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Die Erfindung betrifft ein mehrlagiges Abschirmteil in Form eines Hitzeschildes gemäß der Merkmalsausgestaltung des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.
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Durch die
DE 694 04 585 T2 ist ein Deckel für einen Abgaskrümmer bekannt, der in einer vorgegebenen dreidimensionalen Form gestaltet ist sowie einen nicht-gewobenen Stoff aufweist, der auf derjenigen Seite der Außenplatte angebracht ist, welche zum Abgaskrümmer weist. Bei der bekannten Lösung ist die Außenplatte als Decklage ausgebildet eine Metalltragschicht, wobei ein Drahtgewebe aus Metalldrähten über dem nicht-gewobenen Stoff angeordnet ist und an der Metalltragschicht befestigt ist. Das Drahtgewebe weist einen Drahtdurchmesser von 0,1 bis 1 mm auf und Zwischenräume sind mit einer Maschenweite von 5 bis 100 mesh vorhanden, wodurch der Deckel als schalldichter Wärmeschild konzipiert ist. Der nicht-gewobene Stoff ist aus einer anorganischen Faser hergestellt, die ausgewählt ist aus keramischen Fasern, Glaswolle, Silica-Faser und Steinwolle.
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Demgemäß bildet der nicht-gewobene Stoff die sogenannte Isolierlage des insoweit mehrlagigen Abschirmteiles aus, wobei das angesprochene Fasermaterial regelmäßig zum Ausfransen neigt und zwar an der Schnittkante der Isolierlage, die insoweit deren Randbereich definiert. Durch die Drahtgewebeüberdeckung, die auch den Randbereich der Isolierlage mit einbezieht, ist der Gefahr des ungewollten Ausfransens des Fasergeleges zumindest teilweise begegnet, wobei nach wie vor das Problem bestehen bleibt, dass Verunreinigungen das offenporige Drahtgewebe durchgreifen und die Isolierlage bleibend verschmutzen können, was bei offenporigen Isolierlagen auch dazu führen kann, dass durch die eingebrachte Verschmutzung die Isolierfähigkeit nachteilig beeinflusst ist. Ferner ist mit einem Materialabrieb zwischen dem massiv ausgebildeten Drahtgewebe und der Isolierlage zu rechnen. Das üblicherweise aus rostfreiem Stahl, Messing oder galvanisierten Stahl bestehende Drahtgewebe ist entsprechend schwer und erhöht das Einsatzgewicht des Deckels für den Abgaskrümmer. Im Übrigen ist das Drahtgewebe aufgrund seiner Steifheit nur schwer in beliebig vorgebbare dreidimensionale Strukturen zu bringen, so dass der Gestaltungsfreiheit des Deckels als Abschirmteil Grenzen gesetzt sind.
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Um diesen Nachteilen zumindest teilweise zu begegnen, schlägt die
DE 42 11 409 A1 eine selbsttragende, wärme- und schalldämmende Verkleidung für Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen vor, bestehend aus einem motorseitig innerhalb der Verkleidung angeordneten, von mehreren Vlieslagen gebildeten Absorptionsformkörper und aus einer auf der motorabgewandten Seite innerhalb der Verkleidung angeordneten, den Absorptionsformkörper in seiner vorgesehenen Form und Einbaulänge stabilisierenden Form angepassten Trägerschale, wobei die Vlieslagen des Absorptionsformkörpers unter Ausbildung von Zonen definiert vorgegebener Verdichtung verpresst sind und wobei die der Geräuschabsorption der thermischen Abschirmung der Motorwärme dienenden Absorptionslage des Absorptionsformkörpers anorganische Fasern enthält.
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Ferner ist die Trägerschale mit dem Absorptionsformkörper zu einem einzigen Formpressteil baulich integriert, indem auf der motorabgewandten Seite der Absorptions-wirksamen Vlieslagen der Verkleidung eine weitestgehend porenfreie, etwa 1 bis 5 mm starke Trägerschicht angeformt ist, die gemein-sam mit den Absorptions-wirksamen Vlieslagen der Verkleidung zu einem einheitlichen Formkörper verpressbar ist und die zu 25 bis 35 Vol.-% aus 25 bis 50 mm langen Glasfasern besteht und im Übrigen entweder 25 bis 35 Vol.-% eines hochtemperaturbeständigen Polyesterharzes und 35 bis 45 Vol.-% mineralischer Füllstoffe enthält oder 65 bis 75 Vol.-% Polypropylen aufweist.
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Bei dieser bekannten Lösung ist im Randbereich des mehrlagigen Abschirm-teiles die Isolierlage mit der Decklage verpresst, so dass die im Querschnitt deutlich reduzierte Isolierlage im Randbereich nicht mehr voll ihre Isolier-eigenschaften entfalten kann. Obwohl die weiteren Funktionslagen in der Art von Decklagen die Isolierlage schützend von den Stirnseiten her umfassen und insoweit die empfindliche Isolierlage vor Verschmutzungen und Materialabrieb schützen, ist der äußere Randbereich der Isolierlage nach wie vor freigehalten mit der Gefahr des Ausfransens. Das Ausfransen ist insofern auch nachteilig, als das jeweils eingesetzte Fasergelegematerial für die Isolierlage Feinstaubpartikel ausbildet und insoweit zu Reizungen und Hautirritationen beim Montagepersonal führen kann. Auch kann es aufgrund des im Querschnitt reduzierten Radbereiches zu Beschädigungen des Abschirmteiles in Form des Hitzeschildes beim Versand und bei der Montage kommen.
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Eine hierzu vergleichbare Lösung ist auch durch die
WO 2006/084 677 A1 aufgezeigt, die eine schallabsorbierende Verkleidung für Kraftfahrzeuge betrifft, insbesondere in Form einer Motorhaubenverkleidung, bei der als Isolierlage eine Schaumstofflage dient, die zwischen Vlieslagen als Decklagen eingeschlossen wiederum in ihrem randseitigen Umfassungsbereich unter Ausbildung einer dünnen Randzone verdichtet ist.
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Durch die gattungsbildende
EP 0 486 427 A1 ist ein entsorgbarer Hitzeschild bekannt, bei dem auf einer formstabilen Trägerschicht eine schallabsorbierende Wärmedämmschicht angeordnet ist, welche mit einem Schutzbelag versehen ist. Die im Einzelnen offenbarten Ausführungsformen des Hitzeschilds weisen in ihren jeweiligen Randbereichen, d. h. dort, wo eine Bördelkante ausgebildet ist, eine geringere Dicke der Wärmedämmschicht als in den übrigen Bereichen des Hitzeschildes auf.
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Ausgehend von vorgenanntem gattungsbildenden Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein mehrlagiges Abschirmteil zu schaffen, das in kostengünstiger Weise einfach herstellbar ist, die beschriebenen Nachteile im Stand der Technik zu vermeiden hilft und sich als funktionssicher im Gebrauch erweist. Eine dahingehende Aufgabe löst ein mehrlagiges Abschirmteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 in seiner Gesamtheit.
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Dadurch, dass gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 die zweite Funktionslage in ihrem Randbereich im Querschnitt nicht verringert ist, so dass sie ihren aktiven isolierenden Wandquerschnitt beibehält, ist gewährleistet, dass die zweite Funktionslage und mithin das Abschirmteil über ihre gesamte Ausdehnung ihre isolierenden Eigenschaften beibehalten. Neben dem Vorteil des Erhalts der Isolierwirkung auch im Randbereich vereinfacht sich durch den Beibehalt des Querschnitts der zweiten Funktionslage sowohl die Herstellung des erfindungsgemäßen Abschirmteils als auch die Konzeption eines dahingehenden Abschirmteils an vorgegebene Einbauverhältnisse.
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Dadurch, dass für den Erhalt eines Kantenschutzes der Randbereich der zweiten Funktionslage eine Versiegelung aufweist, schützt die Versiegelung die Außenkante insbesondere in Form einer Schnittkante der Isolierlage, so dass es nicht zum Ausfransen kommen kann. Des Weiteren stellt die Versiegelung sicher, dass nicht ungewollt Verunreinigungen das Isoliermaterial verschmutzen können und auch dem Materialabrieb ist wirksam begegnet.
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Die Versiegelung kommt für ihre Einstellung mit dem Einsatzmaterial der Funktionslage aus oder benötigt nur in geringem Umfang ein einzubringendes oder aufzutragendes Zusatzmaterial.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abschirmteiles ist dabei vorgesehen, dass die Versiegelung aus der Kaschierung des Folienmaterials im Randbereich besteht. Sofern das Folienmaterial aus einem wärmebeständigen Material besteht, beispielsweise in der Art einer Aluminiumkaschierung ausgeführt ist, ist ein Kantenschutz erreicht, der auch höheren Temperaturen standhält. Alternativ kann die Versiegelung auch aus einem adhäsiv wirkenden Medium bestehen, beispielsweise unter Einsatz von Harzen, Klebstoffen, Silikon oder Latex. Sofern die Isolierlage mit ihrem Material einen Aufschmelzvorgang zulässt, was regelmäßig der Fall ist bei Einsatz von Glasfasergelegen und Silikatvliesen etc., lässt sich auch der randseitige Bereich der Isolierlage aufschmelzen und insoweit die Versiegelung nach außen hin erreichen. Neben dem angesprochenen Fasergelegematerial lassen sich auch bevorzugt Schaummaterialien als Isolierlage verwenden. Die Funktions- oder Isolierlage kann einschichtig ausgebildet sein oder aus Mehrschichtlagen aufgebaut sein. So können sich beispielsweise Vlieslagen mit Schaumlagen oder Fasergelegelagen abwechseln.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abschirmteiles ist dieses als haubenförmiges Hitzeschild ausgebildet, und ein besonderer Vorteil der Erfindung ist auch darin zu sehen, dass das Abschirmteil mit seinen einzelnen Funktionslagen von der Gestaltung her weitgehend frei ist, so dass auch komplizierte dreidimensionale Strukturen realisierbar sind, die durch die beengten Einbauverhältnisse im Kraftfahrzeuginneren vorgegeben sind.
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Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Abschirmteil anhand verschiedener Ausführungsformen nach der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung:
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1 in perspektivischer Draufsicht das mehrlagige Abschirmteil in Form eines Hitzeschildes als Ganzes;
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2 bis 4 einen teilweise dargestellten Längsschnitt durch die Wandung des Abschirmteils nach der 1 und entlang der Linie I-I in 1 gesehen verschiedene Ausführungsformen der Randbereichsgestaltung.
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Das in der 1 gezeigte mehrlagige Abschirmteil ist insbesondere in der Art eines Hitzeschildes konzipiert, das als Ganzes mit 10 bezeichnet ist. Dahingehende Hitzeschilder werden regelmäßig im Fahrzeugbau eingesetzt, um wärmeempfindliche Bauteile wie Kunststoffe, elektrische Baukomponenten (Leistungselektronik) etc. von Wärme führenden oder Wärme erzeugenden Bauteilen wie Motorenkomponenten, Abgaskrümmern, Katalysatoren etc. wirksam zu schützen. Neben der angesprochenen Hitzeschutzwirkung kommt den Abschirmteilen auch zusehends eine Bedeutung im Rahmen der Schallabsorption zu, und dergestalt kann das Hitzeschild auch wirksam den Schall von lärmenden Fahrzeugteilen eindämmen.
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Das in der 1 dargestellte haubenförmige Hitzeschild 10 bildet eine Art Topfform aus, und das Innere des in Blickrichtung auf die 1 gesehen nach oben hin offenen Abschirmtopfes bildet einen Aufnahmeraum 12 aus, beispielsweise zur Aufnahme einer Lambdasonde für einen Fahrzeugkatalysator, einer Abgaskrümmerleitung und dergleichen mehr. Das Hitzeschild 10 weist nach außen hin eine erste Funktionslage 14 auf, die in der Art einer sogenannten Decklage ausgebildet ist. Die erste Funktionslage 14 besteht aus einem verformbaren Metallwerkstoff und ist insbesondere in der Art eines Metallblechteils ausgebildet. Die erste Funktionslage 14 ist aus einem ebenen Blechzuschnitt ausgestanzt und geformt, und das vordere Wandteil 16 sowie das hintere Wandteil 18 sind entlang eines Bodenbereiches 20 nach oben hin hochgestellt und seitlich voneinander über Schlitzöffnungen 22 voneinander separiert. Ein dahingehender topfförmiger Aufbau eines Hitzeschildes 10 ist üblich, so dass an dieser Stelle hierauf nicht mehr näher im Detail eingegangen wird.
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Innerhalb der ersten Funktionslage
14 und in flächiger Anlage zu dieser verlaufend befindet sich eine zweite Funktionslage
24, die im vorliegenden Fall aus einem Glasfaservlies oder Silikatvlies gebildet ist, das eine Art Fasergelege bildet mit einer Vielzahl von Einzelfasern. Auch der dahingehende Aufbau der zweiten Funktionslage
24 ist Stand der Technik, so dass an dieser Stelle hierauf nicht mehr näher eingegangen wird. Für eine flächige Anbindung der zweiten Funktionslage
24 auf der Innenseite der ersten Funktionslage
14 können diese entlang von benachbarten Wandbereichen klebend miteinander verbunden sein. Wie man eine dahingehende Klebstoffverbindung herstellt, ist beispielsweise Gegenstand der
WO 01/88 440 A2 , so dass an dieser Stelle hierauf nicht mehr näher eingegangen wird. Zusätzlich oder alternativ zu der genannten Klebstoffverbindung kann die zweite Funktionslage
24 innerhalb der ersten Funktionslage
14 auch über einen oder mehrere Bördelbereiche
26 (vgl.
4) der ersten Funktionslage
14 in ihrer Einbaulage in an sich bekannter Weise gehalten sein. Weiter nach innen zum Aufnahmeraum
12 hin ist die zweite Funktionslage
24 mit einem Folienmaterial
28 kaschiert, die in einer bevorzugten Ausführungsform aus Aluminium besteht, und die zweite Funktionslage
24 schützt, insbesondere vor Wärmeeintrag, Verschmutzung und Materialabrieb.
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Wie die 1 und 2 im Besonderen zeigen, ist das Glasfaservlies oder Silikatvlies der zweiten Funktionslage 24 grundsätzlich vor einer Versiegelung nach oben hin entlang eines Randbereiches 30 offenliegend ausgebildet, d. h. das Vlies bildet einen nach außen freiliegenden Kantenbereich aus, so dass Einzelfasern des Vlieses nach außen hin über den Randbereich 30 vorstehen und durch die Einwirkung von Drittbauteilen oder sonstigen Umgebungseinflüssen zum Ausfransen neigen, was zur Schädigung der zweiten Funktionslage in Form des Vlieses führen kann. Auch kann es in diesem Bereich zu Verunreinigungen der zweiten Funktionslage 24 und zu einem sonstigen Materialabrieb, beispielsweise im Rahmen von Montagevorgängen, kommen.
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Das Glasfaservlies oder Silikatvlies und mithin die zweite Funktionslage 24 bildet die sogenannte Isolierlage des Abschirmteils aus, d. h. das Vlies ist besonders geeignet, die Abstrahlung von Wärme und/oder von Körperschall verhindern zu helfen. Anstelle des Glasfaservlieses oder Silikatvlieses kann auch ein sonstiges Fasermaterial eingesetzt werden, und auch wenn man auf ein faseriges Isoliermaterial verzichtet und beispielsweise einen Isolierschaum oder dergleichen einsetzt, ist zwar gegebenenfalls ein Ausfransen des Isoliermaterials verhindert; allein der offenliegende Porenschaum kann durch Materialabrieb an der freiliegenden Kante gleichfalls ungewollt geschädigt werden. Da das jeweils eingesetzte Isoliermaterial aus einem Flächenmaterial herauszuschneiden oder zu stanzen ist, ist die sich hieraus ergebende Schnitt- oder Stanzlinie ohnehin bereits durch das eingesetzte Werkzeug angegriffen und neigt demgemäß besonders stark zu dem angesprochenen Ausfrans- oder Materialabriebvorgang.
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Hier setzt nun die erfindungsgemäße Lösung ein und bietet Lösungsansätze zur Vermeidung des dahingehend nachteiligen Materialverhaltens. Für den Erhalt eines wirksamen Kantenschutzes ist demgemäß vorgesehen, dass zumindest der Randbereich 30 der zweiten Funktionslage 24 eine Versiegelung erhält. Dabei kann die Versiegelung gemäß dem Ausführungsbeispiel nach der 2 aus einem adhäsiv wirkenden Medium 32 bestehen, beispielsweise in Form eines Harzes, Klebstoffes oder in Form von Silicon oder Latexmaterial, wobei bevorzugt der Randbereich 30 mit dem adhäsiv wirkenden Medium 32 besprüht wird und im Rahmen des Kantenschutzes einen abriebfesten Verbund der einzelnen miteinander verklebten Fasern des jeweiligen Vlieses ergibt. Die genannten adhäsiven Medien 32 wären aber auch in der Lage, einen entsprechenden Isolierschaum von der freiliegenden Kante her in versiegelnder Weise zu schützen. Das adhäsiv wirkende Medium 32 kann auf den Randbereich 30 aufgesprüht oder sonstwie aufgebracht sein, beispielsweise im Rahmen eines Aufrakelvorganges. Das jeweilige Medium 32 kann auch als nachfolgender Herstellschritt nach Durchführen des Platinenschneidprozesses für den Erhalt der zweiten Funktionslage 24 als Formteil durchgeführt werden.
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Bei der Ausführungsform nach der 3 ist das innen liegende Folienmaterial 28 in Form der Aluminiumkaschierung über den oberen Randbereich 30 vorstehend ausgebildet worden, um dann anschließend nach außen hin umgelegt die empfindliche zweite Funktionslage 24 in der Art eines Kantenschutzes vor Beschädigungen zu schützen, wobei der freie Endbereich 34 des Folienmaterials 28 zwischen den Wandteilen 16 und 18 der ersten Funktionslage 14 und der dahinter angeordneten Isolierlage als zweite Funktionslage 24 zu liegen kommt. Der dahingehende Endbereich 34 kann dann wiederum klebend an der Innenseite der Wandteile 16, 18 festgelegt sein und/oder durch Bildung mindestens eines Bördelbereiches 26 in seiner Lage bleibend gehalten werden.
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Bei der Ausführungsform nach der 4 ist die Versiegelung aus einer Aufschmelzzone 36 gebildet, d. h. das Isolierlagenmaterial wird im Randbereich 30 über seinen Schmelzpunkt erwärmt, wobei die einzelnen Fasern unter Bildung der Versiegelung zusammen glasartig verschmelzen. Auch das dahingehende Aufschmelzen kann im Rahmen des Platinenschneidprozesses für den Erhalt der zweiten Funktionslage 24 erfolgen.
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Wie die obigen Ausführungsbeispiele verdeutlichen, ist für den Erhalt eines wirksamen Kantenschutzes durch die verschiedenen Versiegelungsmaßnahmen kein (Schmelzvorgang) oder nur ein geringer Materialeintrag (adhäsives Medium, Folienabdeckung) notwendig, was Kosten sparen und das Einsatzgewicht des Hitzeschildes reduzieren hilft. Ein sehr großer weiterer Vorteil ist aber darin zu sehen, was insbesondere verdeutlicht wird durch die Teilschnittdarstellung nach den 2 bis 4, dass die Isolierlage und mithin die zweite Funktionslage 24 in ihrem Randbereich 30 im Querschnitt nicht verringert wird, sondern ihren aktiven isolierenden Wandquerschnitt beibehält, so dass auch in der Rand- oder Kantenzone des Abschirmteils eine wirksame Wärme- und/oder Schallabsorption erreicht ist.
