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Die
Erfindung betrifft ein Strukturbauteil, insbesondere Abschirmteil,
mit von ihrer Flächenausdehnung
und/oder ihrem Richtungsverlauf zumindest teilweise unterschiedlich
ausgebildeten Strukturteilen, von denen mindestens ein Strukturteil
einer ersten Art mit einer Krümmung
versehen ist, die in Richtung mindestens eines Randbereiches zumindest teilweise
zunimmt und mit Strukturteilen einer zweiten Art, die zumindest
teilweise der dahingehenden Krümmung
nachfolgen.
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Während die
Wärmeentwicklung
beispielsweise eines sparsamen leistungsoptimierten Dieselmotors
am Zylinderkurbelwellengehäuse
sehr gering sein kann, gilt das für „heiße Zonen", wie bei Krümmer, Turbolader, Katalysator
etc. keineswegs. Durch die immer kompaktere Konstruktion der Motoren
geraten zunehmend Komponenten in enge Nachbarschaft, die thermisch
nicht „kompatibel" sind. Demgemäß ist es
notwendig, mit sog. Abschirmteilen, wie Hitzeschildern, thermische
Motorenkomponenten gegenüber
angrenzenden wärmeempfindlichen
Aggregaten, wie Sensoren, Kraftstoffleitungen, Druckdosen, Karosserieteilen
etc., zu schützen.
Die Situation wird durch den Kompaktbau auch insofern verschärft, dass
die hohe Packungs dichte der Aggregate den kühlenden Luftstrom im Motorraum
einengt. Auch Lärmschutzmaßnahmen
können
dazu mit beitragen. So können
beispielsweise Kunststoffbodenplatten, die den Schallaustritt vom
Motorraum zur Fahrbahn vermindern sollen, unter Umständen eine wirkungsvolle
Isolation erzeugen, mit der Wärme
im Motorraum eingeschlossen wird. Katalysatoren zählen wegen
ihrer phasenweisen hohen Oberflächentemperatur
zu den Hitzequellen, die den Einsatz von schützenden Schildbarrieren jedenfalls
erforderlich machen können.
Ein typisches Beispiel hierfür
sind konstruktive Maßnahmen,
wie die Positionierung des Katalysators dicht am Krümmer. Dieses
Bauprinzip, das der schnellen Aufheizung des Katalysators und damit
der Emissionsminderung in der Kaltstartphase dient, verlegt eine
starke Hitzequelle in den Motorraum, wo sich zahlreiche Aggregate
auf engem Raum drängen.
Ebenfalls eine Ursache für
die wachsende Bedeutung von Abschirmteilen, wie Hitzeschildern,
ist der Trend zum Einsatz von Thermoplasten. Die hervorragend formbaren,
leichten und wirtschaftlichen Werkstoffe setzen sich im Motorraum
zusehends durch, erfordern aber ein besonderes Augenmerk im Hinblick
auf die Umgebungstemperaturen am Einsatzort, bezogen auf sonstige
thermische Motorenteile (Neue Werkstoffe und Entwicklungs-Tools für den Hitzeschutz
in MTZ 12/2001, Jahrgang 62, Seite 1044ff).
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Durch
die
DE 102 47 641
B3 ist ein gattungsgemäßes Strukturbauteil
bekannt, insbesondere in Form eines schalldämpfenden Abschirmteiles als Bauteil
eines Kraftfahrzeuges. Um bei dem bekannten Strukturbauteil die
Schalldämmung
zu verbessern, besteht das dahingehende Abschirmteil aus einem Schirmkörper mit
einem Basisrand als Strukturteil einer ersten Art, das randseitig über winkelförmige Bügelschenkel
innerhalb des Motorraumes an dortigen feststehenden Teilen festlegbar
ist und thermische Moto renkomponenten gegenüber wärmeempfindlichen Baukomponenten
abschirmt.
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Der
Schirmkörper
als Strukturteil der ersten Art ist in einem Mittenbereich U-förmig gewölbt und ist
im übrigen
dahingehend symmetrisch aufgebaut. Der U-förmig gewölbte Mittenbereich geht randseitig in
Randbereiche stärkerer
Krümmung über, wobei
an den beiden einander gegenüberliegenden
Randbereichen die winkelförmigen
Bügel als
Festlegemittel nachträglich
angebracht sind. Der Schirmkörper
besteht aus zwei Metallblechlagen, zwischen denen sich eine schalldämmende und/oder
wärmedämmende Dämmschicht
erstreckt und zum Festlegen der Blechdecklagen aneinander dient
eine Bördelung, bei
der der freie Bördelrand
der einen Decklage den Randbereich der anderen Decklage flächig umfaßt. Um Gewicht
zu sparen, ist der Schirmkörper
aus Aluminium oder aus einem sonstigen Leichtmetall aufgebaut.
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Die
bekannte Lösung
dient vorzugsweise der Abschirmung einer Kupplung zwischen einem
Getriebeflansch und einer Kardanwelle vor vom Getriebe kommenden
Körperschall
sowie einer dauerhaften Beeinflussung durch Temperaturstrahlung
eines benachbart verlaufenden Abgasrohres. Bei Versuchen wurde eine
Verringerung der Schallemission bei der bekannten Lösung um
3 dB erreicht. Um die dahingehende Abschirmwirkung zu erreichen,
erstrecken sich längs
des Mittenbereiches des ersten Strukturteils in Form des Schirmkörpers weitere
Strukturteile einer zweiten Art, die sich in Form von sickenförmigen Längs- und
Querrippen über
die konvexe Außenseite
des Schirmkörpers
erstrecken. Charakteristisch an dieser bekannten Strukturierung
ist, dass sich an Längsrippen,
die sich über
die gesamte Länge
des Schirmkörpers
erstrecken, einstückig
angeformte Querrippen anschließen,
die eine Art Noppenstruktur ausbilden und die in alternierender Reihenfolge
benachbart in Zwischenabstände
zwischen zwei jeweiligen Querrippen einer benachbarten Längsrippe
eingreifen. Die nach außen
hin stärker
abgekrümmten Randbereiche
mit den Anschlußbügeln sind
hingegen von den genannten Rippen freigehalten. Im Hinblick auf
die unterbrochene Querrippenstruktur der bekannten Lösung steht
zu erwarten, dass insoweit die Steifigkeit und Festigkeit reduziert
ist. Ferner ist an der Übergangsstelle
zu den Anschlußbügeln eine Aussteifung
des Schirmkörpers
nur über
die abgewinkelten Bügelschenkel
erhalten, die insoweit die Anschlußgeometrie, hier des Strukturbauteils
an feststehenden Motor- oder Chassiskomponenten, weitgehend definieren,
was dergestalt die Einsatzmöglichkeiten
des bekannten Strukturbauteils einschränkt. Auch benötigen die
Anschlußbügel mit
ihren gewinkelten Bügelschenkeln
sowie den Augenanschlußstellen
für den
Durchgriff eines Befestigungsmittels (Schraube) zum einen Bauraum
und zum anderen erhöhen
sie das Gewicht für
die bekannte Lösung.
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Ausgehend
von diesem nächstkommenden Stand
der Technik stellt sich daher die Erfindung die Aufgabe, ein Strukturbauteil
der genannten Art unter Beibehalten seiner Vorteile, nämlich eine
sehr gute Schall- und Wärmeisolation
sicherzustellen, dahingehend weiter zu verbessern, dass weniger
Einbauraum benötigt
wird und dass es universeller einsetzbar ist bei gleichzeitig erhöhter Steifigkeit
sowie Festigkeit und reduziertem Gewicht mit vergleichbar anzusetzenden
Herstellkosten. Eine dahingehende Aufgabe löst ein Strukturbauteil mit
den Merkmalen des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit.
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Dadurch,
dass gemäß dem kennzeichnenden
Teil des Patentanspruches 1 in dem jeweiligen gekrümmten Randbereich
mindestens ein Strukturteil einer dritten Art angeordnet ist, nach
dessen Lage sich die Strukturteile der zwei ten Art ausrichten, die sich
zumindest im Bereich der Krümmungsänderung zum
Randbereich entlang des ersten Strukturteils durchgehend erstrecken,
ist der Randbereich über ein
weiteres Strukturteil verfestigt, das integrativer Bestandteil des
Schirmkörpers
ist und nicht, wie im Stand der Technik aufgezeigt, aus randseitig
aufgesetzten Befestigungs-Bügelteilen
zu bestehen braucht. Durch die Überführung der
Strukturteile der zweiten Art in Richtung des jeweiligen Randbereiches
mit dem dritten Strukturteil sind die vorzugsweise in der Art von
sickenförmigen
Versteifungsrippen ausgebildeten Strukturteile der genannten Art
im Bereich der Krümmungsänderung
zum Randbereich geführt
und versteifen dergestalt die Randstruktur des Schirmkörpers in
Form des ersten Strukturteils. Insoweit ist das Strukturbauteil
in der Art einer Flachwanne ausbildbar und nimmt dergestalt wenig
Einbauraum ein und benötigt
wenig Gewicht. Eine Befestigung des Strukturbauteils an sonstigen
Motorenbauteilkomponenten kann über
an sich bekannte Festlegeklammern kostengünstig erfolgen. Im vorliegenden
Fall wird jedoch für
die dahingehende Festlegung eine Schweißverbindung gewählt. Alternativ hierzu
können
auch Schraubverbindungen zum Einsatz kommen. Mittels der verschiedenen
Strukturteile läßt sich
das Gesamtstrukturbauteil dergestalt aussteifen, dass eine Art Schirmpanzer
realisiert ist, dessen Eigen-Schwingungsverhalten
man als unkritisch bezeichnen kann, so dass die erfindungsgemäße Strukturbauteillösung insbesondere
dort sinnvoll ihren Einsatz findet, wo im Betrieb mit einem hohen Aufkommen
an Vibrationen zu rechnen ist. Neben den genannten Vorteilen bedingt
die derart ausgesteifte Grundstruktur eine deutliche Reduzierung
der Schallausbreitung lärmender
Motorenkomponenten.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Strukturbauteils
ist vorgesehen, dass die Flächenausdehnung
des Strukturteils erster Art größer ist
als die eines Strukturteils der zweiten Art und dass die Flä chenausdehnung
eines Strukturteils der dritten Art von der Flächenausdehnung des Strukturteils
der zweiten Art verschieden, insbesondere größer ist. Vorzugsweise ist dabei
ferner vorgesehen, dass mindestens ein Strukturteil der vierten Art
eine Verbindung zwischen den Strukturteilen der zweiten Art herstellt
und dass die Strukturteile der zweiten Art zumindest außerhalb
der Verbindungsstellen entlang des Strukturteils der ersten Art
durchgehend verlaufend angeordnet sind. Dabei ist vorzugsweise ferner
vorgesehen, dass das jeweilige, die Verbindungsstellen mit bildende
Strukturteil der vierten Art von seiner Flächenausdehnung her kleiner oder
gleich der Flächenausdehnung
eines Strukturteils der zweiten Art gewählt ist. Durch den derart entstehenden
Aufbau von vorzugsweise sickenförmigen Längs- und
Querrippen über
die genannten Strukturteile ist in allen Ausrichtungen des Abschirmteiles eine
panzerartige Verfestigung und Versteifung realisiert. Der dahingehende
Effekt läßt sich
noch verstärken,
indem man dafür
Sorge trägt,
dass die Strukturteile der zweiten Art in die Strukturteile der
dritten und vierten Art einmünden.
Dergestalt unterstützt
dann ein Strukturteil der einen Art in „fließenden Übergängen" die Aussteifung über die Strukturteile der anderen
weiteren Arten.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Strukturbauteils
sind Gegenstand der sonstigen Unteransprüche.
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Im
folgenden wird das erfindungsgemäße Strukturbauteil
anhand eines Ausführungsbeispiels nach
der Zeichnung näher
erläutert.
Dabei zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung die
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1 eine
Draufsicht auf das Strukturbauteil;
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2 eine
Unteransicht auf das Strukturbauteil;
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3 eine
Seitenansicht auf das Strukturbauteil;
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4 eine
stirnseitige Ansicht auf das Strukturbauteil gemäß Pfeilrichtung X in 1.
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Die
erfindungsgemäße Lösung betrifft
ein Strukturbauteil, insbesondere Abschirmteil, für den Einsatz
bei Kraftfahrzeugen mit von ihrer Flächenausdehnung und/oder ihrem
Richtungsverlauf zumindest teilweise unterschiedlich ausgebildeten
Strukturteilen verschiedener Art 10, 12, 14, 16,
von denen mindestens ein Strukturteil 10 einer ersten Art
mit einer Krümmung 18 versehen
ist, die in Richtung mindestens eines Randbereichs 20 zumindest
teilweise zunimmt und mit Strukturteilen 12 einer zweiten
Art, die zumindest teilweise der dahingehenden Krümmung 18 nachfolgen.
In dem jeweiligen gekrümmten Randbereich 20 erstreckt
sich ein Strukturteil 14 einer dritten Art, nach dessen
Lage sich die Strukturteile 12 der zweiten Art ausrichten,
die sich zumindest im Bereich der Krümmungsänderung 22 zum Randbereich 20 entlang
des ersten Strukturteiles 10 durchgehend erstrecken.
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Wie
sich insbesondere aus der Draufsicht nach der 1 sowie
aus der Unteransicht nach der 2 ergibt,
ist die in jeweiliger Draufsicht gesehene Flächenausdehnung des Strukturteils 10 erster
Art größer als
die eines jeweiligen Strukturteils 12 der zweiten Art,
wobei die Flächenausdehnung
eines Strukturteils 14 der dritten Art von der Flächenausdehnung
des Strukturteils 12 der zweiten Art verschieden, insbesondere
größer gewählt ist.
Ferner stellt mindestens ein Strukturteil 16 der vierten
Art eine Verbindung zwischen den Strukturteilen 12 der zweiten
Art her, wobei die Strukturteile 12 der zweiten Art außerhalb
der Verbindungsstellen 24 entlang des Strukturteils 10 der
ersten Art durchgehend verlaufend angeordnet sind (s. 1).
Des weiteren ist das jeweilige Strukturteil 16 der vierten
Art von seiner Flächenausdehnung
her kleiner gewählt
als die Flächenausdehnung
eines Strukturteils 12 der zweiten Art.
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Wie
sich insbesondere aus der Querschnittsform nach der 4 ergibt,
weist das Strukturteil 10 der ersten Art im wesentlichen
einen symmetrischen Aufbau in Längs-
und in Querrichtung auf mit den beiden in der Querrichtung gegenüberliegenden
Randbereichen 20 stärkerer
Krümmung
zwischen denen sich ein Mittenbereich 28 schwächerer Krümmung erstreckt.
Der eigentliche symmetrische Aufbau ergibt sich zu einer Ebene 30,
die durch die Mittenlängsachse 26 hindurchgeht
und die mit einer fiktiven Sehne 32 eines durch den Querschnitt
des Strukturteils 10 der ersten Art gebildeten Bogens einen
rechten Winkel 34 einschließt.
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Wie
sich des weiteren aus den 1 und 2 ergibt,
weisen die jeweils unmittelbar benachbarten Strukturteile 12 der
zweiten Art einen gleichen Abstand zueinander auf, der kleiner ist
als der Abstand eines Strukturteils 16 der vierten Art
zu denen der dritten Art 14. Die Strukturteile 12 der
zweiten Art sind parallel zueinander verlaufend in Querrichtung des
Strukturteils 10 der ersten Art angeordnet und mit ihren
jeweils freien, einander gegenüberliegenden Enden 36 münden diese
in die Strukturteile 14 der dritten Art ein. Letzteres
ergibt sich insbesondere aus der einen Seitendarstellung nach der 3.
An der Stelle der Einmündung
sind die jeweiligen Enden 36 konvex geformt und an der
Stelle des Überganges
ist das Strukturteil 14 der dritten Art mit entsprechenden konkaven
Vertiefungen ausgestattet.
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In
Blickrichtung auf die 1 gesehen nach oben und unten
hin geht in Längsrichtung
des Strukturteils 10 der ersten Art das zuoberst und zuunterst jeweils
angeordnete Strukturteil 12 in eine ebene Übergangsfläche 38, 40 über. Entlang
der Mittenlängsachse 26 ist
im oberen Bereich des Strukturteils 10 eine Mitteneinprägung 42 vorhanden
und im unteren Bereich an der Übergangsfläche 40 sind
außermittig
zwei Außenprägungen 44 vorhanden.
Die genannten Prägungen 42, 44 können dem
Eingriff von nicht näher
dargestellten Befestigungsklammern dienen, die auf dem Gebiet der
Hitzeschilder üblich
sind und die für
das Befestigen des Strukturbauteils an sonstigen Motorenkomponenten
und/oder Chassisteilen vorgesehen sind. Über die genannten Prägungen 42, 44 läßt sich
dergestalt aber auch eine Festlegung über eine Schweiß- oder
Schraubverbindung erhalten. Das Strukturteil 16 der vierten
Art ist gemäß der Darstellung
nach den 1 und 2 entlang der
Mittenlängsachse 26 im
Strukturteil 10 der ersten Art nur einmal angeordnet; es
besteht aber auch die Möglichkeit,
im Sinne einer besonders versteiften Anordnung hier mehrfach und
auch außermittig
Strukturteile 16 der vierten Art anzuordnen. Des weiteren beginnt
das gezeigte Strukturteil 16 der vierten Art in Blickrichtung
auf die 1 gesehen an dem Strukturteil 12 der
zweiten Art, welches zuoberst angeordnet ist und ist an seinem unteren
Ende in Richtung der Übergangsfläche 40 auf
dieser vorstehend und die Fläche 40 überdeckend
weitergeführt.
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Wie
sich insgesamt aus den Darstellungen ergibt, sind die Strukturteile
der dritten und vierten Art 14, 16 in Längsrichtung
des Strukturteils 10 der ersten Art geradlinig sich erstreckend
angeordnet, wobei die Strukturteile 14 der dritten Art
in Längsrichtung nach
außen
hin teilweise den freien Rand 46 des Strukturteils 10 der
ersten Art begrenzen. Es liegt noch im Bereich der Erfindung, die
Strukturteile 12 der zweiten Art nicht in die Strukturteile
der dritten und vierten Art 14 bzw. 16 einmünden zu
lassen, sondern es wäre auch
denkbar, dass die dahingehenden Strukturteile zueinander einen diskreten
Abstand einnehmen; entscheidend ist jedoch, dass die Strukturteile 12 der
zweiten Art sich entlang der Krümmungsänderung 22 im
Strukturteil 10 der ersten Art erstrecken, um dergestalt
in den abgegrenzten Randbereichen 20 eine erhöhte Steifigkeit
und Festigkeit sicherzustellen.
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Das
jeweilige Strukturteil
10,
12,
14,
16 ist mehrlagig
aufgebaut, insbesondere aus zwei Blechdecklagen
48 (
1)
und
50 (
2). Zwischen den beiden Blechdecklagen
48,
50 soll
sich eine nicht näher
dargestellte schall- und/oder
wärmedämmende Zwischenlage
erstrecken. Wie dahingehende Zwischenlagen auszugestalten sind,
ergibt sich im Stand der Technik, beispielsweise nach der
DE 41 37 706 C2 ,
DE 102 53 508 B3 ,
DE 42 11 409 A1 etc..
Um einen erhöhten
Korrosionsschutz sicherzustellen, sind die genannten Decklagen
48,
50 vorzugsweise
aus einem Edelstahlmaterial gebildet. Ferner ist das Strukturbauteil
in der Art eines Umformteils ausgestaltet, wobei einstückig miteinander
verbundene Strukturteile
12,
14,
16,
beginnend mit der zweiten Art
12, sickenförmige Längs- und
Querrippen ausbilden, die einstückiger
Bestandteil des Strukturteils
10 der ersten Art sind. Die
dergestalt senkrecht aufeinanderstehenden Längs- und Querrippen verschiedener
Art erlauben einen panzerartigen Aufbau des Strukturteils
10 der
ersten Art und mithin einen Schirmkörper, der besonders vibrationsresistent
ist.
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Es
liegt noch im Bereich der erfinderischen Gestaltung, entlang der
Mittenlängsachse 26 eine Trennung
dergestalt vorzunehmen, dass anstelle der gezeigten Vollschale nur
eine segmentartige Teil-Halbschale das Strukturbauteil bildet, wobei dann
nur ein Randbereich 20 mit entsprechender Krümmungsänderung 22 vorhanden
ist. Ferner besteht auch die Möglichkeit,
dass das Strukturteil 10 der ersten Art ohne weitere Krümmung verläuft und mithin
eben als Flachzuschnitt ausgebildet ist. Die beiden Blechdecklagen 48, 50 werden
in üblicher
und daher nicht näher
dargestellter Weise über
eine Verbördelung 52 unter
Einbehalt der nicht näher
dargestellten Zwischenlage fest miteinander verbunden. Die dahingehende
Verbördelung 52 umfaßt das Strukturbauteil
umfangsseitig entlang seines unteren freien Randes 46.
Ferner liegt es noch im Bereich der Erfindung, anstelle der sickenförmigen Einprägungen für die Längs- und
Querrippen die in Rede stehenden Strukturteile 12, 14, 16 beispielsweise
mittels eines Schweißverfahrens
od. dgl. auf das Strukturteil 10 der ersten Art aufzusetzen
und nicht die dahingehenden Strukturteile, wie beschrieben, tiefzuziehen
oder auszuformen, auszuprägen
oder einzusicken.
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Mit
der erfindungsgemäßen Lösung ist
für bestimmte
Anwendungsfälle
und Anwendungsgebiete ein Optimum an geringem Gewicht, geringen
Herstellkosten, Vibrationsarmut, hoher Steifigkeit und Festigkeit
bei gleichzeitig sehr gutem Wärme-
und Schallisolationsverhalten erreicht. Darüber hinaus weist das Strukturbauteil
ein formschönes
Ausehen auf. Die Verbindung der Blechlagen miteinander kann noch über Nietverbindungen 54 mit
unterstützt sein.
Für bestimmte
Anwendungsfälle
genügt
es auch, das Strukturbauteil nur einlagig oder zweilagig auszubilden.
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Die
Strukturbauteile der weiteren Art, beginnend mit der zweiten Art 12,
weisen insgesamt einen vorstehenden ausgeprägten Bereich auf, der größer ist
als der nicht ausgeprägte
vorstehende Bereich des Strukturbauteils der ersten Art 10.
Des weiteren erstrecken sich die Strukturteile 14 der dritten
Art entlang des jeweiligen Randbereichs 20 des Strukturteils 10 der
ersten Art und weisen zu ihren beiden freien Endseiten hin einen
axialen Überstand
auf gegenüber
dem Einlaufbereich der Strukturteile 12 der zweiten Art.
Ferner ist für
die Strukturteile 12 der zweiten Art ein alternierendes Muster
denkbar, bei dem ausgehend von der Mittenlängsachse 26 des Strukturteils 10 sich
immer abwechselnd ein Strukturteil 12 in der einen oder
anderen Querrichtung erstreckt, die zum Strukturbauteil 16 der
vierten Art abgewandt ist. Ferner sitzen gemäß der Darstellung nach der 1 die
Strukturteile 12, 14 und 16 auf der konvexen
Oberseite des Strukturteils 10 und bilden dergestalt den
beschriebenen topographischen Überstand.
Des weiteren kann vorgesehen sein, anstelle eines äußeren topographischen Überstandes die
Strukturteile 12, 14 und 16 auf der Innenseite
des Strukturteils 10 anzuordnen oder sowohl innen als auch
außen.