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Die
Erfindung betrifft ein mehrlagiges Abschirmteil, wie schalldämmendes
Hitzeschild, mit einer ersten Funktionslage in der Art einer Decklage und
einer einer schall- und/oder wärmeabgebenden Quelle zugewandten
zweiten Funktionslage und mit einer zwischen den beiden Funktionslagen
angeordneten, der Isolierung dienenden Funktionseinheit.
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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 Vliesen 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 Temperatur-Anforderungen 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 akustisch 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. 400.000 bis 600.000 Löchern pro Quadratmeter 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, das vorrangig
der Schallabsorption dient, und zwar bevorzugt 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 Kunststoffolien aufgenommen
ist, wobei eine der lagenförmigen Dämmschichten
der Isolierlage auch Mikrofasermaterial beinhalten kann. Der derartige,
in sich geschlossene Mehrlagenverbund wird mittels eines Ultraschall-Schweißverfahrens
oder doppelt wirkender Klebebänder sowie separater Festlegemittel,
wie Eingriffsbolzen, an Karosserieteilen des Fahrzeuges festgelegt.
Die bekannte Lösung baut besonders leicht auf; eine Verwen dung 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 mehrlagiges Abschirmteil
gemäß der Merkmalsausgestaltung des Patentanspruches
1 in seiner Gesamtheit.
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Danach
besteht die wesentliche Besonderheit der Erfindung darin, dass die
zweite Funktionslage als Schwingungsmembran ausgebildet ist, deren Rand
derart am Abschirmteil festgelegt ist, dass bei einer Schwingungsanregung
die Schwingungsmembran in Richtung der ersten Funktionslage in einen Schwingungsraum
einschwingen kann, der zumindest teilweise die Funktionseinheit
aufweist. Durch das Einschwingen der Schwingungsmembran unter dem
Einfluß von Schallwellen, wie sie beispielsweise im Betrieb
von Motoren- und abgasführenden Teilen eines Fahrzeuges
auftreten können, erfolgt durch Kompression des im Schwingungsraum
befindlichen Mediums 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
von Umgebungsluft, sein und/oder besteht aus einer 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.
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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.
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Besonders
gute Ergebnisse haben sich erzielen lassen, wenn, wie bei einer
bevorzugten Ausführungsform des Abschirmteils aufgezeigt,
die Schwingungsmembran in der Art einer in sich geschlossenen platten-
oder folienförmigen Membranlage ausgebildet ist, deren
Rand innerhalb eines Bördelbereiches zumindest teilweise
vom Rand der ersten Funktionslage 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 zur Überlagerung
kommt und dabei im günstigsten Fall sich selbst auslöscht, so
dass die Schwingungsmembran eine Art Aktivsystem bildet, das auftretende
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 Funktionseinheit derart zu wählen, dass die Schwingungsmembran
bei Schwingungsanregung harmonische Schwingungen ausführt,
um Resonanzeffekten zu begegnen.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Lösung ist die erste Funktionslage des Abschirmteils mit
schallabsorbierenden und/oder reflektierenden Funktionselementen
versehen, die bei einer weiter, besonders bevorzugten Ausführungsform
aus Vertiefungen in der ersten Funktionslage gebildet sind, die
in Richtung des Schwingungsraumes vorstehen. Derart entsteht innerhalb
des Abschirmteils eine schallabsorbierende Raumlösung,
wie man sie sonst nur von Akustik-Schallkabinen her kennt. Durch
entsprechende Reflektion, Beugung sowie Streuung an den Funktionselementen
werden die über die Schwingungsmembran eingeleiteten Restschwingungen
im Schwingungsraum weitgehend neutralisiert. Dies hat so im Stand
der Technik der Abschirmteile keine Entsprechung.
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Sofern
die Funktionselemente Vertiefungen entlang der Oberseite der ersten
Funktionslage ausbilden, lassen sich diese zur weiteren Aussteifung des
Gesamtsystems mit einem entsprechenden Dämmlagenmaterial
verfüllen, beispielsweise in Form von Fasergelegematerial
unter Einsatz von Mikrofasern aus PTFE-Material, die mit einem an
sich bekannten Bindemittel (Acrylatbinder) zu einem pelletartigen
Verbund zusammengefaßt sind.
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Bei
einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Abschirmteils besteht im Schwingungsraum
zwischen der Schwingungsmembran und der Isolierlage ein Freiraum,
was für bestimmte Anwendungsfälle von Vorteil
sein kann, sofern die Schwingungsmembran ohne Hindernis frei in
den Schwingungsraum und mithin ungedämpft einschwingen
soll. Der mit einem Gas, insbesondere in Form von Umgebungs luft,
befüllte Freiraum bildet dann ausschließlich die
Dämpfungsschicht zwischen Schwingungsmembran und der nachfolgenden
Isolierlage aus, was insbesondere dann sinnvoll ist, wenn die Isolierlage
aus einem abriebempfindlichen Material besteht und insoweit mit
der einschwingenden Membran zur Materialschonung nicht in Berührung
kommen soll.
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Als
besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, die Schwingungsmembran
zumindest teilweise aus einem Fluor-Kunststoffmaterial aufzubauen,
vorzugsweise hierfür PTFE(Polytetrafluorethylen)-Material
einzusetzen. Moderne PTFE-Werkstoffe sind selbst bei hohen Temperaturen
(bis 500°C und mehr) eigenstabil und sind neben der hohen
Wärmebeständigkeit auch außerordentlich
chemikalienbeständig. Selbst aggressive Hydraulikmedien
oder Kraftstoffe können insoweit einer dahingehend ausgebildeten PTFE-Funktionslage
als Schwingungsmembran nichts anhaben. Darüber hinaus ist
das eingesetzte Fluor-Kunststoffmaterial in der Art einer selbstabreinigenden
Oberfläche (Lotuseffekt) nichthaftend, d. h. auch partikuläre
Verschmutzungen fallen leicht von der derart ausgestalteten Schwingungsmembran
ab.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen
Abschirmteil-Lösung 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 und 4 der 2 ähnliche
Teilschnitte zweier weiterer Ausführungsbeispiele.
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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.
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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 Dammstoff 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 23 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
entsprechender 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
Funkti onseinheit 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 bevorzugt aus einem 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.
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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.
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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 eingesetzten, die bei
der Verarbeitung zu keinen Gesundsheitsbeeinträchtigungen
führen. Als Fluid im Schwingungsraum 18 könnte
ferner bevorzugt eine gelartige Dämpfungssubstanz 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
obe ren 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 legt, was einer hohen Schallabsorbtionsfähgikeit
entgegenstehen könnte. 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
Dammstoff 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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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2006/084677
A1 [0002]
- - DE 102004050649 A1 [0003]
- - EP 1710126 A1 [0004]