DE10358973B4 - Composite-Motorkomponente und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

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Abstract

Composite-Fahrzeug-Komponente (10), die in der Lage ist RFI-Wellen zu unterdrücken, welche folgendes aufweist:
a) eine steife Composite-Struktur (11); und
b) ein leitfähiges Gittergewebe (12), das an der Composite-Struktur (11) befestigt ist, und
c) ein leitfähiger Pfad (13), der das leitfähige Gittergewebe (12) mit dem Fahrzeugchassis oder dem Motorblock verbindet.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Composite-Fahrzeug-Komponenten und insbesondere Composite-Fahrzeug-Komponenten, die mit einem leitfähigen Gittergewebe gebildet sind.
  • 2. Beschreibungen des Standes der Technik
  • 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 ein 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.
  • Aus anderen Bereichen der Technik sind bereits Vorrichtungen zur Abschirmung elektromagnetischer Felder und Strahlen bekannt.
    •
  • So offenbart die DE 42 09 730 A1 eine Vorrichtung zur Abschirmung von elektromagnetischen Feldern und Strahlen, die ein elektrisch leitfähiges Material und einen flexibelen Träger aufweist, an dem das leitfähige Material befestigt ist. Das elektrisch leitfähige Material kann ein Kupfergitter sein und der flexibele Träger kann aus synthetischem, halbsynthetischen oder natürlichem Material hergestellt sein. Die hier beschriebene Abschirmung wird zur Abschirmung in Wohnräumen vorgeschlagen.
  • Ferner offenbart die DE 197 05 180 C2 ein Armierungsgewebe zum Einbau in Bauwerksfassaden, -dächer, -verkleidungen oder -wände, bei dem elektrisch leitende Fäden in thermoplastischem Kunststoff eingebettet sind.
  • Ferner offenbart die DE 35 35 807 A1 eine Wandung für eine Hochspannungsprüfhalle oder einen hochfrequenzdichten Raum, die ganz oder als Innen- und/oder Außenverkleidung einer Wand- oder Deckenkonstruktion aus einem elektrisch gut leitendem Metallgitter oder Metallgeflecht hergestellt ist, das ein- oder beidseitig mit einem Gewebe oder einem Geflecht aus Kunststoff- oder Glasfaser und/oder einer Kunststofffolie versehen ist.
  • Schließlich offenbart die DE 689 07 309 T2 eine Abschirmung für eine Fläche, die eine Informationsanzeigezone aufweist, wie beispielsweise eine LCD Anzeigetafel. Die Abschirmung wird dabei aus einer Metallfolie hergestellt, in die durch chemisches Ätzen an vorgegebenen Stellen gitterartige Einschnitte erfolgen. Die flexibele Folie wird dann auf die Fläche geklebt.
  • 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.
  • Kurze Beschreibung der Figuren
    •
  • 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-Komponente geformt ist;
  • 3 eine Darstellung eines Abschnittes eines Querschnitts einer Composite-Komponente mit einem leitfähigen Gittergewebe 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-Komponente 10 durch einstückiges 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 Ausführungsform kann die Composite-Komponenten 10 eine Komponente in einem Fahrzeugmotor aufweisen, wie beispielsweise eine Ventilabdeckung.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform 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 zu erden, 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 kann 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 Wellen 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 zu formenden Composite-Komponente 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 Erdungsband 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 über Bolzen verbunden 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 Plattengießmasse („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 einem 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 Gießwerkzeuge 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 starr. Bei Block 56 kann die Composite-Komponente 10 dann von dem Gießwerkzeug entfernt werden und endbearbeitet werden. Die Endbearbeitung 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 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.

Claims (24)

  1. Composite-Fahrzeug-Komponente (10), die in der Lage ist RFI-Wellen zu unterdrücken, welche folgendes aufweist: a) eine steife Composite-Struktur (11); und b) ein leitfähiges Gittergewebe (12), das an der Composite-Struktur (11) befestigt ist, und c) ein leitfähiger Pfad (13), der das leitfähige Gittergewebe (12) mit dem Fahrzeugchassis oder dem Motorblock verbindet.
  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 oder in die Innenfläche oder die Außenfläche der Composite Struktur eingeformt ist.
  4. 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.
  5. Composite-Fahrzeug-Komponente nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der leitfähige Pfad durch einen oder mehrere Bolzen und/oder Bolzenbuchsen gebildet wird, die an der Composite Komponente befestigt sind und das leitfähige Gittergewebe berühren, oder wobei der leitfähige Pfad durch ein Erdungsband gebildet wird, das in die Composite Komponente eingegossen, an diese durch Bolzen befestigt oder auf andere Weise an dieser befestigt ist.
  6. Composite-Fahrzeug-Komponente nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das leitfähigen Gewebegitter ein leitfähiges Material wie Aluminium, Messing, Kupfer oder Kupfer Beryllium aufweist.
  7. Composite-Fahrzeug-Komponente nach Patentanspruch 1, wobei das leitende Gittergewebe voneinander beabstandete sich kreuzende 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 einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Beabstandungen, Löcher- oder Porengröße des leitfähigen Gitters so eingestellt wird, um die vorbestimmte Frequenzverteilung der erwarteten RFI zu unterdrücken.
  14. Composite-Fahrzeug-Komponente nach Patentanspruch 1, wobei die Composite-Fahrzeug-Komponente eine Ventilabdeckung aufweist.
  15. 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 steifen Composite-Struktur; c) Formen eines leitfähigen Pfades; und c) Befestigen des leitfähigen Gittergewebes an der Composite-Struktur so dass das leitfähige Gittergewebe, wenn es geerdet ist, RFI-Wellen unterdrückt.
  16. Verfahren nach Patentanspruch 15, wobei die Composite-Fahrzeug-Komponente durch Formpressen gebildet wird.
  17. Verfahren nach Patentanspruch 15, wobei die Composite-Fahrzeug-Komponente durch Spritzgießen gebildet wird.
  18. Verfahren nach Patentanspruch 15, wobei das Leitfähige Gittergewebe an der Composite-Struktur durch Einformen des leitfähigen Gittergewebes integral in die Composite-Struktur befestigt wird, wenn die Composite-Struktur erzeugt wird.
  19. Verfahren nach Patentanspruch 18, wobei das leitfähige Gittergewebe vollständig in die Composite-Struktur eingebettet ist.
  20. Verfahren nach Patentanspruch 18, wobei das leitfähige Gittergewebe in die innere Fläche der Composite-Struktur eingeformt wird.
  21. Verfahren nach Patentanspruch 18, wobei das leitfähige Gittergewebe in die äußere Fläche der Composite-Struktur eingeformt wird.
  22. Verfahren nach Patentanspruch 15, wobei das leitfähige Gittergewebe ein vorgeformtes leitfähiges Gittergewebe aufweist.
  23. Verfahren nach Patentanspruch 15, wobei die Composite-Fahrzeug-Komponente eine Ventilabdeckung aufweist.
  24. Verfahren nach Patentanspruch 15, wobei das Gittergewebe erhitzt wird und in in die thermoplastische Composite-Struktur eingedrückt wird.
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