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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hitzeschutzschild für einen wärmeabstrahlenden Körper, insbesondere für eine Brennkraftmaschine.
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In einer Vielzahl von Prozessen und Anwendungen entsteht Wärme. In der Folge kommt es zu einer entsprechenden Erwärmung von an dem Prozess bzw. an der Anwendung beteiligten Körpern, die zu einer erhöhten Temperatur dieser Körper führen. Häufig sind diese Körper von Gegenständen und/oder Komponenten umgeben, die einem Schutz vor den erhöhten Temperaturen solcher Körper bzw. der Wärmeabstrahlung dieser Körper bedürfen. Hierzu kommt gewöhnlich ein Hitzeschutzschild zum Einsatz. Als Beispiel für eine solche Anwendung bzw. für einen solchen Prozess, die zu einer Erwärmung bzw. zur Wärmestrahlung eines Körpers führen, kann ein Kraftfahrzeug genannt werden, in dem eine Brennkraftmaschine eingesetzt wird. Vor der Hitze bzw. Wärmeabstrahlung der Brennkraftmaschine müssen beispielsweise Zylinderkopfhauben, Motorträger sowie Motorlager geschützt werden.
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Aus der
DE 10 2009 031 335 A1 ist es beispielsweise bekannt, einen solchen Hitzeschutzschild durch einen mehrkomponentigen Aufbau eines Motorträgers zu erreichen.
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Häufig kommen als Hitzeschutzschilde Bleche zum Einsatz, die dünn und/oder mehrlagig ausgebildet sind und auf der Brennkraftmaschine angeordnet und insbesondere mit der Brennkraftmaschine verschraubt werden. Ein Beispiel für eine solche Maßnahme als Hitzeschild ist aus der
US 5,958,603 A bekannt. Nachteilig bei solchen Hitzeschutzschilden ist insbesondere, dass der Hitzeschutzschild an die Form der Brennkraftmaschine angepasst werden muss. Zudem muss der Hitzeschutzschild ausreichend sicher mit der Brennkraftmaschine verbunden werden, was zu einer entsprechend aufwändigen und kostenintensiven Verbindung des Hitzeschutzschildes mit der Brennkraftmaschine führt.
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Aus der
WO 2006/071782 A2 ist es bekannt, zum Schutz eines Körpers vor Wärmeabstrahlung, diesen Körper mit einer wärmereflektierenden Schicht aus Faserverbund oder Vlies zu umgeben, wobei die Schicht mit Hilfe von Verbindungselementen an dem vor der Wärmestrahlung zu schützenden Körper befestigt wird. Nachteilig hierbei ist die aufwändige Verbindung der Schicht mit dem Körper sowie eine unzureichende Anpassung der Schicht an den Körper, so dass insbesondere Bauraum verloren geht.
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Nachteilig bei vorstehend erwähnten Arten des Hitzeschutzschildes ist ferner, dass Schwingungen bzw. Vibrationen von mit dem Hitzeschutzschild verbundenen Körper, also insbesondere der Brennkraftmaschine, auf den Hitzeschutzschild übertragen werden, so dass der Hitzeschutzschild ebenfalls zu schwingen bzw. vibrieren beginnt. Diese Schwingungen und Vibrationen des Hitzeschutzschildes führen einerseits zu einer Geräuschentwicklung, die es insbesondere aus Komfortgründen zu unterdrücken gilt. Andererseits können die Vibrationen zu Beschädigungen, insbesondere Rissen, des Hitzeschutzschildes führen, die insbesondere in Verbindungspunkten zwischen dem Hitzeschutzschild und dem Körper auftreten. Auch können durch Schwingungsmoden des Hitzeschutzschildes entsprechende Schwingungen entstehen, die zu unerwünschten Geräuschentwicklungen und Beschädigungen führen können. Die Unterdrückung der Schwingungen und Vibrationen, insbesondere eine Dämpfung der Übertragung der Schwingungen und Vibrationen, erfordert hierbei aufwändige und kostspielige Maßnahmen. So ist es beispielsweise bekannt, einen solchen Hitzeschutzschild vom zugehörigen Körper zu entkoppeln. Hierzu kommen in der Verbindung zwischen dem Hitzeschild und dem Körper Lagerungen aus Gummi oder Drahtgeflechte zum Einsatz. Auch ist es bekannt, ein Hitzeschutzblech zu Perforieren, wobei hierzu insbesondere mikroperforierte Bleche zum Einsatz kommen. Eine solche Perforation erhöht hierbei die Herstellungskosten des Hitzeschutzschildes. Zudem wird der Schutz gegen die Hitze durch die Perforation zumindest reduziert. Auch ist es bekannt, mehrlagige Metallbleche zu verwenden und zwischen den einzelnen Lagen Mineralien vorzusehen, was ebenfalls die Herstellungskosten des Hitzeschutzschildes sowie dessen Gewicht erheblich steigert.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für einen Hitzeschutzschild für einen wärmeabstrahlenden Körper, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, eine verbesserte oder zumindest alternative Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine wirtschaftlichere Realisierung und/oder einen verbesserten Schutz vor Schwingungsübertragungen auszeichnet.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, einen Hitzeschutzschild für einen wärmeabstrahlenden Körper aus einer Stützstruktur und einer Gewebemembran zusammenzusetzen. Dabei dient die Stützstruktur insbesondere der Verbindung des Hitzeschutzschildes mit einem zugehörigen Körper, während die Gewebemembran insbesondere dem Schutz vor Wärmeabstrahlung und/oder der Dämpfung von Schwingungen bzw. Vibrationen dient. Durch eine solche Ausgestaltung des Hitzeschutzschildes ist eine Verbindung des Hitzeschutzschildes mit dem zugehörigen Körper vereinfacht, so dass der Hitzeschutzschild insgesamt wirtschaftlicher und/oder kostengünstiger realisiert werden kann. Zudem gewährleistet die Gewebemembran einen ausreichenden Schutz vor Vibrationen sowie Wärmeabstrahlung, so dass der Hitzeschutzschild einen entsprechend ausreichenden Schutz vor Hitze und/oder Dämpfung von Vibrationen bzw. Schwingungen bietet. Dem Erfindungsgedanken entsprechend ist die Stützstruktur komplementär zum Körper ausgebildet, mit dem er zu verbinden ist. Hierdurch wird eine möglichst bauraumsparende Ausgestaltung des Hitzeschutzschildes ermöglicht und/oder die Verbindung des Hitzeschutzschildes mit dem Körper vereinfacht. Dabei weist die Stützstruktur zumindest zwei, vorzugsweise drei oder mehr, Streben auf, wobei zumindest zwei der Streben von einander beabstandet angeordnet sind. In der Folge begrenzen diese Streben eine Fläche. Dabei füllt eine solche Gewebemembran zumindest eine solche Fläche wenigstens teilweise. Bevorzugt ist es jedoch, wenn eine solche Fläche von wenigstens einer solchen Gewebemembran gänzlich gefüllt ist. In der Folge kommt es zu einem verbesserten Schutz vor Wärmeabstrahlung bzw. Hitze. Dabei ist die Gewebemembran von der Stützstruktur gehalten. Das heißt, dass die Gewebemembran von wenigstens einer solchen Strebe gehalten ist.
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Die Gewebemembran ist vorzugsweise ausschließlich von der Stützstruktur gehalten. Das heißt, dass die Gewebemembran nicht zwangsläufig mit dem Körper verbunden wird. In der Folge kommt es zu einer vereinfachten Verbindung bzw. Montage des Hitzeschutzschildes am Körper, weil die Montage bzw. Verbindung des Hitzeschutzschildes am Körper über die Stützstruktur, insbesondere über wenigstens eine solche Strebe, erfolgt. Zum Verbinden bzw. zur Montage des Hitzeschutzschildes mit/an dem Körper kann eine beliebige Verbindungs- bzw. Montageart zum Einsatz kommen.
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Bevorzugt sind Ausgestaltungen, bei denen die Fläche zwischen zwei solchen Streben mit Ausnahme der Gewebemembran frei ist. Das heißt, dass in der Fläche zwischen den zwei Streben ausschließlich die Gewebemembran angeordnet ist. Hierdurch werden eine möglichst kostengünstige Herstellung des Hitzeschutzschildes und/oder ein verbesserter Schutz vor Hitze realisiert. Auch lässt sich hierdurch eine bessere Dämpfung von Vibrationen bzw. Schwingungen erzielen.
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Die Streben der Stützstruktur können auf beliebige Art realisiert sein. Bevorzugt sind dabei Varianten, bei denen die Streben aus einem metallhaltigen Werkstoff hergestellt sind. Vorstellbar ist es insbesondere, die Streben aus einem Blech herzustellen. Dabei werden die Streben zur komplementären Ausbildung zum Körper geformt bzw. umgeformt. In der Folge ist eine einfache und kostengünstige Ausgestaltung der Stützstruktur realisiert, die zudem hitzeunempfindlich ist.
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Die Gewebemembran ist, wie vorstehend erwähnt, von der Stützstruktur gehalten. Hierzu ist es vorstellbar, dass die Gewebemembran mit der Stützstruktur mechanisch verbunden ist. Die Gewebemembran kann auch beispielsweise formschlüssig oder stoffschlüssig mit der Stützstruktur verbunden sein.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen ist die Gewebemembran an der Stützstruktur eingeklemmt. Besonders vorteilhaft ist dies dadurch realisiert, dass die Gewebemembran zwischen den Streben eingeklemmt ist. Hierdurch werden insbesondere vorteilhafte Eigenschaften bezüglich der Dämpfung von Schwingungen und Vibrationen erzielt, die dadurch verbessert werden können, wenn die Stützen umgeformt und insbesondere als Bleche ausgebildet sind.
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Der Hitzeschutzschild kann prinzipiell an einem wärmeabstrahlenden Körper zum Schutz anderer Körper bzw. Komponenten angebracht werden. Vorstellbar ist jedoch auch, den Hitzeschutzschild an einem vor Wärmeabstrahlung zu schützenden Körper anzubringen, um diesen Körper zu schützen.
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Prinzipiell kann der Hitzeschutzschild in einer beliebigen Anwendung und/oder in einem beliebigen Bereich zum Einsatz kommen. Dabei ist es insbesondere möglich, den Hitzeschutzschild in einem Kraftfahrzeug einzusetzen. Hierbei ist es vorstellbar, den Hitzeschutzschild an eine Brennkraftmaschine anzuordnen, so dass die Brennkraftmaschine umgebende Komponenten des Kraftfahrzeugs von der von der Brennkraftmaschine abstrahlenden Wärme geschützt werden. Bei weiteren Varianten kann der Hitzeschutzschild zum Schutz vor anderen wärmestrahlenden Körper in einem Fahrzeug eingesetzt werden. Hierzu zählen insbesondere abgasführende, Körper in einem Fahrzeug, wie beispielsweise Abgaskrümmer, Abgasturbolader, Katalysatoren sowie Abgasanlagen.
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Bei vorteilhaften Varianten weist die Stützstruktur wenigstens zwei solche Flächen auf, die quer zueinander verlaufen. Dabei ist es vorstellbar, dass wenigstens zwei solche Flächen, insbesondere alle Flächen, der Stützstruktur von einer einzigen solchen Gewebemembran gefüllt sind. In der Folge sind zur Herstellung des Hitzeschutzschildes möglichst wenige Komponenten notwendig, wodurch die Herstellung vereinfacht und kostengünstiger ist.
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Die Gewebemembran zeichnet sich insbesondere durch ihre hitzebeständige Eigenschaft auf. Somit ist die Lebensdauer des Hitzeschutzschildes verlängert und ein ausreichender Hitzeschutz gewährleistet.
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Bevorzugt ist es ferner, wenn die Stützstruktur, insbesondere die Streben, steifer ausgebildet sind als die Gewebemembran. In der Folge ist der Hitzeschutzschild aus der steifen Stützstruktur und der weniger steifen, insbesondere weichen, Gewebemembran zusammengesetzt. In der Kombination wird einerseits eine Gewichtsreduzierung des Hitzeschutzschildes erreicht. Andererseits wird eine verbesserte Dämpfung von Schwingungen bzw. Vibrationen erreicht. Insbesondere werden hierdurch unvorteilhafte Eigenschwingungen des Hitzeschutzschildes vermieden.
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Alternativ oder zusätzlich ist es bevorzugt, wenn die Gewebemembran flexibler ausgebildet ist als die Stützstruktur. Die flexible Ausgestaltung der Gewebemembran erlaubt eine entsprechende einfache Anpassung an den zugehörigen Körper. Zudem führt die flexible Ausgestaltung der Gewebemembran zu verbesserten Dämpfungseigenschaften von Schwingungen bzw. Vibrationen. Insbesondere werden hierdurch hochfrequente Schwingungen und Vibrationen besser gedämpft. Die Gewebemembran kann prinzipiell aus jedem beliebigen Material hergestellt sein, sofern sie hitzebeständig ist. Die Gewebemembran kann beispielsweise aus einem Faserverbundwerkstoff, insbesondere aus glasfaserverstärktem Verbundwerkstoff, hergestellt sein.
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Die Herstellung des Hitzeschutzschildes kann auf beliebige Weise realisiert sein. Insbesondere kann die Halterung der Gewebemembran an der Stützstruktur, wie vorstehend erwähnt, beliebig ausgestaltet sein.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen ist die Gewebemembran von dem metallhaltigen Werkstoff umspritzt, der die zugehörigen Streben bildet. Hierdurch sind eine einfache und kostengünstige Herstellung des Hitzeschutzschildes sowie eine vorteilhafte und stabile Halterung der Gewebemembran an der Strebe bzw. der Stützstruktur realisiert. Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn die Gewebemembran im Bereich der zugehörigen Streben perforiert ist und zur Ausbildung der Streben von einem metallhaltigen Werkstoff umspritzt wird. Die Perforation der Gewebemembran im Bereich der zugehörigen Streben erlaubt hierbei eine verbesserte Halterung der Gewebemembran an den zugehörigen Streben.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden, Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Dabei zeigen, jeweils schematisch:
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1 eine räumliche Ansicht eines wärmeabstrahlenden Körpers,
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2 eine räumliche Ansicht eines Hitzeschutzschildes,
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3 eine räumliche Ansicht einer Stützstruktur des Hitzeschutzschildes.
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1 zeigt einen wärmeabstrahlenden Körper 1, dessen äußere Kontur zu sehen ist. Der wärmeabstrahlende Körper 1 kann beispielsweise Bestandteil eines hier nicht gezeigten Kraftfahrzeugs sein. Insbesondere kann der wärmeabstrahlende Körper 1 eine Brennkraftmaschine 1' des Kraftfahrzeugs sein. Der Körper 1 wird im Betrieb heiß und strahlt Wärme ab. Daher ist insbesondere bei wärme- bzw. hitzeempfindlichen angrenzenden bzw. sich in der Nähe befindenden Komponenten ein Schutz vor der Hitze bzw. Wärmeabstrahlung des Körpers 1 notwendig.
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In 2 ist ein Hitzeschutzschild 2 dargestellt. Der Hitzeschutzschild 2 weist eine Stützstruktur 3 auf, die in 3 gesondert dargestellt ist. Zudem weist der Hitzeschutzschild 2 wenigstens eine Gewebemembran 4 auf, die in 2 schraffiert dargestellt ist. Dabei geht aus den 2 und 3 hervor, dass der Hitzeschutzschild 2, insbesondere die Stützstruktur 3, komplementär zum Körper 1 ausgebildet ist, derart, dass der Hitzeschutzschild 2 auf dem Körper 3 angeordnet werden kann und diesen im Wesentlichen deckungsgleich abdeckt. Zur Montage des Hitzeschutzschildes 2 am Körper 3 sind am Hitzeschutzschild 2 Verbindungsabschnitte 5 vorgesehen, die an der Stützstruktur 3 realisiert sind und mit zugehörigen Montagebereichen 6 des Körpers 1 zusammenwirken, um den Hitzeschutzschild 2 am Körper 1 zu montieren. Wie aus den 1 bis 3 hervorgeht, weist der jeweilige Montageabschnitt 5 des Hitzeschutzschildes 2 bzw. der jeweilige Montagebereich 6 des Körpers 1 eine Öffnung 7 auf, so dass der Hitzeschutzschild 2 am Körper 1 anschraubbar ist.
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In 3 ist zu erkennen, dass die Stützstruktur 3 mehrere Streben 8 aufweist, wobei wenigstens zwei solche Streben 8 eine Fläche 9 wenigstens bereichsweise begrenzen. Dabei sind in den 2 und 3 jeweils sieben solche Flächen 9 zu sehen. Betrachtet man die in 3 dargestellte Stützstruktur 3, so ist zu erkennen, dass die Flächen 9 frei sind. In diesen Flächen 9 ist, wie in 2 dargestellt, zur Ausbildung des Hitzeschutzschildes 2 wenigstens eine solche Gewebemembran 4 angeordnet. Dabei ist es vorstellbar, dass alle Flächen 9 von einer solchen Gewebemembran 4 gefüllt sind, welche entsprechend ausgebildet, insbesondere geformt ist. Vorstellbar ist es auch, dass der Hitzeschutzschild 2 wenigstens zwei solche Gewebemembranen 4 aufweist, die jeweils wenigstens eine solche Fläche 9 zumindest teilweise füllen.
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Die Stützstruktur 3 ist, wie in den 2 und 3 erkennbar ist, in dem jeweiligen Verbindungsabschnitt 5 massiv ausgebildet. Ansonsten weist die Stützstruktur 3 die Streben 8 auf, welche jeweils aus einem Blech 10 hergestellt und zur komplementären Ausbildung zum Körper 1 umgeformt sind.
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Die Gewebemembran 4 ist aus einem hitzebeständigen Material, beispielsweise faserverstärktem Verbundwerkstoff, hergestellt. Zudem ist die Gewebemembran 4 flexibel ausgebildet, so dass sie die Form der jeweiligen Fläche 9 bzw. des Körpers 1 annehmen kann. Die Gewebemembran 4 ist aus einem weichen Werkstoff hergestellt, so dass hierdurch eine möglichst effektive Dämpfung von durch den Körper 1 verursachten Schwingungen und Vibrationen gewährleistet ist. Insbesondere ist die Gewebemembran 4 deutlich weicher als die Stutzstruktur 3, insbesondere als die Streben 8, so dass der Hitzeschutzschild 2 insgesamt die steife Stützstruktur 3 bzw. Streben 8 sowie die flexible und weiche Gewebemembran 4 aufweist. Hierdurch werden insbesondere hochfrequente Schwingungen bzw. Vibrationen wirksam gedämpft.
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Die Gewebemembran 4 wird von der Stützstruktur 3 gehalten. Das heißt, dass die Gewebemembran 4 nicht am Körper 1 befestigt ist. Hierzu kann die Gewebemembran 4 beispielsweise an zwei solchen Streben 8 geklemmt sein. Vorstellbar ist es auch, dass die Gewebemembran 4 im Bereich der Streben 8 perforiert und von einem metallhaltigen Werkstoff zur Ausbildung der Streben 8 umspritzt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009031335 A1 [0003]
- US 5958603 A [0004]
- WO 2006/071782 A2 [0005]
