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Hintergrund der Erfindung
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(i) Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hohlraum-Füllvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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(ii) Beschreibung des Stands der Technik
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Aus der
US 5 649 400 A ist ist ein durch Hitze aufschäumbares Material bekannt, das zur Anbringung in einer Hohlstruktur vorgesehen ist, um diese durch Einwirkung von Hitze auszuschäumen. Hierzu ist das aufschäumbare Material zumindest an einem Endbereich mit einem Saugnapf versehen, der eine Festlegung an einer Oberfläche des auszuschäumenden Profils ermöglicht. Der wenigstens eine Saugnapf an dem aufschäumbaren Material soll eine effektive Festlegung des aufschäumbaren Materials in dem Hohlraum gewährleisten. Ferner ist vorgesehen, dass das mit dem wenigstens einen Saugnapf versehene aufschäumbare Material vor der Bildung des Hohlraums an eines der beiden Hohlraumteile angehaftet wird.
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Die
US 5 904 024 A offenbart ein aufschäumbares Material, das zwischen zwei Stützplatten angeordnet wird, die ihrerseits in einem Halteclip aufgenommen werden. Der Halteclip ist aus einem anderen Material als das aufschäumbare Material hergestellt und wird beim Einrasten in eine entsprechende Ausnehmung in dem Träger elastisch deformiert, wobei das aufschäumbare Material noch vor Erstellung des Hohlraums an der gewünschten Stelle platziert werden muss und hierbei ein Einpressen des Halteclips in die entsprechende Ausnehmung erfolgt.
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Bei der
DE 2063065 A wird vorgeschlagen, die wärmeexpandierbare Füllmasse zunächst auf einen Träger aufzubringen, welcher ebenso lang ist wie der auszuschäumende Hohlkörper und den Träger sodann in den Hohlraum einzuführen. Zweckmäßigerweise wird das Aufbringen mit dem Einführen derart verbunden, daß ein Gießkopf mit dem Schaumansatz sich am Anfang des Hohlkörpers befindet und der Träger unter dem Gießkopf vorbei in den Hohlraum eingeführt wird, wobei der Träger formstabil oder flexibel ausgeführt sein kann.
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Vorgehensweisen zum Verbessern der Lärm-Isolationseigenschaften, der Dämpfungseigenschaften und der Festigkeit durch Füllen des hohlen Raums innerhalb einer Fahrzeugstütze oder dergleichen haben allgemeine Verwendung gefunden. Wie in der Veröffentlichung der ungeprüften
japanischen Patentanmeldung JP H01-164641 A beschrieben wird, ist ein Hohlraum-Füllmaterial allgemein bekannt, das gebildet wird, indem man ein komprimiertes Urethanschaum-Material zwischen zwei Stücken aus folienartigem bzw. lagenartigem wärmeaushärtendem Schäumungsmaterial einfügt.
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Das Hohlraum-Füllmaterial wird an der inneren Wand einer rohrförmigen Komponente, wie z. B. einer Mittenstütze, vor dem Zusammenbau der Komponente angeklebt. Die Klebwirkung wird erzielt, indem man die inhärente Klebwirkung des wärmeaushärtenden Schäumungsmaterials nutzt oder indem man einen Klebstoff, ein doppelseitiges Klebeband und dergleichen verwendet. Wenn die Komponente nach dem Farbauftrag zum Trocknen erwärmt wird, beginnt gemäß der Erfindung das folienartige bzw. lagenartige wärmeaushärtende Schäumungsmaterial zu schäumen und zu expandieren.
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Da das wärmeaushärtende Schäumungsmaterial durch die Wärme nach und nach erweicht und seine Rückhaltekraft, die den Urethanschaum in dem komprimierten Zustand hält, verringert wird, wird die ursprüngliche Form des Urethanschaums nach und nach wiederhergestellt. Der Urethanschaum mit der wiederhergestellten Form wirkt dann als ein Kernelement des Hohlraum-Füllmaterials, was dazu führt, dass sich das Hohlraum-Füllmaterial in eine bevorzugte Konfiguration ausdehnt. Daher wird der hohle Raum im Innern der Mittenstütze oder dergleichen mit dem expandierten wärmeaushärtenden Schäumungsmaterial und dem Urethanschaum mit der wiederhergestellten Form gefüllt, so dass bevorzugte Lärm-Isolationseigenschaften, Dämpfungseigenschaften und die angestrebte Festigkeit erzielt werden können.
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Bei dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik wird die rohrförmige Komponente, wie z. B. eine Mittenstütze, gebildet, indem man zwei Glieder mit jeweils U-förmigem Querschnitt in Anschlag bringt und die Glieder durch Schweissen oder dergleichen verbindet. Das Hohlraum-Füllmaterial wurde an der flachen Innenwand eines der beiden Glieder vor dem Verbinden der Glieder angeklebt.
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Wenn jedoch eine rohrförmige Komponente, wie z. B. eine Mittenstütze, nicht durch Verbinden zweier Glieder, sondern unmittelbar aus einem Rohr oder dergleichen gebildet wird, tritt das Problem auf, dass es schwierig ist, das Hohlraum-Füllmaterial an der Innenwand anzukleben. Dasselbe gilt für den Fall, bei dem ein Durchgangsloch in einem zylindrischen Rohling gebildet wird und das Hohlraum-Füllmaterial innerhalb des Durchganglochs unter Verwendung einer Clipsvorrichtung oder dergleichen befestigt wird.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hohlraum-Füllvorrichtung bereitzustellen, die das Einführen eines Hohlraum-Füllmaterials in eine Komponente mit einem rohrförmigen Aufbau sowie den Halt des Hohlraum-Füllmaterials darin erleichtert.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die obige Aufgabe wird gelöst mittels einer Hohlraum-Füllvorrichtung gemäß dem Anspruch 1.
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Wenn die Querschnittskonfiguration des hohlen Raums ein beispielsweise Rechteck ist, umfasst die Hohlraum-Füllvorrichtung ein plattenartiges Material, das länger als die Diagonale des Rechtecks ist, und enthält das Haltemittel bzw. Behältermittel sowie die elastisch verformbaren Mittel und ist dafür ausgelegt, um in dem hohlen Raum durch bogenartiges Biegen eingefügt zu werden.
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Das Haltemittel bzw. Behältermittel kann die Oberfläche des plattenartigen Materials enthalten, an dem das Hohlraum-Füllmaterial befestigt wird.
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Alternativ kann das Haltemittel bzw. Behältermittel ein in dem plattenartigen Material vorgesehenes Loch enthalten, und das Hohlraum-Füllmaterial wird in das Loch eingeführt.
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In diesem Fall kann das Haltemittel bzw. das Behältermittel ein Paar Verschlussplatten enthalten, um das Hohlraum-Füllmaterial dazwischen zu halten, und elastisch verformbare Mittel können einen elastisch verformbaren Abschnitt zum Verbinden der beiden Verschlussplatten enthalten.
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Alternativ kann das elastisch verformbare Mittel einen ringartigen Aufbau haben, und das Haltemittel bzw. Behältermittel enthält eine Stange zum Halten des Hohlraum-Füllmaterials näherungsweise an der Mitte des ringförmigen Aufbaus.
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Ein Hauptvorteil der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass selbst dann, wenn die rohrförmige Komponente aus einem Rohr oder dergleichen besteht, die Vorrichtung in dem hohlen Raum der Komponente durch elastisches Verformen leicht eingeführt werden kann und darin gehalten werden kann.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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Es werden nun bevorzugte Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben, wobei:
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1 eine Perspektivansicht einer Hohlraum-Füllvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist, die den Zustand der in eine rohrförmige Komponente eingeführten Vorrichtung zeigt.
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2A und 2B erklärende Ansichten der Hohlraum-Füllvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel sind;
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3 eine Perspektivansicht einer Hohlraum-Füllvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel ist;
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4 eine Perspektivansicht einer Hohlraum-Füllvorrichtung gemäß einem nicht zur Erfindung gehörenden Ausführungsbeispiel ist;
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5A, 5B und 5C eine Draufsicht, eine Vorderansicht bzw. eine rechte Seitenansicht einer Hohlraum-Füllvorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel sind; und
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6A, 6B und 6C eine Draufsicht, eine Vorderansicht bzw. eine rechte Seitenansicht einer Hohlraum-Füllvorrichtung gemäß einer Abwandlung des vierten Ausführungsbeispiels sind.
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Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Wie in 1 gezeigt, umfasst eine Hohlraum-Füllvorrichtung 100 ein Füllmaterial 1 und einen Halter 6 bzw. Behälter für Hohlraum-Füllmaterial 1. Ein Hohlraum-Füllmaterial 1 ist ein in geeigneter Weise kombiniertes Gemisch aus einem Polymer, einem anorganischen Füllstoff, einem Vernetzungsmittel und einem Schäumungsmittel. Das Polymer kann z. B. ein thermoplastisches Harz sein wie z. B. Polyolefin, Ethylenvinylacetat-Polymer, Ethylenpropylen-Kautschuk und Styrolbutadien-Kautschuk.
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Der anorganische Füllstoff kann ausgewählt werden unter Calciumcarbonat, Bariumsulfat, Ferrit und Silikat. Das Vernetzungsmittel kann Peroxid und dergleichen sein. Das Schäumungsmittel kann ausgewählt werden unter Azodicarbonamid, Dinitropentamethylen, Tetramin und dergleichen. Das Hohlraum-Füllmaterial 1 expandiert auf etwa das doppelte bis etwa das dreißigfache der Größe des anfänglichen Zustands, wenn es auf eine Temperatur von etwa 140°C und etwa 230°C für etwa 10 bis etwa 150 Minuten erwärmt wird.
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Das Hohlraum-Füllmaterial 1 wird vorzugsweise mit einer Größe entsprechend dem Volumen des hohlen Raums 4 in einer rohrförmigen Komponente 2, wie z. B. einer Mittenstütze, derart geformt, dass das Hohlraum-Füllmaterial 1 den hohlen Raum 4 vollständig füllen kann, sobald eine Schäumung durch die Wärme bewirkt wird. Das Hohlraum-Füllmaterial 1 ist auch vorzugsweise so geformt, dass es einen Querschnittsaufbau hat, der ähnlich ist wie der des hohlen Raums 4. Die rohrförmige Komponente 2 wird zu einer rohrförmigen Form aus einem Rohr oder dergleichen geformt und hat beiderseits offene Enden. Obwohl der Querschnitt des hohlen Raums 4 innerhalb der rohrförmigen Komponente 2 einen rechteckförmigen Aufbau in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat, sollte dies nicht als eine Einschränkung des Querschnittsaufbaus betrachtet werden.
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Das Hohlraum-Füllmaterial 1 wird in einem Halter 6 bzw. einem Behälter für das Hohlraum-Füllmaterial 1 gehalten bzw. gespeichert. Insbesondere ist der Halter 6 für das Hohlraum-Füllmaterial 1 in dem ersten Ausführungsbeispiel zu einem rechteckförmigen plattenartigen Aufbau ausgebildet, der mit einem Durchgangsloch in etwa bei seiner Mitte ausgestattet ist. Das Hohlraum-Füllmaterial 1 wird in das Durchgangsloch eingeführt und derart gehalten, dass das Hohlraum-Füllmaterial aus beiden Oberflächen des Halters 6 für das Hohlraum-Füllmaterial 1 hervortritt.
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Die in 2A gezeigte Länge B1 der langen Seite des Halters 6 bzw. Behälters für Hohlraum-Füllmaterial 1 ist so ausgelegt, dass sie größer als die Länge A der Diagonalen des hohlen Raums 4 der rohrförmigen Komponente 2 ist (B1 > A). Die Größe des Hohlraum-Füllmaterials 1 wird so ausgewählt, dass sie es ermöglicht, dass der Halter 6 für Hohlraum-Füllmaterial 1 in den hohlen Raum 4 durch elastische Verformung eingeführt wird, wie in 1 gezeigt, und zwar selbst dann, wenn die Länge B1 größer als die Länge A ist.
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Wenn der Halter 6 für Hohlraum-Füllmaterial 1 elastisch verformt wird und in den hohlen Raum 4 eingeführt wird, kommt die kurze Seite des Halters 6 für das Hohlraum-Füllmaterial 1 mit der Innenwand des hohlen Raums 4 in Berührung. Die elastische Kraft des Halters 6 des Hohlraum-Füllmaterials 1 bewirkt dann eine Reibungskraft zwischen dem Halter 6 für Hohlraum-Füllmaterial 1 und der Innenwand. Die Reibungskraft muss stark genug sein, um zu verhindern, dass der Halter 6 für Hohl- raum-Füllmaterial 1, der das Hohlraum-Füllmaterial 1 hält, aus der rohrförmigen Komponente 2 herausrutscht.
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Der Halter 6 für Hohlraum-Füllmaterial 1 ist so geformt, dass die durch elastisches Verformen des Halters 6 für das Hohlraum-Füllmaterial 1 verursachte elastische Kraft beim Einführen des Halters 6 für Hohlraum-Füllmaterial 1 in den hohlen Raum 4 wiederum die oben erwähnte Reibungskraft hervorrufen kann. Wenn das Hohlraum-Füllmaterial 1 z. B. schwerer ist, wird das Material für den Halter 6 für das Hohlraum-Füllmaterial 1 so ausgewählt, dass es einen geeigneten Elastizitätskoeffizienten hat, um eine größere elastische Kraft zu verursachen. Die in 2A gezeigte Länge B2 der kurzen Seite und die in 2B gezeigte Dicke t des Halters 6 für Hohlraum-Füllmaterial 1 werden passend bestimmt, um eine geeignete elastische Kraft zu bewirken.
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Das Material für den Halter 6 für Hohlraum-Füllmaterial 1, das sich von dem Material für das Hohlraum-Füllmaterial 1 unterscheidet, kann nicht nur ein Harz, wie z. B. Nylon 6-6, sondern auch ein Metall sein. In dem Fall, bei dem ein Harz verwendet wird, wird von dem Harz verlangt, dass es nicht erweicht, bevor das Hohlraum-Füllmaterial 1 zu schäumen beginnt, wenn die Wärme zugeführt wird.
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Es wird nun beschrieben, wie die Hohlraum-Füllvorrichtung in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel arbeitet.
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Wie in 1 gezeigt, wird der Halter 6 für Hohlraum-Füllmaterial 1 elastisch derart verformt, dass die lange Seite des Halters 6 für Hohlraum-Füllmaterial 1 bogenförmig gebogen wird und dann in den hohlen Raum 4 eingeführt wird. Die durch die elastische Verformung hervorgerufene elastische Kraft bewirkt wiederum eine Reibungskraft zwischen den kurzen Seiten des Halters 6 für Hohlraum-Füllmaterial 1 und den Innenwänden der rohrförmigen Komponente 2. Die Reibungskraft ermöglicht es, dass der Halter 6 für Hohlraum-Füllmaterial 1 innerhalb des hohlen Raums 4 der rohrfömigen Komponente 2 gehalten wird. Folglich wird verhindert, dass der Halter 6 für Hohlraum-Füllmaterial 1 wegrutscht, wenn die rohrförmige Komponente 2 in einen Heizofen oder dergleichen befördert wird.
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Wenn die rohrförmige Komponente 2, mit der die das Hohlraum-Füllmaterial 1 haltende Hohlraum-Füllvorrichtung 100 ausgestattet ist, auf eine Temperatur zwischen etwa 140°C und 230°C während etwa 10 bis etwa 150 Minuten erwärmt wird, expandiert das Hohlraum-Füllmaterial 1 bis zu etwa dem zweifachen bis etwa dem dreißigfachen des Volumens, um den hohlen Raum 4 restlos zu füllen. Das Hohlraum-Füllmaterial 1 rutscht während dem Erwärmungsvorgang nicht weg.
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Eine Hohlraum-Füllvorrichtung 110 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, die sich von der obigen Hohlraum-Füllvorrichtung 100 unterscheidet, wird nun anhand von 3 beschrieben.
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Der Halter 10 für Hohlraum-Füllmaterial 1 der Hohlraum-Füllvorrichtung 110 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist mit einem Paar Verschlussplatten 11 und 12 ausgestattet. Das Paar Verschlussplatten 11 und 12 ist so ausgebildet, dass es einen Aufbau hat, der näherungsweise ähnlich wie die Querschnittskonfiguration des hohlen Raums 4 ist. Die beiden Verschlussplatten 11 und 12 sind voneinander beabstandet, und das Hohlraum-Füllmaterial 1 wird zwischen den beiden Verschlussplatten 11 und 12 gehalten. Das Hohlraum-Füllmaterial 1 in dem zweiten Ausführungsbeispiel ist so geformt, dass es einen rohrförmigen Aufbau hat, wie er durch die gestrichelten Linien in 3 dargestellt ist.
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Die beiden Verschlussplatten 11 und 12 sind mit einem Paar elastisch verformbarer Abschnitte 14 und 16 verbunden. Ein Ende jedes der beiden elastisch verformbaren Abschnitte 14 und 16 ist mit einer Verschlussplatte 11 verbunden, und das andere Ende ist mit der anderen Verschlussplatte 12 verbunden. Die beiden elastisch verformbaren Abschnitte 14 und 16 sind so konfiguriert, dass sie von den Verschlussplatten 11 und 12 hervorstehen.
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Die Hohlraum-Füllvorrichtung 110 ist so ausgelegt, dass beim Einführen in den hohlen Raum 4 die beiden elastisch verformbaren Abschnitte 14 und 16 elastisch verformt werden und die elastische Kraft die Reibungskraft zwischen den elastisch verformbaren Abschnitten 14 und 16 und der rohrförmigen Komponente 2 bewirkt, was dazu führt, dass die Reibungskraft ermöglicht, dass der Halter 10 für Hohlraum-Füllmaterial 1, der das Hohlraum-Füllmaterial 1 enthält, innerhalb des hohlen Raums 4 gehalten wird.
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Es wird nun beschrieben, wie die Hohlraum-Füllvorrichtung 110 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel arbeitet.
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Zunächst wird die das Hohlraum-Füllmaterial 1 haltende bzw. enthaltende Hohlraum-Füllvorrichtung 110 in den hohlen Raum 4 eingeführt. In diesem Fall werden elastisch verformbare Abschnitte 14 und 16 elastisch verformt, und eine elastische Kraft drückt die elastisch verformbaren Abschnitte 14 und 16 an die Innenwände der rohrförmigen Komponente 2. Die durch die elastische Kraft bewirkte Reibungskraft ermöglicht dann, dass der Halter 10 für Hohlraum-Füllmaterial 1 im Innern des hohlen Raums gehalten wird.
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Anschließend wird die rohrförmige Komponente 2 in einem Heizofen erwärmt, und das Hohlraum-Füllmaterial 1 schäumt. Während des Heizvorgangs fällt das durch die beiden Verschlussplatten 11 und 12 gehaltene Hohlraum-Füllmaterial 1 nicht weg, sondern füllt den Raum zwischen den beiden Verschlussplatten 11 und 12. Mit anderen Worten ermöglicht die Hohlraum-Füllvorrichtung 110 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ebenfalls, dass nur der begrenzte Raum zwischen den beiden Verschlussplatten 11 und 12 gefüllt wird.
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Alternativ umfasst die Hohlraum-Füllvorrichtung 120 gemäß einem nicht zur Erfindung gehörenden Ausführungsbeispiel, wie in 4 gezeigt, einen elastisch verformbaren Ring 20 und eine sich diametral erstreckende Stange 21 zum Halten des Hohlraum-Füllmaterials 1 näherungsweise bei der Mitte des Rings.
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Bei einer Hohlraum-Füllvorrichtung 400 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, wie in 5A, 5B und 5C gezeigt, sind ein Hohlraum-Füllmaterial 41 und ein Halter 42 bzw. Behälter für Hohlraum-Füllmaterial 41 integriert. Insbesondere wird das Hohlraum-Füllmaterial 41 derart gehalten, dass das Hohlraum-Füllmaterial 41 an der gesamten Fläche des Halters 42 für Hohlraum-Füllmaterial 41 angebracht ist oder sie bedeckt, wobei der Halter 42 bzw. Behälter für Hohlraum-Füllmaterial 41 ein beachtlich kleines Volumen (etwa 1/5 bis 1/20) im Vergleich mit dem Volumen des Hohlraum-Füllmaterials 41 hat. Obwohl das Hohlraum-Füllmaterial 41 dieses Ausführungsbeispiels einen dreieckigen Querschnittsabschnitt 41a an einem Ende hat, können ein mittiger dünner Abschnitt 41b und ein anschließender dickerer Abschnitt 41c des Hohlraum-Füllmaterials 41 eine geeignete Konfiguration in Übereinstimmung mit der räumlichen Form des Hohlraums in der zu füllenden Stütze haben.
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In einer Hohlraum-Füllvorrichtung 500 gemäß einer Abwandlung des vierten Ausführungsbeispiels, wie in 6A, 6B und 6C gezeigt, umfasst ein Hohlraum-Füllmaterial 51 eine Vielzahl inselförmiger Abschnitte mit jeweils unterschiedlicher Dicke. Das Hohlraum-Füllmaterial 51 ist wie in dem vierten Ausführungsbeispiel mit einem Halter 52 bzw. Behälter für Hohlraum-Füllmaterial 51 verbunden, der ein beachtlich kleines Volumen (etwa 1/5 bis etwa 1/20) in Vergleich mit dem Volumen des Hohlraum-Füllmaterials 51 hat.
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Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann in verschiedenen Formen ohne Abweichung vom Kern bzw. Schutzbereich der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden.
