制造用于对机动车辆的部件进行隔音和/或隔热的纤维垫的方法与流程

本发明涉及一种制造纤维垫的方法，所述纤维垫设计成插入/装配在设置有内燃机的交通工具的部件中以对所述部件进行隔音和/或隔热。

具体地，本发明涉及一种制造隔音和/或隔热柔性纤维垫的方法，所述纤维垫可以安装在诸如机动车辆、摩托车等的交通工具的内燃机和/或排气系统的部件中；以下描述将明确参考所述交通工具进行，但并不因此丧失其一般性。

背景技术

如已知的，机动车辆的排气系统的消音器限定排气系统的一部分，其中，由发动机排放的废气的压力波产生的噪声被减弱。消音器通常包括外金属壳或壳体、一个或多个金属管道和/或隔膜(diaphragm)和预成型件，其中，一个或多个金属管道和/或隔膜布置在壳体内并且在使用中由废气横穿，预成型件由隔音材料制成，预成型件通常装配在室内部的管道中以减弱噪声传播。

预成型件通常包括内纤维芯，内纤维芯包括树脂纤维绞纱(skein)，即，用热固定的固化树脂和/或汞合金(amalgam)浸渍以结合/压紧在一起的树脂纤维绞纱，从而给予纤维芯在预成型件插入/装配在待绝缘的管道中期间防止纤维剥落所需的高一致性。然而，使用固化树脂和汞合金来加固构成预成型件的纤维是不利的，因为在使用中，固化树脂和汞合金会由于消音器中的废气的高温而分解和破碎，并且因此被排出排气系统，从环境污染的角度来看，这会带来不期望的后果。具体地，树脂/汞合金的分解/破碎一方面会导致纤维的逐渐崩解和弱化，这会降低预成型件的隔音能力，并且另一方面会导致纤维从消音器排出。

技术实现要素：

申请人已经进行了深入研究，其目的是找到一种解决方案，以实现简单且廉价地制造隔音和/或隔热垫的目的，该隔音和/或隔热垫一方面不需要固化汞合金和/或树脂，从而不需要任何热固性的汞合金和/或树脂，并且另一方面完全由纤维制成。

此目的通过本发明实现，本发明涉及一种制造纤维垫的方法，该纤维垫可以安装在设置有内燃机的交通工具的部件中以对该部件进行隔音和/或隔热；该方法包括以下步骤：a)提供包括至少一个纤维束的纤维芯，至少一个纤维束至少部分地沿着与纵向轴线大致平行的方向延伸；b)利用至少一个纤维束来包裹所述纤维芯，从而形成一个或多个线圈，一个或多个线圈横向于所述纤维芯的所述束延伸，以保持所述纤维芯的所述至少一个纤维束。

优选地，所述步骤b)包括以下步骤：利用至少一个纤维束包裹所述纤维芯的外表面，从而设置至少一个外部管状纤维容纳套管，至少一个外部管状纤维容纳套管继而沿着所述纵向轴线延伸并且至少部分地覆盖纤维芯的所述外表面以便将纤维芯限制在套管中。

优选地，该方法包括以下步骤：围绕与所述纵向轴线大致垂直的至少一个轴线缠绕所述纤维束。

优选地，该方法包括以下步骤：围绕所述纵向轴线旋转所述纤维芯；以及在所述旋转期间，遵循螺旋轨迹利用纤维束包裹所述纤维芯，从而保持所述纤维束的一部分沿着大致横向于所述纵向轴线的方向拉紧。

优选地，该方法包括以下步骤：缠绕所述纤维芯；以及维持所述纤维芯沿着所述纵向轴线轴向地固定，并且沿着与所述纵向轴线同轴的螺旋轨迹围绕所述纤维芯缠绕/移动所述纤维束，从而在外部覆盖纤维芯。

优选地，该方法包括以下步骤：围绕两个轴线缠绕所述纤维束，所述两个轴线与所述纵向轴线垂直并且以大致等于所述纤维垫的长度的距离相互间隔，从而形成沿着所述纵向轴线延伸的长型缠绕绞纱；围绕所述纵向轴线旋转所述纤维芯，并且在所述旋转期间，遵循螺旋轨迹利用纤维束包裹所述纤维芯，同时保持纤维束沿着大致横向于所述纵向轴线的方向拉紧。

优选地，该方法包括以下步骤：以大致等于所述纤维垫的长度的相互距离布置至少两个钩挂构件并在所述钩挂构件之间缠绕纤维束，从而形成纤维束的沿着与所述纵向轴线大致平行的方向延伸的一个或多个部分，以形成所述纤维芯；围绕纵向轴线旋转所述钩挂构件，从而围绕所述纵向轴线旋转所述纤维芯；以及在所述旋转期间，利用纤维束螺旋地包裹所述纤维芯，以保持所述纤维束沿着基本上横向于所述纵向轴线的方向拉紧。

优选地，该方法包括以下步骤：提供管状轴，该管状轴沿着所述纵向轴线延伸、可以围绕所述纵向轴线旋转并且在两个相对的末端处具有至少两个钩挂构件；围绕所述钩挂构件缠绕纤维束，以形成至少一个长型绞纱，该绞纱具有与所述纵向轴线平行的相对主分支；旋转所述管状轴；在所述旋转期间，围绕所述轴缠绕纤维束，从而保持所述纤维束沿着大致横向于所述纵向轴线的方向拉紧，并且同时使所述纤维束在管状轴的相对端之间沿平行于所述纵向轴线的至少一个方向前进，以覆盖所述纤维芯的外表面。

本发明还涉及一种隔音和/或隔热纤维垫，其设计用于安装在机动车辆的部件中；所述纤维垫的特征在于其包括纤维芯和外部管状纤维容纳套管，其中，纤维芯包括一个或多个纤维束，一个或多个纤维束沿着与纵向轴线大致平行的方向延伸，外部管状纤维容纳套管沿着所述纵向轴线延伸并且包括一个或多个纤维束，该一个或多个纤维束继而大致横向于所述纤维芯的纤维延伸并覆盖纤维芯的所述外表面以将纤维芯限制在套管中。

优选地，纤维芯和/或所述管状纤维层仅包括连续纤维。

优选地，纤维芯和/或所述管状纤维层仅包括矿物纤维。

优选地，纤维芯和/或所述管状纤维层包括膨胀纤维和/或纹理化纤维。

优选地，纤维芯和/或所述管状纤维层仅包括玻璃纤维和/或玄武岩纤维和/或二氧化硅纤维。

优选地，纤维芯和/或所述管状纤维层仅包括基于聚苯乙烯和/或聚丙烯和/或聚酰胺和/或凯夫拉(kevlar)和/或碳和/或芳香聚酰胺和/或棉的合成材料的纤维。

优选地，纤维芯和/或所述管状纤维层仅包括金属纤维。

优选地，纤维芯和/或所述管状纤维层仅包括钢纤维。

优选地，纤维芯和/或所述管状纤维层仅包括金属纤维，该金属纤维的厚度为约6微米至400微米。

优选地，纤维垫用于/包含在隔热罩中。

优选地，纤维垫用于/包含在机动车辆的排气系统中。

附图说明

现在将参考示出非限制性实施方式的附图来描述本发明，在附图中：

图1是根据本发明的教导制造的隔音和/或隔热纤维垫的示意性立体图；

图2是图1示出的纤维垫的局部剖视图，为了清楚的目的，去除了纤维垫的部分；

图3至图10是示出根据本发明提供的制造图1中示出的纤维垫的方法的操作步骤的示意性立体图；

图11至图14示出了通过本发明提供的方法的能够实现的纤维垫的可能形状的示例；

图15示出了根据本发明的垫的正视图；

图16示出了图15中示出的纤维垫的侧视图；而

图17示意性地示出了交通工具的内燃机的排气系统的一部分的纵向截面，所述部分包括配备有图1中示出的纤维垫的消音器。

具体实施方式

现在将参考附图详细描述本发明，以允许本领域技术人员实施和使用本发明。对于本领域技术人员来说，对所描述的实施方式的各种修改将为显而易见的，并且在不背离如所附权利要求中限定的本发明的保护范围的情况下，所描述的概述性原理可以应用于其他实施方式和应用。因此，本发明不应被视为限于此处所描述和示出的实施方式，而是应当给予与此处所描述和要求保护的原理和特性一致的可能的最宽泛的范围。

参考图1和图2并参考图15和图16，附图标记1表示作为一个整体的纤维绞纱或纤维垫，所述纤维绞纱或纤维垫设计成对设置有内燃机的交通工具的部件进行隔音和/或隔热。

本发明的纤维绞纱或纤维垫1实质上包括以下文中详细描述的方式缠绕成线圈的纤维，并且不含在现有技术中通常用于紧固/嵌入纤维以获得刚性/紧凑的预成型件的树脂和/或汞合金等。

垫1的纤维缠绕成线圈，以形成整个软毡垫(mattress)，该软毡垫沿着纵向轴线a延伸并且具有横向于轴线a的优选大致圆形/椭圆形的截面。与已知的预成型件/插入件(由嵌入树脂中的纤维制成)不同，这样获得的垫1一方面是柔性的并且触感非常“柔软”，从而方便地装配在安装有它的部件的内部空间中，并且另一方面表现出足够的紧密度来保持其形状，而不会自行压扁/压平。

在本说明书中，术语“部件”包括交通工具的具有基本上圆形/椭圆形截面并且优选地具有大致圆柱形三维形状等的任何元件/部分，该元件/部分上可以装配纤维垫1以实现隔热和/或隔音。例如，部件可以包括在消音器10(图17中示出)中或排气系统中或发动机中或发动机舱中或箱(tank)中或隔热罩中。图17示出了消音器10，消音器10设置有围绕中央公共管道11缠绕的一对垫1，中心公共管道11布置在由外壳13界定的室12中。

根据图1、图2和图17中示出的实施方式，纤维垫1设计成卷绕或装配/插入穿过交通工具内燃机排气系统的消音器10的室的相关的管、管状穿孔隔板(perforatedpartition)、排气管道/通道，以减弱与穿过其或进入隔热罩的绝缘室中的气体相关的噪声/热量。

根据图1和图2中示出的优选实施方式，纤维垫1包括中央纤维芯2和管状层，其中，中央纤维芯2包括一个或多个纤维束f1，一个或多个纤维束f1沿着与纵向轴线a大致平行的方向延伸，管状层(即，外部管状纤维容纳套管3)围绕纵向轴线a缠绕，从而覆盖纤维芯1的外表面，以便将纤维芯1限制在管状层中。

根据图1和图2中示出的优选实施方式，中央纤维芯2可包括纤维束f1，纤维束f1至少围绕大致横向于所述纵向轴线a的轴线重复地缠绕，从而形成纤维绞纱，而外部管状纤维容纳3沿着套管纵向轴线a延伸并且至少由纤维束f2形成，纤维束f2根据大致螺旋形/螺线形的轨迹/路径围绕纤维芯2的外表面缠绕。

根据图2中示出的示例性实施方式，纤维束f1可以围绕至少两个轴线b1和b2重复地缠绕，轴线b1和b2与纵向轴线大致垂直并且以优选地小于或等于纤维垫1的长度l1的距离相互间隔。轴线b1和b2可以优选地但非必需地大致彼此平行，而由缠绕的纤维f1形成/构成的绞纱具有沿着轴线a的显著长型的形状。在图2中示出的示例中，纤维绞纱f1具有围绕两个轴线b1和b2缠绕的两个相对的纵向端部，并且具有相互邻近的主延伸分支(branch)，该分支保持与纵向轴线a大致平行。

就形成外部管状纤维容纳套管3的螺旋延伸的纤维束f2而言，如图2中所示，纤维束f2大致横向于纤维芯的纤维束f1。

申请人已经发现，通过缠绕形成纤维芯2且沿着轴线a延伸穿过纤维f2(其螺旋延伸大致横向于纤维f1)的纤维f1，有利地获得纤维芯2的非常紧密的自支承容纳结构。

根据图1和图2中示出的示例性实施方式，由围绕纵向轴线a缠绕的纤维f2形成的外部管状纤维容纳套管3形成与纤维套管基本上对应的管状主体。

根据图1和图2中示出的示例性实施方式，外部管状纤维容纳套管3沿着轴线a延伸，从而连续地包裹内部的纤维芯2以完全遮盖/覆盖纤维芯2的外表面。

然而，本发明不限于在纤维芯2的相对端之间沿着纵向轴线a连续延伸的外部管状纤维容纳套管3，而是根据图11中示出的第一变体，外部管状纤维容纳套管3可为不连续的，从而留下纤维芯2的一些未覆盖的外部部分。例如，外部管状纤维容纳套管3可以分成包裹纤维芯2的相应部分的分离部分。优选地，外部管状纤维容纳套管3的两个部分可布置成使得它们包裹纤维芯2的相对的纵向端部(图11)。

根据图12至图14中示出的示例性实施方式，外部管状纤维容纳套管3的沿着轴线a的外径可以是大致恒定的，或者可以在约1cm至40cm的预定范围内变化，使得垫1具有大致圆柱形形状。然而，本发明不限于具有单一直径的圆柱形垫1，而是可以提供具有不同直径的更多圆柱形部分的圆柱形垫1，或具有大致椭圆形形状的垫1，或具有大致截头圆锥形形状和/或大致球形形状的垫1(图12、图13和图14)。例如，垫1的形状和尺寸可以基于部件(优选地，其上装配有垫1的管道)的形状和/或容纳它的室的内部形状而改变。

分别形成纤维芯2和外部管状纤维容纳套管3的束f1和f2的纤维优选地包括连续的矿物纤维。

在本说明书中，术语连续纤维意味着具有用于设置垫1的多个线圈的长度的纤维。出于仅描述性而非限制性的目的，连续纤维优选地可具有大于大约30cm的长度。

优选地，束f1和f2的纤维可以胀化(bulk)和/或纹理化。束f1和f2的纤维可包括能够减弱由于穿过管道的废气而出现的噪声/热传递的任何类型的矿物纤维。优选地，束f1和f2的纤维可包括例如玻璃纤维、玄武岩纤维、二氧化硅纤维或任何其他类型的具有隔音和/或隔热性质且优选地能够安装在消音器10中的类似的矿物纤维。

根据不同的实施方式，束f1和f2的纤维可以便利地包括基于聚苯乙烯和/或聚丙烯和/或聚酰胺和/或凯夫拉和/或碳和/或芳香聚酰胺和/或棉的合成材料和/或任何其他类型的类似的合成材料的纤维。

根据不同的实施方式，束f1和f2的纤维可便利地包括金属材料(优选地，钢，例如不锈钢)的纤维。优选地，金属材料的纤维可具有约6微米至400微米的厚度。管状元件1可包括一种或多种类型的上述类型的纤维。

参考图3至图10，将在下文描述并示意性地表示根据本发明的制造纤维垫1的方法的操作步骤。

参考图3中示出的示例，该方法提供了沿着纵向轴线k延伸的长型支承元件。

根据图3至图9中示出的可能的优选实施方式，支承元件可包括轴5，轴5沿着纵向轴线k延伸并且可以优选地围绕纵向轴线k旋转。

优选地，轴5在其相对的末端处具有钩挂构件6和7，钩挂构件6和7设置成保持束f1钩挂到轴5的端部。

根据图4中示出的可能的优选示例性实施方式，轴5包括连接到旋转驱动单元(例如，将围绕轴线k旋转的电动机(未示出)的轴)的金属鼓或长型管状元件，而钩挂构件6和7可包括例如从金属管状元件的外表面突出的直杆或弯杆。基于待制造的垫1的截面，轴5的截面可为圆形或椭圆形、正方形、矩形等。

参考图4和图5，该方法包括以下步骤：围绕轴5的端部处的钩挂构件6和7缠绕纤维束f1，以形成沿着与轴5的纵向轴线k对应的纵向轴线a的上文提及的长型绞纱(设计用于形成纤维芯2)。在示出的示例中，轴5有角度地固定(非旋转)，而纤维束f1围绕钩挂构件6和7重复地缠绕以形成上述绞纱的主纤维分支，所述主纤维分支沿着轴5延伸并且通过钩挂构件6和7充分保持拉紧，所述主纤维分支优选地置靠在轴5的外表面上。纤维束f1的缠绕(其确定绞纱的沿着轴5的主分支的数目)基于待获得的纤维芯2的尺寸/厚度/纹理/密度而变化。

参考图6，该方法还包括以下步骤：将束f2的一端附接到轴5，例如附接到钩挂构件6，以保持束f2沿着相对于纵向轴线k(与轴线a对应)基本上横向/倾斜的方向拉紧，并且围绕轴线k旋转轴5，使得束f2围绕内部绞纱的主分支螺旋地缠绕，从而形成纤维芯2。

具体地，此步骤用于通过纤维束f2缠绕纤维芯2以产生横向于纤维芯2的束f1延伸的一个或多个线圈(即，围绕纤维芯2)，以保持/收紧纤维芯2的纤维束f1。

根据可能的实施方式，纤维束f1和f2不是分开的，而是可以在相对的端部处相互连接或者可为相同的束的部分。换句话说，如图6中示例的所示，纤维束f2可与纤维束f1对应。

在轴5的旋转期间，纤维束f2优选地保持拉紧并且在纤维芯2的外表面上沿着第一方向从轴5的第一端朝向第二端前进，以形成在外部覆盖纤维芯2的螺旋包裹件(图7)，和/或可以在第一线圈2的外表面上沿着与第一方向相反的第二方向从轴5的第二端朝向第一端前进，以形成第二螺旋包裹件。上文提及的包裹操作可以重复若干次，并且可基于待获得的纤维芯2的尺寸/厚度/纹理/密度而变化。换句话说，套管3可包括多个叠置且交叉的线圈。

根据可能的实施方式，该方法可不连续地产生束f2的线圈以产生上述外部管状层的部分(图11中所示)。在这种情况下，可以基于待制造的管状容纳部分的数目，在轴5的不同可变钩挂点中进行束f2的端部部分的从旋转到固定的交替。

参考图8、图9和图10，该方法最后包括从轴5移除垫1的步骤。由于束f2的外部缠绕是通过保持拉紧的束f2包裹在芯2上而执行的，因此当从轴5移除垫1时，纤维芯2趋向弹性膨胀，从而填充套管3的内部空间并且同时由套管3限制。

然后，将纤维垫1包裹在消音器10的管道(图17中示出)或隔热罩(未示出)周围，或者插入/装配在其中。

因此，已经证明本发明允许实现上述目的。