DE102014213540A1 - heat shield - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hitzeschild zum Abschirmen eines Gegenstandes gegen Hitze und/oder Schwingungen wie beispielsweise Schall. Derartige Hitzeschilde werden beispielsweise zur Abschirmung heißer Teile eines Verbrennungsmotors, beispielsweise in Kraftfahrzeugen, eingesetzt. Besonders heiße Bauteile eines derartigen Verbrennungsmotors liegen im Bereich des Abgasstranges vor. Benachbart zu derartigen heißen Bauteilen können temperaturempfindliche Bauteile oder Aggregate angeordnet sein, die durch das erfindungsgemäße Hitzeschild vor unzulässiger Erwärmung geschützt werden. Derartige Hitzeschilde verbessern weiterhin gegebenenfalls auch den Schallschutz. The present invention relates to a heat shield for shielding an article against heat and / or vibrations such as sound. Such heat shields are used for example for shielding hot parts of an internal combustion engine, for example in motor vehicles. Particularly hot components of such an internal combustion engine are present in the region of the exhaust line. Adjacent to such hot components temperature-sensitive components or units may be arranged, which are protected by the heat shield according to the invention against inadmissible heating. If necessary, such heat shields also improve the sound insulation.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hitzeschild zum Abschirmen eines Gegenstandes gegen Hitze und/oder Schwingungen wie beispielsweise Schall. Derartige Hitzeschilde werden beispielsweise zur Abschirmung heißer Teile eines Verbrennungsmotors, beispielsweise in Kraftfahrzeugen, eingesetzt. Besonders heiße Bauteile eines derartigen Verbrennungsmotors liegen im Bereich des Abgasstranges vor. Benachbart zu derartigen heißen Bauteilen können temperaturempfindliche Bauteile oder Aggregate angeordnet sein, die durch das erfindungsgemäße Hitzeschild vor unzulässiger Erwärmung geschützt werden. Derartige Hitzeschilde verbessern weiterhin gegebenenfalls auch den Schallschutz. The present invention relates to a heat shield for shielding an article against heat and / or vibrations such as sound. Such heat shields are used for example for shielding hot parts of an internal combustion engine, for example in motor vehicles. Particularly hot components of such an internal combustion engine are present in the region of the exhaust line. Adjacent to such hot components temperature-sensitive components or units may be arranged, which are protected by the heat shield according to the invention against inadmissible heating. If necessary, such heat shields also improve the sound insulation.
Üblicherweise sind derartige Hitzeschilde dreidimensional verformte Strukturbauteile, die an einem wärmeführenden Bauteil befestigt sind. Die dreidimensionale Form ergibt sich dabei üblicherweise aus der Form der wärmeführenden Bauteile und deren Abstand zu benachbarten Bauteilen. Usually, such heat shields are three-dimensionally deformed structural components that are attached to a heat-conducting component. The three-dimensional shape usually results from the shape of the heat-conducting components and their distance from adjacent components.
Das Hitzeschild besteht dabei in seiner Grundform aus einer oder mehreren flachen, metallischen Lagen. Diese Lagen erstrecken sich in zwei Richtungen deutlich weiter als in der dritten Richtung, sodass diese zwei Richtungen eine Lagenebene definieren. Zur Herstellung des dreidimensionalen Hitzeschildes werden die ebenen metallischen (Bleche) Lagen dreidimensional in die Endform des Hitzeschildes verformt. Das Hitzeschild kann auch aus zwei oder mehr Lagen bestehen, wobei ggf. neben oder zwischen den Lagen eine Isolationsschicht angeordnet sein kann. Als Isolationsschicht eignen sich hier partikelbasierte Isolationsschichten oder temperaturstabile Pappen oder Vliese, beispielsweise Glasfaser- oder Mineralvliese und dergleichen. The heat shield consists in its basic form of one or more flat, metallic layers. These layers extend significantly further in two directions than in the third direction, so that these two directions define a ply plane. To produce the three-dimensional heat shield, the planar metallic (sheet) layers are three-dimensionally deformed into the final shape of the heat shield. The heat shield can also consist of two or more layers, it being possible for an insulation layer to be arranged next to or between the layers. Suitable insulation layers here are particle-based insulating layers or temperature-stable boards or nonwovens, for example glass fiber or mineral nonwovens and the like.
Das Hitzeschild wird dabei üblicherweise an mindestens zwei, meist jedoch mindestens drei Punkten an einem benachbarten Bauteil befestigt. Diese Befestigung erfolgt herkömmlicherweise über eine Schraubverbindung. Um die Montage zu vereinfachen wird von den meisten Fahrzeugherstellern erwartet, dass das Hitzeschild bereits mit vormontierten Befestigungsmitteln zur Montage angeliefert wird. Aufgrund der dreidimensionalen Grundform des Hitzeschilds werden bei der Montage häufig nicht sämtliche Schrauben parallel zueinander eingeführt, vielmehr können sich an verschiedenen Befestigungspunkten unterschiedliche Einführrichtungen der Schrauben ergeben. Stehen die Schrauben dabei vor Montage über, können sie eine einfache Montage verhindern, da sie bereits die korrekte Positionierung des Hitzeschilds verhindern bzw. sperren. The heat shield is usually attached to at least two, but usually at least three points on an adjacent component. This attachment is conventionally via a screw connection. To simplify assembly, most vehicle manufacturers are expected to ship the heat shield with pre-assembled fasteners for assembly. Due to the three-dimensional basic shape of the heat shield not all screws are often inserted parallel to each other during assembly, but different insertion directions of the screws may result at different attachment points. If the bolts are over before assembly, they can prevent easy installation, since they already prevent or block the correct positioning of the heat shield.
Für die Wärmeabschirmung und den Schallschutz sind gerade diejenigen Punkte besonders kritisch, an denen das Hitzeschild an dem benachbarten Bauteil befestigt ist. Ohne geeignete Schalltrennung zwischen der Schraube, die starr mit dem Bauteil gekoppelt ist, und dem Hitzeschild würden sowohl Wärme als auch Schwingungen von dem Bauteil auf das Hitzeschild übertragen werden. Daher werden gewöhnlich zwischen dem Hitzeschild und der Schraube Dämpfungselemente eingesetzt, die den Wärmeübergang und die Übertragung von Schwingungen zwischen der Schraube und dem Hitzeschild dämpfen sollen. For heat shielding and sound insulation, precisely those points are particularly critical to which the heat shield is attached to the adjacent component. Without proper sound separation between the screw rigidly coupled to the component and the heat shield, both heat and vibration would be transferred from the component to the heat shield. Therefore, damping elements are usually used between the heat shield and the screw, which are intended to dampen the heat transfer and the transmission of vibrations between the screw and the heat shield.
Insgesamt weist ein Befestigungspunkt eines Hitzeschildes an dem benachbarten Bauteil daher eine komplexe Struktur mit mehreren Einzelteilen auf. Eine derartige aufwendige Konstruktion verursacht jedoch sowohl in der Herstellung als auch bei der Montage einen hohen Aufwand und hohe Kosten. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Hitzeschild zur Verfügung zu stellen, das in weitestgehend vormontiertem Zustand geliefert und mit minimalem Aufwand montiert werden kann. Overall, an attachment point of a heat shield on the adjacent component therefore has a complex structure with several individual parts. However, such a complex construction causes both in production and during assembly a high cost and high costs. Object of the present invention is therefore to provide a heat shield available, which can be delivered in a largely pre-assembled state and mounted with minimal effort.
Diese Aufgabe wird durch das Hitzeschild nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Hitzeschildes werden in den abhängen Ansprüchen gegeben. This object is achieved by the heat shield according to claim 1 or claim 2. Advantageous developments of the heat shield according to the invention are given in the dependent claims.
In einer ersten Variante weist das erfindungsgemäße Hitzeschild zur Abschirmung heißer Bereiche mindestens eine metallische Lage auf. Diese metallische Lage weist an einer Stelle, an der das Hitzeschild an einem benachbarten Bauteil befestigt werden soll, eine Durchgangsöffnung auf, die ein Befestigungselement aufnehmen kann oder gegebenenfalls enthält. Befestigungselemente können dabei insbesondere Schrauben oder Stifte sein. In a first variant, the heat shield according to the invention has at least one metallic layer for shielding hot regions. This metallic layer has, at a point at which the heat shield is to be fastened to an adjacent component, a passage opening which can receive or optionally contain a fastening element. Fasteners may be in particular screws or pins.
An der metallischen Blechlage ist nun ein Halteelement angeordnet. Das Halteelement weist einen Haltebereich auf, an dem es räumlich an der metallischen Blechlage festgelegt ist. Ausgehend von dem Haltebereich erstreckt sich ein Biegebereich als Verbindungsbereich bis zu einem Aufnahmebereich. Der Aufnahmebereich ist mit einer Durchgangsöffnung versehen, durch die das oben erwähnte Befestigungselement durchgeführt werden kann oder durchgeführt ist. Der Biegebereich, der den Haltebereich und den Aufnahmebereich verbindet, ist federnd umbiegbar, vorteilhafterweise um mindestens 150° oder noch bevorzugter um mindestens 180°. Das Halteelement weist folglich eine Struktur auf, die voneinander beabstandet einen Haltebereich und einen Aufnahmebereich aufweist. At the metal sheet layer, a holding element is now arranged. The holding element has a holding region on which it is fixed spatially to the metallic sheet-metal layer. Starting from the holding area, a bending area extends as a connecting area up to a receiving area. The receiving area is provided with a passage opening through which the above-mentioned fastening element can be performed or carried out. The bending area, which connects the holding area and the receiving area, is resiliently bendable, advantageously by at least 150 ° or more preferably by at least 180 °. The holding member thus has a structure spaced from each other having a holding portion and a receiving portion.
In einer zweiten Variante weist das erfindungsgemäße Hitzeschild zur Abschirmung heißer Bereiche ebenfalls mindestens eine metallische Lage auf. Wiederum weist diese metallische Lage an einer Stelle, an der das Hitzeschild an einem benachbarten Bauteil befestigt werden soll, eine Durchgangsöffnung auf, in der ein Befestigungselement aufgenommen ist. Auch hier kommen insbesondere Schrauben oder Stifte als Befestigungselemente in Frage. In a second variant, the heat shield according to the invention for shielding hot areas also has at least one metallic layer. Again, this metallic layer at a point where the heat shield on a adjacent component to be attached, a through hole, in which a fastener is received. Again, in particular screws or pins as fasteners in question.
An der metallischen Blechlage ist nun wiederum ein Halteelement angeordnet. Das Halteelement weist einen Haltebereich auf, an dem es räumlich an der metallischen Blechlage festgelegt ist. Ausgehend von dem Haltebereich erstreckt sich ein Biegebereich als Verbindungsbereich bis zu einem Aufnahmebereich. Der Aufnahmebereich ist mit einer Durchgangsöffnung versehen, durch die das oben erwähnte Befestigungselement durchgeführt ist. Der Biegebereich, der den Haltebereich und den Aufnahmebereich verbindet, ist federnd umgebogen, vorteilhafterweise um mindestens 150° oder noch bevorzugter um mindestens 180°. Das Halteelement weist folglich eine Struktur auf, die voneinander beabstandet einen Haltebereich und einen Aufnahmebereich aufweist, die über das Befestigungselement und den Biegebereich miteinander verbunden sind. Gleichzeitig legt das Halteelement das Befestigungselement am Hitzeschild fest. At the metallic sheet metal layer, in turn, a holding element is arranged. The holding element has a holding region on which it is fixed spatially to the metallic sheet-metal layer. Starting from the holding area, a bending area extends as a connecting area up to a receiving area. The receiving area is provided with a passage opening through which the above-mentioned fastening element is performed. The bending region which connects the holding region and the receiving region is resiliently bent over, advantageously by at least 150 ° or even more preferably by at least 180 °. The holding member thus has a structure spaced from each other has a holding portion and a receiving portion, which are connected to each other via the fastening element and the bending region. At the same time, the holding element fixes the fastening element on the heat shield.
Die erste Variante kann dabei durch das Einführen des Befestigungselements und Umbiegen des Biegebereichs in die zweite Variante überführt werden. The first variant can be transferred by the insertion of the fastener and bending the bending region in the second variant.
Bevorzugterweise weist der Biegebereich des Halteelementes im nichtmontierten Zustand des Hitzeschildes aber nach Umbiegen des Biegebereichs, Einführen des Befestigungselements und Wegnahme der die Umbiegung verursachenden äußeren Kraft eine Vorspannung auf, die das Befestigungselement von der dem abzuschirmenden heißen Bereich zugewandten oder zuzuordnenden Oberfläche des Hitzeschildes weg drückt. Die Vorspannung wird durch die Federeigenschaften des Halteelements in Wechselwirkung mit dem durchgeführten Befestigungselement verursacht. Dadurch steht das Befestigungselement nicht über diejenige Oberfläche des Hitzeschildes und/oder des Halteelementes vor, die dem abzuschirmenden heißen Bereich zugewandt bzw. zugeordnet ist. Dies stellt sicher, dass das Befestigungselement bzw. mehrere Befestigungselemente die Positionierung des Hitzeschilds bei seiner Befestigung nicht behindert bzw. behindern. Preferably, the bending region of the holding element in the non-mounted state of the heat shield but after bending the bending area, inserting the fastener and removing the bending force causing external force on a bias that presses the fastener from the hot area to be shielded or assigned surface of the heat shield away. The bias is caused by the spring characteristics of the retainer in interaction with the fastener being made. As a result, the fastening element does not project beyond that surface of the heat shield and / or the retaining element which faces or is assigned to the hot area to be shielded. This ensures that the fastening element or a plurality of fastening elements does not hinder or hinder the positioning of the heat shield when it is fastened.
Besonders vorteilhaft ist der Biegebereich oder das gesamte Halteelement als Metallstreifen einer Blechlage ausgebildet. In diesem Falle ist der Biegebereich aufgrund der Biegbarkeit des Blechstreifens umbiegbar oder federnd umgebogen. Der Metallstreifen weist dabei, abgesehen von geringen durch die Umformung entstehenden Aufdickungen keinerlei beabsichtigte Dickenänderungen auf, so dass er im Wesentlichen durchgängig dieselbe Blechstärke aufweist. Mit anderen Worten ändert sich die Dicke des Blechstreifens und somit des Halteelements über seinen Verlauf vorteilhafterweise um weniger als 0,04 mm, im Falle von Präzisionsband um weniger als 0,025 mm, ändert sich also um weniger als das Doppelte der Herstelltoleranz der Blechstärke. Der Blechstreifen weist dabei vorteilhafterweise nur Umformungen auf, ist jedoch als solcher nicht in sich gefügt. Um das Verpressen des Biegebereichs zu vereinfachen oder gezielt zu lenken, kann dieser jedoch mit Vorverformungen versehen sein, die aber keine wesentlichen Dickenänderungen, sondern Auslenkungen darstellen. Particularly advantageously, the bending region or the entire holding element is designed as a metal strip of a sheet metal layer. In this case, the bending region is bendable or resiliently bent due to the flexibility of the metal strip. The metal strip has, apart from small thickening resulting from the deformation no intentional changes in thickness, so that it has substantially the same sheet thickness throughout. In other words, the thickness of the sheet metal strip and thus of the holding member over its course advantageously changes by less than 0.04 mm, in the case of precision tape by less than 0.025 mm, so changes by less than twice the manufacturing tolerance of the plate thickness. The metal strip has advantageously only transformations, but is not added as such in itself. In order to simplify the pressing of the bending area or to direct targeted, but this can be provided with pre-deformations, but represent no significant changes in thickness, but deflections.
Das Halteelement und das Befestigungselement werden dabei bevorzugt jeweils von derselben Oberfläche am Hitzeschild angebracht bzw. aufgenommen. The holding element and the fastening element are preferably mounted or received in each case from the same surface on the heat shield.
Im montierten Zustand der Schraube an dem Hitzeschild ist der Biegebereich also so umgebogen, dass das Befestigungselement, beispielsweise die Schraube, die Durchgangsöffnung des Aufnahmebereichs und weiter die Durchgangsöffnung der metallischen Blechlage durchdringt. In the mounted state of the screw on the heat shield, the bending region is thus bent over so that the fastening element, for example the screw, penetrates through the through opening of the receiving region and further through the through opening of the metallic sheet metal layer.
Der mindestens eine Biegebereich des Halteelements ist federnd ausgeführt, so dass der Biegewinkel bei Beaufschlagung mit Kraft vergrößert wird. Hierbei werden der mindestens eine Haltebereich und der Aufnahmebereich aneinander angenähert. Der Winkel zwischen der Ebene der Durchgangsöffnung des Aufnahmebereichs und der Ebene des Haltebereichs verringern sich dabei, wobei sich die Erstreckung des Aufnahmebereichs parallel zur Ebene der Durchgangsöffnung vergrößert und der für die Einführung des Befestigungsmittels orthogonal zur Durchgangsöffnung im Aufnahmebereich zur Verfügung stehende Durchgangsbereich sich vergrößert. Die Einführung des Befestigungsmittels wird also durch Beaufschlagung des Halteelements mit Kraft in Richtung des Aufnahmebereichs vereinfacht bzw. in manchen Fällen überhaupt erst ermöglicht. The at least one bending region of the retaining element is resilient, so that the bending angle is increased when subjected to force. Here, the at least one holding area and the receiving area are approximated to each other. The angle between the plane of the passage opening of the receiving area and the plane of the holding area is reduced, wherein the extent of the receiving area increases parallel to the plane of the passage opening and increases the passage area available for the introduction of the fastening means orthogonal to the passage opening in the receiving area. The introduction of the fastening means is thus simplified by applying the retaining element with force in the direction of the receiving area or in some cases even made possible.
Da der Biegebereich des Halteelements federnd ausgeführt ist, versucht dieser, wenn er nicht mit Kraft beaufschlagt wird, den Biegewinkel zu verringern. Dadurch kommt es, wenn das Halteelement nach Verpressen zurückfedert, zwischen der inneren Kante der Durchgangsöffnung im Aufnahmebereich und dem Befestigungselement, vorteilhafterweise dem Gewinde einer Schraube, zu einer Verkantung, sodass das Befestigungselement in dem Aufnahmebereich und in der Durchgangsöffnung der metallischen Lage gehalten wird. Die Länge des Halteelements bzw. seines mindestens einen Biegebereichs und das Befestigungselement, z.B. die Länge der Schraube, sind dabei vorzugsweise so ausgebildet bzw. aufeinander abgestimmt, dass das Befestigungselement, z.B. die Schraube, im nicht-befestigten Zustand des Hitzeschildes, insbesondere im Zustand des Halteelements, bei dem keine äußeren Kräfte auf das Halteelement einwirken, nicht oder nur unwesentlich (z.B. ≤ 5 mm, vorteilhafterweise ≤ 1 mm) über die dem heißen Bereich zugewandte Oberfläche des Hitzeschildes oder des Halteelementes, insbesondere die dem Schraubenkopf entgegengerichtete Oberfläche des Hitzeschilds übersteht. Since the bending region of the retaining element is designed to be resilient, this tries when it is not acted upon with force to reduce the bending angle. As a result, when the retaining element springs back after compression, between the inner edge of the passage opening in the receiving area and the fastening element, advantageously the thread of a screw, to a tilting, so that the fastening element is held in the receiving area and in the passage opening of the metallic layer. The length of the retaining element or its at least one bending region and the fastening element, for example the length of the screw, are preferably designed or matched to one another in such a way that the fastening element, for example the screw, in the non-metallic fastened state of the heat shield, in particular in the state of the holding element, in which no external forces acting on the holding element, not or only slightly (eg ≤ 5 mm, advantageously ≤ 1 mm) over the hot area facing surface of the heat shield or the holding element, in particular protrudes the screw head opposing surface of the heat shield.
Diese erfindungsgemäße Ausführung des Hitzeschildes ermöglicht es, das Befestigungselement, insbesondere eine Schraube, an dem Hitzeschild verliersicher vorzumontieren und dabei gleichzeitig ein Überstehen des freien Endes des Schraubenschafts über die Montageoberfläche des Hitzeschilds zu vermeiden. Hierdurch lässt sich das Hitzeschild ohne Störung durch vorstehende Schrauben in seine Montageposition bringen. This embodiment of the heat shield according to the invention makes it possible to pre-assemble the fastening element, in particular a screw, to the heat shield in a captive manner and at the same time to avoid overhanging the free end of the screw shank via the mounting surface of the heat shield. As a result, the heat shield can be brought into its mounting position without interference by protruding screws.
Bevorzugt ist das Halteelement als länglicher Blechstreifen ausgeführt. Vorteilhafterweise wird der Biegebereich schmaler ausgeführt als der Haltebereich und der Aufnahmebereich, sodass bei Durchbiegung des Halteelements die Biegung im Wesentlichen im Biegebereich erfolgt, da dieser eine geringere Steifigkeit aufweist. Der Biegebereich kann weiterhin vorteilhafterweise in seinem mittleren Bereich leicht verbreitert sein, dies führt zu einer Vergleichmäßigung der Biegung und verhindert das Abknicken des Biegebereichs. Eine stärkere Verbreiterung ermöglicht es – beispielsweise, wenn zwischen dem Haltebereich und dem Aufnahmebereich ein Dämpfungselement angeordnet ist – den Biegebereich in seinem mittleren Abschnitt einigermaßen parallel zu dem Befestigungselement entlang des Dämpfungselementes zu führen. Preferably, the holding element is designed as an elongated sheet metal strip. Advantageously, the bending region is made narrower than the holding region and the receiving region, so that upon deflection of the holding element, the bending takes place substantially in the bending region, since this has a lower rigidity. The bending region can furthermore advantageously be widened slightly in its middle region, this leads to a homogenization of the bending and prevents the bending region from bending off. A stronger broadening makes it possible, for example, if a damping element is arranged between the holding region and the receiving region, to guide the bending region in its middle section somewhat parallel to the fastening element along the damping element.
In einer ersten vorteilhaften Ausführungsform enthält das Halteelement nur einen Aufnahmebereich, einen Haltebereich und einen Biegebereich. Im gebogenen Zustand ergibt sich dabei ein U-förmiges Halteelement. Bevorzugt wird dabei auch der Haltebereich mit einer Durchgangsöffnung versehen, durch die das Befestigungselement hindurchgeführt werden kann. Das Halteelement kann hier separat an der metallischen Lage des Hitzeschildes befestigt werden, beispielsweise durch Schweißen, Löten oder dergleichen. Hierzu kann das Halteelement direkt mit der außen liegenden metallischen Lage des Hitzeschilds verbunden werden. Eine Verbindung ist aber auch indirekt, beispielsweise mittels einer an mindestens einer metallischen Lage des Hitzeschilds befestigten Hülse möglich. In a first advantageous embodiment, the holding element contains only a receiving area, a holding area and a bending area. In the bent state, this results in a U-shaped retaining element. In this case, the holding region is preferably also provided with a passage opening through which the fastening element can be passed. The retaining element can here be fastened separately to the metallic layer of the heat shield, for example by welding, soldering or the like. For this purpose, the holding element can be connected directly to the outer metallic layer of the heat shield. But a connection is also possible indirectly, for example by means of a sleeve attached to at least one metallic layer of the heat shield.
Vorteilhafterweise ist die Durchgangsöffnung des Haltebereichs größer als die Durchgangsöffnung des Aufnahmebereichs. Um das Befestigungselement mit dem Aufnahmebereich verliersicher zu verkanten, kann die Durchgangsöffnung des Aufnahmebereichs als Langloch vorgesehen sein. Hier ist dann zumindest der kurze Durchmesser des Langlochs geringer als der der Durchgangsöffnung des Haltebereichs. Der lange Durchmesser des Langlochs erstreckt sich dann in Richtung der Längsrichtung des Halteelements. Dadurch kann das Befestigungselement gegenüber dem Aufnahmebereich verkippt und dadurch verkantet werden. Vorzugsweise ist der kurze Durchmesser des Langlochs gleich groß oder geringfügig kleiner als der Außendurchmesser des Schraubengewindes des Befestigungsmittels. In Wechselwirkung mit den unterschiedlich großen Außendurchmessern des Gewindes ist es dann möglich, das Befestigungsmittel ohne großen Kraftaufwand einzuführen, ohne dass sich dieses selbsttätig wieder lösen könnte. Advantageously, the passage opening of the holding area is larger than the passage opening of the receiving area. In order to tilt the fastener with the receiving area captive, the passage opening of the receiving area may be provided as a slot. Here then at least the short diameter of the slot is less than that of the passage opening of the holding area. The long diameter of the elongated hole then extends in the direction of the longitudinal direction of the holding element. As a result, the fastening element can be tilted relative to the receiving area and thereby tilted. Preferably, the short diameter of the slot is equal to or slightly smaller than the outer diameter of the screw thread of the fastener. In interaction with the different sized outer diameters of the thread, it is then possible to introduce the fastener without much effort, without this could solve automatically again.
Um das Verpressen des Halteelements zur Aufnahme des Befestigungselements zu vereinfachen, kann dieses am beim Aufnahmebereich liegenden freien Ende eine Montagelasche, die beispielsweise als Nase ausgeführt sein kann, aufweisen. Der Aufnahmebereich kann somit an dieser Montagelasche niedergedrückt werden, während das Befestigungsmittel eingeführt wird; ein Festhalten im Bereich der Durchgangsöffnung ist also nicht notwendig. In order to simplify the pressing of the retaining element for receiving the fastening element, this can have a mounting lug, which can be embodied for example as a nose, at the free end lying at the receiving area. The receiving area can thus be depressed on this mounting tab while the fastener is inserted; a sticking in the region of the passage opening is therefore not necessary.
Anstelle einer umlaufend ösenförmig vom Blech des Halteelements umgebenen Durchgangsöffnung des Haltebereichs kann der Haltebereich dieser Ausführungsform auch so gestaltet sein, dass die Ösenform zumindest einen Schlitz, vorzugsweise aber eine Öffnung über mindestens 45° ihres Umfangs aufweist, die es erlaubt, das Halteelement nicht nur von oben, sondern auch seitlich schiebend in seine Position auf der mindestens einen Lage des Hitzeschilds aufzubringen. Definiert man die Ebene des Halteelements als diejenige Ebene, in der sich das Halteelement im nicht umgebogenden Zustand des Biegebereichs erstreckt, so weist diese Variante mit unvollständig-ösenförmig umgebener Durchgangsöffnung vorteilhafterweise eine seitliche Führungslasche auf, die aus dieser Ebene des Halteelements durch Biegen geformt ist und somit ein seitliches Anschieben des Haltebereichs erleichtert. Instead of an encircling ösenförmig surrounded by the metal sheet of the support member through hole of the holding portion of the holding portion of this embodiment may also be designed so that the eyelet has at least one slot, but preferably an opening over at least 45 ° of its circumference, which allows not only the holding element of above, but also sliding laterally into its position on the at least one layer of the heat shield. If the plane of the retaining element is defined as the plane in which the retaining element extends in the non-reversed state of the bending region, then this variant with an incompletely loop-shaped passage opening advantageously has a lateral guide tab which is formed from this plane of the retaining element by bending and thus facilitating a lateral pushing of the holding area.
In einer zweiten vorteilhaften Ausführungsform weist das Halteelement zwei oder mehr Haltebereiche auf, beispielsweise kann ausgehend von dem einen Aufnahmebereich zu zwei oder mehr Seiten sich ein Biegebereich anschließen, der jeweils in einem eigenen Haltebereich endet. Halteelemente mit zwei Haltebereichen weisen vor Umbiegen vorteilhafterweise eine längliche Gesamtform mit zwei einander diametral gegenüberliegenden und im Wesentlichen spiegelsymmetrisch zueinander ausgeführten Haltebereichen auf, die jeweils über im Wesentlichen spiegelsymmetrisch zueinander ausgeführte Biegebereiche mit dem Aufnahmebereich verbunden sind. Halteelemente mit mehr als zwei Haltebereichen weisen vorteilhafterweise eine im Wesentlichen runde, insbesondere eine rosettenförmige Gesamtform auf. In einem Halteelement mit jeweils n Biege- und Aufnahmebereichen sind die Biege- und Aufnahmebereiche vorteilhafterweise so gestaltet, dass sie bei Drehung um x mal 360°/n um den Mittelpunkt des Haltebereichs mit den Biege- und Aufnahmebereichen des ursprünglichen, nicht gedrehten Halteelements zur Deckung kommen. Aufgrund der einfacheren Herstellung sind Halteelemente mit nur 2 oder 3 Biege- und Aufnahmebereichen gegenüber solchen mit einer größeren Anzahl an Biege- und Aufnahmebereichen vorteilhaft. In a second advantageous embodiment, the holding element has two or more holding regions, for example, starting from the one receiving region to two or more sides, a bending region can join, each ending in its own holding region. Retaining elements with two holding regions advantageously have an elongate overall shape before bending over, with two holding regions which are diametrically opposed and essentially mirror-symmetrical to one another and which are each connected to the receiving region via bending regions which are essentially mirror-symmetrical to each other. Holding elements with more than two holding areas advantageously have a substantially round, in particular a rosette-shaped overall shape. In a holding element with in each case n bending and receiving areas, the bending and receiving areas are advantageously designed such that they cover the center of the holding area with the bending and receiving areas of the original, non-rotated holding element when rotated by x times 360 ° / n come. Due to the simpler production holding elements with only 2 or 3 bending and receiving areas over those with a greater number of bending and receiving areas are advantageous.
Um die verliersichere Halterung des Befestigungselementes zu verbessern, kann in der Durchgangsöffnung der metallischen Lage des Hitzeschilds eine Hülse angeordnet sein. Diese Hülse kann auf der dem Bauteil zugewandten Seite die Durchgangsöffnung übergreifen. Die Hülse kann in ihrem weiteren Verlauf die Durchgangsöffnung der metallischen Lage des Hitzeschilds durchgreifen. Auf der dem Bauteil abgewandten und dem Halteelement zugewandten Seite kann die Hülse die Durchgangsöffnung der metallischen Lage und deren Umfangsrand flanschartig übergreifen. Zwischen diesem Flansch der Hülse und der metallischen Lage kann der Haltebereich angeordnet sein, sodass der Haltebereich, insbesondere wenn er mit einer Durchgangsöffnung für das Befestigungselement ausgebildet ist, durch die Hülse an der metallischen Lage festgelegt wird. Durch die Hülse ist folglich das Halteelement verliersicher an der metallischen Lage befestigt und an dem Halteelement wiederum das Befestigungselement verliersicher befestigt. Alternativ kann die Hülse auch mit einem Flansch auf dem Hitzeschild aufgeschweißt sein. Zusätzlich kann erfindungsgemäß ein Entkopplungselement zwischen der metallischen Lage und dem Haltebereich oder zwischen dem Haltebereich und dem Aufnahmebereich angeordnet sein. Als Entkopplungs-/ Dämpfungselemente eignen sich dabei insbesondere Tellerfedern und/oder Drahtkissen und/oder Elemente aus temperaturbeständigem elastomerem Material, die teilweise oder vollständig das Befestigungselement umgeben. Diese Dämpfungselemente können zwischen der metallischen Lage und dem Haltebereich oder zwischen dem Haltebereich und dem Hülsenflansch bzw. dem Haltebereich und dem Aufnahmebereich angeordnet sein. In order to improve the captive holder of the fastening element, a sleeve may be arranged in the passage opening of the metallic layer of the heat shield. This sleeve can engage over the passage opening on the side facing the component. The sleeve can pass through the passage opening of the metallic layer of the heat shield in its further course. On the side facing away from the component and the holding element facing side, the sleeve, the passage opening of the metallic layer and its peripheral edge engage over the flange. The holding region can be arranged between this flange of the sleeve and the metallic layer, so that the holding region, in particular if it is formed with a passage opening for the fastening element, is fixed by the sleeve to the metallic layer. By the sleeve thus the retaining element is captively secured to the metallic layer and fastened to the holding element in turn, the fastener captive. Alternatively, the sleeve may also be welded to a flange on the heat shield. In addition, according to the invention, a decoupling element can be arranged between the metallic layer and the holding region or between the holding region and the receiving region. In particular disk springs and / or wire cushions and / or elements of temperature-resistant elastomeric material which partially or completely surround the fastening element are suitable as decoupling / damping elements. These damping elements can be arranged between the metallic layer and the holding region or between the holding region and the sleeve flange or the holding region and the receiving region.
Diese Entkopplungselemente führen zu einer Dämpfung der Übertragung von Wärme und Schwingungen zwischen dem Befestigungselement, das fest mit dem heißen Bauteil verbunden ist und der metallischen Lage sowie dem Halteelement des Hitzeschildes. These decoupling elements result in a damping of the transmission of heat and vibrations between the fastening element, which is firmly connected to the hot component and the metallic layer and the retaining element of the heat shield.
Während oben als vorteilhafte Ausführungsform des Haltebereiches ein Haltebereich mit einer vollständig umgebenen bzw. einer teilweise ösenförmig umgebenen Durchgangsöffnung für das Befestigungselement beschrieben wurde, können, insbesondere im Falle dass zwei oder mehr Haltebereiche vorgesehen sind, diese auch vorteilhafterweise so ausgestaltet werden, dass der Haltebereich als quer zur Durchgangsöffnung flacher metallischer Streifen die Durchgangsöffnung der metallischen Lage durchgreift und dort derart umgebördelt ist, dass er den Umfangsrand der Durchgangsöffnung hintergreift, sich also eine Art Nase bildet. Erfolgt dies durch zwei oder mehr Haltebereiche an verschiedenen Stellen des Umfangsrandes der Durchgangsöffnung der metallischen Lage, so wird das Halteelement in seiner Position gegenüber der metallischen Lage festgelegt und verliersicher befestigt. Bei zwei Haltelaschen ergibt sich hier ähnlich der obigen Ausführungsform ein Cförmiger Querschnitt eines Biegebereichs. Der Querschnitt des Halteelements selbst ähnelt einem liegenden, nach unten geöffneten C, bei dem die Haltebereiche zueinander zeigen, die Durchgangsöffnung aber im Wesentlichen freilassen. While a holding area with a completely surrounded or a partially loop-shaped through opening for the fastening element has been described above as an advantageous embodiment of the holding area, in particular in the case where two or more holding areas are provided, these can also advantageously be designed so that the holding area as transverse to the passage opening flat metallic strip, the passage opening of the metallic layer passes through and is flanged there in such a way that it engages behind the peripheral edge of the passage opening, thus forming a kind of nose. If this is done by two or more holding areas at different points of the peripheral edge of the through hole of the metallic layer, the holding element is fixed in its position relative to the metallic layer and secured captive. In the case of two retaining tabs, a C-shaped cross-section of a bending region results here, similar to the above embodiment. The cross section of the holding element itself is similar to a lying, downwardly open C, in which the holding areas facing each other, but the passage opening substantially free.
Für die Durchgangsöffnung des Aufnahmebereichs gilt hier dasselbe wie bei der ersten vorteilhaften Ausführungsform. Vorteilhafterweise ist hier die vom Haltebereich freigelassene Durchgangsöffnung größer als die Durchgangsöffnung des Aufnahmebereichs. For the passage opening of the receiving area, the same applies here as in the first advantageous embodiment. Advantageously, here the passage opening left free by the holding area is larger than the passage opening of the receiving area.
Da das Halteelement einen elastischen Biegebereich aufweist, kann ein derartiges Halteelement auf einfache Weise in der Durchgangsöffnung der metallischen Lage montiert werden, indem zuerst die Haltebereiche hinreichend zusammen geführt werden, sodass sie durch die Durchgangsöffnung gesteckt werden können und anschließend die Biegebereiche des Halteelements wieder entlastet werden und so die umgebördelten Bereiche der Haltebereiche die Durchgangsöffnung hintergreifen. Since the holding element has an elastic bending region, such a holding element can be easily mounted in the passage opening of the metallic layer, by first sufficiently guiding the holding regions so that they can be inserted through the passage opening and subsequently relieving the bending regions of the holding element and so the flanged portions of the holding portions engage behind the passage opening.
Vorteilhafterweise weisen die Haltebereiche in einer solchen vorteilhaften Ausführungsform zusätzlich seitliche Laschen auf, die das Halteelement auf der den Bördelbereichen gegenüber liegenden Seite der metallischen Lage abstützen. Dadurch wird der Umfangsrand der metallischen Lage von beiden Seiten in Art einer Klammer umfasst und so das Halteelement in seiner Lage festgelegt. Dies verhindert insbesondere ein Verkippen des Halteelementes im nicht angezogenen oder im angezogenen Zustand des Befestigungselementes. Advantageously, in such an advantageous embodiment, the holding regions additionally have lateral tabs which support the holding element on the side of the metallic layer opposite the flanging regions. As a result, the peripheral edge of the metallic layer is encompassed on both sides in the manner of a clamp, thus fixing the retaining element in its position. This prevents in particular a tilting of the retaining element in the non-tightened or tightened state of the fastener.
Weiterhin können die Halteelemente, insbesondere in den Biegebereichen, weitere Laschen aufweisen, die ein Entkopplungselement in seiner Position festlegen. Diese Laschen können durch einen Stanzprozess aus den Biegebereichen derart ausgestanzt sein, dass sie lediglich an einem Ende noch mit den Biegebereichen verbunden sind. Furthermore, the holding elements, in particular in the bending areas, have further tabs which fix a decoupling element in its position. These tabs can be punched out of the bending areas by a punching process such that they are only connected at one end to the bending areas.
In ähnlicher Weise wie oben für den Haltebereich beschrieben, kann auch der Aufnahmebereich verbreitert sein und/oder seitliche Laschen aufweisen, die entweder als Flansch für das Befestigungselement, beispielsweise den Kopf einer Schraube, dienen oder in geeigneter Form ein Entkopplungselement umgreifen und so im nicht montierten Zustand des Hitzeschildes ein Herausfallen des Entkopplungselementes verhindern. In a manner similar to that described above for the retaining area, the receiving area can also be widened and / or have lateral tabs which either serve as a flange for the fastening element, for example the head of a screw, or engage around a decoupling element in a suitable form and thus in the unassembled manner Condition of the heat shield to prevent falling out of the decoupling element.
Betrachtet man die breitesten Abschnitte von Aufnahmebereich und Haltebereich, so ist der Aufnahmebereich gegenüber dem Haltebereich verbreitert. Die maximale Breite des Aufnahmebereichs ist vorteilhafterweise um mindestens 50% breiter, vorteilhafterweise um mindestens 100% breiter als die maximale Breite des Haltebereiches ist. Considering the widest sections of receiving area and holding area, the receiving area is widened in relation to the holding area. The maximum width of the receiving area is advantageously at least 50% wider, advantageously at least 100% wider than the maximum width of the holding area.
Um die notwendigen Federeigenschaften des Halteelements zu erhalten, wird als Material des Metallstreifens für das Halteelement bevorzugt ein federharter Stahl eingesetzt, typischerweise also 1.4310, 1.4828 oder 1.4372. Ebenfalls einsetzbar, aber deutlich teurer sind bei mäßigen Temperaturen elastische Nickelbasislegierungen, wie etwa 2.4668, 2.4856 oder 2.4650. Als Material für die metallischen Hitzeschildlage(n) können bevorzugt Stähle, insbesondere aluplattierte oder feueraluminierte Stähle eingesetzt werden. Bei weniger anspruchsvollen Temperaturbereichen können Bleche aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen aufgrund ihres geringeren Gewichts als Material der Hitzeschildlage(n) vorteilhaft sein. Dabei kommen Glattbleche ebenso zum Einsatz wie strukturierte, insbesondere mikroperforierte oder noppalierte, Bleche. In order to obtain the necessary spring properties of the retaining element, a spring-hard steel is preferably used as the material of the metal strip for the retaining element, that is to say typically 1.4310, 1.4828 or 1.4372. Also usable but significantly more expensive at moderate temperatures are elastic nickel base alloys such as 2.4668, 2.4856 or 2.4650. The material used for the metallic heat shield layer (s) may preferably be steels, in particular aluminum-plated or hot-aluminum steels. For less demanding temperature ranges, sheets of aluminum or aluminum alloys may be advantageous as a material of the heat shield layer (s) due to their lower weight. Smooth sheets are used as well as structured, in particular microperforated or doubled sheets.
Das erfindungsgemäße Hitzeschild ist nicht auf ein einlagiges Hitzeschild beschränkt, sondern kann zwei oder mehr strukturierte oder unstrukturierte metallische Blechlagen und auf diesen aufliegend oder zwischen diesen angeordnet ein oder mehrere zusätzliche nicht-metallischen Lagen, beispielsweise Isolationsschichten aufweisen. Vorteilhaft ist es, wenn die Durchgangsöffnung der metallischen Lage/n für das Befestigungselement in einem Bereich angeordnet ist, in dem zwischen den mindestens zwei Blechlagen des Hitzeschildgehäuses keine Zwischenlage angeordnet ist. In solchen Bereichen kann das Befestigungselement besonders sicher an dem Bauteil montiert werden. The heat shield according to the invention is not limited to a single-layer heat shield, but may have two or more structured or unstructured metallic sheet metal layers and disposed thereon or between these one or more additional non-metallic layers, for example insulation layers. It is advantageous if the passage opening of the metallic layer (s) for the fastening element is arranged in an area in which no intermediate layer is arranged between the at least two sheet metal layers of the heat shield housing. In such areas, the fastening element can be mounted particularly securely on the component.
Andererseits hat eine Anordnung des Befestigungselements und der zugehörigen Durchgangsöffnungen in einem Bereich, in dem zwischen zwei Blechlagen des Gehäuses eine nicht-metallische Zwischenlage angeordnet ist, den Vorteil, dass dadurch der Wärmeübertrag und die Schwingungsübertragung zwischen dem Bauteil und dem Hitzeschild besonders gut verhindert oder verringert werden kann. On the other hand, has an arrangement of the fastener and the associated through holes in a region in which a non-metallic intermediate layer is disposed between two metal layers of the housing, the advantage that thereby the heat transfer and the vibration transmission between the component and the heat shield particularly well prevented or reduced can be.
Weiter kann das Befestigungselement bei einem Hitzeschild, das zwischen zwei Blechlagen, die eine Art Gehäuse bilden, eine nicht-metallische Zwischenlage über einen großen Bereich seiner Erstreckung aufweist, in einem Bereich angeordnet sein, in dem zur Verstärkung der Durchgangsöffnung die nicht-metallische Zwischenlage in der Umgebung der Durchgangsöffnung durch eine Metallscheibe mit Durchgangsöffnung ersetzt ist, so dass das Befestigungselement letztlich durch mindestens drei Metalllagen hindurchreicht. Further, in a heat shield having between two sheet metal layers forming a kind of housing, a non-metallic intermediate layer over a large area of its extension, the fastening element may be arranged in a region in which the non-metallic intermediate layer in the environment of the passage opening is replaced by a metal disc with passage opening, so that the fastening element ultimately extends through at least three metal layers.
Zuletzt wird darauf hingewiesen, dass als Befestigungselement eine Vielzahl von Befestigungselementen eingesetzt werden können, insbesondere jedoch eine Schraube, mit einem Gewinde zumindest in dem für die Verkantung verwendeten Bereich, vorteilhafterweise mit einem durchgängigen Gewinde bis zu ihrem Kopf. Auch wenn das Halteelement prinzipiell von beiden Seiten auf das Hitzeschild aufgebracht werden kann, so ist es doch bevorzugt, wenn Halteelement und Befestigungselement von derselben Seite auf dem Hitzeschild aufgebracht sind. Finally, it should be noted that as a fastener a plurality of fasteners can be used, but in particular a screw, with a thread at least in the area used for the tilting, advantageously with a continuous thread up to her head. Although the retaining element can in principle be applied to the heat shield from both sides, it is preferred if the retaining element and fastening element are applied from the same side to the heat shield.
Insgesamt ermöglicht das erfindungsgemäße Hitzeschild eine vollständige Vormontage des Hitzeschildes ohne Überstand der Befestigungsmittel auf der Montageoberfläche, sodass der Montageaufwand bei der Endmontage stark verringert ist. Weiterhin weist die erfindungsgemäße Konstruktion des Befestigungsbereiches des Hitzeschildes nur eine geringe Zahl einfacher Bauteile auf, sodass auch die Fertigungskosten gering sind. Overall, the heat shield according to the invention enables a complete pre-assembly of the heat shield without projection of the fastening means on the mounting surface, so that the assembly costs during final assembly is greatly reduced. Furthermore, the inventive design of the mounting portion of the heat shield only a small number of simple components, so that the production costs are low.
Im folgenden werden einige Beispiele erfindungsgemäßer Hitzeschilde gegeben. Dabei werden gleiche und ähnliche Element mit gleichen und ähnlichen Bezugszeichen versehen, sodass teilweise ihre Beschreibung weg gelassen wird. Wesentlich ist, dass in den nachfolgend beschriebenen Beispielen eine Vielzahl von einzelnen Elementen, jeweils in Kombination mit anderen Elementen des jeweiligen Beispiels, dargestellt werden. Die einzelnen Merkmale sind jedoch als solche und auch unabhängig von den anderen Merkmalen des jeweiligen Beispiels vorteilhaft und stellen unabhängige Weiterbildungen der Erfindung dar. Minimale Schraubenüberstände, z.B. um die Höhe einer einzigen Gewindedrehung, wie sie teilweise in den Figuren dargestellt sind, können in den folgenden Beispielen und Figuren zulässig sein oder können auch nur zur besseren zeichnerischen Abgrenzung der Bauteile dargestellt sein. Die in den folgenden Beispielen und Figuren verwendete Darstellung soll jeweils beide Fälle als Varianten des jeweiligen Beispiels einschließen. In the following some examples of heat shields according to the invention are given. The same and similar elements are provided with the same and similar reference numerals, so that in part their description is omitted. It is essential that in the examples described below, a plurality of individual elements, in each case in combination with other elements of the respective example, are presented. However, the individual features are advantageous as such and also independently of the other features of the respective example and represent independent developments of the invention. Minimal screw projections, e.g. The height of a single thread turn, as shown in part in the figures, may be allowed in the following examples and figures, or may also be shown only for better graphic delimitation of the components. The representation used in the following examples and figures is intended to include both cases as variants of the respective example.
Es zeigen Show it
Der Bereich um das Halteelement
Vorteilhaft an dem erfindungsgemäßen Halteelement ist, dass es keinerlei Vorverformungen vor Montage benötigt, da der Biegebereich
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Hitzeschilde
Besonders vorteilhaft an dem erfindungsgemäßen Hitzeschild und dem Halteelement
In die Durchgangsöffnung
In
In
Diese Durchgangsöffnung
Das von links erste Halteelement
Bei sämtlichen Halteelementen ist der Durchmesser der Aufnahmeöffnung
In
Der Aufnahmebereich
Dadurch wird die Auflagefläche des Aufnahmebereiches
Das Halteelement
In
Anders als die vorangehenden Ausführungsbeispiele zeigen die Beispiele der
In
In
Bei dieser Ausführungsform ist der Aufnahmebereich
Wiederum sind Biegebereiche
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication |