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Die
Erfindung betrifft ein Abschirmteil, wie schalldämmendes
Hitzeschild, mit mindestens einer Funktionslage.
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Neben
der gewünschten guten thermischen Abschirmwirkung wird
zusehends für die Abschirmteile auch eine deutlich schallabsorbierende
Wirkung verlangt. In diesem Zusammenhang schlägt die
WO 2006/084677 A1 bereits
vor, insbesondere für eine selbsttragende Motor-Haubenverkleidung
für eine besonders gute schallabsorbierende Wirkung eine offenzellige
Schaumstofflage einzusetzen, die einseitig mit einem Abdeckvlies
kaschiert ist, wobei auf einer Seite der Schaumstofflage eine das
Abdeckvlies mit der Schaumstofflage verbindende offenporige Beschichtung
aufgetragen ist. Um bei einer solchen Verkleidung diese hinsichtlich
ihrer Formstabilität bei Temperaturen bis 180°C,
sowie bei feuchter Umgebung zu verbessern und dabei zugleich auf
die Verwendung von Vlies aus künstlichen Mineralfasern
zu verzichten, wird für die bekannte Lösung vorgeschlagen,
die Beschichtung aus einer Pulvermischung zu bilden, die aus einer
thermoplastischen Komponente, einer vernetzenden Komponente und
mineralischen Mikrokörpern, vorzugsweise in der Art von
Mikrohohlkörpern zusammengesetzt ist.
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Da
bei Abschirmteilen, wie Hitzeschildern, in Abhängigkeit
des jeweiligen Einsatzzweckes die auftretenden abzuschirmenden Temperaturen
auch deutlich über 180°C liegen können,
beispielsweise wenn die Abschirmteile in Bereichen von Abgassystemen
und Turboladern, sowie Katalysatoren zum Einsatz kommen, gehören
mehrlagige Abschirmteile zum Stand der Technik, die auch diesen
erhöhten Temperaturanforderungen gerecht werden und dennoch
den erhöhten schallabsorbierenden Anforderungen Rechnung
tragen. So zeigt die gattungsgleiche
DE 10 2004 050 649 A1 eine
schallabsorbierende Hitzeschildlösung auf, mit einem Trägerblech,
das eine akkustisch und thermisch wirksame Isolationsschicht trägt,
die auf ihrer während der Verwendung des Hitzeschildes
einer Schallquelle zugewandten Seite eine Schutzfolie aufweist,
die mit einer Mikrolochung versehen ist, mit einer bevorzugten Lochdichte
von ca. 400000 bis 600000 Löchern pro m
2 der
eingesetzten Fläche der Schutzfolie. Aufgrund der eingesetzten
Mikrolochung für die Schutzfolie läßt
sich über ein breites Frequenzband hinweg Schall optimal absorbieren.
Um eine besonders korrosionsbeständige Lösung
zu schaffen, ist weiter vorgesehen, dass die jeweils eingesetzte
mikrogelochte Schutzfolie und/oder das Trägerblech aus
Aluminium, einer Aluminiumlegierung, Stahl oder einer Stahllegierung
besteht.
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Ferner
ist durch die
EP 1
710 126 A1 ein mehrlagiges Abschirmteil bekannt, dass vorrangig der
Schallabsorption dient, und zwar im Unterbodenbereich eines Fahrzeuges,
um dergestalt die Ablaufgeräusche von Rädern wirksam
dämmen zu können. Die bekannte Schallabsorptionslösung
weist in einer Ausgestaltung mindestens eine Isolierlage auf, die zwischen
Kunststofffolien aufgenommen ist, wobei eine der lagenförmigen
Dämmschichten der Isolierlage auch Mikrofasermaterial beinhalten
kann. Der derartige in sich geschlossene Mehrlagenverbund wird mittels
eines Ultraschallschweißverfahrens oder doppelt wirkender
Klebebänder sowie separater Festlegemittel, wie Eingriffsbolzen
an Karosserieteilen des Fahrzeuges festgelegt. Die bekannte Lösung
baut besonders leicht auf; eine Verwendung des Mehrlagen-Absorptionssystems
in Hochtemperaturbereichen eines Fahrzeuges ist aber insoweit nicht
angedacht.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
ein Abschirmteil der betrachteten Art zu schaffen, das bei konstruktiv
einfachem und leichtem Aufbau sich durch ein besonders gutes akustisches
und thermisches Abschirmverhalten auszeichnet und darüber hinaus
unempfindlich gegenüber Verschmutzungen ist.
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Eine
dahingehende Aufgabe löst ein Abschirmteil gemäß der
Merkmalsausgestaltung des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit.
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Danach
besteht die wesentliche Besonderheit der Erfindung darin, dass zumindest
eine Funktionslage des Abschirmteils zumindest teilweise aus einem
Fluor-Kunststoffmaterial, vorzugsweise einem zur Gänze
aus Fluor-Kunststoffmaterial bestehenden Werkstoff gebildet ist.
Die dahingehend aufgebaute Funktionslage weist gute mechanische
Eigenschaften, wie extreme Biegewechselfestigkeit auf, wobei sich
sehr geringe Wanddicken für die genannte Funktionslage
erreichen lassen, so dass trotz der hohen Biegewechselfestigkeitswerte
sich eine elastische Nachgiebigkeit erzielen läßt.
Hieraus wiederum resultiert eine leichte Verformbarkeit, was für
das zu erstellende Abschirmteil sich als günstig erweist,
da dieses in Abhängigkeit von vorgegebenen Einbauräumen
innerhalb eines Fahrzeuges nahezu beliebige Formen annehmen soll.
Trotz der leichten Verformbarkeit ist das Abschirmteil als Ganzes
stabil und mithin funktionssicher im Gebrauch.
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Des
weiteren weisen die eingesetzten Fluor-Kunststoffmaterialien eine
besonders hohe chemische Beständigkeit auf, so dass eine
Anwendung auch bei Vorhandensein chemisch aggressiver Medien, wozu
auch Benzin oder Hydrauliköl gehört, möglich
ist, ohne dass dabei die mechanischen Eigenschaften in nachträglicher
Weise beeinflußt wären. Ferner erweisen sich die
eingesetzten Fluor-Kunststoffmaterialien als witterungsbeständig
und im Hinblick auf ihr Gleit- und Antihaftverhalten kommt der aus
einem Fluor- Kunststoffmaterial bestehenden Funktionslage die Fähigkeit
einer selbst abreinigenden Oberfläche (Lotus-Effekt) zu.
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Im
Hinblick auf die bereits angesprochene leichte Verformbarkeit hat
sich insbesondere Polytetrafluorethylen (PTFE) als Fluor-Kunststoffmaterial bewährt,
das wegen seiner hohen Schmelzviskosität nicht plastisch
formbar ist und die Form der jeweiligen Funktionslage wird aus dem
Grundmaterial und mithin aus pulverförmigem Rohstoff mit
200 bis 400 bar kalt in der Form gepreßt und bei 370 bis
380 Grad drucklos gesintert. Auf diese Art und Weise lassen sich
dreidimensionale Funktionslagenkörper erhalten, die mit
ihrer Umfassungswand in der Art eines Hohlkörpers einen
Hohlraum begrenzen. Sofern man Platten oder Folienmaterial als Funktionslage
erhalten möchte, wird diese regelmäßig
von Massivblöcken, vorzugsweise mit zylindrischer Form
abgeschält. Polytetrafluorethylen kommt demgemäß regelmäßig
in Form starrer Festkörper in den Handel, wie Platten,
Stäbe, Röhren etc.. Es ist für einen Durchschnittsfachmann
auf dem Gebiet der Abschirmteile überraschend, dass er
trotzdem zur Gänze oder teilweise aus Fluor-Kunststoffmaterialien,
wie Polytetrafluorethylen, hergestellte dünnwandige Funktionslagen
erhalten kann, die eine derart hohe Beweglichkeit aufweisen, dass
sie sogar die Funktion einer Schwingungsmembran übernehmen
können.
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Demgemäß ist
bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abschirmteils
vorgesehen, dass eine zweite aus Fluor-Kunststoffmaterialien aufgebaute
Funktionslage als eine Art Schwingungsmembran ausgebildet ist, deren
Rand derart an einer ersten Funktionslage des Abschirmteils festgelegt
ist, dass bei einer Schwingungsanregung die Schwingungsmembran in
Richtung der ersten Funktionslage in deren Hohlraum einschwingen
kann, der insoweit als Schwingungsraum ausgebildet, die Funktionseinheit
zwischen den beiden Funktionslagen aufweist. Durch das Einschwingen
der Schwingungsmembran unter dem Einfluß von Vibra tions-
und/oder Schallwellen, wie sie beispielsweise im Betrieb von Motoren
und abgasführenden Teilen eines Fahrzeuges auftreten können, erfolgt
durch Kompression des im Schwingungsraum befindlichen Mediums, beispielsweise
in Form der eingeschlossenen Luft, eine wirksame Umsetzung der Schallenergie
in mechanische und/oder thermische Energie, d. h. es kommt zu einer
entsprechend starken Schallabsorption.
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Das
genannte komprimierbare Medium kann ein Gas, insbesondere in Form
der bereits erwähnten Umgebungsluft, sein und/oder besteht
aus einer eigenständigen Isolierlage, die vorzugsweise
derart flexibel oder federnd nachgiebig gestaltet ist, dass das
Einschwingen der Membran grundsätzlich nicht behindert,
aber entsprechend gedämpft ist.
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Als
besonders vorteilhaft hat es sich hierbei erwiesen, die Isolierlage
aus einem Dämmstoff zu bilden, der eine begrenzte Luftdurchlässigkeit
aufweist, um so die gewünschte Dämpfung zu erreichen.
Die erfindungsgemäße Abschirmteillösung
läßt sich konstruktiv einfach auslegen und weist
ein geringes Einsatzgewicht auf. Aufgrund des nach außen
hin abgeschlossenen Charakters unter Einbezug der Funktionslagen
ist das Eindringen von Fluiden, wie Kraftstoff- oder Schmieröl,
sowie von sonstigen Verschmutzungen, mit Sicherheit vermieden.
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Durch
das aufgezeigte Schwingungsverhalten der Schwingungsmembran bei
unterstellter Schwingungsanregung über den im Betrieb eines Fahrzeuges
auftretenden Luft- und/oder Körperschall, bei der die Funktionseinheit
die Schwingung der Membran dämpft, ist es für
einen Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet der Abschirmteile, wie
Hitzeschilder, überraschend, dass man ein derart günstiges
Schallabsorptionsverhalten erreicht, wie es mit vergleichbaren bekannten
Abschirmteilen, die mit ihren Funktionslagen grundsätzlich
einen starren Außenaufbau bilden, nicht erreichbar ist.
Besonders gute Ergebnisse haben sich dabei erzielen lassen, wenn
man das gesamte Abschirmteil mit seinen einzelnen Funktionslagen
aus Fluor-Kunststoffmaterialien in der Gänze aufbaut, wobei
die eine Funktionslage dann den Hohlkörper mit der Funktionseinheit
bildet und die weitere Funktionslage als Schwingungsmembran ausgebildet,
schließt den Hohlkörper nach außen hin
ab. Durch Anätzen mit Lösungen von Alkalimetallen
werden Fluor-Kunststoffmaterialien klebfähig und können
dergestalt miteinander verbunden werden. Auch gibt es grundsätzlich
Spezialklebstoffe zum klebenden Verbinden von Fluor-Kunststoffmaterialien,
die jedoch nur teilweise sich als hochtemperaturbeständig
erweisen. Es besteht grundsätzlich aber auch die Möglichkeit,
durch übliche mechanische Verbindungsmittel, wie Schrauben,
Klammern, Spannbänder oder dergleichen, die benachbarten Funktionslagen
des Abschirmteiles miteinander zu verbinden.
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Bei
einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist
vorgesehen, die Schwingungsmembran in der Art einer in sich geschlossenen
Platten- oder folienförmigen Membranlage aus Fluor-Kunststoff
auszubilden, deren Rand innerhalb eines Bördelbereiches
zumindest teilweise vom Rand der ersten Funktionslage, gebildet
aus einem formbaren Metallwerkstoff, derart übergriffen
ist, dass in diesem Bereich eine Art Wellenknoten entsteht. Durch
das randseitige Einspannen der Schwingungsmembran unter Bildung
des jeweiligen Wellenknotens lassen sich in Abhängigkeit
der Schwingungsanregung „stehende Wellen” erzeugen,
was regelmäßig der Fall ist, wenn eine eindimensionale
Welle nach einer Reflektion mit sich selbst zu Überlagerungen kommt
und dabei im günstigsten Fall sich selbst auslöscht,
so dass die Schwingungsmembran eine Art Aktivsystem bildet, das
das Auftreten der Schallwellen nicht nur absorbiert, sondern durch
sinnfällige Überlagerung auch gegenseitig auslöscht.
Als besonders vorteilhaft hat es sich in diesem Zusammenhang auch
erwiesen, die Größenabmessungen, also die Flächen-
und Dickenabmessungen der einzelnen Funktionslagen sowie der dazwischen
liegenden Funktionseinheit derart zu wählen, dass die Schwingungsmembran
bei Schwingungsanregung harmonische Schwingungen ausführt,
um Resonanzeffekten vorzubeugen.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Abschirmteillösung sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche.
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Nachstehend
ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im
Einzelnen erläutert. Es zeigen:
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1 eine,
insbesondere was die Materialdicken betrifft, nicht maßstäbliche
perspektivische Schrägansicht lediglich eines Teilausschnittes
eines Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen
Abschirmteils;
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2 einen
ebenfalls in nicht maßstäblicher Darstellung und
abgebrochen dargestellten Teillängsschnitt lediglich eines
Randbereiches eines weiteren Ausführungsbeispieles des
Abschirmteils und
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3 bis 6 der 2 ähnliche
Teilschnitte von vier weiteren Ausführungsbeispielen.
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In 1,
die von einem flächigen Abschirmteil lediglich einen Teilausschnitt
zeigt, ist eine erste Funktionslage mit 10 bezeichnet,
die in der Art einer Decklage ausgebildet ist und die sich auf der
von der abzuschirmenden schall- und/oder wärmeabgebenden
Quelle (nicht dargestellt) abgewandten Seite des Abschirmteils befindet.
Die Decklage ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch
ein Metallblech mit einer Dicke im Bereich von 0,3 bis 0,8 mm gebildet. Auf
der gegenüberliegenden, der abzuschirmenden Quelle zugewandten
Seite befindet sich eine zweite Funktionslage 12 und zwischen
den beiden Funktionslagen 10, 12 ist eine der
Isolierung dienende Funktionseinheit 14 angeordnet. Die
zweite Funktionslage 12 besteht als Ganzes aus einem Fluor-Kunststoffmaterial.
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Die
zweite Funktionslage 12 ist als sogenannte Schwingungsmembran
ausgebildet, deren Rand 16 (vgl. beispielsweise die Ausführungsform nach
der 2) derart am Abschirmteil festgelegt ist, dass
bei einer Schwingungsanregung durch die genannte Quelle die Schwingungsmembran
in Richtung der ersten Funktionslage 10 in einen Schwingungsraum 18 einschwingt,
der zumindest teilweise die Funktionseinheit 14 aufweist.
Bezüglich der akustischen und thermischen Abschirmung dient
der Schwingungsraum 18 dazu, dass die zweite Funktionslage 12 bzw.
die Schwingungsmembran, die nicht nur als Bestandteil einer Wärmebarriere
dient, unter dem Einfluss von Körper- und/oder Schallwellen
entsprechend einschwingen kann, wobei das im Schwingungsraum 18 befindliche
kompressible Medium, das die Funktionseinheit 14 darstellt,
eine Absorption von Schwingungsenergie bewirkt.
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Bei
dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel befindet
sich im Schwingungsraum 18 als Funktionseinheit 14 und
mithin als Isolierlage ein Dämmstoff 20. Der Dämmstoff 20,
bei dem es sich um ein stark offenporiges, watteähnliches
und flexibles Material handelt, ermöglicht insoweit aufgrund
seiner federnden Nachgiebigkeit, obwohl es den Schwingungsraum 18 beim
Beispiel von 1 vollständig ausfüllt,
dass ein Schwingen der die zweite Funktionslage 12 bildenden
Schwingungsmembran im Betrieb stattfinden kann.
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Die
Schwingungsmembran ist in der Art einer in sich geschlossenen und
eben verlaufenden platten- oder folienförmigen Membranlage
ausgebildet, deren Rand 16, wie dies die weiteren Ausführungsbeispiele
nach den 2 bis 4 belegen,
innerhalb eines Bördelbereiches 22 zumindest teilweise vom
Rand der ersten Funktionslage 10 übergriffen ist.
Derart entsteht eine Einspannstelle für die Schwingungsmembran,
die im physikalischen Sinne eine Art Wellenknoten ausbildet, d.
h. die Membran ist in diesem Bereich sicher festgelegt und führt
keine Schwingungen aus. Außerhalb der Festlegung über den
jeweiligen Wellenknoten führt die Schwingungsmembran bei
ent sprechender Anregung jedoch Schwingungen mit Wellenbäuchen
und Wellentälern aus, und durchläuft auch insoweit
dazwischen liegende weitere Wellenknoten (nicht dargestellt). Die
hin- und herschwingende Membran kann in Abhängigkeit des
Anregungszustandes aber auch vollständig mit der gesamten
Membranfläche zwischen den randseitig eingespannten Wellenknoten
hin- und herschwingen. Beim Einschwingen der Schwingungsmembran in
den Schwingungsraum 18 kann dieser, abhängig von
der Amplitude, in Anlage mit der Unterseite der insoweit eben verlaufenden
Funktionseinheit 14 kommen, die dann federnd nachgiebig
die Wellenstöße aufnimmt und insoweit dämpft.
Die von der Quelle stammende Schallenergie wird dann mittels der Schwingungsmembran
als zweite Funktionslage 12 vollständig in mechanische
und/oder Wärmeenergie umgewandelt und insoweit ist in der
Dämmstofflage der Schall vollständig absorbiert.
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Die
in Blickrichtung auf die 1 gesehen obere Funktionslage 10 wurde
der besseren bildlichen Darstellung wegen von der Oberseite der
Funktionseinheit 14 beabstandet gezeichnet, um so die nun
vorzustellenden Vertiefungen 24 besser darstellen und erläutern
zu können. Die einzelnen Vertiefungen 24 der oberen
Funktionslage 10 bilden einzelne napfartige Funktionselemente
aus, die in Richtung des Schwingungsraumes 18 vorstehen;
insbesondere ist diese einzelne Vertiefung 24 kalottenförmig ausgebildet
und mündet über einen kreisringförmigen
Querschnitt in die ansonsten geschlossene Oberfläche der
ersten Funktionslage 10 aus. Die einzelnen Vertiefungen 24 oder
Funktionselemente sind entweder über dünne stegartige
Zwischenbereiche 26 oder über plattenförmige
Verbindungsbereiche 28 angrenzend in der Decklage ausgeführt.
Sofern die genannte Funktions- oder Decklage 10 aus einem Metallwerkstoff,
wie Blechmaterial, gebildet ist, lassen sich die einzelnen Vertiefungen 24 maschinell einprägen
und der Abdruck der jeweiligen Vertiefung 24 findet sich
auch insoweit in der darunterliegenden nachgiebigen Funktionseinheit 14.
Insoweit greifen die Vertiefungen 24 entgegen der Darstellung
nach der 1, also unmittelbar in die korrespondierend ausgebildeten
Abschnittsvertiefungen in der darunter liegenden Funktionseinheit 14 ein.
Um die spaltfreie Aneinanderlage von den beiden Funktionslagen 10, 12 mit
der Funktionseinheit 14 sicherstellen zu können,
ist vorzugsweise vergleichbar der Darstellung nach der 4,
der randseitig vorstehende Außenbereich der oberen Funktionslage 10 nach
unten hin umgebördelt und bildet insoweit den Bördelbereich 22 aus.
Aufgrund der eingebrachten Vertiefungen 24 lassen sich
im Schwingungsraum 18 verbliebene Restschallschwingungen
durch Reflektion, Streuung oder Beugung wirksam auslöschen.
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Die
zweite Funktionslage 14, die die Membranlage oder Membranfolie
bildet, besteht aus dem Fluor-Kunststoffmaterial und kann sowohl
reines PTFE (Polytetrafluorethylen) als auch modifziertes PTFE umfassen
und sowohl ungefülltes PTFE als auch PTFE-Compunds mit
einschließen. PTFE ist an und für sich wegen der
sehr hohen Schmelzviskosität nicht plastisch formbar. Es
kann jedoch frei gesintert werden, d. h. der Formkörper
wird aus pulverförmigem Rohstoff kalt gepreßt
und drucklos gesintert. Während des Sinterns kann auch
ein dichtes Gefüge für das PTFE-Material erreicht
werden. Sofern, wie im vorliegenden Fall Platten- oder Folienmaterial
benötigt wird, läßt sich dies von zylindrischen
Extrusionsblöcken herunterschälen. Auch könnte
eine PTFE-Dispersion auf ein Glasfasergewebe oder auf eine Metalloberfläche
gesintert werden, was insoweit die Einsatzmenge an dem doch relativ
teuren Werkstoff reduzieren hilft. So könnte der Kern der
zweiten Funktionslage 12 aus einer Blechlage bestehen,
auf der die PTFE-Dispersion dann aufgetragen ist. Auch insoweit
würde eine schwingungsfähige Funktionslage 12 unter
Bildung der Schwingungsmembran entstehen. Neben den angesprochenen
PTFE-Membranlösungen wäre es auch denkbar, sonstige
Lagenmaterialien einzusetzen, die im Sinne der vorliegenden Lösung
gute Schwingungseigenschaften aufweisen. So könnte eine
Aluminiumplatte oder Aluminiumfolie gleichfalls als Schwingungsmembran 18 eingesetzt
werden. In diesem Fall besteht dann die erste Funktionslage 10 aus
einem Fluor-Kunststoffmaterial.
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Für
ein modifiziertes PTFE-Material kommen Füllstoffe in Frage
wie Bronze, Kohlestaub, MoS2 sowie Glasfaser-
und Kohlefasermaterialien. Neben PTFE lassen sich als weitere Fluor-Kunststoffmaterialien
Ethylentetrafluorethylen (ETFE), Ethylenchlortrifluorethylen-Copolymer
(ECTFE), Polychlortrifluorethylen-Copolymer (PCTFE), Perfluoralkoxy-Copolymer
(PFA), Polyvinylidenfluorid (PVDF) und Tetrafluorethylen-Perfluorpropylen
(FEP) einsetzen. Allen genannten Fluor-Kunststoffmaterialien gemein,
ist ihre hohe thermische Stabilität und ihre geringe Neigung
zu Verschmutzungen sowie ihre Chemikalienbeständigkeit.
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Für
den Dämmstoff 20 als Funktionseinheit 14 innerhalb
des Schwingungsraumes 18 kommen Werkstoffe in Frage, wie
Schaumstoffe beispielsweise in Form von Polyurethan-, Phenolharz-,
und Melaminharzschaum, aber auch in Form von Metallschaum oder sonstigen
federnd nachgiebigen Systemen wie ein Aluminium-Fadengewirk oder
Maschenware. Ferner ist der Einsatz von Vliesmaterialien möglich,
beispielsweise bestehend aus Mineralfasern, Glasfasern, Polyesterfasern
aber auch aus Mischfasern unter Einbezug von Naturfasern (Cellulosefasern)
und dergleichen mehr. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
hat sich als besonders geeignet ein Silikatfasermaterial erwiesen,
das unter der Markenbezeichnung Elrotherm® auf
dem Markt frei erhältlich ist. Die Dämmstoffdicke
soll bevorzugt im Bereich von 3 bis 25 mm liegen, je nach Dimensionierung
und Auslegung des Abschirmteils. Die Funktionseinheit 14 kann
auch mit einem geeigneten Fluor-Kunststoffmaterial befüllt
werden. Erreicht beispielsweise PTFE seinen Kristallitschmelzbereich um
327°C, entsteht eine klare gelartige Masse, mit entsprechend
hohem Wärmeabsorptionsvermögen. Da PTFE bei der
Erwärmung jedoch eine Volumenzunahme von bis zu 30% erfährt,
sind entsprechende Platzreserven innerhalb der Funktionseinheit 14 vorzusehen.
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Gemäß dem
Ausführungsbeispiel nach der 4 kann die
als Isolierlage dienende Funktionseinheit 14 auch mehrschichtig
aufgebaut und beispielsweise zwei Schichten 30, 32 umfassen,
wobei die in Blickrichtung auf die 4 gesehen
untere Schicht 30, dem bisher beschriebenen Aufbau entsprechen
soll. Als weitere Funktionsschicht 32, und mithin als weitere
Isolierlage, kann wiederum ein Fasergelege eingesetzt sein, beispielsweise
gebildet aus sogenannten Meltblown-Microfasern mit dtex-Werten zwischen
0,1 bis 0,5. Ferner können Fasermaterialien zum Einsatz
kommen gebildet aus Polypropylen, Polyester, Co-Polyether-Polyester,
Polyethylen sowie Polyethylenterephtalat. Empfindliche Naturfasern,
wie Cellulose, können auch zu Bikomponentenfasern ausgebaut
werden, die von einer thermisch stabilen Hülle in Koaxialanordnung
umfaßt sind. Auch hier wäre es möglich,
für die jeweilige Schicht 30, 32 einen
festen Kern, beispielsweise aus einem keramischen oder sonstigen
Sinterwerkstoff vorzusehen, der aufgrund seiner Porosität
luft- und/oder fluiddurchlässig ist und insoweit zur Dämpfung
mit beiträgt; ansonsten aber zumindest auf seiner der Schwingungsmembran
benachbarten Seite mit einem federnd nachgiebigen Material versehen ist,
in das die Schwingungsmembran einfedern kann.
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Die
obere Funktionslage 10 in der Art einer Decklage braucht
nicht zwingend die Vertiefungen 24 aufzuweisen, sondern
könnte vielmehr gemäß den weiteren Ausführungsbeispielen
nach den 2 bis 4 auch eine
ebene in sich geschlossene Deckplatte ausbilden. Da die PTFE-Schwingungsmembran
eine sehr gute thermische Abschirmung bietet, wäre es insoweit
auch möglich, die obere Decklage aus Kunststoffmaterialien
auszubilden, auch unter Einsatz von thermoplastischen Kunststoffen,
wie Polypropylen, Polyester, Polyamid, Polyolefine etc.. Bevorzugt
sollen jedoch für alle Funktionslagen 10, 12 und
die Funktionseinheit 14 Werkstoffe zum Einsatz kommen,
die gegebenenfalls noch eine Umformbarkeit der ebenen Hitzeschildanordnung
gewährleisten, um diese beispielsweise an vorgegebene Konturen im
Fahrzeuginneren anpassen zu können. Sofern sich das PTFE-Kunststoffmaterial
als schwer umformbar erweisen sollte, könnte auch zunächst
die erste Funktionslage 10 zusammen mit der Funktionseinheit 14 umgeformt
werden, um dann die an anderer Stelle hergestellte zweite Funktionslage 12 aus PTFE-Material
in den Bördelverbund einzusetzen.
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2 zeigt
ein Ausführungsbeispiel, bei dem als Medium, das als Isolierlage
oder Dämmstoff 20 fungiert, ein Fluidvolumen im
Schwingungsraum 18 eingeschlossen ist. Als eingebrachtes
Fluidmedium könnte insbesondere ein Gas wie Luft dienen, oder
spezielle Arbeitsgase, wie Helium, Stickstoff, Edelgase etc.. Vorzugsweise
werden Gase mit hohen Dämmwerten eingesetzt, die bei der
Verarbeitung zu keinen Gesundheitsbeeinträchtigungen führen.
Als Fluid im Schwingungsraum 18 könnte ferner bevorzugt
die genannte gelartige Dämpfungssubstanz aus Fluor-Kunststoff
zum Einsatz kommen, die thermisch stabil in nachgiebiger Weise die
eingebrachten Schwingungen der Schwingungsmembran absorbiert.
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Die 2 zeigt
weiter das Zusammenwirken zwischen der ersten Funktionslage 10 als
Decklage und der zweiten Funktionslage 12 als Membranlage, wobei
ersichtlich ist, dass der randseitige Bördelbereich 22 in
der Weise gebildet ist, dass der umfangsseitige Rand 23 der
Decklage 10 den Rand 16 der Membranlage 12 an
beiden Seiten übergreift. Genauer gesagt ist der Rand 23 der
Decklage 10 so umgeformt, dass ein Randschenkel an der
oberen Innenseite der Membranlage 12 mit einer inneren
Anlagefläche 34 anliegt, wohingegen der andere
Randschenkel 36 an der unteren Außenseite der
Membranlage 12 anliegt. Die insoweit innerhalb des Schwingungsraumes 18 nicht
abgestützte Membranlage als zweite Funktionslage 12 ist
daher vom Rand 23 der ersten Funktionslage 10 beidseitig
eingefaßt und somit gegen eine Bewegung nach innen in den Schwingungsraum 18 hinein,
sowie nach außen hin fixiert unter Bildung der gewünschten
Einspannstelle in der Art eines Wellenknotens.
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Während
bei einem Teil der bekannten Lösungen die Decklage mit
der der abzuschirmenden Quelle zugewandten endseitigen weiteren
Decklage durchgehend verschweißt ist, bildet der Bördelbereich 22 bei
der erfindungsgemäßen Lösung eine Fixierung
lediglich für Relativbewegungen quer zur Ebene der Lagen 10, 12,
während eine Ausgleichsbewegung entlang der Ebenen der
Lagen 10, 12 in vorgebbarem Rahmen definiert möglich
ist, da im Bördelbereich 22 selbst keine Schweißverbindung vorgesehen
ist. Aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdehnungen zwischen
der zweiten Funktionslage 12, aus PTFE-Material, und der
ersten Funktionslage 10, aus einem Blechwerkstoff, ergeben
sich somit wegen der Möglichkeit der Ausgleichsbewegung
keinerlei Spannungen zwischen den genanten Funktionslagen und das
Fluor-Kunststoffmaterial für die zweite Funktionslage 12 hat
sich als besonders günstig erwiesen, dahingehende Ausgleichsbewegungen
vorzunehmen, um dergestalt die Schwingungsfähigkeit der
Schwingungsmembran nicht zu beeinträchtigen, die anderenfalls
bei definierter Festlegung aufgestaucht, ein unterschiedliches Einschwingverhalten
an den Tag legen könnte, was einer hohen Schallabsorbtionsfähgikeit
dann entgegensteht. Dieser Vorteil des Ausgleichs würde
sich auch einstellen, sofern aufgrund thermischer Ausdehnung die
Membranlage 12 gestreckt, also gespannt werden würde.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel nach der 3 ist der
Bördelbereich 22 im Unterschied zur der 2 derart
gestaltet, dass die Decklage 10 an ihrem Rand 23 die
Membranlage 12 lediglich an ihrer Außenseite mit
dem Randschenkel 36 übergreift, also lediglich
an der Außenseite eine Anlagefläche gegeben ist.
Da bei dem Beispiel von 3 im Schwingungsraum 18 kein
Dämmstoff 20 enthalten ist und somit keine Abstützung
der Membranlage 12 durch Anlegen am Dämmstoff
gegeben ist, befindet sich im Schwingungsraum 18 im Bereich
des Randes 16 der Membranfunktionslage 12 ein
einen Abstandshalter 38 bildendes Einlegeteil, das derart
dimensioniert und geformt ist, dass es den Rand 16 der Membranlage 12 gegen
die Decklage 10 abstützt, an der es angeklebt
sein kann.
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4 zeigt
ein Ausführungsbeispiel bei dem der Bördelbereich 22 in
gleicher Weise gestaltet ist, wie beim Ausführungsbeispiel
nach der 3, wobei der Unterschied demgegenüber
darin besteht, dass sich im Schwingungsraum 18 ein Dämmstoff 20 befindet,
der als Formkörper gestaltet ist, dessen Außenrandbereich
eine dem Abstandshalter 38 von 3 ähnliche
Formgebung und Dimensionierung aufweist, so dass dieser Bereich
die Funktion des in 3 benutzten gesonderten Abstandshalters 38 erfüllt.
Ein weiterer Unterschied gegenüber den zuvor beschriebenen
Beispielen besteht darin, dass der Dämmstoff 20 in
einem nach innen anschließenden Übergangsbereich 39 eine
verringerte Materialdicke aufweist, die eine Vertiefung ausbildet,
so dass zwischen Membranlage 12 und dem Dämmstoff 20 ein Freiraum 40 mit
einem vorgebbaren Volumen gebildet ist, der den eigentlichen Schwingungsraum 18 für die
Membranlage 12 bildet. Wie bereits ausgeführt, ist
bei der vorliegenden Ausführungsform der Dämmstoff 20 in
Zweischichtform mit den Einzelschichten 30, 32 aufgebaut.
Aufgrund der sanft ansteigenden Übergänge im Bereich
der Membraneinspannung gegenüber der Decklage 10 (vgl. 2)
bzw. gegenüber dem Dämmstoff 20 (vgl. 4)
ist ein schonendes Einwölben der Funktionslage 12 ohne
Auftreten von Überbeanspruchungen möglich.
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Bei
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel nach der 5 ist
die obere, als Decklage ausgebildete Funktionslage 10 ebenso
aus einem Fluor-Kunststoffmaterial gebildet, wie die darunter angeordnete
zweite Funktionslage 12 als Membranlage. Wie bereits erläutert,
läßt sich die erste Funktionslage 10,
bevorzugt aus PTFE-Material erstellt, durch einen Formgebungsprozeß mit
anschließendem Sintern erhalten; es besteht aber auch durchaus
die Möglichkeit aus einem massiven PTFE-Block heraus unter
Einsatz von spanender Bearbeitung den dreidimensionalen Hohlkörper
für das Abschirmteil zu erhalten. Entlang des gemeinsamen
Umfassungsrandes 42 werden die einander benachbarten Anlageflächen
durch Behandlung mit einer Lösung von Alkalimetallen angeätzt
und derart dann fluiddichtend miteinander verbunden. Der Hohlraum 18 zwischen
den beiden Funktionslagen 10, 12 kann wiederum
Luft beinhalten oder ein sonstiges Isoliermittel.
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Bei
der Ausführungsform nach der 6 besteht
das Abschirmteil aus einer ersten Funktionslage 10, wiederum
gebildet aus einem PTFE-Werkstoff und auf der Unterseite des plattenförmigen
Funktionslagenkörpers 10 ist ein Isolierschaum 44 aufgespritzt
oder aufgeklebt. Dergestalt schützt die Isolierlage 44 die
PTFE-Funktionslage 10 vor einem zu hohen Wärmeeintrag,
wobei insoweit die Isolierlage 44 zwischen der Funktionslage 10 und
der Hitzequelle anzuordnen ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - WO 2006/084677
A1 [0002]
- - DE 102004050649 A1 [0003]
- - EP 1710126 A1 [0004]