生产用于机动车辆的增压空气软管的方法

专利名称：生产用于机动车辆的增压空气软管的方法
技术领域：
本发明涉及一种生产用于机动车辆的增压空气软管的方法。此外，本发明涉及一 种通过这样方法生产的增压空气软管。
背景技术：
EP1396670B1描述了在机动车辆中越来越多地倾向于通过使用增压器来增加内燃 机的功率，增压器的使用使得有可能将压缩的增压空气引入该内燃机的燃烧空间。在将该 增压空气压缩之后，通过一个增压空气冷却器将其冷却并且随后将其输送到该燃烧空间。 该增压空气在这些单独的组件之间的路径安排通过增压空气软管来进行，这些增压空气软 管除了必须经受高温之外，由于这些增压空气软管与这些振动总成联结(tie-up)在一起， 它们还必须经受高的脉动压力负载以及还有动态应力。此外，要求的是高耐油性、这些增 压空气软管的单独的层片之间良好的附着力、以及长使用寿命。取决于安装条件以及额定 功率，使用各种类型的橡胶的这些增压空气软管的不同设计被采用。因而，例如，采用这样 的增压空气软管，它们具有一个氟弹性体内层，一个构造在该氟弹性体内层上的过氧化地 交联的有机硅弹性体层，一个具有加强物的增强层片(Ply)以及一个有机硅弹性体外层， 该氟弹性体内层用作为具有低渗透速率和高耐热性的一个阻挡层，并且以过氧化地交联的 氟橡胶为基础，从而可以保证与该上覆的有机硅弹性体中间层的良好的联结或附着并且因 此确保高耐久性。此外描述的是对于加强物组成的增强层片使用多种针织物，这些针织物 由织物纱线，例如像间位或对位芳族聚酰胺类，或具有足够高的强度以及耐热性的其他纱 线制成。该公开文件提出将一种双酚地并且过氧化地交联的氟弹性体内层用于一种增压 空气软管，由此可以实现该氟弹性体内层与该有机硅弹性体中间层之间改进的结合。这些 氟弹性体是交联的氟橡胶类(FKM)，并且氟橡胶类可以通过以下这些单体的共聚反应或三 聚作用得到偏二氟乙烯(VF2)、六氟丙烯(HFP)、四氟乙烯(TFE)、1-氢五氟丙烯(HFPE)、 全氟代(甲基乙烯基醚)(FMVE)。另外，可以将具有反应性基团的单体结合到该聚合物 链中以便促进交联。所有对于氟橡胶交联领域的普通技术人员来说已知的有机过氧化物 应该都可用作为过氧化的交联化学品，这些有机过氧化物例如为2，5-二甲基、2，5-二叔 丁基过氧己烷或过氧化二异丙苯，它们通常与合适的共活化剂类例如三烯丙基异氰尿酸酯 (tialIylsocyanurate) 一起使用。所有对于氟橡胶的交联来说已知的体系，例如具有双酹 A或AF的体系，可以同样地用作为双酚的交联体系，这些体系通常由该交联剂(双酚)、一种 促进剂(例如鱗盐)以及一种碱(例如氢氧化钙和氧化镁的组合)组成。氟橡胶类还可以是 通过将该双酚的交联体系共合到该橡胶中而可获得的。此外，该公开文件提出将一种过氧 化地交联的有机硅弹性体外层用作为该弹性体外层，这在固化过程中使得有可能得到与部 分地穿过该增强层的有机硅弹性体中间层的最佳结合。它还提出将一种用于形成该增强层 的卷绕方法应用在该增压空气软管中。通过被称为Henn接头的装置来进行将这些增压空 气软管联结到该机动车辆的这些指定的组件上。
DE102004051073A1建立在以下假设之上，即对于经受高动态负载的增压空气软管，必须使用具有无接头长丝的纱线来进行制造，而只有没被动态加载的软管是采用以由 具有IOmm至60mm的单丝长度的短纤维耐用纱线制成的织带形式的加强物来增强的，由于 将不会由此产生足够的强度，这将不适合于那些可能具有复杂的几何形状的动态地高负载 的增压空气软管。该公开文件提出采用一种由长度为200_至1400mm的长丝构成的“牵 切”型间位芳族聚酰胺纱线或捻线来形成这些织物加强物，这些纱线或捻线的细度为1000 至10000分特，优选为3000至8000分特。这些“牵切”型纱线或双股线是由很多单独的长 丝纺成的并且然后被固定且随后被拉开的纱线或双股线。因此这些长丝以一种不确定的方 式撕裂并且部分地从该纱线或双股线突出。这些“牵切”型间位芳族聚酰胺纱线具有高强 度和耐热性，以及还有在200° C温度下与由无接头长丝构成的间位芳族聚酰胺纱线的情 况相比在该拉伸范围内低大约8%的弹性模量。在弹性体的产品的工作范围内，嵌入式弹性 体的弹性模量与嵌入式纱线的弹性模量是大致相等的。因此，减少了在使用过程中该加强 物插入该弹性体中，这最终将导致产品的使用寿命的增加。提及的是在一个增压空气软管 中可以存在至少一个出现在弹性体层片之间并且由以“牵切”纱线形式的织物加强物构成 的增强层片。该增强层片可以是以针织物的形式。增压空气软管的这些弹性体层片可以基 于水合丁腈橡胶、硅橡胶、氟橡胶或丙烯酸酯氟橡胶。除了该针织物层片以及这些嵌入式弹 性体层片之外，该增压空气软管还可以具有另外的层片和层，例如像由不同的高分子材料 构成的另外的内和外层或层片。该增压空气软管通过常规方法来生产，例如将该加强物层 片通过合适的方法施加到一个挤出的橡胶混合物内层上并且随后在挤出过程中将该橡胶 混合物外层施加到其上。然后通过常规方法将该软管固化。
非属类的公开文件DE3445282A1涉及一种借助于混凝土形式用于地下敷设的直 线性的干线用管，并且在一个实施方案中，两个彼此平行取向的非共轴的管环绕该干线用 管形成并且由一个外管保护。这些内管以及该外管均是用具有由纤维针织物构成的增强材 料的塑料生产的。通过将这些单独的层片施加到一个衬管(inliner)上来进行生产，该衬 管作为一个半成品被提供并且构成一个芯管。该干线用管用于气态的和液体介质的隔热输 送，在这期间头等重要的除了隔热之外是密封性，但在该干线用管上并没有热应力或动态 应力。
GBl, 146，872也涉及一种非属类软管，确切地是用于具备高达17. 5巴的实质上的 静压力的液压应用的一种直软管。通过在一个芯棒上进行挤出来制造。该软管具有6. 3_ 的内部直径，而其外部直径达14. 7_。用作为一个增强层片的是一种编织物，该编织物由通 过挤出单独地覆盖有一种热塑性材料、橡胶、或PVC的，并且由尼龙、人造丝、聚对苯二甲酸 乙二酯、或聚丙烯形成的单丝构成，然后通过对该覆材进行“烘烤”将所生产的编织物胶合 在一起。
DE60203782T2也涉及一种用于压力下的流体输送的非属类的直软管，将它制作在 一根芯管上并且对其进行热塑性增强。该软管用于具备高达82. 7MPa的压力的移动的以 及工业的液压应用。该芯管可以是多层形式的，其中一个内层或内衬具有高耐化学性以防 止膨胀、微裂纹、应力开裂和腐蚀，并且具有对弱酸性或碱性溶液、磷酸酯溶液、和醇类、以 及还有有机溶剂、烃类或无机溶剂的侵蚀的耐受性。将二至八个或更多个增强层安排在这 些管壁内的该芯管上，并且可以在各自情况下通过常规方式对它们进行编织、针织或包装 (packaged)。示出了具有相对地取向的螺旋圈的螺旋形卷绕的示例性实施方案。在张力下在一个方向上将该纱线成螺旋线地卷绕，也就是说向左转或向右转，而紧接着的下一层则 在相反的方向进行卷绕。还提出了这种卷绕的捻线的一种变化，由此将优化该软管在弯曲 下的疲劳强度和耐压性以及还有成本。为了减小在高压应用下的轴向拉伸，必须将该螺旋 式卷绕的角度优化在一个40°至65°的角度范围内，其中最优值在54. 7° ,从而将形成一 个“中和螺距角(neutral pitch angle)”。这些单独的圈中的一个直接靠在另一个上。在 这些单独的层之间使用一种助黏附剂。
US2006/0223399A1披露了一种软管，该软管制作在一根芯棒上并且显然旨在用于 液压应用。这里将一根单纤维编织或者螺旋形卷绕到一根挤出的非固化管上以便形成一个 纤维增强层片。在已经将一个中间层施加到这个增强层片上后，将又一根纤维螺旋地卷绕 并且将其压进该中间层的周向表面中。
US5，077，018披露了一种软管，其中采用了提供有一个浸溃涂层的一种纤维。该软 管制作在一根芯棒上，该芯棒规定了最终产品的一个直线性的纵向轴线以及一个恒定的横 截面。说明了具有由编织纤维构成的两个增强层片的一个示例性实施方案。发明内容
本发明以提出一种用于生产增压空气软管的方法的目的为基础，特别地相对于以 下方面对该增压空气软管进行了改进
动态的运动负载和压缩负载，
热负载，
运行期间的形状和尺寸稳定性，
耐压性，
与相邻组件的功能上可靠的联结，和/或
声绝缘。
根据本发明，本发明的目的是通过一种具有独立专利权利要求1的特征的方法实 现的。根据本发明的方法的进一步优化方案可由从属专利权利要求2至13 了解(gather)。 根据本发明的方法的成果是一种具有专利权利要求14的特征的增压空气软管。
本发明涉及一种用于制造特殊软管、确切地说是用于机动车辆的增压空气软管的 方法，该软管必须满足相对于制造以及运行期间应力产生的影响的特殊要求，这样使它与 液压软管、干线用管等等不具可比性。
在根据本发明的方法中，首先在一种挤出工艺中形成一个连续衬管，以无圆顶的 方式将该连续衬管的圆柱形内面气动成形，使其直径为D (指示指的是冷却到室温后的直 径)和/或使其保持在此。因此，根据本发明，并没有将该衬管(以及随后的这些层片)施加 在一根芯棒上，从而使得不必采用对圆顶有间歇性需求并且需要对软管和圆顶进行分离的 复杂的制造程序，并且有时对于初次允许连续制造。另一方面，本发明有利地允许以下事 实芯棒的成形和支撑作用可以用在根据本发明的方法中用于生成该增压空气软管的这些 单独的层片或层。
与本发明相反，迄今本领域的普通技术人员已经偏爱于在高预应力下将织物增强 层片和纱线施加到用于增压空气软管的内弹性体层片上。为此的理由是该增强层片或纱线 应该被“嵌入”该弹性体层片中，这通过高预应力进行辅助。此外，该预应力可以产生所希望的该增压空气软管的刚性加强。最后，在预应力下施加该增强层片可以避免以下情况一 些纱线子区域松散地处于该增压空气软管中，例如在单独的结头之间，而其他纱线子区域 则在动态应力下已经被张紧或较早地被张紧。这样的结果是，一方面，只有当在运行期间该 增压空气软管以所有纱线子区域都被张紧的方式发生足够的变形时，安排在该增压空气软 管中的纱线才获得完全作用。另一方面，当增压空气软管有时以非张紧的纱线区域而有时 以张紧的纱线区域经受应力时，在该软管材料中发生一种不均匀的刚性行为以及因此产生 的拉伸行为，这导致该软管材料上的应力增加，特别地由其引起了剪切应力。
不管在高预应力下将多个织物增强层片施加在被支撑在作为该预应力的支点的 芯棒上的一个弹性体层片上时对本领域的普通技术人员来说已知的这些优点，本发明允许 具备气动支撑的无芯棒的连续制造，这样可以简化制造。该方法的根据本发明的优化方案 通过仍将在下面更详细地阐明的手段消除了由本领域的普通技术人员推测的无芯棒制造 的缺点。短语“以无芯棒的方式气动成形，使其直径为和/或保持在此”也应理解为意味着， 在由其他手段进行初步成形之后，例如在该挤出机的出口区域对该衬管的一个圆柱形内面 进行气动保持和/或支撑。
因此，根据本发明，也不是必须以半成品或预制芯管的形式提供一个衬管用于该 生产方法并且将其整合进该方法程序中。除了由连续挤出工艺进行该衬管的制造而取得的 明显的方法简化之外，在一定情况下本发明还使生产可能性以及用于该衬管的材料的选择 能够被拓宽。
在根据本发明的方法中，形成了一个连续的增压空气软管段，其中
一个弹性体的内层片、
一个第一针织物层片、
一个弹性体的中间层片、
一个第二针织物层片以及
一个弹性体的外层片
被相继地、同轴地并且连续地施加到该衬管上。应理解的是，除了所提及的这些层 之外，可以将任何其他另外的层或层片整合进该增压空气软管段中或将其联结到这个上， 其中这种情况并非是必要的。
此外，根据本发明，不是仅仅使用了一种以卷绕或编织形式的增强层片。而是，根 据本发明，使用了一种针织物。这种优化方案是基于以下认识采用不会引起卷绕物的相邻 行程(flight)之间的结合的螺旋式卷绕或采用编织使得在运行期间或在生产过程中直径 有可能只在一个有限的范围内变化。为此的原因是，对于编织或顺向的(straightforward) 螺旋式卷绕，直径的变化将迫使纱线伸长。根据本发明所使用的该针织物的针迹形成线子 区域在这里构成了一种“过剩材料”，这同样可以允许达到直径突跃的直径变化，这样在固 化工位(station)上甚至可以形成复杂的三维增压空气软管结构和/或可以发生直径的膨 胀。
然而，根据本发明，不是仅仅使用了一个单一的针织物层片，而是在该增压空气软 管中出现了一个第一针织物层片和一个第二针织物层片。由本申请人进行的试验已经表 明，与将同样数量的纱线分配到仅仅一个针织物层片相比，将同样数量的纱线分配到两个 针织物层片导致在使用寿命试验中显著高的运行时间。相对应地，与使用仅仅一个针织物层片相比，当使用两个针织物层片并且当存在相同的使用寿命要求时，所使用的纱线数量 可以显著降低，从而最终导致成本节约。并且在一定情况下，通过使用两个针织物层片，可 以减少该增压空气软管的质量或壁厚，尽管这并非必须如此。
使用两个针织物层片而不使用具有更粗的纱线的一个针织物层片的另一个优点 在于，在该更粗的纱线中也会形成更粗的线圈，这将使该更粗的纱线必须用于单层针织物。 然而，该增压空气软管中的这些结头构成了异质物，由于它们本身的运动，这些异质物可能 在动态应力以及交替的压缩负载和张力负载下从内侧破坏周围材料。使用两个针织物层片 使得有可能采用一种具有减小的纱线粗度的纱线，从而产生更小的环结，因而至少减少上 述的不希望的材料破坏作用。由本申请人进行的试验已经表明，如所阐明的，纱线粗度的减 小可能令使用寿命延长达一个因子2。
根据本发明的优化方案的又一个优点是，这些层片的数量的增加使该增压空气软 管中在径向上的裂纹扩展被延缓。仅作为说明，这可以由以下例子来解释，当裂纹或切口被 引入该外层片时，首先由该第二针织物层片延缓了扩展使其不能继续蔓延，这样作为弹性 体层片的该内层片和该中间层片(以及这两个针织物层片)可以仍然确保该增压空气软管 的机械强度。
当在已知的针织机中生产这些针织物时，基本上螺旋地围绕该相邻的内层片引导 该纱线，与简单卷绕式生产相反，例如通过被称为舌针的手段来产生针迹，也就是相邻圈之 间的交织和打结。在没有基本的螺旋取向的情况下，不能在连续方法中进行这些针织物层 片的生产。本发明第一次认识到该针织物的这样一种基本的螺旋取向的缺点在于，在运行 过程中作用在这些增压空气软管上的这些应力下，特别是在相邻的组件的这些压力脉动以 及振动下，由于该螺旋的形成可能发生一种各向异性材料行为，因而该弯曲的增压空气软 管的形状根据机械应力状态发生变化，这是不希望的。与其相反，因为在发动机舱内的现行 安装条件正变得愈加受限并且必须使该增压空气软管与一个运动的、磨损的并且有时为热 的相邻组件的临界接触的风险降至最低，汽车制造商要求轮廓稳定的软管。
根据本发明，因为采用螺旋线角度的不同取向来制造该第一针织物层片和该第二 针织物层片，增加了该增压空气软管的尺寸稳定性。简单地说，使同样地操作的常规针织机 在不同方向上运行以制造该第一和第二针织物层片，虽然当然也有可能对这些针织机不同 地进行设计或起动以制作这些不同的取向，也就是说，例如使这些针织机在相同方向上运 行，但针织物以不同的旋转方向成螺旋形。
此外，在根据本发明的连续的生产方法中，该第一针织物层片和该第二针织物层 片是由一种无接头纱线生产的。特别地，这种优化方案基于以下认识并非必需使用根据 DE102004051073A1 的一种“牵切”纱线。
如果利用上述的这些层片制造了该连续的增压空气软管段，则按长度切割出单独 的增压空气软管坯。然后例如在温度的作用下并且在一个固化工位中将这些增压空气软管 坯在一根芯棒上成形。与在该发动机舱中所希望的形状相对应地，利用弯曲的纵向轴线可 能发生至这种形状的转变，并且(适当时)变化的截面的制作也可能在此进行。然而，在根据 本发明的方法中关键的是，通过其将该增压空气软管坯成形的该芯棒具有至少一个纵向部 分，在该纵向部分的直径D2 (该指示指的是在室温下的直径)大于该衬管的直径Dl (该指 示同样指的是在室温下的直径)。因此，根据本发明，由该芯棒通过成形使该增压空气软管坯膨胀。这种膨胀方法考虑到以下事实如开头所阐明的，该增压空气软管段是以无芯棒的 方式制造的并且只利用有限的预应力将这些针织物层片施加到并没有支撑在该芯棒上的 这些内层片上。根据本发明的膨胀的结果是，该相对松散的针织物被张紧，这样由于膨胀而 消除了非预应力的或预应力不足的纱线子区域。通过膨胀的程度来规定该增压空气软管坯 中的该针织物的预应力的程度。在根据本发明的优化方案中，该芯棒比直径Dl大至少6%。 例如，该芯棒还可能比直径Dl大至少8%、10%、12%、15%或甚至至少20%。优选地，在遍及该 增压空气软管的整个纵向范围上进行膨胀至这个最小程度。通过在该芯棒的区域内的膨 胀，在一定情况下，特别地在同时进行加热的情况下，还可以改进将这些针织物层片嵌入这 些相邻的弹性体层片中的效果。
变得清楚的是，由根据本发明的方法生产的该增压空气软管就整个涡轮增压器系 统的声响而言同样可以有利地起作用，该增压空气软管使用在该涡轮增压器系统中。该增 压空气软管通常以直接接近该涡轮增压器的方式运行，该涡轮增压器在运行过程中产生高 强度噪音。在这种情况下，根据现有技术的增压空气软管以与共振体相似的方式动作，因此 它向周围以及客舱中散发该涡轮增压器的使人不愉快的嘯声，这在大多数情况下使得不可 避免的要使用一个附加的消声器。既然不同的层片和这些针织物层片的多重性导致了增加 的阻尼，已经证明根据本发明利用这两个针织物层片以及指定的弹性体的层片制造的该增 压空气软管就声响而言是有利的，其结果是，在一定情况下，甚至可能省却该涡轮增压器系 统中附加的消声器。有可能的是，由于这两个针织物层片，来自该涡轮增压器的激振频率被 分解，这样该涡轮增压器的不希望的振动能量被分成多个频率，因而降低其音级。
根据本发明的增压空气软管具有改进的动态特性以及改进的对于脉动压力负载 产生的影响的吸收作用的潜力。通过合适地选择所使用的材料，根据本发明的增压空气软 管相对于高达230° C或以上的温度是耐热性的。通过在一个固化工位的区域中在该芯棒 的区域内进行适当的成形，根据本发明的增压空气软管还可以配备有任何所希望的轮廓曲 线。此外，通过使膨胀在遍及该纵向范围上进行变化，还可以产生在遍及该纵向轴线上刚性 行为的变化，在这个范围内这是所希望的。而且，在一定情况下，由于可以通过这些不同的 层片和这两个针织物层片将力引入并且传递，根据本发明的优化方案还使得有可能改进该 增压空气软管与相邻的结构元件或指定的接头或连接件的联结。
优选地，以这样一种方式对该衬管进行设计，使得它提供随后形成的增压空气软 管的一个内表面，所述表面对该增压空气软管所运输的介质不敏感，特别地对柴油、润滑剂 或该内燃机的燃烧残渣也不敏感。
基本上有可能的是，在该制造过程中直接将这些增压空气软管坯联结或固化到法 兰、连接件或类似物上，或者这些增压空气软管坯的端部区域已经通过附加的成形以这样 一种方式被制备使得可以将它们连接到接头、法兰或连接件上。然而，根据本发明的又一个 方案，在这些增压空气软管坯的端部区域内进行材料去除再加工。通过这材料去除再加工， 使该完全固化的增压空气软管坯的端部区域的外部直径变为所希望的一个连接直径。此 外，通过再加工可以消除在该端部区域内的该增压空气软管的任何可能的非圆度。根据本 发明，特别地，厚度大于O.1mm,例如大于O. 2mm、0. 4mm、0. 8mm或1. 2mm的该外层片的一层可 以通过材料去除再加工被消除。
虽然基本上有可能的是使用一种助黏附剂进行相邻层片的联结，但在所提出的本发明的又一种优化方案中，为了简化该方法，该衬管、该弹性体的内层片、该第一针织物层 片、该弹性体的中间层片、该第二针织物层片和/或该弹性体的外层片的联结是在没有使 用助黏附剂的情况下进行的。
虽然可以用于该衬管的材料基本上可以是任何能够永久暴露于在运行期间在该 机动车辆中起作用的这些介质(例如像燃烧残渣以及油)的材料，已经证明将一种FPM材料 用于该衬管是有利的。
基本上任何所希望的材料，特别是弹性体材料，也可以用于该内层片、该中间层片 以及该外层片。然而，在一个优选的优化方案中，该内层片、中间层片和/或外层片由一种 有机硅材料挤出而成。
该第一和/或第二针织物层片的厚度的可能的重要性已经在上面进行了说明。虽 然对于该第一和/或第二针织物层片基本上有可能使用任何厚度以及任何结构的长丝、长 丝束或纱线，由本申请人进行的试验已经表明，如果该第一和/或第二针织物层片具有在 O. 4_至O. 6_范围内的厚度的话，这是尤其有利的。同样有可能的是，所使用的两个针织 物层片在各自情况下具有3000至6000分特，例如5000至5500分特，这样对这两个针织物 层片来说可以得到合起来大于10000分特。
通过常规针织机可以产生的针织物图案可能用于这些针织物层片。然而，在一个 优选的优化方案中，该第一和/或第二针织物层片是一种平针针迹针织物或一种锁式针迹 针织物。
虽然这些单独的层片的直径比和厚度的任何所希望的配置都是可能的，已经证 明，如果该衬管具有1. 2mm的壁厚，该内层片具有1.1mm的壁厚，该中间层片具有1. Omm的 壁厚并且该外层片具有1. 5mm的壁厚，就动态特性、声响、轮廓稳定性、机械强度和/或使用 寿命而言是尤其有利的。然而，这些还旨在包含该衬管、该内层片、该中间层片以及该外层 片的偏离的壁厚，这些偏离的壁厚从上述的壁厚偏离最多20%。
本发明的又一个优化方案是基于本申请人的认识挤出机的出料行为就输送容积 或排出率而言通常是脉动的。相反，针织机通常以恒定速度运行。为了使这些单独的层片 彼此间的附着最佳，必须以尽可能无应力的方式将它们彼此连接。本发明已经认识到，如果 在根据本发明的一种改进的方法中通过一个同步器来使至少一个挤出机的排出率适配于 至少一个针织机的工作速度，则在这种情况下可以使该增压空气软管的材料行为最优化并 且减小固有应力。在此仅仅提及这种类型的同步器的实施方案的一个例子，可以通过一个 传感器产生该挤出物或所产生的层片的一个输送速率，并且可以将这个输送速率馈送至一 个控制器，然后该控制器将所指定的针织机的工作速度作为该输送速率的函数对其进行适 配。虽然此类控制假定了该挤出机的输送速率的脉动并且相对应地使该针织机适配于这些 脉动，同样有可能的是，可替代地或另外地对该挤出机的输送速率进行控制以便至少减轻 后者的出料行为中的脉动。
如果在通过一个加热装置已经完成邻接层片和针织物层片之间的接触之前、当中 或之后，由一个附加的加热装置进行该邻接层片或针织物层片的温度的上升，则可以增大 至少一个针织物层片和该邻接于这个针织物层片的层片(特别是外层片)之间的附着力。
在本发明的又一个优化方案中，该增压空气软管还在一根芯棒上的成形在一个加 热锅炉中在185° C ( ±20%)的温度、20分钟(±20%)的时间、在或接近饱和水蒸气压力的条件下进行。
从本专利权利要求、本说明书以及这些附图可以了解本发明的有利的发展。在本说明书介绍中提及的特征以及多个特征的组合的优点仅仅是作为举例，并且可以可替代地或另外地起作用，而不需要必须实现根据本发明的实施方案的这些优点。从附图，特别是这些说明性几何图以及多个部件相对于彼此的相对尺寸以及它们的相对安排和操作连接，可以了解更多的特征。本发明的不同实施方案的特征或不同专利权利要求的特征组合同样能不同于所选择的专利权利要求的引述，并且在此建议。这还指那些在分开的附图中展示的或在其说明中提到的特征。还可以将这些特征与不同专利权利要求的特征组合。对于本发明的另外的实施方案在这些专利权利要求中列出的这些特征同样可以被省却。


通过在附图中展示的优选的示例性实施方案，以下进一步阐明并且描述本发明。
图1图解地展示了根据本发明的一种用于生产增压空气软管的方法程序，对彼此跟随的单独的方法步骤在图la)、图1b)以及图1c)中进行说明。
图2在一个三维图解中展示了通过根据本发明的方法生产的一种增压空气软管，该增压空气软管的多个单独的层片被相继暴露。
图3展示了 “平针针迹”形式的一种针织物。
图4展示了 “锁式针迹”形式的一种针织物。
附图标记说明
I增压空气软管
2挤出机
3衬管
4支撑空气气流
5测量装置
6助黏附剂槽
7内层片
8测量装置
9挤出机
10测量装置
11针织机
12第一针织物层片
13测量装置
14加热装置`
15挤出机
16针织机
17第二针织物层片
18测量装置
19加热装置
20中间层片
21挤出机22外层片23增压空气软管段24测试工位25打标工位26上粉机27塔式提升工位28切割工位29增压空气软管坯30芯棒31固化工位32圈33线子区域34线子区域

35线子区域36线子区域37线子区域38圈39圈40圈41线子区域42线子区域43线子区域44线子区域45线子区域46针迹
具体实施例方式在图1中由分图1a)、分图1b)以及分图1c)说明一种用于生产增压空气软管的方法程序首先，在一个挤出机2中，将具有规定的外部直径和内部直径的衬管3挤出成型。通过一个气动支撑头将一股支撑空气气流4引入该中空的圆柱形内部空间中，该支撑空气气流支撑该有时为温的并且软的衬管以对抗外部作用的空气压力以及作用力和重力，并且使该内部轮廓稳定。由用于质量控制目的的一个测量装置5，特别是一个激光器，在该挤出机的出口侧对衬管3进行测量。优选地，该衬管是由一种氟聚合物橡胶或氟橡胶(FPM)生产的。接着，可以可任选地将衬管3引导通过一个助黏附剂槽6以便用该助黏附剂润湿该表面区。特别地，当随后将不具有与该衬管的材料、具体地说是FPM相同的交联原理的一个内层片7施加到衬管3上时，这是必需的。虽然该助黏附剂的润湿作用可以通过在所说明的助黏附剂槽6中的浸溃来进行，可替代地也可以通过喷涂来施加一种助黏附剂。在助黏附剂槽6的出口侧，已由该助黏附剂润湿的衬管3可以通过又一个测量装置8。在接着的挤出机9中，如果已将该助黏附剂插入，则将内层片7施加到衬管3的该表面区上，内层片7是一个弹性体的层片，特别地是一个有机硅层片。在挤出机9的出口侧提供了又一个测量装置10，该测量装置检测附有内层片7的衬管3的输送速率或挤出机9的出料速率。取决于来自测量装置10的输出信号，通过一个同步器来影响挤出机9的旋转速度或输送速率和/或接着的针织机11的工作速度，这没有示出。在针织机11中，将第一针织物层片12施加到内层片7的表面区上或整合进这个中。根据图1b)，通过一个测量装置13，例如一个挡光板，同样地检测针织机11的初产品。在接着的加热装置14中进行加热，通过加热，特别地对第一针织物层片12进行加热以便改善随后被施加的层片(这里是中间层片20)的联结或附着。然后，在又一个挤出机15中，施加中间层片20，优选地中间层片20是一个弹性体的或有机硅层片。此后，在一个第二针织机16中，施加第二针织物层片17。通过又一个测量装置18，具体地说是一个挡光板(图1c))，对该初产品进行测量。如同上面对于加热装置14已阐明的，可以由一个加热装置19对第二针织物层片17进行加热，由此改进随后的层片(这里是外层片22)的联结。在接着的挤出机21中，施加外层片22，优选地外层片22也是一个弹性体的层片或有机硅层片。为了质量监控的目的，然后将以此方式形成的连续的增压空气软管段23输送到一个测试工位24，测试工位24可以是例如一个X射线测试工位。随后，在一个标记工位25中，将所要求的标记，如坯料标记、品号、制造日期、批次标识等等引入外层片22的外表面区中可任选地，增压空气软管段23可以然后穿过一个上粉机26。在出口侧，将增压空气软管段23输送至一个塔式提升(winding)工位27，在其区域内使增压空气软管段23的温度达到所希望的温度，具体地说是被冷却。然后在一个切割工位28将增压空气软管段23切割成单独的增压空气软管坯29，接着将这些增压空气软管坯29在各自情况下输送至一根芯棒30a、30b，特别地是一根加热芯棒上，之后将在该芯棒上的增压空气软管坯29输送至一个固化工位31。固化工位31可以是一个加热锅炉，其中固化在大约185° C、饱和水蒸气压力下进行大约20分钟。图2展示了具有多个层片的增压空气软管1，这些层片在径向上从里往外以所提及的顺序彼此联结或附着，并且它们由衬管3、内层片7、第一针织物层片12、中间层片20、第二针织物层片17以及外层片22形成。图3以放大的方式示出了围绕内层片7或中间层片20的表面区延伸并且是“平针针迹”织品类型的一个针织物层片12或17。在这种情况下，在一个圈32中，线在各自情况下以一种蜿曲状的方式铺设，在各自情况下线子区域33-37彼此大致垂直地取向，与相邻圈32的线的结头或毛圈在各自情况下在相邻的线子区域之间的这些过渡区域内形成。线子区域33-37在周向上是连续的，并且它们并不形成在横平面上闭合的一条线，而是成螺旋线地或螺旋地围绕该纵向轴线成圈，以便产生单独的圈32，这些单独的圈32在各自情况下与相邻的圈针织在一起。根据本发明，对于第一针织物层片12和第二针织物层片17来说这些圈32是在不同的方向上取向的，这样该第一针织物层片的这些圈形成一种右手圈而该第二针织物层片的那些则形成一种左手圈(或反之亦然)。图4展示了与图3本质上相符合的一个图解，但其中示出的针织物层片12、17以一种“锁式针迹”形成。这里提供了彼此紧接着铺设的圈38、39、40，在它们之内各自情况下存在同样地蜿曲状的线子区域41-45。然而，圈40的结头在这里并不是与相邻的圈39形成的。而是，线子区域42、44延伸越过相邻的圈39并且在它们的端部区域内与圈38相互作用。对于针织物层片12、17的这个实施方案，该针织物层片也成螺旋线地或螺旋地围绕该纵向轴线延伸，根据本发明，这两个针织物层片12、17具有彼此相反地取向的不同的螺旋取向。对于根据图3和4的两种类型的针织物来说，针迹46形成在这些单独的线子区域之间。优选地，衬管3具有1. 2mm的壁厚并且是由FPM生产的。优选地，内层片7是由有机硅(VMQ)生产的并且具有1.1mm的壁厚。第一针织物层片12具有大致O. 5mm的壁厚，然而，在从挤出至固化的过程中，随着逐渐地将该针织物层片嵌入这些相邻的层片中，该壁厚可以部分地被减小。第一针织物层片12由中间层片20覆盖，优选地，该中间层片是一个具有1. Omm的壁厚的有机硅层片(VMQ)。与第一针织物层片12取向相反的接着的第二针织物层片17具有O. 5mm的壁厚，该壁厚同样可能在固化的进行中减小至O。最后，优选地，外层片22配备有1. 5_的壁厚并且是以一种有机硅材料(VMQ)生产的。.在一个优选的优化方案中，衬管3的内部直径比加热芯棒30的外部直径小达20%，优选地，所给出的直径值和它们的变化在将增压空气软管坯29施加在芯棒30上时与该温度有关或者指示在室温下的比率。例如，增压空气软管坯29具有47mm的内部直径并且被牵引到一根具有59mm的外部直径的芯棒30上。由此产生的该增压空气软管坯的膨胀确保了在该针织物中最高的可能的预应力，以便从该针织物去除结构上导致的拉伸，在两个针织物层片上均产生均匀预应力，确保在压缩和张力负载下在两个针织物层片上均匀的应力分布，并且确保在两个针织物层片上均匀的力吸收作用。此外，膨胀可以用于将这些针织物层片12、17稳固地合并入这些相邻的层片中。试验已经表明未根据本发明进行膨胀的增压空气软管坯29在内燃机运行期间可能经历一个多于10%的圆周的变化，而根据本发明的膨胀的结果为，该增压空气软管的圆周的变化总计为5%或更少。增压空气软管I在运行期间对应减少的“呼吸(breathing)”导致在该线上的降低的应力以及降低的磨耗。特别地，用于这些针织物层片12、17的纱线是对位芳族聚酰胺、间位芳族聚酰胺或P0D，最后提及的这种材料很可能导致这些针织物层片12、17价格的降低。DE60203782提出使用一种热塑性塑料代替一种弹性体用于形成一个层片。对于由热塑性塑料制成的这种类型的层片，不存在这些单独的层片的化学交联，而是通过温升进行液化。由热塑性塑料制成的这种类型的层片通常被设计为在常规温度范围内是相对硬的。此外，这里使用一种由PA制成的没有成形能力的芯管。增压空气软管I的难题在于将其联结到法兰上，其中这些软管截面或层片被径向地压在一起，从而将内层片7、中间层片20以及外层片22压在由该针织物层片的结头形成的增厚部分之上。一方面由于这些弹性体的层片的不同的强度和拉伸，另一方面由于这些针织物层片，损坏，特别是裂纹，可以在这些弹性体的层片内发生并且它们可以最终导致机械故障以及泄露。根据本发明，通过使用两个针织物层片而不是一个单一的针织物层片可以减少这些针织物层片12、17以及所用的纱线的厚度，从而至少减少上述的影响。有可能的是，使用两个针织物层片来提供大于常规软管的总壁厚而且还大于标准法兰的径向环形安装间隙的增压空气软管I的一个总壁厚。在这种情况下，可以对增压空气软管I的这些端部区域内的表面区进行切割再加工，从而通过外层片22厚度的减少使这些端部区域可以达到所要求的壁厚。任何所希望的具有相同或不同的直径的相同或不同的纱线，例如从现有技术本身已知的，都可以用于该第一和第二针织物层片。在本发明的又一个优化方案中，用于至少一个针织物层片的纱线是被称为POD纱线的纱线。在这种情况下，该纱线可以只由聚噁二唑(POD)和/或POD衍生物和/或POD共聚物形成，或由这些构成。在另一个变体中，使用由以下项构成的一种材料组合=POD和/或一种POD衍生物和/或一种POD共聚物、以及还有至少一种并非来源于上述POD组的另外的织物材料或纱线。在又一个变体中，使用一种纱线，该纱线是由POD和/或POD和/或一种POD衍生物和/或一种POD共聚物、以及还有至少一种并非来源于一个织物组的另外的材料所形成的。关于该材料POD的详细资料，特别地提及公开文件US7, 528，217B2、RU2213814C2以及RU2213815C2。不应来源于该POD组的另外的织物材料或织物纱线可以是，例如一种合成的或天然的聚合物，特别是聚酰胺、聚酯、芳族聚酰胺(间位芳族聚酰胺或对位芳族聚酰胺)、人造丝、聚对苯二甲酸乙二酯、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、聚醚醚酮、聚2，6-萘二甲酸乙二酯、聚亚苯基、聚苯醚、聚苯硫醚、聚苯基醚(polyphylene ether),上述这些材料的组合也是可能的。POD和/或该POD衍生物和/或该POD共聚物部分在该织物混合体系中的比例可以是按重量计50%至90%，特别是按重量计55%至80%。并非来源于该织物组的另外的材料可以是，例如金属纤维类、碳纤维类、玻璃纤维类或玄武岩纤维类，此类纤维彼此的组合或此类纤维与其他材料的组合也是可能的。有可能的是，一种用于至少一个针织物的纱线是例如通过采用间苯二酚-甲醛胶乳的涂覆工艺制备的以便使其顺利地附着。所用的纱线可以是一种单丝、一种长丝纱线(由一种聚合物纺成的)、一种帘线、一种撕裂线(torn thread)、一种人造短纤维或等等，特别地，在这种情况下，细度(捻度)可以达到1000至12000分特。对于这些层片，可以使用已知的氟橡胶组分，特别是 EPM、EPDM、NBR、HNBR、FKM、CR、NR、SBR、IR、HR、BIIR、CUR、BR、CM、CSM、ECO、EVA、ACM、AEM、MQ、VMQ、PVMQ, FVMQ (参见 DE102006058470A1 )、MFQ、FFPM、FFKM、PU,在这种情况下，也可以使用包含一种热塑性组分并且部分交联的热塑性固化橡胶。关于更多细节，特别是关于由上述缩写特指的这些材料，提及专利申请书DE102010017679. 6，该专利申请书还没有被公开并且其中本申请人作为发明人。
权利要求
1.一种生产用于机动车辆的增压空气软管(I)的方法，其中a)在一种挤出工艺中，生产一个连续衬管(3)，以无芯棒的方式将该连续衬管的圆柱形内面气动成形，使其内部直径为Dl和/或使其保持在此，b)相继地、同轴地并且连续地将一个弹性体的内层片(7)、一个第一针织物层片(12)、 一个弹性体的中间层片(20)、一个第二针织物层片(17)以及一个弹性体的外层片(22)施加到衬管(3)上，从而形成一个连续的增压空气软管段(23)，c)该第一针织物层片(12)和该第二针织物层片(17)在该增压空气软管段(23)中具有不同的取向，d)该第一针织物层片(12)和该第二针织物层片(17)是由一种无接头纱线生产的，并且e)在已经按长度从该连续的增压空气软管段(23)切割出第一个增压空气软管坯(29) 后，通过一根芯棒(30)将这些增压空气软管坯(29)成形，ea)至少在一个纵向部分中，该芯棒的直径D2比该直径Dl大至少6%，并且eb)该芯棒的纵向轴线是弯曲的。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在这些增压空气软管坯(29)的端部区域中， 通过将这些增压空气软管坯(29)的内部直径和/或外部直径减少为所希望的一个连接直径的手段进行材料去除再加工。
3.如以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，该用于至少一个针织物层片 (12，17)的纱线是一种POD纱线。
4.如以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，该衬管(3)、该弹性体的内层片(7)、 该第一针织物层片(12)、该弹性体的中间层片(20)、该第二针织物层片(17)和/或该弹性体的外层片(22)的联结是在没有使用助黏附剂的情况下进行的。
5.如以上权利要求之一所述的方法,其特征在于,该衬管(3)是从一种FPM材料挤出的。
6.如以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，该内层片(7)、该中间层片(20)和/ 或该外层片(22)是从一种有机娃材料挤出。
7.如以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，将一种无接头纱线a)具有在O.4mm至O. 6mm范围内的粗度，b)在各自情况下每个针织物层片(12;17)具有3000至6000分特，和/或c)对于针织物层片(12;17)两者来说合起来大于10000分特用于该第一和/或第二针织物层片(12; 17)。
8.如以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，将该第一和/或第二针织物层片 (12; 17)形成为平针针迹。
9.如以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，将该第一和/或第二针织物层片 (12; 17)形成为锁式针迹。
10.如以上权利要求之一所述的方法，其特征在于a)该衬管(3)具有1.2mm的壁厚，b)该内层片(7)具有1.1mm的壁厚，c)该中间层片(20)具有1.Omm的壁厚，并且d)该外层片(22)具有1. 5mm的壁厚或者该衬管(3)、该内层片(7)、该中间层片(20)以及该外层片(22)的壁厚从上述的壁厚偏离最多20%。
11.如以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，通过一个同步器来使至少一个挤出机(2;9;15;21)的排出率适配于至少一个针织机(11;16)的工作速度。
12.如以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，通过一个加热装置(14;19)使一个针织物层片(12; 17)的温度增加，从而使该针织物层片(12; 17)与这些随后施加的层片(中间层片20 :外层片22)之间的附着力增加。
13.如以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，在185°C±20%的温度、20分钟 ±20%的时间、在或接近饱和水蒸气压力的条件下，在一个锅炉中在一根芯棒(30)上进行这些增压空气软管坯(29)的成形。
14.一种通过如权利要求1至13所述的方法生产的增压空气软管(I)。
全文摘要
本发明涉及一种生产用于机动车辆的增压空气软管(1)的方法。根据本发明，在一种具有气动内压的无芯棒挤出工艺中首先制作一个连续衬管(3)。然后相继地将一个弹性体的内层片(7)、一个第一牵拉毛圈(drawn-loop)针织物层片(12)、一个弹性体的中间层片(20)、一个第二牵拉毛圈针织物层片(17)以及一个弹性体的外层片(22)顺序地施加到该衬管(7)上，从而形成一个连续的增压空气软管段。该第一牵拉毛圈针织物层片和该第二牵拉毛圈针织物层片是由具有不同的螺旋取向的无接头纱线制备的。在已经按长度切割出增压空气软管坯后，通过一根具有弯曲的纵向轴线的芯棒将它们成形，其中这些增压空气软管坯被加宽。这两个不同取向的牵拉毛圈针织物层片在无芯棒生产中的应用以及在一根芯棒上进行的加宽导致这些增压空气软管特别地具有良好的机械特性、高使用寿命以及改进的声学特性。
文档编号B32B1/08GK103068561SQ201180041343
公开日2013年4月24日 申请日期2011年8月11日 优先权日2010年8月30日
发明者乌尔里希·布莱特施奈德 申请人:康蒂泰克管道有限公司