DE10358973A1 - Composite-Motorkomponente und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

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Abstract

Eine Composite-Fahrzeug-Komponente, die in der Lage ist, RFI-Wellen zu unterdrücken, und ein Verfahren zur Herstellung derselben werden vorgestellt. Die Composite-Fahrzeug-Komponente kann wiederum eine Composite-Struktur und ein leitfähiges Gittergewebe aufweisen, das an der Composite-Struktur befestigt ist, so dass das leitfähige Gittergewebe, wenn es geehrt ist, RFI-Wellen unterdrücken kann.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Combosite-Fahrzeug-Komponenten und insbesondere Combosite-Fahrzeug-Komponenten, die mit einem leitfähigen Gittergewebe gebildet sind.
  • Elektrische Komponenten in einem Fahrzeug und insbesondere in einem Fahrzeugmotor können Radiofrequenzinterferenzen (RFI) erzeugen. Die RFI wiederum können elektrisch mit anderen Fahrzeugkomponenten, wie zum Beispiel einem Fahrzeugradio oder einem On-Board-Computer elektrisch interferieren. Die RFI können auch mit elektrischen oder Kommunikationsausrüstungen außerhalb eines Fahrzeuges interferieren. Beispielsweise können RFI, die durch einen Fahrzeug erzeugt werden, mit den Kommunikationsübertragungen von Feuerwehr, Polizei oder Rettungswache interferieren.
    •
  • Composite-Komponenten und insbesondere Composite-Motorkomponenten werden oft vorteilhaft in Fahrzeugen benutzt. Beispielsweise können Composite-Komponenten verwendet werden, um das Gewicht eines Fahrzeuges zu reduzieren, und machen dadurch das Fahrzeug im Kraftstoffverbrauch effektiver. Nachteilig ist jedoch, dass Composite-Komponenten im allgemeinen daran scheitern, RFI-Wellen zu absorbieren, und RFI-Wellen erlauben mit anderen Fahrzeugkomponenten zu interferieren und potentiell aus dem Motorraum eines Fahrzeuges zu entweichen. Hier besteht daher ein Bedürfnis für eine Composite-Komponente, die RFI einfangen und erden kann, die durch elektrische Komponenten in einem Fahrzeug erzeugt werden.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Eine beispielhafte Ausführungsform weist eine Composite-Fahrzeug-Komponente auf, die in der Lage ist RFI-Wellen zu unterdrücken. Die Composite-Fahrzeug-Komponente kann wiederum eine Composite-Struktur und ein leitfähiges Gittergewebe aufweisen, das an der Composite-Struktur befestigt ist, so dass das leitfähige Gitter, wenn es geerdet ist, RFI-Wellen unterdrücken kann.
    •
  • Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden hierin mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, worin:
  • 1 eine isometrische Ansicht einer Composite-Komponente mit einem Teilschnitt ist, der ein leitfähiges Gittergewebe zeigt;
  • 2 eine Darstellung eines beispielhaften leitfähigen Gittergewebes ist, das in eine Composite-Komponenten geformt ist;
  • 3 eine Darstellung eines Abschnittes eines Querschnitts einer Composite-Komponente mit einem leitfähigen Gittergewebes ist; und
  • 4 ein Flussdiagramm ist, das ein Verfahren darstellt, das in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform ausgeführt ist.
  • Detaillierte Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen
  • 1. beispielhafte Ausführungsformen
  • Eine Composite-Komponente 10 gemäß der vorliegenden Erfindung ist in 1 gezeigt. Die Composite-Komponenten 10 weist eine Composite-Struktur 11 und ein leitfähiges Gittergewebe 12 auf, wie in dem Teilschnitt in 1. Das leitfähige Gittergewebe 12 kann beispielsweise an der Composite-Struktur 11 der Composite-Komponenten 10 durch einstöckiges Formen mit der Composite-Struktur 11 befestigt sein. Das leitfähige Gittergewebe 12 kann auch an der Composite-Struktur 11 in anderer Weise befestigt sein. In einer beispielhaften Ausführungsformen kann die Composite-Komponenten 10 eine Komponente in einem Fahrzeugmotor aufweisen, wie beispielsweise eine Ventilabdeckung. In einer beispielhaften Ausführungsformen kann das Gittergewebe 12 in die Composite-Komponente 10 eingegossen sein. In einer anderen Ausführungsform kann das Gittergewebe 12 an der Composite-Struktur 11 mit einem Klebstoff, wie beispielsweise Vinylester, befestigt sein, oder im Falle einer thermoplastischen Composite-Komponente kann das Gittergewebe 12 erhitzt und in die Composite-Struktur 11 eingepresst sein. Das Gittergewebe 12 kann dann verwendet werden, um RFI-Wellen einzufangen und festzuhalten, die durch elektrische Komponenten in dem Motor erzeugt werden.
  • 2 zeigt ein Beispiel eines Gittergewebetyps 12, der an der Composite-Komponente 10 befestigt werden kann. Das Gittergewebe 12 kann ein leitfähiges Material aufweisen, wie beispielsweise Aluminium, Messing, Kupfer oder Kupfer-Beryllium. Andere Materialien sind genauso möglich.
  • In einer beispielhaften Ausführungsformen kann das Gittergewebe 12 voneinander beabstandete Kreuzungskabelleiter ähnlich einem Sieb aufweisen. In anderen Ausführungsformen kann das Gittergewebe 12 verschiedene Geometrien aufweisen. Beispielsweise kamt das Gittergewebe 12 einfach eine oder mehrere Litzen aus leitfähigem Material aufweisen. Als anderes Beispiel kann das Gitter 12 ein Band oder eine Platte mit leitfähigem Material aufweisen und das Band oder die Platte kann ferner Poren oder Löcher aufweisen, die dort hindurch gestanzt sind. Andere Beispiele sind auch möglich.
  • RFI weist im allgemeinen eine Serie von Wellen mit verschiedenen Amplituden und Frequenzen auf. Der Abstand zwischen Leitern oder der Poren- oder Lochgröße in dem leitfähigen Material kann durch Bestimmen der Frequenzverteilung der RFI, die erwartungsgemäß mit Fahrzeugkomponenten interferieren, optimiert werden, um die Wellenlänge(n) derartiger RFI zu bestimmen und den Abstand die Loch- oder Porengröße des Gittergewebes 12 einzustellen, um derartiger RFI zu unterdrücken. Ähnlich kann die Dicke des Gittergewebes 12 durch Bestimmen der Amplitude der Art der RFI optimiert werden, die erwartungsgemäß mit Fahrzeugkomponenten interferieren, und die Dicke des Gittergewebes 12 eingestellt werden, um derartige RFI zu unterdrücken.
  • Wie in den beispielhaften Ausführungsformen von 2 dargestellt, kann das Gittergewebe 12 im allgemeinen eine flache Oberfläche aufweisen. In einer anderen Ausführungsform kann das Gittergewebe 12 eine vorgeformte Oberfläche aufweisen, die im allgemeinen mit der Form einer Composite-Komponente, mit der es gegossen wird, korrespondiert.
  • 3 zeigt einen Abschnitt eines Querschnitts der Composite-Komponente 10 mit dem leitfähigen Gittergewebe 12. Wie in 3 gezeigt, kann das Gittergewebe 12 zwischen einer äußeren Fläche 14 und einer inneren Fläche 16 der Composite-Komponenten 10 angeordnet sein. Obwohl 3 das Gittergewebe 12 im allgemeinen äquidistant von der äußeren Fläche 14 und der inneren Fläche 16 zeigt, kann das Gittergewebe 12 auch dichter an der einen Fläche als an der anderen angeordnet sein. Das Gittergewebe 12 kann auch in oder an entweder einer oder beiden der äußeren Seite 14 und/oder der inneren Fläche 16 befestigt sein.
  • Zurückkommend auf 1, kann das Gittergewebe 12 die gesamte Erstreckung der Composite-Komponente 10 abdecken. Alternativ kann das Gittergewebe 12 nur einen Abschnitt der Composite-Komponente 10 bedecken. Zusätzlich können mehr als ein Gittergewebe 12 an der Composite-Komponente 10 befestigt sein, entweder in zwei oder mehr Lagen oder in unterschiedlichen Abschnitten der Composite-Struktur 11 der Composite-Komponente 10. Zusätzlich kann das Gittergewebe 12 optional ein dreidimensionales Gitter formen, abhängig von den Anforderungen der entsprechenden Anwendung.
  • Ferner kann das Gittergewebe 12 auch geerdet oder mit anderen elektrischen Dämpfungskomponenten verbunden sein. Ein Erdungspfad kann in irgendeiner Anzahl von möglichen Wegen erreicht werden. In einer Ausführungsform kann der Erdungspfad durch einen oder mehrere Bolzen und/oder Bolzenkragen 13 laufen, die an der Composite-Komponente 10 befestigt sind und die mit dem leitfähigen Gittergewebe 12 verbunden sind. Die Bolzen und/oder Bolzenkragen 13 können dann einen leitfähigen Pfad zu dem Fahrzeugchassis oder Motorblock bilden. Ferner kann ein Erdungspand die Fahrzeugbolzen und/oder Bolzenkragen 13 mit dem Fahrzeugchassis oder dem Motorblock verbinden. Als ein anderes Beispiel kann ein Steckverbinder einen Bolzenkopf mit dem Fahrzeugchassis oder dem Motorblock verbinden. Als ein noch weiteres Beispiel kann ein Erdungsband in die Composite-Komponente 10 eingegossen oder damit zusammengebolzt oder anderweitig damit verbunden sein und dann mit dem Fahrzeugchassis oder dem Motorblock verbunden sein. Andere Beispiele sind auch möglich.
  • Das Gittergewebe 12 in der Composite-Komponente 10 kann verwendet werden, um RFI einzufangen und zu erden, die durch elektrische Komponenten in dem Fahrzeugmotor erzeugt werden können. In einer beispielhaften Ausführungsform können Zündkerzen in einem Fahrzeugmotor RFI erzeugen und ein leitfähiges Gittergewebe 12, das an einer Composite-Ventilabdeckung befestigt ist, kann dann verwendet werden, um die RFI einzufangen und zu erden. In anderen Ausführungsformen können andere elektrische Komponenten RFI erzeugen und andere Composite-Komponenten mit leitfähigem Gittergewebe können dann die RFI einfangen und erden. Andere Beispiele sind auch möglich.
  • 2. beispielhaftes Verfahren zum Formen der beispielhaften Ausführungsformen
  • 4 stellt ein Diagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Formen einer Composite-Komponente 10 mit einem leitfähigen Gittergewebe 12 dar. Das beispielhafte Verfahren, das in 4 gezeigt ist, weist ein Formpressverfahren auf, das eine aushärtbare Gießmasse verwendet. Die aushärtbare Gießmasse kann beispielsweise Plattenasse („sheet molding compound" SMC) oder Stückgutgießmasse („bulk molding compound" BMC) sein. Andere Verfahren zum Bilden der Composite-Komponente 10 sind genauso gut möglich. Beispielsweise kann die Composite-Komponente 10 mit dem leitfähigen Gittergewebe 12 durch ein Spritzgussverfahren, welches entweder ein aushärtbares oder ein thermoplastisches Spritzgussmaterial verwendet, gebildet sein. Oder die Composite-Komponente 10 mit dem leitfähigen Gittergewebe 12 kann durch ein thermoplastisches Forumpressverfahren gebildet sein. Das thermoplastische Formpressverfahren kann beispielsweise auch ein Nylon-Composite verwenden.
  • Bei Block 50 von 4, werden das Gittergewebe 12 und eine Ladung (das umgeformte Composite-Material, welches aushärtbar sein kann, wie beispielsweise SMC oder BMC) in ein Gießwerkzeug platziert, das eine Gießform einer Komponente aufweist. Wie oben besprochen, kann das Gittergewebe 12 eine im allgemeinen flache Platte sein, die dann in oder gestreckt auf der Gießform platziert ist. Das Gittergewebe 12 kann auch in der gleichen allgemeinen Form wie die Gießform vorgeformte sein. In jedem Falle kann das Gittergewebe 12 in der Gießform unter der Ladung positioniert sein, über der Ladung oder zwischen zwei oder mehr Ladungen. Ferner ist es möglich, dass die Ladung nicht die gesamte innere Fläche der Gießform bedeckt. Beispielsweise kann die Ladung im allgemeinen in der Mitte der Gießform positioniert sein. Und verschiedene Schichten oder Platten der Ladung können in der Gießform gestapelt sein.
  • Bei Block 52 wird das Gießwerkzeug geschlossen und die Composite-Komponente 10 wird geformt. Wenn das Gießwerkzeug geschlossen ist, kann das Gießwerkzeug einen Druck auf die Ladung und das Gittergewebe 12 ausüben. Beispielsweise kann ein SMC Gießwerkzeug einen Druck von etwa 1000 psi auf die Ladung und das Gittergewebe 12 ausüben. Andere Verfahren können unterschiedliche Drücke verwenden. Wenn das Gießwerkzeug geschlossen ist, kann die Gießform dann erhitzt werden. Beispielsweise kann die Gießform in einem SMC Gießwerkzeug auf ca. 300 Grad Fahrenheit erhitzt werden. Andere Verfahren können unterschiedliche Drücke verwenden. Das Gießwerkzeug kann auch für eine vorbestimmte Zeitspanne geschlossen werden. In einer beispielhaften Ausführungsform kann das SMC Gießwerkzeug für ca. 30 bis 90 Sekunden geschlossen werden. Die Gießwerkzeug in anderen Verfahren können für andere Zeitspanne geschlossen werden.
  • Bei Block 54 darf die Composite-Komponente 10 aushärten. Die Aushärtezeiten können variieren. Einmal ausgehärtet, wird die Composite-Komponente 10 hart. Bei Block 56 kann die Composite-Komponente 10 dann von der dem Gießwerkzeug entfernt werden und gefinished werden. Das Finish kann das Entgraten von überstehendem Composite-Material und/oder Gittergewebe und das Ausstanzen durch das Material und/oder Gittergewebe aufweisen, wenn erforderlich.
  • Die Composite-Komponente 10 kann auch durch andere Gießverfahren als Formpressen unter Verwendung eines aushärtbaren Materials gebildet werden. Beispielsweise kann in die Ladung in einer anderen Ausführungsform einen thermoplastischen Kunststoff, wie beispielsweise ein Nylon-Composite aufweisen. In einem derartigen Fall kann die thermoplastische Ladung vor dem platzieren in dem Gießwerkzeug erhitzt werden, anstelle des Erhitzens durch das Gießwerkzeug. Einmal erhitzt, kann die thermoplastische Ladung in dem Gießwerkzeug mit dem leitfähigen Gittergewebe 12 wie oben beschriebenen platziert werden. Das Gießwerkzeug kann dann schließen und die Composite-Komponente 10 formen und die Composite-Komponente 10 kann dann abkühlen und sich auch in der geschlossen Gießform setzen.
  • In einer anderen Ausführungsform kann die Composite-Komponente 10 durch Spritzgießen geformt werden. In einem derartigen Fall kann ein vorgeformtes leitfähiges Gittergewebe 12 in einem Hohlraum einer Gießform platziert werden, der flüssigkeitsverbunden mit einem Injektor ist. Thermoplastisches oder aushärtbares Spritzgussmaterial kann dann von dem Injektor in den Hohlraum fließen. Das Material kann dann abkühlen oder aushärten, wobei die Composite-Komponente 10 mit dem Gittergewebe 12 geformt wird.
  • 3. Zusammenfassung
  • Mehrerer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurden oben beschrieben. Der Fachmann wird jedoch verstehen, dass Änderungen und Modifikationen dieser Ausführungsformen durchgeführt werden können, ohne von dem wahren Umfang und Geist der vorliegenden Erfindung abzuweichen, der durch die Ansprüche definiert ist.

Claims (22)

  1. Composite-Fahrzeug-Komponente, die in der Lage ist RFI-Wellen zu unterdrücken, welche folgendes aufweist: a) eine Composite-Struktur; und b) ein leitfähiges Gittergewebe, das an der Composite-Struktur befestigt ist, so dass das leitfähige Gittergewebe, wenn es geerdet ist, RFI-Wellen unterdrückt.
  2. Composite-Fahrzeug-Komponente nach Patentanspruch 1, wobei das leitende Gittergewebe in zumindest einen Abschnitt der Composite-Struktur eingeformt ist.
  3. Composite-Fahrzeug-Komponente nach Patentanspruch 2, wobei das leitende Gittergewebe vollständig in die Composite-Struktur eingebettet ist.
  4. Composite-Fahrzeug-Komponente nach Patentanspruch 2, wobei das leitende Gittergewebe in der inneren Fläche der Composite-Struktur eingeformt ist.
  5. Composite-Fahrzeug-Komponente nach Patentanspruch 2, wobei das leitende Gittergewebe in der äußeren Flächen der Composite-Struktur ein geformt ist.
  6. Composite-Fahrzeug-Komponente nach Patentanspruch 1, die ferner mehrere leitfähige Gittergewebe aufweist, die an der Composite-Struktur befestigt sind, so dass das leitfähige Gittergewebe, wenn es geerdet ist, RFI-Wellen unterdrückt.
  7. Composite-Fahrzeug-Komponente nach Patentanspruch 1, wobei das leitende Gittergewebe voneinander beanstandete Querdraht-Leiter aufweist.
  8. Composite-Fahrzeug-Komponente nach Patentanspruch 1, wobei das leitende Gittergewebe zumindest eine Litze aus leitfähigem Material aufweist.
  9. Composite-Fahrzeug-Komponente nach Patentanspruch 1, wobei das leitfähige Gittergewebe ein Band aus leitfähigem Material aufweist.
  10. Composite-Fahrzeug-Komponente nach Patentanspruch 1, wobei das leitfähige Gittergewebe ein Blech aus leitfähigem Material aufweist.
  11. Composite-Fahrzeug-Komponente nach Patentanspruch 1, wobei das leitfähige Gittergewebe ein dreidimensionales Gitter aufweist.
  12. Composite-Fahrzeug-Komponente nach Patentanspruch 1, wobei das leitfähige Gittergewebe ein vorgeformtes leitfähiges Gittergewebe aufweist.
  13. Composite-Fahrzeug-Komponente nach Patentanspruch 1, wobei die Composite-Fahrzeug-Komponente eine Ventilabdeckung aufweist.
  14. Verfahren zum Bilden einer Composite-Fahrzeug-Komponente, die in der Lage ist RFI-Wellen zu unterdrücken, welches folgendes aufweist: a) Bilden eines leitfähigen Gittergewebes; b) Formen einer Composite-Struktur; und c) Befestigen eines leitfähigen Gittergewebes an der Composite-Struktur, so dass das leitfähige Gittergewebe, wenn es geerdet ist, RFI-Wellen unterdrückt.
  15. Verfahren nach Patentanspruch 14, wobei die Composite-Fahrzeug-Komponente durch vorm 13 gebildet wird.
  16. Verfahren nach Patentanspruch 14, wobei die Composite-Fahrzeug-Komponente durch spitz Gebildet wird.
  17. Verfahren nach Patentanspruch 14, wobei das Leitfähige Gittergewebe an der Composite-Struktur durch einen Formen des Leitfähigen Gittergewebe des integral in die Composite-Struktur befestigt wird, wenn die Composite-Struktur erzeugt wird.
  18. Verfahren nach Patentanspruch 17, wobei das leitfähige Gittergewebe vollständig in die Composite-Struktur eingebettet ist.
  19. Verfahren nach Patentanspruch 17, wobei das leitfähige Gittergewebe in die innere Fläche der Composite-Struktur eingeformt wird.
  20. Verfahren nach Patentanspruch 17, wobei das leitfähige Gittergewebe in die äußere Fläche der Composite-Struktur eingeformt wird.
  21. Verfahren nach Patentanspruch 14, wobei das leitfähige Gittergewebe ein vorgeformtes leitfähiges Gittergewebe aufweist.
  22. Verfahren nach Patentanspruch 14, wobei die Composite-Fahrzeug-Komponente eine Ventilabdeckung aufweist.
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