクチュエータが、翼の上に配置されることである。

本発明の利点は、開いた状態で供給される新規の要素を備えることで、貫通要素が導入されるときに、翼は、アクチュエータによって自動的に閉じられることを含むものとして理解されうる。その結果として、先行技術とは異なって、唯一の作業工程だけで済み、それは取付けをより容易にしかつ費用を低減する。

本発明のさらなる有利な改良点が、サブクレームによって提示される。貫通要素が泡によって完全に包囲されるように、発泡可能部分を発泡可能材料から製作することが特に有利である。

本発明の典型的な実施形態が、以下で図面に基づいてより詳細に説明される。同じであるかまたは同じ効果を有する要素は、様々な図で同じ符号が付けられる。取付け時の貫通要素の移動方向は、矢印によって表される。

本発明による開いた封止要素を示す平面図である。図１からの本発明による開いた封止要素の他方の側を示す平面図である。貫通要素が導入されていない、本発明による封止要素を示す平面図である。貫通要素がアクチュエータの中に位置決めされている、本発明による封止要素を示す平面図である。貫通要素が開口部の中へ導入されている、本発明による封止要素を示す平面図である。貫通要素を備える、本発明による閉じた封止要素を示す平面図である。図４からの貫通要素を備える、本発明による閉じた封止要素の他方の側を示す平面図である。

本発明を直接理解するために本質的である要素のみが、図示されている。

図１、２、および３は、封止要素または補強要素として使用されうる要素２０を示す。これが、空洞の中に、特に輸送の手段および交通機関の手段の、特に水上もしくは陸上乗物の、または航空機の本体および／または台枠に、特に有利なことに乗物本体の支柱の中に配置されることは示されていない。しかし、このような要素２０は、任意の空洞の中に配置されてよいことは言うまでもない。要素２０は、以降で基部部分とも呼ばれる基部要素１と、発泡可能材料の１つまたは複数の部分２とを備える。このような発泡可能材料が、以下でさらに詳細に説明される。

発泡可能材料２は、基部部分１に施されるかまたは固定されうる。この基部部分は、以下でさらに詳細に説明される任意所望の材料から成りうる。要素２０の製造も、以下でさらに詳細に説明される。発泡可能部分は、この場合に基部部分の全体または一部のみを覆い、いくつかの部分に分割されうる。

さらには要素２０の基部部分１は、強化要素を空洞の中に固定および配置するための少なくとも１つの固定手段３、特にクリップを有しうる。クリップで補強要素を固定することは、例えば、浸漬被覆が、構成要素の表面全体に、すなわち、空洞の内壁にも達しうることが必要である用途に、特に適切である。このような場合には、例えば、接着剤接合による固定は、被覆が接合箇所に及ぶことができないので適切ではない。

基部部分１は開口部５を有するが、この開口部は、側部が開き、図３、４、および５で示されるように、この開口部の中へ貫通要素６が導入されうる。この貫通要素は、管状要素であることが好ましく、特に管材、とりわけ水管であることが好ましい。この場合に、開口部５は、貫通要素が導入されたときに、それが開口部５の中に保持されるように、本質的に貫通要素の外部幾何学形状に適合されることが好ましい。さらには、発泡可能材料は、この発泡可能材料の発泡時に、貫通要素が有利に密閉されて、その結果として開口部５も密閉されるような方式で、開口部５の領域内に有利に配置される。管状貫通要素の場合では、開口部５は、有利に円形構成である。

貫通要素６が開口部５の中に保持されるように、一部が開いた開口部５を閉じうる翼４が、基部部分１の上に配置される。翼４は、ヒンジ７によって基部部分１に連結される。このヒンジ自体は、任意所望の方式で構成されうる。しかし、翼を基部部分と同じ材料から製作し、かつヒンジをフィルムヒンジとして知られる薄壁連結によって形成することが特に有利である。これは、基部部分および翼が、射出成形法の同じサイクルで製造されることを可能にする。翼が基部部分とは異なる材料から製造される場合には、ヒンジも知られた方式、例えば、ピンに連結されるブッシュによって構成されてもよい。

アクチュエータ８が翼４の上に配置されるが、このアクチュエータは、貫通要素６が開口部５の中へ導入され、翼によって開口部５を閉じるときに、このアクチュエータと一緒に翼を同伴する目的に役立つものである。アクチュエータ８は、任意所望の材料から製造されて、翼に固定されうる。しかし、図に示されたように、特に有利な解決策として、アクチュエータは、翼４と同じ材料から成り、かつ直接的に翼と共に製造（特に射出成形）される。アクチュエータは、これが十分な機械的特性を有する場合に、かつ追加的な発泡可能材料が開口部５の領域内に必要とされ、それによって貫通要素と基部部分との間の間隙が、いずれも発泡時に追加的に密閉されうる場合に、発泡可能材料から製造されうる。

図３Ａから３Ｃに、どのように貫通要素が、封止要素２０の開口部５の中へ導入されるかが模式的に示されている。図３Ａによれば、封止要素２０は、開いた状態で製造および供給される。

図３Ｂによれば、貫通要素６は、アクチュエータ８および翼４の中に位置決めされ、次いで、図３Ｃによれば、この貫通要素は、開口部が側部で開いている箇所で、開口部５の中へ圧入される。開いた翼４は、アクチュエータ８によって自動的に閉じられる。アクチュエータは貫通要素の周囲に達するので、翼は、アクチュエータによって閉じた位置に保持される。

図４および５に、本発明による閉じた封止要素が、貫通要素と共に再び詳細に示される。本明細書で特に推奨される実施形態の場合に、どのように貫通要素が、アクチュエータ８によって開口部５の中に保持されるかが明確に理解されうる。

錠止器具が、翼上にかつ基部部分上に配置可能であり、翼が再び開いて、貫通要素が脱落することを防止するために、アクチュエータに加えて動作することは示されていない。

さらには、同様に図に示されているように、貫通要素も、翼４およびアクチュエータを備えることなく保持されるような方式で、開口部５を構成することが特に有利である。その結果として、開口部５は、貫通要素が、ほぼちょうど開口部の中へ圧入されうる程度にのみ側部が有利に開き、しかし側部が開いている開口部は、貫通要素が保持されるように、それが圧入されてしまうと、少なくとも一部が貫通要素の周りで、特にその周囲の半分よりも超えて閉じる。

発泡可能材料
原理上、制御された様態で発泡させられうる任意所望の材料が、発泡可能材料２として使用可能である。この材料は、同時に補強特性を有してもまたは有していなくてもよい。典型的には、発泡可能材料は、湿気によって、または電磁放射によって熱的に発泡させられる。

このような発泡可能材料は、典型的に化学的または物理的発泡剤を有する。化学的発泡剤は、温度、湿気、または電磁照射の影響下で分解する有機または無機化合物であり、分解生成物の少なくとも１つは、気体である。温度の上昇時に気体凝集状態へ移行する化合物は、例えば、物理的発泡剤として使用されうる。その結果として、化学的および物理的発泡剤は共に、高分子の泡構造を創出することができる。

発泡可能材料は熱的に発泡させられることが好ましく、化学的発泡剤が使用される。例えば、アゾジカルボンアミド、スルホヒドラジド、炭酸水素塩、または炭酸塩が、化学的発泡剤として適切である。

また適切な発泡剤は、例えば、オランダ国のＡｋｚｏＮｏｂｅｌｃｏｍｐａｎｙからＥｘｐａｎｃｅｌ（登録商標）という商品名で、または米国のＣｈｅｍｔｕｒａＣｏｒｐ．からＣｅｌｏｇｅｎ（登録商標）という商品名で市販されている。

発泡に必要とされる熱は、発熱化学反応のような、外部または内部熱源によって導入されうる。発泡可能材料は、１６０℃以下、特に８０℃から１５０℃、好ましくは９０℃から１４０℃の温度で発泡可能であることが好ましい。

例えば、室温で流動せず、特に衝撃耐性が高められ、かつアエロジルまたはナノクレイのような揺変剤を含有する単一成分エポキシ樹脂系が、発泡可能材料として適切である。例えば、このようなエポキシ樹脂系は、２０から５０重量パーセントのエポキシ液体樹脂、０から３０重量パーセントのエポキシ固体樹脂、５から３０重量パーセントの衝撃条件剤、１から５重量パーセントの物理学的または化学的発泡剤、１０から４０重量パーセントの充填剤、１から１０重量パーセントの揺変剤、および２から１０重量パーセントの熱活性化可能触媒を含む。エポキシ固体樹脂とは別に、イソシアヌル酸塩トリグリシジル；テレフタル酸ジグリシジルエーテル；トリメリト酸トリグリシジルエーテルとのテレフタル酸ジグリシジルエーテルの混合物；ヒドロキノンジグリシジルエーテル；ならびに４，４’−、２，４’−、および２，２’−ジフェニルメタンジイソシアナート（ＭＤＩ）、２，４−および２．６−トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）または１−イソシアナト−３，３，５−トリメチル−５−イソシアナトメチル−シクロヘキサン（ＩＰＤＩ）のような、ジイソシアナートとのトリメチロールプロパンジグリシジルエーテルの付加物のような、結晶性ポリエポキシドも適切である。ニトリルゴムを基本とする反応性液体ゴムまたはポリエーテル−ポリオールポリウレタンの誘導体、コアシェル高分子、および当業者に知られた同様の系が、衝撃条件剤として適切である。

同様に、適切な発泡可能材料は、さらなるポリオール、好ましくはポリエーテルポリオール、およびブロック化されたイソシアネート基を有するポリイソシアネートと混合された、ＯＨ基を有する結晶性ポリエステルを基本とする発泡剤を含有する単一成分ポリウレタン組成物である。結晶性ポリエステルの融点は、５０℃以上であるべきである。ポリイソシアネートのイソシアネート基は、例えば、カプロラクタム、フェノール、またはベンゾキサロン（ｂｅｎｚｏｘａｌｏｎｅ）のような求核剤によってブロック化されうる。例えば、粉体被覆技術で使用されるようなブロック化されたポリイソシアネートも適切であり、独国のＤｅｇｕｓｓａＧｍｂＨからＶｅｓｔａｇｏｎ（登録商標）ＢＦ１３５０およびＶｅｓｔａｇｏｎ（登録商標）ＢＦ１５４０という商品名で市販されている。イソシアネートのように、いわゆるカプセル化または表面不活性化されたポリイソシアネートも同様に存在するが、これらは当業者に知られており、例えば、ＥＰ０２０４９７０に説明されている。

同様に、例えば、国際公開第２００５／０８０５２４号パンフレット（その開示は本明細書によって組み込まれる）に説明されているような、発泡剤を含有する２成分エポキシ／ポリウレタン組成物も発泡可能材料として適切である。

同様に適切な発泡可能材料が、例えば、米国のＳｉｋａＣｏｒｐ．によってＳｉｋａＢａｆｆｌｅ（登録商標）２４０、ＳｉｋａＢａｆｆｌｅ（登録商標）２５０、またはＳｉｋａＢａｆｆｌｅ（登録商標）２５５という商品名で販売され、米国特許第５，２６６，１３３号および米国特許第５，３７３，０２７号に説明されている（その開示は本明細書によって組み込まれる）。このような発泡可能材料は、特に本発明に推奨される。

補強特性を有する発泡可能材料としては、例えば、米国のＳｉｋａＣｏｒｐ．によってＳｉｋａＲｅｉｎｆｏｒｃｅｒ（登録商標）９４１という商品名で販売されているものが推奨される。これらは、米国特許第６，３８７，４７０号で説明されており、その開示は、本明細書によって組み込まれる。

基部材料
基部部分は、任意所望の材料から成りうる。推奨される材料は、プラスチック、特にポリウレタン、ポリアミド、ポリエステル、およびポリオレフィンであり、好ましくはポリ（フェニレンエーテル）、ポリサルホン、またはポリエーテルサルホンのような高温耐性高分子（これらは特に発泡もさせられる）、金属、特にアルミニウムおよび鋼、またはこれら材料の任意所望の組合せである。ポリアミド、特にポリアミド６、ポリアミド６，６、ポリアミド１１、ポリアミド１２、またはこれらの混合物が、特に選好されて使用される。

さらには、基部部分１は、任意所望の構成および任意所望の構造を有しうる。それは、例えば、中実、中空であるかもしくは発泡させられてもよいし、または格子様の構造を有してもよい。基部部分の表面は、典型的には円滑、粗面、または構造化されうる。

発泡可能材料の基部としてのその機能に加えて、基部部分１は、構成要素の構造的補強もしくは封止に、または他に騒音減衰にも寄与しうる。

発泡可能材料が基部部分の上に配置される、本発明による封止および補強要素の場合には、製造方法は、基部部分が射出成形によって処理されうる材料から成るかまたは否かによって異なる。これが射出成形によって処理されうる場合であれば、２構成要素射出成形法が通常使用される。この場合には、最初に第１の構成要素、この場合には基部部分が成形される。一旦この第１の構成要素が固化したら、金型中の型空間が拡大されるかまたは適合され、あるいは、製造された成形品が新たな金型の中へ配置されて、第２の構成要素、この場合には発泡可能材料が、第２の射出ユニットによって第１の構成要素の上に成形される。基部部分が、射出成形法によって製造されえない材料、すなわち、例えば金属から成る場合には、基部部分は、対応する金型の中へ配置されて、発泡可能材料が基部部分の上に成形される。

他の任意の固定手段または所望の方法によって、発泡可能材料を基部部分に固定する可能性も存在することは言を待たない。

１基部要素、部分
２発泡可能要素／部分
３固定要素
４翼
５開口部
６貫通要素
７ヒンジ
８アクチュエータ
２０要素

Claims

構造的要素の空洞を封止または補強するための要素（２０）であって、基部要素（１）と、発泡可能要素（２）と、貫通要素（６）を受け入れるための開口部（５）とを備える要素において、翼（４）が前記基部要素（１）の上に配置され、前記開口部（５）は側部が開き、かつ前記貫通要素（６）が導入されるときに前記翼を移動させるアクチュエータ（８）が、前記翼の上に配置されることを特徴とする要素。
前記翼（４）は、ヒンジ（７）によって前記基部要素（１）に固定されることを特徴とする請求項１に記載の補強システム。
前記翼（４）は、前記アクチュエータ（８）によって閉じた位置に保持され、かつ／または前記翼（４）を前記基部要素（１）の上に錠止するための錠止器具が、前記基部要素（１）の上に追加的に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の補強システム。
側部が開いている前記開口部（５）は、貫通要素（６）を前記貫通要素の周囲の半分を超える回りを包囲することを特徴とする請求項１、２、または３に記載の補強システム。
前記発泡可能要素（２）は、前記基部要素（１）の全体または一部を覆う発泡可能材料から成ることを特徴とする請求項１から４の一項に記載の補強システム。
前記発泡可能材料は、１６０℃以下の温度で熱的に発泡させられうることを特徴とする請求項１から５の一項に記載の補強システム。
前記基部要素および／または前記翼（４）および／または前記アクチュエータ（８）は、プラスチック、金属、またはプラスチックと金属との組合せから製作されることを特徴とする請求項１から６の一項に記載の補強システム。
前記基部要素（１）は、前記貫通要素（６）を空洞の中に配置および固定する固定手段（５）を有することを特徴とする請求項１から７の一項に記載の補強システム。
輸送の手段および輸送機関の手段の構造的構成要素の空洞における補強のための、請求項１から８の一項に記載の使用法。
構造的要素の空洞を封止または補強するための要素（２０）の中へ貫通要素を導入する方法であって、前記要素は、基部要素（１）と、発泡可能要素（２）と、前記貫通要素（６）を受け入れるための開口部（５）とを備える方法において、翼（４）が前記基部要素（１）の上に配置され、前記開口部（５）は側部が開き、アクチュエータ（８）が前記翼の上に配置され、前記貫通要素（６）は前記翼および前記アクチュエータの中へ導入され、かつ前記貫通要素は、側部が開いている前記開口部（５）の中へ圧入されて、それによって前記翼（４）は、前記アクチュエータ（８）によって同伴されて、側部が開いている前記開口部は、前記翼によって閉じられることを特徴とする方法。
側部が開いている前記開口部（５）は、前記貫通要素（６）を前記貫通要素の周囲の半分よりも超えて包囲することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
前記翼（４）は、前記アクチュエータ（８）によって閉じた位置に保持されることを特徴とする請求項１０または１１に記載の方法。
前記貫通要素は、管状要素であることを特徴とする請求項１０、１１、または１２に記載の方法。