Dank dem Einsatz von Baugruppen mit hoher Betriebstemperatur zeichnen sich moderne Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotoren durch einen hohen Wirkungsgrad und befriedigende Umweltverträglichkeit aus. Typische Beispiele solcher Baugruppen sind die Turbolader und der Abgaskatalysator. Eine grundlegende Bedingung der Applikation dieser schubartigen Innovation des letzten Jahrzehnts war der Schutz der Reisenden vor der direkten und indirekten Einwirkung der hohen Temperatur. Dies ist durch die Entwicklung der Hitzeschilder und deren Technologie möglich geworden.
Ein bekanntes Hitzeschild für Kraftfahrzeuge besteht aus einem Aluminiumblech, einer Keramikschaummatte und einer Aluminiumfolie. Das Aluminiumblech dient davon als Trägerschicht, die Keramikschaummatte als Wärmeisolation und die Aluminiumfolie als wärmestrahlenabweisender, wärmebeständiger, mechanischer Schutz der empfindlichen Keramikschaummatte. Die sandwichartige Struktur dieses Hitzeschildes wird durch Adhäsion der Schichten, beispielsweise durch Kleben erreicht.
Obwohl die Qualität solcher Hitzeschilder unbestritten ist, kann ihr Preis, bedingt durch die aufwendige Technologie, als Nachteil empfunden werden. Denn, je nach Form des Hitzeschildes müssen die einzelnen Schichten zugeschnitten, mit Klebstoff benetzt, unter besonderen Bedingungen gefügt und die offenen Ränder durch Bördelung dicht geschlossen werden. Die Durchführung, wie die Verkettung dieser Operationen der Herstellung, sind mit viel Handling verbunden, die entweder manuell oder durch aufwendige Mittel der Rationalisierung zu meistern sind. Ausserdem stellen die komplexen, mehrfach gekrümmten Flächen solcher Hitzeschilder hohe Anforderungen an die Werkstoffe und den Werkzeugbau, die letztlich nur durch hohe Investitionskosten wettzumachen sind.
Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, die genannten Nachteile zu mildern, und durch rationellere Konstruktion und Fertigung die genannten Vorteile der Hitzeschilder auch kleineren Fertigungsserien zugänglich zu machen.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche gelöst und anhand der beiliegenden schematischen Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Hitzeschild mit wärme strahlenabweisender, blanker Trägerschicht aus Metallblech und eine einseitige Isolationsschicht,
Fig. 2 einen Querschnitt durch ein Hitzeschild mit einseitig lackierter Trägerschicht aus Metallblech und eine Isolationsschicht,
Fig. 3 einen Querschnitt durch ein Hitzeschild mit beidseitig lackierter Trägerschicht aus Metallblech und mit beidseitiger Isolationsschicht,
Fig. 4 einen Querschnitt durch ein Hitzeschild mit einer Isolationsschicht, und zwei Metallschichten, welche jeweils mit einer einseitigen Lackierung versehen sind.
Das in der Fig. 1 gezeigte Hitzeschild 1 besteht aus einem Metallblech, das vorzugsweise aus Aluminium ist und als Trägerschicht 2 für die daran haftende Isolationsschicht 3 dient. Dabei wird die blanke Fläche 10 der Trägerschicht 2 als Spiegel zum Abweisen der Wärmestrahlen 20 verwendet. Als Werkstoff für die Isolationsschicht 3 kommen je nach Einsatz bedingung organische wie anorganische Materialien in Frage, die je nach Bedarf zum Beeinflussen der mechanisch-thermischen Eigenschaften durch Borsten, Fasern oder Schuppen verschiedenster Herkunft ergänzt werden können. So kann beispielsweise die Anreicherung der Oberfläche der Isolationsschicht 3 min (vgl. Fig. 2), mit Schuppen aus Silicium, die wie kleine Streuspiegel wirken, ohne merkliche Gewichtszunahme des Hitzeschildes 1, die Wärmereflektion der Isolationsschicht beträchtlich erhöhen.
Ein weiterer thermisch-mechanischer Parameter der Isolation ist die Dichte der Isolationsschicht 3 min . Diese kann durch das Einblasen von Gasen in den streichfertigen Teig, oder in die spritzfertige Masse der Isolation 3, 3 min , 3 min min , wie durch das dosierte Beimischen von pulverförmigen Treibmitteln, eingestellt werden. Fig. 2 und 4 zeigen die Verwendung eines Haftmittels, das zum einseitigen Lackieren der Trägerschicht 2 min verwendet wird. Die doppelseitige Verwendung von Haftmittel zeigt Fig. 3, wo die erhöhte Adhäsion von der Trägerschicht 2 min min der Verbindungen mit beiden Isolationsschichten 3 min und 3 min min zugute kommen. Eine besondere, sandwichartige Ausführung zeigt schliesslich die Fig. 4, mit zwei, einseitig mit Haftmittel behandelten Metallschichten 2 min und eine zwischen diesen Schichten angeordnete Isolationsschicht 3.
Je nach Konsistenz der Isolationsschicht 3, 3 min , 3 min min erfolgt die Formgebung des Hitzeschildes nach der Aufschichtung d.h. wird das Hitzeschild mit der aufgeschichteten Isolation 3, 3 min , oder 3 min min noch vor der vollen Verfestigung gestaltet, oder wird die blanke 2, oder ein- 2 min oder beidseitig 2 min min mit Haftmittel behandelte Trägerschicht vorgeformt. Als Isolationsschicht 3 wird beispielsweise das physiologisch völlig harmlose Schaum-Magnesiumsilicat vorgeschlagen, das als Naturstein als "Meerschaum" bekannt ist und wegen seiner ausgezeichneten thermisch-mechanischen Eigenschaften schon seit dem Altertum geschätzt wird.
Thanks to the use of modules with a high operating temperature, modern motor vehicles with internal combustion engines are characterized by a high degree of efficiency and satisfactory environmental compatibility. Typical examples of such assemblies are the turbocharger and the catalytic converter. Protecting travelers from the direct and indirect effects of high temperatures was a fundamental requirement for the application of this surge-like innovation of the past decade. This has become possible thanks to the development of the heat shield and its technology.
A known heat shield for motor vehicles consists of an aluminum sheet, a ceramic foam mat and an aluminum foil. The aluminum sheet serves as a carrier layer, the ceramic foam mat as thermal insulation and the aluminum foil as heat radiation-repellent, heat-resistant, mechanical protection of the sensitive ceramic foam mat. The sandwich-like structure of this heat shield is achieved by adhesion of the layers, for example by gluing.
Although the quality of such heat shields is undisputed, their price, due to the complex technology, can be perceived as a disadvantage. Because, depending on the shape of the heat shield, the individual layers have to be cut to size, wetted with adhesive, joined under special conditions and the open edges have to be tightly closed by flanging. The implementation, like the chaining of these manufacturing operations, is associated with a lot of handling, which can be mastered either manually or by expensive means of rationalization. In addition, the complex, multi-curved surfaces of such heat shields place high demands on the materials and toolmaking, which can ultimately only be compensated for by high investment costs.
The object of the present invention is to alleviate the disadvantages mentioned and to make the mentioned advantages of the heat shields accessible even to smaller production series by means of more rational construction and production.
According to the invention, this object is achieved by the characterizing features of the claims and explained with the aid of the attached schematic drawing. Show it:
1 shows a cross section through a heat shield with heat radiation-repellent, bare carrier layer made of sheet metal and a one-sided insulation layer,
2 shows a cross section through a heat shield with a support layer made of sheet metal and a insulation layer,
3 shows a cross section through a heat shield with a support layer made of sheet metal coated on both sides and with an insulation layer on both sides,
Fig. 4 shows a cross section through a heat shield with an insulation layer, and two metal layers, which are each provided with a one-sided paint.
The heat shield 1 shown in FIG. 1 consists of a metal sheet, which is preferably made of aluminum and serves as a carrier layer 2 for the insulation layer 3 adhering to it. The bare surface 10 of the carrier layer 2 is used as a mirror for rejecting the heat rays 20. As a material for the insulation layer 3, depending on the application conditions, organic and inorganic materials come into question, which can be supplemented by bristles, fibers or scales of various origins to influence the mechanical-thermal properties as required. For example, enriching the surface of the insulation layer for 3 minutes (see FIG. 2) with flakes made of silicon, which act like small scattering mirrors, without a noticeable increase in weight of the heat shield 1, can considerably increase the heat reflection of the insulation layer.
Another thermal-mechanical parameter of the insulation is the density of the insulation layer 3 min. This can be adjusted by blowing gases into the ready-to-spread dough, or into the ready-to-spray mass of the insulation 3, 3 min, 3 min min, as by the metered addition of powdered blowing agents. 2 and 4 show the use of an adhesive which is used for one-sided painting of the carrier layer for 2 minutes. The double-sided use of adhesive is shown in FIG. 3, where the increased adhesion from the backing layer 2 minutes for the connections with both insulation layers 3 minutes and 3 minutes is beneficial. Finally, FIG. 4 shows a special, sandwich-like embodiment, with two metal layers 2 min. Treated with adhesive on one side and an insulation layer 3 arranged between these layers.
Depending on the consistency of the insulation layer 3, 3 min, 3 min min, the heat shield is shaped after the layering, i.e. the heat shield with the layered insulation is designed 3, 3 min, or 3 min min before the full solidification, or the bare 2, 1 or 2 min or both sides 2 min min preformed with adhesive treated. As the insulation layer 3, for example, the physiologically completely harmless foam magnesium silicate is proposed, which is known as natural stone as "meerschaum" and has been valued since ancient times because of its excellent thermal-mechanical properties.