DE102008030708A1 - Abschirmteil - Google Patents

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Abstract

Ein Abschirmteil, wie schalldämmendes Hitzeschild, mit mindestens einer Funktionslage (10, 12), ist dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionslage (10, 12) zumindest teilweise aus einem Fluor-Kunststoffmaterial, vorzugsweise einem zur Gänze aus Fluor-Kunststoffmaterial bestehenden Werkstoff, gebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Abschirmteil, wie schalldämmendes Hitzeschild, mit mindestens einer Funktionslage.
  • 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.
  • 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 m2 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.
  • 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.
  • 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.
  • Eine dahingehende Aufgabe löst ein Abschirmteil gemäß der Merkmalsausgestaltung des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abschirmteillösung sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche.
  • Nachstehend ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine, insbesondere was die Materialdicken betrifft, nicht maßstäbliche perspektivische Schrägansicht lediglich eines Teilausschnittes eines Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Abschirmteils;
  • 2 einen ebenfalls in nicht maßstäblicher Darstellung und abgebrochen dargestellten Teillängsschnitt lediglich eines Randbereiches eines weiteren Ausführungsbeispieles des Abschirmteils und
  • 3 bis 6 der 2 ähnliche Teilschnitte von vier weiteren Ausführungsbeispielen.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - WO 2006/084677 A1 [0002]
    • - DE 102004050649 A1 [0003]
    • - EP 1710126 A1 [0004]

Claims (10)

  1. Abschirmteil, wie schalldämmendes Hitzeschild, mit mindestens einer Funktionslage (10, 12), dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionslage (10, 12) zumindest teilweise aus einem Fluor-Kunststoffmaterial, vorzugsweise einem zur Gänze aus Fluor-Kunststoffmaterial bestehenden Werkstoff, gebildet ist.
  2. Abschirmteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Fluor-Kunststoffmaterial Polytetrafluorethylen (PTFE) dient.
  3. Abschirmteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es mehrlagig ist und dass eine weitere Funktionslage (12) ein Fluor-Kunststoffmaterial aufweist, überwiegend aus einem Metallwerkstoff besteht oder aus Isoliermaterialien aufgebaut ist.
  4. Abschirmteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Funktionslagen (10, 12) eine der Isolierung dienende Funktionseinheit (14) angeordnet ist.
  5. Abschirmteil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Funktionslage (10) in der Art eines Hohlkörpers ausgebildet ist, deren Hohlraum zumindest teilweise von der weiteren Funktionslage (12) abgeschlossen ist und dass der gebildete Hohlraum die Funktionseinheit (14) aufweist.
  6. Abschirmteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere, den Hohlraum abschließende Funktionslage (12) aus einer eben verlaufenden Abschlussplatte gebildet ist.
  7. Abschirmteil nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die den Hohlkörper bildende eine Funktionslage (10) aus einem formbaren Metallwerkstoff oder einem Fluor-Kunststoffmaterial und die weitere Funktionslage (12) aus einem Fluor-Kunststoffmaterial bzw. aus einem Metallwerkstoff besteht.
  8. Abschirmteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest alle zur Umgebung weisenden Funktionslagen (10, 12) aus Fluor-Kunststoffmaterialien bestehen, die in ihrem randseitigen Bereich (42), beispielsweise mittels einer Klebstoffverbindung miteinander verbunden sind.
  9. Abschirmteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Funktionslagen (10) mit schallabsorbierenden und/oder reflektierenden Funktionselementen (24, 26) versehen ist.
  10. Abschirmteil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionselemente (24) aus Vertiefungen in der ersten Funktionslage (10) gebildet sind, die in Richtung des Hohlraumes vorstehen, der die Funktionseinheit (14) beinhaltet.
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