CN103492682A - 用于由纤维材料制造成形材料的方法和为此所用的设备 - Google Patents

Abstract

本发明的第一方面涉及的是一种用于制造消音的、吸声的和/或隔离的成形材料的方法。更精确地说涉及一种按照本发明的用于制造成形材料的方法，其中，纤维材料被缠绕在至少两个支架上，并且接下来将这样形成的线团坯件保留在支架上进一步持久地加固，用于获得按照本发明的成形材料。本申请的另一方面涉及的是这样获得的成形材料、尤其是成形垫或成形体形式的成形材料。这种成形材料尤其被用于消音器。最后本申请涉及一种由纤维材料制造成形材料的设备。

Description

用于由纤维材料制造成形材料的方法和为此所用的设备

本发明在第一方面涉及一种用于制造消音的、吸声的和/或隔离的成形材料的方法。更精确地说涉及一种按照本发明的用于制造成形材料的方法，其中，纤维材料被缠绕在至少两个支架上，并且接下来将这样形成的线团坯件保留在支架上进一步持久地加固，用于获得按照本发明的成形材料。本申请在另一方面涉及这样获得的成形材料/尤其是呈成形垫或成形体形式的成形材料。这种成形材料尤其被用于消音器。最后，本申请涉及一种用于由纤维材料制造成形材料的设备。

现有技术

消音器具有消音的或吸声的和隔离材料。对此通常使用玻璃纤维材料作为纤维材料。这种纤维材料可以在消音器已组装好的情况下作为松散的纤维被注入。相应的方法在DE 10 2005 009 045或EP 953 736中被描述。这种注入方法的缺点在于，不能最优地分布纤维材料，尤其在难以进行注入的区域中、如拐角或其他凹陷部位，并且该注入方法在实践中被用于特定的非圆柱形消音轮廓，然而也就是所谓的半壳消音器。

用于制造相应的包含纤维材料的消音器的其他方法包括在消音器的组装过程中置入吸声的或隔音的纤维材料。纤维材料在封闭消音器之前被置入消音器中。在此，所述置入可以通过不同的方法进行。那么目前，将装在袋子中、尤其是塑料袋中的纤维材料、尤其是玻璃纤维材料在装配过程中嵌入消音器中。在此，这些也可以设计为网状的塑料袋由塑料或塑料结构制成，所述塑料袋会在较高的温度时熔化。在消音器的第一次运行时通过消音器相应的加热而使这种塑料融化，并且释放松散的玻璃纤维材料。然而对此所具有的巨大缺点在于，通过塑料材料的熔化或烧焦会出现令人不快的气味并且污染环境。

使用填充在袋中的松散的玻璃纤维的另一缺点在于，消音器中的复杂结构不足以被纤维填充。此外，松散的玻璃纤维会被吹散。

在一种备选的方法中，由玻璃纤维材料构成的垫状物作为衬垫被嵌入消音器中。随后封闭消音器。这种衬垫通过熔融线被压实。这种熔融线在此这样设计，在消音器第一加热时熔融线被熔化，并且该衬垫完全扩展在消音器的自由空间中。

在EP 1 861 592中描述了一种利用消音材料来填充内燃机的消音器的方法。所述材料在此由玻璃纤维制成，并且包含玻璃纤维围绕管或滚子线轴构成的卷绕件，从而得到管形的玻璃纤维集合物。在此，所述集合物这样设计，即该集合物使其尺寸与消音器的待填充的空间相当。在缠绕后将该管形集合物从管子或滚子线轴上取下，并且接着在第二步骤中在其他装置中被压实，因此形成平整的管形集合物。随后，这种被压平的衬垫通过不可逆的编织或组合的玻璃纤维所构成的链接加固。接下来消音器被封闭。由US6 196351已知相应的由缠绕的玻璃纤维制成的消音器材料。

作为消音器的半成品，新型成形材料、如成形衬垫或成形体的目的在于降低所使用的材料的必要性、数量，用于满足轻质构造的要求并且因此降低燃料消耗。此外，在半成品的材料内部密度应该被设计为可变的，并且半成品自身可简便地置入消音器中。在此，优选可以针对应用条件进行造型、尤其是制造具有空腔的成形体。这种制造自身应该在环境方面有所改善，并且尤其应该在使用中不释放或仅很少量地释放对健康有害的物质，如对于使用塑料袋所描述的那样。此外，所述方法应该简化相应的成形材料的制备过程，并且所获得的成形材料应该也在运行中显示出更好的性质。

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种具有权利要求1的前序部分的特征的方法、由此获得的尤其用于消音器的成形材料、以及一种具有权利要求12的前序部分的特征且用来制造相应的消音器的设备。

本发明尤其还可以在消音器几何造型复杂的情况下在消音器中均匀地填充消音腔，其中，材料消耗甚至气体释放和对环境的污染保持得尽可能地小。所嵌入的成形材料在此也可以在运行中具有较大的形状稳定性，并且应该使纤维材料在成形材料中的相对位移最小化，从而保持材料的热力学和声学性质。

按照本发明,本发明的技术问题通过一种具有权利要求1的特征的方法、一种具有权利要求12特征的设备和按照权利要求10或11的成形材料和消音器解决。

发明内容

按照本发明的用于制造消音的、吸声的和/或隔离的、包含纤维材料的成形材料的方法，在第一步骤中将纤维材料围绕至少两个相互保持间距的支架进行缠绕，以构成线团坯料。在第二步骤中持久地加固这样获得的、仍然位于支架上线团坯料，用于获得消音的、吸声的和/或隔离的成形材料。

在此优选的是，这样进行加固，使得成形材料自身保持柔韧性。所以尤其优选的是，成形材料不具有用于加固的粘合剂。

所述至少两个支架在此这样设计，即所述支架优选是可位移的，用于能够产生具有不同尺寸的线团坯料。在一种优选的实施方式中，纤维材料围绕三个支架进行缠绕，用于制成成型体状的、尤其是空腔体形状的成形材料。所述至少三个相互保持间距的支架优选是可位移的，用于允许所获得的成形材料具有不同的尺寸。

在此，支架可以设计为杆或管。作为备选，支架也可以是板或其他造型的支架。在此，所述支架可以具有非连续的直径。支架还可以是直的或弯曲的，用于赋予成形材料预定的形状。所述支架、如相应的杆在此可以相应地这样弯曲，并且在其直径上具有连续的尺寸，从而使赋予该线团坯料相应的所期望的结构和形状。在接下来的对线团坯料的加固过程中，可以相应地保持这种结构和形状，因为线团坯料在加固过程中仍保持在定型的支架上。相应简单可行是，线团坯料被赋予一种成形垫或成形体形式的，尤其也可以是空腔体形式的持久形状。但是这种持久的形状在此优选仍设计为柔韧的。

由此还可以使消音器中的消音腔的复杂的几何形状被成形材料填充。相应地可以制成半成品或构件，其中减少了所使用的纤维材料的数量，用于满足这样一种轻质构造的要求。这种轻质构造的结果在于，满足环境方面的优点以及降低燃料消耗。此外，这样获得的成形材料的特点在于突出的形状稳定性。此外，成形材料中的纤维基于加固而表现出相互之间很好的稳定性。也就是说，在运行中由于颤动或震动而导致的纤维材料的位移以及进而声学性质和消音性能的变化被最小化了。

通过所述支架的可移动构造可以将成形件设计为多样的。此外可行的是，可以通过相应地选择纤维材料来影响纤维材料的性质。

所述支架可以由不同的材料构成并且具有不同的表面。因此支架可以设计为防滑的。

此外，按照本发明的方法还可以制备具有不同密度的成形件。通过在预定区域中的持久加固，可以在这些区域中获得成形材料中不同的密度。相应可能的是，通过对加固区域的设计而构造出多样的成形材料密度。此外，纤维的尺寸稳定性甚至纤维相互位移的减小也得到改善。

通过加固的相应设计还可行的是，提供有针对性地满足热力学和/或声学要求的成形材料、尤其是成形衬垫和成形体。

如果要以半成品或构件形式提供按照本发明的成形材料，使得用户可以简便地、不用辅助手段地在消音器封闭之前将其安置于消音器中，那么相应的半成品或构件形式的成形材料必须优选设计为柔韧的。其尤其不具有粘合剂。

通过支架相应的设计，还可以针对应用情况提供成形材料的造型。这种造型还有利于线团坯料在支架上进行持久加固。由此可以使线团坯料持久地成型，以相应地提供适用于特殊的消音器的成形材料。

所述加固、尤其是连续的加固设计为持久的。表述“持久的”在此理解为，所述加固至少保持相当长的时间，直至构成相应的成形材料，且直至相应的壳体、如消音器被封闭。在使用相应的材料、如具有较低熔点或破坏温度的熔融线或棉线时，必要时可以在组装之后至少部分地松开所述加固，从而成形材料可以完全地填充壳体内的消音腔。

在一种实施方式中，则所述加固优选在运行中是部分地永久性的，使得相互之间的尺寸稳定性和纤维稳定性得以保证。

所述纤维材料优选涉及的是玻璃矿物纤维、碳纤维、硅酸盐玻璃纤维、尼龙、天然纤维、尤其是棉线、钢纤维或塑料纤维。他们可以单独地或作为这些纤维的混合物被使用。

按照本发明制成的成形材料尤其优选是不具有粘合剂或粘结剂的成形材料。

所述加固优选通过已知的加固措施进行、如借助空气涡旋(Luftwerwirbelung)、接缝、链接、打结、针连(Vernadeln)、打孔(Verlaben)、粘接或钩接。该加固在一种备选的实施形式中也可以这样进行，即使用具有比线团坯料的纤维材料更低的熔点的线来进行加固。由此，在安装和封闭消音器后可以使成形材料的体积增大，用以相应地完全填充消音器中的空间。

按照本发明还优选的是，线团坯料的加固允许构成成形衬垫或成形体，尤其是空腔体。

优选地，在此也可以进行线团坯料的压实。

特别优选的是，线团坯料的纤维材料螺旋状地缠绕，尤其具有大于3%的升程。通过对用于纤维材料的引导元件的相应引导，在制造过程中可以相应地构成线团坯料。在一种备选的实施形式中，纤维被基本平行地引导。纤维可以被一层地、或优选多层地缠绕，其中卷绕件也可以是反向的，如对于技术人员来说已知的那样。

成形材料在此被制成连续的成形材料。作为备选，按照本发明的方法允许构成规定尺寸的半成品。尤其可以提供精确匹配的成形材料、如成形衬垫或成形体。这样制成的成型体可以是旋转对称的部件或非旋转对称的部件。

在制造连续的成形材料时，该产品可被缠绕成缠绕体或通过相应的设备被切割成期望的最终轮廓。这种切割在此以预定的角度或借助其他轮廓进行，如下所示。

按照本发明的方法也可以设计用于零件制造。

按照本发明制成的成形件相对于现有的半成品具有较大的体积。基于按照本发明的通过缠绕在至少两个支架上的制造方法，立体化程度(部件的密度)还可以被缠绕(缠绕的形式、卷绕件的密度)和接下来的加固影响。尤其当所谓的变形的材料被用作纤维材料，其中主线无应力地缠绕在基线上时，则该成形材料可以对立体化产生积极的影响。因此可以减小所用材料，并优选同时地具有较大体积。

在此，纤维材料可以是连续纤维材料和短纤维材料的组合和/或不同纤维材料和纤维长度的组合。

可能的纤维材料可以呈现出打开或不打开的玻璃纤维粗纱的形式，或打开或不打开的纱线的形式，例如捻线的形式。所述纤维可以显示为单丝。所使用的纤维材料优选是具有基线和变形的主线的变形的纤维。由此可以借助复位特性显著增大纤维体积。

按照本发明的方法还包括其他的将成形材料捆扎成期望形状的步骤。这种捆扎在此借助不同的材料进行。在借助熔融线或棉线所进行的捆扎中可行的是，将成形材料置入所期望的形状，该形状在运行过程中、例如在消音器中重又消除。相应的捆扎例如允许使成形材料被简便地安入消音腔中。所述捆扎还可以允许永久的定型。不论成形材料仍在支架上还是成形材料从支架上取下后，在此都可以进行成形材料的捆扎。

本发明的另一方面涉及一种成形材料，尤其是成形衬垫或成形体、尤其如成形空腔体，其中，这些成形材料、尤其是成形沉淀或成形体是通过按照本发明的方法获得的。

按照本发明的成形材料尤其适用于安装在消音器中。相应地，本发明的另一方面涉及一种具有按照本发明的成形材料、尤其是成形衬垫和成形体的消音器。

最后，本发明的另一方面涉及一种利用纤维材料制造消音的、吸声的和/或隔离的成形材料的设备。该设备尤其适用于实施按照本发明的方法。该设备包括至少两个支架，它们必要时可以位移。所述两个支架相互保持间距并且必要时可转动。在此，所述支架可被设计为自身可转动的和/或所述支架被设计为可作为组件在设备上转动。此外，按照本发明的设备包括利用纤维在支架上进行缠绕的设备。在此，按照本发明的设备尤其具有引导元件(送线器或滑块)用于、尤其穿过索套来引导纤维材料。该引导元件允许纤维材料平行地或交叉地缠绕在支架上。最后，按照本发明的设备具有用于加固线团坯料的装置。在此，线团坯料缠绕在支架上。该装置可以在线团坯料还缠绕在支架上的同时来加固线团坯料。在一种实施方式中，在用于制造连续成形材料的设备中，该设备还具有用于切割连续的成形材料的装置。

用于加固位于支架上的线团坯料的装置优选借助空气涡旋、接缝、链接、打结、针连、粘接或钩接进行加固。

所述设备优选具有至少三个相互保持间距的、必要时可以相互位移的支架，其中这种装置可以连同支架转动。

同样地，所述设备可借助围绕至少两个支架旋转的装置来缠绕纤维材料。这中带有引导滚子或螺旋状的支架杆允许连续成形材料传送到其他的加工步骤、如额外的加固或缠绕成卷绕件。

以下结合附图所示的优选的实施例进一步阐述和描述本发明。

在图1中示出纤维材料在支架上缠绕的多种可行方案。支架1a、1b在此错开地布置。在此设计为杆的支架本身作为单独杆是可转动的，或具有杆的设备2被设计为可转动的。在按照图1a的实施方式中，所述杆基本平行地相互布置，而在按照图1b的实施方式中，杆1b被弯曲，从而使线团坯件具有相应的造型。在连续地卷绕形成线团时，支架通常被设计为基本平行的。尤其在连续的生产过程中，支架作为单独支架、尤其作为单独杆是可转动的。例如，这种可转动的杆具有螺旋形的表面，该表面允许线团坯件的进给。在图1a和1b中被缠绕的纤维3可以螺旋形地围绕支架(线轴体)缠绕。在图1c中示出具有第二反向的螺旋形的卷绕件的螺旋形绕组，由此得到纤维3一重或多重的交叉。

在图2a中，支架1a和1b可旋转地设置在设备2上。纤维3通过可滑移的滑块或纤维输出器4螺旋形地缠绕在可转动的支架上，用于构成线团坯件。在此，该滑块4活动地设置在移动元件上，用于实现线团坯件的卷绕件的不同的形状。该卷绕件在此可以是螺旋形的，例如被设计为具有大于3%的升程或基本平行。该卷绕件在此设计为一层或多层的，其中在多层设计中，卷绕件可以是相向螺旋形的卷绕件、如图1c的图形。

在按照图2b所示的实施方式中示出类似的装置。在此，纤维输出器4设置在围绕装置2转动的圆盘29上。支架1a、1b刚性地保持在装置2上。此外，支架1a和1b设计为可转动的单独杆。它们在此具有螺旋形的表面，该表面可以实现线团坯件的进给。同样还示出了用于加固线团坯件的装置5。该装置5实现了处于支架1a、1b上的线团坯件的持久加固、例如通过空气涡旋(Luftwerwirbelung)、接缝、链接、打结、针连(vernadeln)、粘接或钩接进行的加固。

在图3中示出了多种成形材料。图3a示出一种空腔体，其由四个支架1a、1b、1c、1d限定。此外示出被加固的成形材料7的加固区域6。

通过相应的捆扎可使被加固的纤维材料进一步形成所期望的形状。这在图3c和3d中进行了显示。通过相应的系扎装置8可以使成形材料形成期望的结构。在图3b中示出按照本发明的成形体7，其缠绕在两个弯曲的支架1a和1b上。在区域6中进一步加固这种成形体。如图所示，线团坯件也可以仅在卷绕件的一侧加固。作为备选，也可以加固线团两侧，因此可以得到平整且被压实的纤维垫。这种实施形式在图4b中显示。图4b示出了单独的方法步骤。在步骤1中，纤维3围绕两个支架1a和1b进行缠绕。在第二步骤中，继续加固该线团坯件，用于得到被加固的在此呈现出纤维垫形式的成形材料。如所示，在此卷绕件的两侧被相互加固，用于获得压平的且加固的衬垫。下方的视图显示了这种纤维垫的其他视角的立体图。可以看到杆1a和1b、带有纤维3的成形材料7和被加固的区域6。

在图4a中示出所得成形材料的不同形式的切面。上部视图示出在两端以直角进行切割的切面；中间的视图示出在两侧倾斜进行切割的轮廓。

图4c显示了当具有两个或三个支架时的绕组的多种可能性。在上部视图中示出围绕两个杆1a和1b的简单的卷绕件。中间视图示出具有三个杆1a、1b、1c的卷绕件。下部视图示出其他的优选的实施方式，其中，纤维在杆之间交叉地引导。这种实施方式可以实现所得的成形材料的加固，而不需要额外的措施。

Claims (15)

1.一种用于制造消音的、吸声的和/或隔离的成形材料的方法，其中，所述成形材料包括纤维材料，其特征在于，该方法具有以下步骤：

a）将纤维材料围绕至少两个相互保持间距、优选可位移地保持间距的支架进行缠绕，用于制成线团坯料，

b）持久地加固位于支架上的线团坯料，用于构成消音的、吸声的和/或隔离的成形材料。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纤维材料是玻璃-矿物纤维、碳纤维、硅酸盐玻璃纤维、尼龙、天然纤维、尤其是棉线、钢纤维或塑料纤维或它们的混合物。

3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，为了在支架上构成成形材料，对线团坯料的持久加固是借助空气涡旋、接缝、链接、打结、针连、粘接或钩接进行的，尤其优选地，不用粘合剂进行加固。

4.按照前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，至少三个或更多个支架被缠绕，用于构成成形体、尤其构成空腔体，所述支架彼此保持间隔、必要时可位移地保持间隔。

5.按照前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述加固包括对线团坯料的压实，用于制造呈衬垫、成型体、尤其空腔体形式的成形材料。

6.按照前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述纤维材料被螺旋形地缠绕，尤其具有大于3%的升程。

7.按照前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，制造连续的成形材料。

8.按照前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所获得的成形材料在另一步骤中通过捆扎变形为所期望的形状。

9.按照前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述纤维材料包括连续纤维材料和短纤维材料的组合和/或不同纤维材料和纤维长度的组合，和/或所述纤维材料以玻璃纤维粗纱和/或纱线、和/或捻线和/或花式变形的纤维和/或单丝的形式被使用。

10.一种成形材料、尤其是成形衬垫和成形体，所述成形材料、尤其是成形衬垫和成形体借助按照权利要求1至9之一所述的方法获得。

11.一种消音器，其包括一种按照权利要求10所述的成形材料、尤其是成形衬垫和成形体。

12.一种用于制造被加固的消音的、吸声的和/或隔离的成形材料的设备，该设备具有至少两个必要时可位移的支架，所述支架相互保持间距，其中，所述支架必要时被作为单独支架或作为支架组可转动地布置，该设备包括在至少两个支架上缠绕纤维材料的装置，并包括用于加固位于支架上的、由纤维材料制成的线团坯料的装置。

13.按照权利要求12所述的设备，其特征在于，用于加固位于支架上的线团坯料的装置借助空气涡旋、接缝、链接、打结、针连、粘接或钩接来进行加固。

14.按照权利要求12或13所述的设备，其特征在于，所述具有支架的装置优选具有至少三个相互保持间距的支架，所述支架必要时可以相互位移，并且该装置作为支架组和/或单独支架必要时设计为可转动的。

15.按照权利要求12至14之一所述的设备，其特征在于，所述设备设计用于制造连续的成形材料，并且此外，还具有用于将成形材料切割成预定长度的装置。

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