CN112009047A - 复合结构、车辆以及制造复合结构的方法 - Google Patents

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Abstract

一种复合结构，该复合结构包括盖板(16)和板状的纤维层(20)，该纤维层(20)的一侧在纤维层(20)的纤维(22)与盖板(16)的接触点(28)处借助于焊料(26)紧固在盖板(16)的一侧。纤维层(20)的接触纤维(22)借助于纤维层(20)中的焊料(26)彼此连接。此外，示出具有复合结构(14)的车辆和制造复合结构的方法。

Description

复合结构、车辆以及制造复合结构的方法
技术领域
本发明涉及一种复合结构、一种具有复合结构的车辆以及一种制造复合结构的方法。
背景技术
如今，复合结构主要用于轻质构造中、例如车辆构造中，用以产生轻质、耐用、坚硬、可成形和耐高温的结构。
为此目的，至少两个结构、例如两个板被不可拆卸地彼此连接。复合结构的典型示例是夹心板和复合板。
这种复合结构例如用作隔热罩、盖和/或用在车辆中的隔热件。
在复合结构的制造中，产生同时为可成形且坚硬的轻质复合结构是特别的挑战。
发明内容
本发明的目的是提供易于成形且坚硬(刚性)的复合结构。
本发明的目的通过一种特别是用于车辆的排气装置的复合结构来实现，该复合结构包括盖板和板状的纤维层，该纤维层的一侧仅在纤维层的纤维与盖板的接触点区域处借助于焊料紧固至盖板的一侧。纤维层的接触纤维仅在纤维之间的接触点处在其整个厚度上借助于纤维层中的焊料彼此连接。
本发明基于以下基本思想：该复合结构由盖板和板状的纤维层形成。板状的纤维层具有若干纤维，使得该纤维层是轻质层并且可以容易地紧固至盖板。纤维层形成轻的并且同时易于成形的结构。此外，通过使用焊料使纤维层的接触纤维彼此连接，从而实现了较高刚度。由于在接触点处提供经由焊接的连接，即仅在接触点区域处，因此纤维的其余部分保持柔性。此外，在复合结构中，在纤维之间以及纤维与盖板之间存在大量的大的、空的空间，使得复合结构的重量和密度较低。附接的纤维加上盖板和纤维的附接保证了高稳定性。
纤维优选地由金属制成。
纤维层可以是经向针织织物、纬向针织织物或编织物。纤维彼此之间的大量连结点提供了坚硬的纤维层。
为了提供耐高温和耐用的纤维层，纤维层可以由金属、特别是轻金属制成。
优选地，纤维层具有比盖板低的平均密度，使得复合结构是轻质的。
为了将纤维层精确地紧固到盖板，纤维层和盖板的外部尺寸可以是相同的，优选地彼此的长度和/或宽度相差小于20mm。
在本发明的一种构造中，焊料是钎焊焊料。钎焊焊料是耐高温的，使得该复合结构也可用于高温区域中、例如在车辆的排气装置中。此外，钎焊焊料具有高强度，这还使纤维层稳定。
纤维层的厚度可以是盖板厚度的至少两倍。这减轻了复合结构的重量。
通常也可以想到的是，纤维层的厚度是盖板厚度的至少四倍。
附加的加强结构例如设置在接触点处以增加复合结构的刚度。
加强结构的示例是盖板的板、环、钩和/或折叠区域。以这种方式，可以在具有腐蚀风险的区域中额外地对复合结构进行增强。
为了改进纤维层到盖板的紧固，也可以通过至少在一个接触点处的点焊将纤维层和盖板彼此紧固。
在本发明的一种构造中，复合结构包括另一盖板，纤维层的相对侧仅借助于焊料、仅在接触点区域处板紧固到该另一盖板的一侧。纤维层因此可以用于将两个板彼此连接。该复合结构当然可以具有多于两个的纤维层和多于三个的盖板。
纤维层优选布置在两个盖板之间。这提供了一种夹心复合材料结构，因为所用的材料更少，所以它比相当的全金属结构要轻得多且较便宜。
通常，该构造可以根据需要继续，因此可以设置第三盖板和第二纤维层，每个纤维层分别布置在两个盖板之间。复合结构的层式设计使复合结构可以轻松适应预期的用途。
本发明的目的通过具有根据本发明的复合结构的车辆、特别是机动车辆进一步实现。关于优点和特征，参考以上关于根据本发明的复合结构的说明，这些优点和特征同样适用于车辆。
此外，本发明的目的通过一种借助于以下步骤制造复合结构，特别是车辆排气装置的复合结构的方法来实现：
a)提供盖板和板状的纤维层，
b)将焊料施加到纤维层和/或盖板的紧固侧，
c)将盖板和纤维层放置成一个在另一个之上，它们的紧固侧彼此面对，并且盖板在接触点处搁置在纤维层上，以及
d)加热盖板和所述纤维层，使得纤维层和盖板仅在接触点区域处被钎焊，焊料在加热期间覆盖纤维层的整个厚度，并且纤维层的接触纤维也仅在它们的接触点区域处被钎焊。
该方法基于以下基本思想：首先分开制造纤维层和盖板两者，然后通过局部地在接触点处的焊料将它们牢固地彼此连接。为此，将焊料施加到纤维层和/或盖板的紧固侧上，并且纤维层和盖板相对于彼此定位。被施加焊料的各侧在接触点处相互接触。由于盖板和纤维层的加热，焊料熔化，并且在复合结构冷却之后，仅在接触点区域处，纤维层的接触纤维彼此连接并且纤维层和盖板彼此连接。因此，在钎焊过程之前，纤维层是可良好成形的并且可以适应于盖板，并且在钎焊过程之后，由于纤维层的接触纤维的连接，纤维层的刚度增加。
为了使纤维层和盖板相对于彼此定位，可以在钎焊过程之前、通过点焊、至少在一个接触点处将盖板紧固到纤维层上。
替代地或附加地，在钎焊期间，盖板和纤维层可以使用模板相对于彼此定位。
在本发明的一种构造中，在保护气氛炉或在真空炉中钎焊盖板和纤维层。由于异物或氧化物不可能渗透，因此这改进了钎焊接头。
可以规定的是，该方法包括以下另外的步骤：
-在步骤a)中提供另外的盖板，
-在步骤b)中将焊料施加到另外的盖板和/或纤维层的紧固侧上，
-在步骤c)中，将纤维层和所述另外的盖板放置成一个在另一个之上，以及
-在步骤d)中加热所述另外的盖板和设置在两个盖板之间的纤维层。
因此，该复合结构由(多)层组成并且可以根据需要扩展。因此，该复合结构可以容易地适应于特定要求、例如隔热要求。
具体地，可以规定，设置另外的盖板和另外的纤维层。
为了能够精确地施加焊料，可以将焊料作为钎焊膏施加。
原则上可以将焊料以如下方式施加：
a)可以将焊料通过喷涂或浸渍施加到盖板和/或纤维层上，
b)可以将焊料作为箔施加到盖板和/或纤维层上，和/或
c)在制造所述纤维层期间,焊料可以被施加并且纤维是焊料涂覆的。
为了连接接触纤维，在加热之前，盖板和纤维层之间的接触区域(不限于接触点区域)中可能存在太多(较多)的焊料，以至于在接触点处，焊料在熔化以钎焊纤维时穿过纤维层。替代地，纤维可以固有地被焊料涂覆，使得当被加热时，该焊料就像盖板和纤维层之间的焊料那样熔化。
可以规定，上述复合结构已经使用上述方法制造。
附图说明
通过下面对各种实施例的描述以及下面参考的附图，本发明的其它优点和特征将变得显而易见。在附图中：
-图1示出了具有根据本发明的复合结构的根据本发明的车辆的示意性侧视图，
-图2示出了图1所示的复合结构的示意性纵向截面图，
-图3示出了图2的细节A的详细视图，
-图4和图5各自示出了图2所示的纤维层的接触纤维的示意性侧视图，
-图6以纵向截面示出了根据本发明的复合结构的第二实施例，以及
-图7示出了显示根据本发明的方法的示意性框图。
具体实施方式
图1示出了具有排气装置12(此处为具有排气部)的车辆10(此处为机动车辆)的示意性侧视图。
在图1中，车辆10和排气装置12两者均具有复合结构14。
图2示出了剖过图1的复合结构14的示意性纵向截面。
复合结构14包括至少两个盖板16和至少一个纤维层20。
由于图2中的板的布置，下文将是关于上盖板16以及下盖板16的。这仅仅是为了更好地理解，而与各盖板16相对于彼此的定位无关。
盖板16是具有长度、宽度和厚度DA的板。
上盖板16的厚度DA等于下盖板16的厚度DA。通常，上盖板和下盖板16也可以具有不同的厚度DA。
纤维层20以板状方式形成，即，其具有长度、宽度和厚度DF。
在图2所示的复合结构14的实施例中，纤维层20的厚度DF约为盖板16的厚度DA的六倍。
通常，可以想到的是，纤维层20的厚度DF是盖板16的厚度DA的至少两倍或至少四倍。
纤维层20包括相互连接并形成纤维层20的大量纤维22。为了清楚起见，在图中仅两个纤维22用附图标记来标识。
在图2的实施例中，纤维22彼此缠绕在一起。这在图3的详细视图中更精确地显示，其示出了图2的细节A。
图3示出了两个缠绕的纤维22，它们在两个连结点24处彼此接触。
因此，纤维层20是经向针织织物，其中彼此接合的纤维22形成网目。由于纤维22的接合，纤维层20是尺寸稳定的。
通常，还可以想到的是，纤维层20是纬向针织织物或编织物。
为了使纤维层20更加稳定，纤维层20的各个纤维22借助于焊料26在连结点24处连接。这些连结点限定接触点区域。
更精确地，纤维层20的接触纤维22借助于焊料26彼此连接。
焊料26例如是钎焊焊料。
纤维层20布置在上盖板16和下盖板16之间。
上盖板16在围绕单个接触点的接触点区域28处与纤维层20接触。纤维层20和下盖板16也一样。为了清楚起见，在图2中仅两个接触点区域28用适当的附图标记来标识。
更精确地，在纤维层20的两个紧固侧29上的纤维22在接触点处与上盖板和下盖板16的相应紧固侧30直接接触。纤维层20的紧固侧29和盖板16的紧固侧30彼此面对。
图3示出在纤维之间以及纤维与盖板之间有较大且多个中空的无焊料的空间，其中未提供焊料并且也未提供纤维。因此，复合结构主要由彼此连接的较小的中空腔室来限定。
纤维层20的紧固侧29布置成彼此相对。
为了将盖板16连接到纤维层20，仅将纤维22在接触区域28中紧固到盖板16的相应的紧固侧30。
在图3的详细视图中，纤维22借助于焊料26仅在接触点区域28处紧固到盖板16的紧固侧30，使得该接触点区域28是钎焊点32。
优选地，纤维22通过点焊在另一接触点区域28处紧固至紧固侧30。因此，该接触点区域28是焊接点34。
图4和图5作为示例以示意性侧视图示出了纤维层20的接触纤维22。
图4示出了纤维层20的细节，其中纤维22基本上在所有连结点处牢固地彼此连接。
纤维22示出为在连结点24处彼此接触。然而，在连结点24之一处没有焊料26，使得纤维22仅在其它连结点24处牢固地彼此连接。
图5示出了纤维22还可以在更大的区域上彼此接触(参见图5的右侧的连结点24)，并且可以通借助于焊料26在整个接触点区域上彼此连接。
图6示出了在图2的示意性纵向截面中的复合结构14的第二实施例。
复合结构14的第二实施例基本上对应于第一实施例，因此下文仅讨论不同之处。相同的和功能上相同的部件标有相同的附图标记。
图6示出了具有三个盖板16和两个纤维层20的复合结构14，纤维层20分别布置在两个盖板16之间。
中间盖板16因此具有彼此相对布置的两个紧固侧30。
与图2的实施例相反，盖板16并不都具有相同的厚度DA。在所示的实施例中，中间盖板16具有比其它两个盖板16更大的厚度DA。
此外，在纤维层20中布置有提高纤维层20的刚度的加强结构。
通常，可以想到的是，使用环、钩、板和/或折叠区域作为加强结构，并将它们连接到纤维层20和/或盖板16。
在复合结构14的第一和第二实施例中，纤维层20和盖板16两者都由金属、特别是轻金属制成。
纤维22和盖板16两者均例如由铝制成。
当然，两个实施例的不同特征可以根据需要彼此组合。特别地，被列为与第二实施例有区别的特征是独立的，并且也可以以不同的方式存在于第一实施例中。
下文将参照图6和图7来说明制造复合结构14的方法。图7以框图示出了该方法的不同步骤(S1至S4)。
在第一方法步骤S1中，提供盖板16和纤维层20。
纤维层20可以例如使用焊料涂覆的纤维22来制造。
在下一方法步骤S2中，焊料26被施加到纤维层20的紧固侧29和/或盖板16的紧固侧30上。
为此，例如可以在纤维层20和盖板16之间布置焊料箔。
也可以考虑的是，将焊料膏施加到盖板16的紧固侧30和/或纤维层20的紧固侧29上。
替代地或附加地，也可以在其上喷射焊料26，使得焊料26例如穿过纤维层20并且用焊料26在纤维层20的整个厚度DF上润湿纤维22。
也可以将纤维层20浸入到焊料26中，以实现纤维层20被焊料26穿透。
在下一方法步骤S3中，将盖板16和纤维层20一个放置在一个之上，使得每个纤维层20分别布置在两个盖板16之间。纤维层20的紧固侧29和盖板16的紧固侧30彼此面对，并且盖板16在接触区域28处搁置在纤维层20上(参见图7)。
在该方法步骤中，可以使用模板将复合结构14的各个层保持在一起，和/或纤维层20和盖板16可以通过在至少一个接触点区域28处点焊(参见图3中的焊接点34)而紧固到彼此。这防止了盖板16和纤维层20相对于彼此移动。
随后，即在方法步骤S4中，将盖板16和纤维层20一起在炉中加热。该炉有保护气氛和/或处于真空中。
当在炉中加热时，焊料26熔化并润湿纤维层20的接触纤维22和在接触点28处的纤维层20以及盖板16。重要的是，将纤维22在整个厚度上钎焊在一起，即，不仅盖板22附近的纤维被钎焊在一起。
在冷却复合结构14之后，然后，纤维层20的接触纤维22彼此连接，并且纤维层20连接至盖板16。
如果在盖板16和纤维层20之间已经施加了足够的焊料26(在方法步骤S2中)，则液体焊料26可以穿过纤维层20并且因此连接纤维层20的接触纤维22。
上述方法针对的是第二实施例中的复合结构14的制造。当然，该方法可以以相同的方式施加于具有一个纤维层20和一个盖板16的复合结构或者具有一个纤维层20和两个盖板16的复合结构。
该方法当然也可以用于具有多于两个的纤维层20和多于三个的盖板16的复合结构14。
邻近纤维之间以及纤维与至少一个盖板之间的连接这一事实导致在纤维之间以及在纤维与(一个或多个)盖板之间的大量的、中空的、无焊料的空间。因此，焊料不限定平行于盖板之一的自己的、厚的连续层，在所述层中仅简单地嵌入了纤维。这种设计不会将纤维之间以及纤维与至少一个盖板之间的连接仅限制于连接点区域。

Claims (14)

1.一种复合结构，所述复合结构特别用于车辆的排气装置，所述复合结构包括盖板(16)和板状的纤维层(20)，所述纤维层(20)的一侧仅在所述纤维层(20)的纤维(22)与所述盖板(16)的接触点区域(28)处借助于焊料(26)被紧固到所述盖板(16)的一侧，并且所述纤维层(20)的接触纤维(22)仅在所述纤维(22)的所述接触点区域处、在所述纤维层的整个厚度(DF)上借助于在所述纤维层(20)中的焊料(26)而彼此连接。
2.根据权利要求1所述的复合结构，其特征在于，所述焊料(26)是钎焊焊料。
3.根据权利要求1或2所述的复合结构，其特征在于，所述纤维层(20)的厚度(DF)至少是所述盖板(16)的厚度(DA)的两倍。
4.根据前述权利要求中任一项所述的复合结构，其特征在于，所述复合结构(14)包括另一盖板(16)，所述纤维层(20)的相对侧借助于所述焊料(26)、仅在接触点(28)处被紧固到所述另一盖板(16)的一侧。
5.根据权利要求4所述的复合结构，其特征在于，所述纤维层(20)布置在两个盖板(16)之间。
6.一种具有根据前述权利要求中任一项所述的复合结构(14)的车辆，特别是机动车辆。
7.一种借助于以下步骤制造复合结构，特别是车辆排气装置的复合结构的方法：
a)提供盖板(16)和板状的纤维层(20)，
b)将焊料(26)施加到所述纤维层(20)和/或所述盖板(16)的紧固侧，
c)将所述盖板(16)和所述纤维层(20)放置成一个在另一个上，它们的所述紧固侧彼此面对，并且所述盖板(16)在所述接触点(28)处搁置在所述纤维层(20)上，以及
d)加热所述盖板(16)和所述纤维层(20)，使得所述纤维层(20)和所述盖板(16)仅在所述接触点区域(28)处被钎焊，所述焊料(26)在加热期间在所述纤维层(20)的整个厚度(DF)上，并且所述纤维层(20)的接触纤维也仅在它们的接触点区域处被钎焊。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述钎焊过程之前，至少在一个接触点(28)处借助于点焊将所述盖板(16)紧固到所述纤维层(20)。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，在钎焊期间，所述盖板(16)和所述纤维层(20)借助于模板相对于彼此定位。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其特征在于，在保护气氛炉或在真空炉中钎焊所述盖板(16)和所述纤维层(20)。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下另外的步骤：
在所述步骤a)中提供另外的盖板(16)，
在所述步骤b)中将焊料(26)施加到所述另外的盖板(16)和/或所述纤维层(20)的紧固侧(30)上，
在所述步骤c)中，将所述纤维层(20)和所述另外的盖板(16)放置成一个在另一个之上，以及
在所述步骤d)中加热设置在所述两个盖板(16)之间的所述另外的盖板(16)和所述纤维层(20)。
12.根据权利要求7至11中任一项所述的方法，其特征在于，所述焊料(26)以钎焊膏形式施加。
13.根据权利要求7至12中任一项所述的方法，其特征在于，所述焊料(26)通过如下方式施加：
a)通过喷涂或浸渍而施加到所述盖板和/或所述纤维层(20)上，
b)将所述焊料(26)作为箔施加到所述盖板(16)和/或所述纤维层(20)上，和/或
c)在制造所述纤维层(20)期间施加所述焊料(26)，并且所述纤维(22)是焊料涂覆的。
14.根据权利要求7至13中任一项所述的方法，其特征在于，在加热之前，在所述盖板(16)与所述纤维层(20)之间的接触区域中存在较多的焊料(26)，使得所述焊料(26)在融化后穿过所述纤维层(20)。
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