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Hintergrund der Erfindung
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Diese
Erfindung bezieht sich auf mechanische Drahtgitter- bzw. Drahtgeflechtisolatoren
und ähnliche
Buchsen, die für
eine Hochtemperaturverwendung geeignet sind, und auf Verfahren und
Vorrichtungen zum Herstellen derselben.
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Vorrichtungen,
die aus gewirktem Drahtgeflecht gefertigt bzw. hergestellt sind,
werden allgemein als Dichtungen, Buchsen, Sitze und Supporte bzw.
Abstützungen
in und um Abgassysteme für Brennkraftmaschinen
verwendet. In diesen Arten von Vorrichtungen wird ein Draht in ein
Gitter bzw. Geflecht gewirkt bzw. geflochten und das Gitter bzw.
Geflecht wird in einem Stempel bzw. einer Form in eine spezielle
Form kompaktiert. Manchmal ist die Kompaktierung bzw. Verdichtung
teilweise und die teilweise kompaktierte Struktur kann mit gegenüber Hochtemperatur
widerstandsfähigem
Material infiltriert werden, wie es beispielsweise in
U.S. Patent Nr. 5,385,873 beschrieben
ist (dessen Offenbarung hierin durch Bezugnahme mitumfaßt ist).
Zu anderen Zeiten resultiert die Kompaktierung in einem dichteren Gegenstand,
welcher als eine Buchse an dem Ende eines katalytischen Konverters
bzw. Wandlers verwendet werden kann, wie dies in
U.S. Patent Nr. 4,683,010 und
6,286,840 beschrieben ist
(deren Offenbarungen hierin durch Bezugnahme aufgenommen bzw. mitumfaßt sind).
Noch andere Vorrichtungen sind noch dichter kompaktiert und können als
ein Filter in einer Airbag-Anordnung verwendet werden, wie dies
in
U.S. Patent Nr. 6,277,166 beschrieben
ist (dessen Offenbarung hierin durch Bezugnahme mitumfaßt ist).
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Die
Verbrennung findet in einer Verbrennungskraftmaschine eines Motorfahrzeugs
statt und produziert wesentliche Mengen an erhitzten schädlichen
bzw. giftigen Gasen und signifikante Mengen an Geräuschen.
Als ein Ergebnis beinhalten alle Motorfahrzeuge ein Abgassystem,
welches das Abgas von dem Motor zu einem Ort an dem Fahrzeug transportiert,
wo das Abgas sicher emittiert werden kann. Das Abgassystem beinhaltet
einen Konverter, um Komponenten in dem Abgas in weniger giftige
bzw. schädliche
Gase zu katalysieren. Andere Komponenten des Abgassystems funktionieren
bzw. fungieren, um die Geräusche
abzuschwächen
bzw. zu dämpfen,
die mit dem Fließen
und schnellen Expandieren von Gasen assoziiert bzw. verbunden sind,
die durch die Verbrennungsverfahren in dem Motor produziert werden.
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Das
typische Abgassystem erstreckt sich von dem Motorraum nahe der Vorderseite
des Fahrzeugs bis zu einem Ort an oder nahe der Rückseite des
Fahrzeugs, wo die Abgase sicher emittiert werden können. Das
Abgassystem beinhaltet typischerweise eine Mehrzahl von Rohren,
einen katalytischen Wandler und wenigstens einen Auspufftopf bzw. Schalldämpfer. Diese
verschiedenen Komponenten des Fahrzeugs müssen in bezug auf einen Raum
auf der Unterseite des Fahrzeugs mit anderen notwendigen Komponenten
des Fahrzeugs konkurrieren. Es gibt eine noch höhere Prämie für Raum in dem Motorraum, wo
Wärme- bzw. Hitzeschilde
um Abgasverteiler und nahe gekoppelter Konverter verwendet werden
(d.h. katalytische Konverter bzw. Wandler, welche sehr nahe dem
Abgasverteiler bzw. -sammler bzw. Auspuffkrümmer festgelegt sind). Das
gesamte Abgassystem wird sehr heiß nach einer sehr kurzen Betriebsperiode
aufgrund der hohen Temperaturen, die während der Verbrennungsverfahren
bzw. -prozesse gebildet werden, welche das Abgas und die katalytische
Reaktion in dem Wandler produzieren. Die Realitäten eines Ausbildens bzw. Entwickelns
eines Abgassystems, um in den begrenzten Raum auf der Unterseite
eines Fahrzeugs zu passen, positionieren typischerweise bestimmte
Komponenten des Abgassystems nahe den Fahrgastabteilen bzw. -räumen, Gepäckräumen oder
anderen wärmeempfindlichen
Komponenten oder Abschnitten an dem Fahrzeug. Als ein Ergebnis müssen die
meisten Abgassysteme wenigstens einen Hitzeschild beinhalten, beinhaltend
einen Hitzeschild nahe dem Auspufftopf.
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Der
typische Hitzeschild für
einen Auspufftopf ist ein dünnes
Metallblatt, welches gestanzt oder anders geformt ist bzw. wird,
um allgemein mit der Form des Auspufftopfs bzw. Schalldämpfers übereinzustimmen.
Der Hitzeschild kann mit Schenkeln bzw. Füßen oder anderen Strukturen
ausgebildet sein, welche kleine Flächen bzw. Bereiche für ein Festlegen
des Hitzeschilds an dem Auspufftopf zur Verfügung stellen. Ein Hauptabschnitt
des typischen Hitzeschilds ist von der Außenschale des Auspufftopfs
beabstandet, um einen Luftspalt zur Verfügung zu stellen, welcher empfindliche
Bereiche des Fahrzeugs von dem erhitzten Auspufftopf isolieren wird.
Der Hitzeschild ist typischerweise an den Auspufftopf durch ein
Verschweißen
gesichert. Jedoch wurden andere Befestigungsmittel, wie Streifen,
Nieten, Bolzen oder gefaltete Säume
in dem Stand der Technik angewandt.
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Wärme- bzw.
Hitzeschilde können
ausgebildet sein, um ihre primäre
Hitzeabschirmfunktion adäquat
auszuführen.
Teile des Hitzeschilds müssen
notwendigerweise von dem Auspufftopf beabstandet sein, um die Hitzeschildfunktion
bzw. Hitzeabschirmfunktion auszuführen. Als ein Ergebnis ist
der Hitzeschild wesentlich kühler
als benachbarte Bereiche des Auspufftopfs. Die Temperaturdifferenz
zwischen dem Hitzeschild und dem Auspufftopf führt zu einer unterschiedlichen
thermischen Expansion. Daher ist die Verwendung von Verschweißungen oder
anderen Befestigungen bzw. Festlegungen zwischen dem Hitzeschild
und dem Auspufftopf wesentlichen und wiederholten Kräften unterworfen,
wenn der Auspufftopf seine Erhitzungs- und Kühlzyklen durchläuft. Zusätzlich ist
das gesamte Abgassystem einer signifikanten Vibration während der
Verwendung unterworfen. Folglich sind die geschweißten Befestigungen
zwischen dem Hitzeschild und dem Auspufftopf einem Versagen unterworfen
bzw. ausgesetzt. Eine fehlerhafte Verbindung wird bewirken, daß der Hitzeschild gegen
das Äußere des
Auspufftopfs und/oder gegen andere naheliegende Teile des Fahrzeugs
vibriert. Derartige Vibrationen können sehr unerwünschte bzw.
unangenehme Geräusche
erzeugen. Eine gefaltete Verbindung zwischen dem Hitzeschild und dem
Auspufftopf kann ausgebildet sein bzw. werden, um eine gewisse Bewegung
während
einer unterschiedlichen bzw. differentiellen thermischen Expansion
aufzunehmen, ohne nachteilig die Langzeitverbindung zwischen dem
Auspufftopf und dem Hitzeschild zu beeinflussen. Jedoch sind auch
Faltungen oder andere derartige mechanische Verbindungen einer Vibration
während
einer Verwendung unterworfen und können somit ein unangenehmes
Geräusch erzeugen
bzw. generieren.
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Um
einige dieser Probleme zu überwinden, wird
ein zweiteiliger Drahtgitter- bzw. -geflechtisolator oder eine Buchsenanordnung
verwendet, wie dies in 1 und 2 gezeigt
ist. Diese bestehen üblicherweise
aus einer Schraube (A) mit sechskantigem Schraubenkopf und einer
durchgängigen,
mit einem Kopf versehenen, metallischen mit Widerhaken versehenen
Isolierscheibe bzw. Durchgangstülle
(B). In Kombination halten die Schraube und die Isolierscheibe die
zwei Teile, einen Drahtgeflechtkragen (C) und eine Drahtgeflechtisolierscheibe
(D) des Isolators zusammen. In einer Verwendung müssen die zwei
Drahtgeflechtteile, der Kragen und die Geflecht- bzw. Gitterisolierscheibe
des Isolators angeordnet und am Platz benachbart einer Bohrung in
dem Hitzeschild (H) gehalten werden. Die durchgehende Isolierscheibe
bzw. Durchgangstülle
bzw. Durchführungsdichtung
ist durch den Kragen in die Geflechtisolierscheibe und ein Einsetzen
der Schraube in die Supportpassung (F) angeordnet (festgelegt an
einem Blindteil des Abgasverteilers in der Figur), welche das Gitter
bzw. Geflecht in die Widerhaken auf der Isolierscheibe komprimiert,
um die Draht- bzw. Geflechtteile miteinander durch Reibung zu verbinden. Jedoch
können
die Vibration und thermische Expansion während einer Verwendung des
Fahrzeugs das Geflecht zum Abwickeln veranlassen. Es gibt auch das
Problem, daß die
zwei Geflechtteile während
eines Zusammenbaus an Ort und Stelle gehalten werden müssen. Noch
ein anderes Problem tritt auf: wenn zusammengebaute Hitzeschilde
zu dem Endbenutzer (Hersteller) geliefert werden, arbeitet sich die
mit Widerhaken versehene, durchgehende Isolierscheibe während eines
Transports und einer Handhabung heraus, so daß der Schild die Produktionslinie
ohne die Isolierscheibe bzw. Durchgangstülle und die Geflechtkomponenten
erreicht.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Im
Licht des Vorhergehenden ist unter den Gegenständen bzw. Zielen dieser Erfindung,
einen Isolator, eine mechanische Buchse zur Verfügung zu stellen, welche(r)
ein einziges Stück
ist, das an dem Hitzeschild festgelegt ist, welches das Problem
eines Abwickelns vermeidet, welches mit einer zweiteiligen Vorrichtung
vorliegt, welches einen Hitzeschild für den Kunden mit den Isolatoren
bereits an Ort und Stelle zur Verfügung stellt, und welches, da
es einstückig
ist, nicht auseinander fallen wird. Es ist auch ein Ziel bzw. Gegenstand
dieser Erfindung, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche gleichzeitig Isolatoren
auf dem Hitzeschild zur Verfügung
stellen kann.
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Zusammenfassend
stellt in einer Ausbildung diese Erfindung einen Hitzeschild zur
Verfügung, welcher
eine Bohrung zwischen ersten und zweiten Oberflächen aufweist und welcher einen
einstückigen
bzw. einheitlichen Drahtgitter- bzw. -geflechtisolator aufweist,
der in der Bohrung mit einem Flansch auf jeder der Oberflächen ausgebildet
ist.
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In
einer anderen Ausbildung stellt die vorliegende Erfindung eine Preßvorrichtung
zur Verfügung,
die adaptiert ist, um einen Hitzeschild zu unterstützen, der
vorbestimmte Orte und eine Anzahl von Bohrungen zum Aufnehmen von
Isolatoren aufweist, wobei eine entsprechende Anzahl von Preßwerkzeugen
adaptiert ist, um die Isolatoren auszubilden, und die entsprechend
den Bohrungen angeordnet sind, wobei jedes Werkzeug obere und untere
primäre
Hälsen,
obere und untere sekundäre
Hälsen
aufweist, die für
eine axiale Bewegung innerhalb einer entsprechenden primären Hülse adaptiert
sind, wobei jede der sekundären
Hülsen
einen Dorn beinhaltet, der für eine
Bewegung innerhalb seiner entsprechenden sekundären Hülse adaptiert ist, wobei die
oberen und unteren primären
und sekundären
Hülsen
und die Dorne co-linear sind.
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In
einer anderen Ausbildung wird die Preßvorrichtung verwendet, um
simultan einen Isolator in jeder Bohrung des Schilds herzustellen
durch ein Positionieren des Schilds in einer Haltevorrichtung, Bereitstellen
eines Preßwerkzeugs
an jeder Bohrung, in welcher eine Hülse gewünscht ist, und für jedes Preßwerkzeug:
Positionieren eines Drahtgitters bzw. -geflechts auf dem Dornabschnitt
der unteren sekundären
Hülse,
Vortreiben bzw. Vorbewegen der unteren primären und sekundären Hülse des
Werkzeugs, um zu veranlassen, daß die untere primäre Hülse an den
Schild und den Dornabschnitt anliegt und das Geflecht sich teilweise
durch die Bohrung erstreckt; Vortreiben einer oberen primären Hülse von
der entgegengesetzten Seite des Schilds co-linear mit der unteren
primären
Hülse,
um an dem Schild anzuliegen und einen co-linearen Hohlraum auf gegenüberliegenden
Seiten des Schilds auszubilden, Vortreiben der oberen sekundären Hülse und
des oberen Dorns, um den oberen Dorn co-linear mit dem unteren Dorn in
Anschlag zu bringen, und gleichzeitiges Vortreiben der oberen und
unteren inneren Hülse,
um das Geflecht in einen Flansch auf jeder Seite des Schilds zu komprimieren
bzw. zu verdichten.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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1–3 stellen
jeweils eine Explosionsdarstellung, eine weggeschnittene und eine
zusammengebaute Ansicht eines Hitzeschildisolators gemäß dem Stand
der Technik dar.
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4–6 stellen
jeweils eine Explosionsdarstellung, eine weggeschnittene und zusammengebaute
Ansicht des Hitzeschildisolators gemäß dieser Erfindung dar.
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7A–7E stellen
gesonderte zyklische Schritte eines Werkzeugs dar, das den neuen Isolator
herstellt.
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8A stellt
eine teilweise Querschnittsansicht wie in 7B einer
anderen Ausbildung dar, und 8B stellt
einen Isolator dar, der dadurch ausgebildet wird.
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9A stellt
eine teilweise Querschnittsansicht wie in 7B noch
einer anderen Ausbildung dar, und 9B stellt
einen Isolator dar, der dadurch ausgebildet wird.
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10 ist
eine teilweise Querschnittsansicht ähnlich zu 8A,
jedoch mit der Isolierscheibe bzw. Durchführungsdichtung auf der Oberseite.
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11A und 11B sind
jeweils eine vordere und rückwärtige perspektivische
Ansicht von einen Universaltisch enthaltenden Pressen zum Ausbilden
der Hitzeschildisolatoren.
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Detaillierte Beschreibung
von bestimmten Ausbildungen
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Wie
dies in dem Abschnitt betreffend den Hintergrund erklärt wurde,
ist der Hitzeschildisolator dieser Erfindung eine mechanische wärmebeständige Buchse,
die an Ort und Stelle aus einem Drahtgitter ausgebildet ist bzw.
wird.
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Startend
mit 7A–7E ist
bzw. wird ein Hitzeschild 101 (oder ein anderes Substrat),
der bzw. das wenigstens eine Bohrung aufweist, in welcher ein Isolator
auszubilden gewünscht
ist, in einem Arbeitsbereich (nicht gezeigt) positioniert und so
gehalten, daß die
Bohrung entlang der Achse eines Werkzeugs gemäß dieser Erfindung positioniert
ist. Die Erfindung kann mit jeglichem Substrat, vorzugsweise Metall verwendet
werden, das eine Bohrung aufweist und fähig ist, der Kompressionskraft
des Formverfahrens bzw. -prozesses zu widerstehen. Insbesondere umfaßt das Werkzeug
eine untere äußere bzw.
Außenhülse 703a und
eine obere Außenhülse 703b, eine
untere Innenhülle 705,
die einen unteren Stampfer bzw. Stopfen 706 und einen Dorn 707 aufweist, der
in der unteren Außenhülse angeordnet
ist, und einen oberen Stopfen 709, der in der oberen Außenhülse angeordnet
ist. Alle diese Teile sind koaxial, wobei jene in dem "oberen" Abschnitt auf einer
Seite der Bohrung angeordnet sind, und jene in dem "unteren" Abschnitt auf der
gegenüberliegenden
Seite der Bohrung angeordnet sind. Selbstverständlich sollte es offensichtlich
sein, daß der "obere" und "untere" Abschnitt umgekehrt
werden können
und nicht vertikal "oben" und "unten" sein müssen, noch
daß der
Dorn in dem "unteren" Abschnitt sein muß, solange
die Teile des Werkzeugs entlang einer gemeinsamen Achse auf gegenüberliegenden
Seiten einer Bohrung angeordnet sind, in welcher es gewünscht ist,
daß eine einheitliche
bzw. einstückige
mechanische Drahtgeflechtbuchse auszubilden ist. Die Pressen können elektrisch
betätigt
sein, jedoch vorzugsweise sind sie pneumatisch unter Verwendung
von mehreren Luftzylindern (wie sie beispielsweise kommerziell von
Fabco-Air, Inc., Gainsville, FL, oder von Festo USA, Hauppauge,
NY erhalten werden können).
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Ein "grünes" Teil einer Drahtgitter-
bzw. -geflechthülse 701 ist
bzw. wird mittels einer konventionellen Wirkmaschine zur Verfügung gestellt
und kann teilweise in eine zylindrische Geometrie komprimiert sein
bzw. werden, um eine Handhabung zu vereinfachen. Selbstverständlich kann
das Werkzeug mit einer elliptischen oder polygonalen Querschnittsgeometrie
ausgebildet bzw. konstruiert sein, jedoch ist eine kreisförmige Geometrie
für eine
Isolierscheibe bzw. Durchgangstülle
und Schraube bevorzugt, welche eine kreisförmige Geometrie aufweist. Noch
bevorzugter ist bzw. wird das grüne
Teil bzw. der Rohling durch ein Wirken bzw. Flechten einer Hülse auf eine
gewünschte
Länge (oder
Schneiden einer kontinuierlichen Länge an der gewünschten
Länge),
Abflachen der Hülse
und dann Rollen der Hülse
um einen Dorn (entweder durch gerades Rollen, schrauben- bzw. helixförmiges Rollen
oder jegliche Kombination) und Entfernen des Dorns hergestellt,
um den Rohling bzw. das grüne
Stück zur
Verfügung
zu stellen. Der gerollte Rohling kann an einem Entrollen gehindert
werden, indem kleine Punktschweißungen oder eine oder mehrere
Klemme(n) bzw. Klammer(n), ein Kleber (Heißschmelz, Epoxy, Urethan und
dgl., durch Hitze oder UV härtbar,
wie dies für
einen speziellen Kleber erforderlich ist oder wie gewünscht), ein
Papier oder eine dünne
Kunststoffaußenhülse oder
ein geringes Crimpen oder eine Kombination davon verwendet werden.
Vorzugsweise ist bzw. wird der gerollte Rohling entlang des gesamten
Saums abgedichtet bzw. versiegelt, so daß das "Ausblühen" des Gitters bzw. Geflechts während einer
Kompression relativ gleichmäßig entlang
der gesamten Länge ist.
Ein Sichern des Saums des Rohlings erleichtert auch eine Verschiffung
bzw. Lieferung von Rohlingen zu einem Kunden für einen Zusammenbau der Isolatoren
an der Anlage bzw. Fabrik des Kunden.
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Der
Dorn kann eine Isolierscheibe bzw. Durchgangstülle 803 oder einen
Abstandhalter 901 beinhalten, wie dies später gezeigt
und beschrieben ist, welche(r) an Ort und Stelle zurückgehalten
ist, bis der Rohling verwendet wird oder welche(r) in den Rohling
gezwungen bzw. beaufschlagt wird. Die Verwendung einer Isolierscheibe
oder eines Abstandhalters ist während
des Endzusammenbaus des Hitzeschilds an dem Verteiler bzw. Krümmer nützlich,
da die axiale Länge
der Bohrung in dem Abstandhalter oder der Isolierscheibe effektiv
die Kompression des Geflechts während
einer Installation beschränkt.
Diese Isolatoren stellen sowohl eine mechanische als auch thermische
Isolation zur Verfügung.
Die mechanische Isolation wird durch die offene Struktur des komprimierten
Geflechts erleichtert, welches insbesondere bevorzugt etwa 20–25% Dichte
für eine
typische Autoinstallation ist, obwohl in Abhängigkeit von der speziellen
Installation eine höhere
oder niedrigere Dichte, wie gewünscht,
verwendet werden kann. Die thermische Isolation ist in ähnlicher
Weise durch die offene Struktur erleichtert, welche es Luft ermöglicht,
durch die Struktur durchzutreten und somit einiges der Wärme zu verteilen
bzw. abzuleiten.
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Der
Dorn wird durch den unteren Stampfer bzw. Stopfen erstreckt, um
einen Dorn zur Verfügung zu
stellen, auf welchem der Rohling bzw. das grüne Teil angeordnet ist. Wie
dies in 7A gezeigt ist, ist bzw. wird
die untere Außenhülse mit
dem grünen
Geflechtteil an Ort und Stelle veranlaßt, an einer Seite der Bohrung
in dem Hitzeschild anzuliegen, wobei sich der Dorn durch die Bohrung
zu der anderen Seite erstreckt; der untere innere Stopfen bzw. Stempel unterstützt das
Geflecht und ein Raum oder ein Spiel bzw. Freiraum zwischen dem
Dorn und der Außenhülse, begrenzt
durch das Substrat und die Ramme bzw. den Stopfen, stellt effektiv
einen Formhohlraum zur Verfügung.
Als nächstes
wird die obere Außenhülse abgesenkt,
um an dem Hitzeschild um die Bohrung in Anlage zu gelangen bzw.
anzuliegen, um einen entsprechenden Formhohlraum auf der anderen Seite
der Bohrung zur Verfügung
zu stellen. Der untere Stopfen und der Dorn werden nach oben vorgetrieben
bzw. vorbewegt, so daß der
Dorn an dem oberen Stopfen in Anlage gelangt und das grüne Teil bzw.
der Rohling (ungefähr)
eine Hälfte über und
eine Hälfte
unter der Bohrung angeordnet ist, und der obere Stopfen wird nach
unten bewegt, um den Rohling an Ort und Stelle zu halten, wobei
er die Bohrung überspannt
bzw. übergreift,
wie dies in 7B gezeigt ist. Dann werden,
wie dies in 7C gezeigt ist, der obere und
untere Stopfen zueinander bewegt, um das grüne Geflecht zu komprimieren,
wobei festgehalten wird, daß sich
der untere Stopfen nicht über den
vollständigen
Abstand der unteren Hülse
bewegt. Wie dies ersichtlich ist, gibt es einen Raum zwischen dem
Dorn und jeder der Außenhülsen, in
welchen sich das komprimierte Geflecht ausweitet, um den Isolator
mit Flanschen 105a und 105c auszubilden, wie dies
in 5 gezeigt ist, wobei ein Halsabschnitt 105b des
komprimierten Geflechts innerhalb der Bohrung bleibt. Der Dorn wird
dann zurückgezogen,
die obere Hülse
und der Stopfen werden angehoben (von dem Hitzeschild getrennt)
und der untere Dorn wird den letzten Abschnitt innerhalb der unteren äußeren Hülse anheben,
um den fertiggestellten Isolator auszuwerfen. Das Werkzeug wird
dann weitergeschaltet bzw. zurückgeführt, um
einen weiteren Zyklus zu starten. Das Werkzeug kann durch Nocken, Servomotoren,
pneumatische Zylinder, hydraulische Zylinder oder eine Kombination,
wie gewünscht,
betätigt
werden und eine Steuerung bzw. Regelung kann mechanisch (wie mit
Nocken), elektrisch (wie Relais und Sensoren), Computer (wie Sensoren
und Stellgliedern bzw. Betätigungseinrichtungen)
oder jegliche Kombination betätigt
werden.
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In
einer anderen Ausbildung kann das grüne Geflecht eine Isolierscheibe
bzw. Durchgangstülle 803 beinhalten,
welche einen Schulterabschnitt 803a und einen inneren rohrförmigen Abschnitt 803b aufweist,
wobei die Isolierscheibe wie oben beschrieben ist. Der Rohling bzw.
das grüne
Teil mit der Isolierscheibe kann zu einem Kunden zur Verwendung
in der Presse geliefert werden. 8A zeigt
die Isolierscheibe am Boden des Rohlings, jedoch könnte die Isolierscheibe
in gleicher Weise an der Oberseite sein. Wie bei der Isolierscheibe
in dem Boden in 8A gezeigt, beinhaltet die entgegengesetzte bzw.
gegenüberliegende
Hülse 709 (d.h.
die gegenüberliegende
Hülse 706)
eine Vertiefung bzw. Ausnehmung 801, in welche die Oberseite
des Dorns 707 geführt
ist bzw. wird. Um den Umfang der Aussparung bzw. Ausnehmung ist
eine keilförmige
Struktur 805, welche wirkt, um den rohrförmigen Abschnitt
der Isolierscheibe aufzutreiben bzw. aufzuweiten, um eine Konkavität oder Abschrägung 807 auszubilden, wie
dies in 8B gezeigt ist, welche den gebildeten Isolator
darstellt.
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Es
sollte erkannt bzw. geschätzt
werden, daß die
Zeichnungen nicht maßstabgetreu
sind. Der Außendurchmesser
des Schulterabschnitts der Isolierscheibe kann, obwohl er immer
nahezu gleich dem Innendurchmesser der Außenhülse 703a dargestellt ist,
bedeutend kleiner sein und kann kleiner als der Durchmesser des
Lochs in dem Hitzeschild sein, in welchem der Isolator ausgebildet
ist. Selbst in einem derartigen Fall wird der Zweck der Isolierscheibe
als eine Kompressionsbegrenzungseinrichtung während eines Zusammenbaus durch
den rohrförmigen
Abschnitt erfüllt
bzw. erzielt.
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Als
eine Alternative zu der Isolierscheibe, die in 8A und 8B gezeigt
ist, kann der Rohling um einen einfachen Abstandhalter 901 gerollt
sein bzw. werden und der resultierende Rohling bzw. das resultierende
grüne Teil,
wie dies in 9A gezeigt ist, wird in der
Presse verwendet. Vorzugsweise beinhalten beide der gegenüberliegenden
Hülsen 706 und 709 einen
keilförmigen
Abschnitt, um jedes Ende des Abstandhalters aufzuweiten. Alternativ
kann, wie dies in 9A gezeigt ist, der Dorn 707 eine
Abschrägung 903 beinhalten,
die einen Abschnitt 905 kleineren Durchmessers, der einen
Durchmesser aufweist, der eine enge Passung mit dem ID des Abstandhalters
zur Verfügung
stellt, mit einem Abschnitt 907 größeren Durchmessers verbindet,
welcher der gewünschte
ID des komprimierten Geflechtteils des Isolators ist, wo die Abschrägung wirkt,
um das Ende des Abstandhalters aufzuweiten. Obwohl einiges des Gitters
bzw. Geflechts in den Raum zwischen dem Ende des Abstandhalters
und der Abschrägung
komprimiert werden kann, wird der Abstandhalter immer den Effekt
eines Begrenzens der abschließenden bzw.
Endkompression zur Verfügung
stellen, wenn die Schraube während
einer Befestigung des Hitzeschilds eingetrieben wird. 9B zeigt
den Isolator, der einen aufgeweiteten Abschnitt 903 aufweist. Neuerlich
kann, obwohl der OD des aufgeweiteten Abschnitts als im wesentlichen
der gleiche wie der ID des Lochs (der Bohrung) in dem Isolator gezeigt
ist, er bedeutend kleiner sein. Wie erwähnt, kann die Isolierscheibe 803 an
der "Oberseite" des Rohlings angeordnet
sein, wie dies in 10 gezeigt ist. Ebenfalls wie
erwähnt,
kann der OD des Schulterabschnitts der Isolierscheibe bedeutend
kleiner als der ID des Lochs in dem Hitzeschild sein, wie dies näher diesem
Maßstab
in 10 gezeigt ist. In dieser Ausbildung beinhaltet
der Dorn 707 einen distalen Abschnitt eines gegebenen Durchmessers,
der durch eine Schulter 1001 mit einem größeren Durchmesser verbunden
ist, welcher an dem Boden des rohrförmigen Abschnitts der Isolierscheibe
anschlägt
bzw. anliegt. Während
einer Kompression folgt die Schulter auf dem Dorn lediglich dem
Boden der Isolierscheibe nach unten zu ihrem Endort bzw. ihrer abschließenden Stelle.
In dieser Ausbildung gibt es ähnlich
zu dem keilförmigen
Abschnitt 085 in 8A einen
keilförmigen
Abschnitt 1003 auf der Innenhülse 706, um das Ende
der Isolierscheibe aufzuweiten, um das Teil herzustellen, wie dies
in 8B gezeigt ist (jedoch mit der Oberseite nach
unten gedreht). Zusätzlich
ist der OD des Schulterabschnitts des Dorns geringfügig kleiner
als der ID des rohrförmigen
Abschnitts der Isolierscheibe, so daß die innere bzw. Innenhülse 706 in
Kontakt mit der Bodenkante bzw. dem Bodenrand des rohrförmigen Abschnitts
gelangt, der zuvor durch die Schulter gehalten ist, und der Keil
weitet dieses Ende des Rohrs auf.
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In
noch einer anderen Ausbildung kann die Isolierscheibe 803 oder
der Abstandhalter 901 mit einer oder mehreren Rippe(n)
an der Außenoberfläche (d.h.
des rohrförmigen
Abschnitts 803b, wenn eine Isolierscheibe verwendet ist)
oder Nuten bzw. Rillen oder Öffnungen
(Aperturen) oder einer Kombination versehen sein. Gezogene oder
gestauchte Rippen sind allgemein nicht so scharf und gut definiert
wie Widerhaken bzw. Stacheln und erhöhen somit nicht stark die Kosten
des Teils wie die Herstellung von gut definierten Widerhaken (welche
signifikant die Kosten des Teils erhöhen). Während einer Kompression wird
das Geflecht um die Rippe(n) gezwungen bzw. beaufschlagt, welche
wirkt (wirken), um die Isolierscheibe oder den Abstandhalter während der
Lieferung bzw. des Versands und einer Handhabung an Ort und Stelle
zu halten, bevor der Hitzeschild festgelegt ist bzw. wird. Wenn Öffnungen
verwendet werden, wird das Geflecht in die Öffnung gezwungen (oder in eine
Nut bzw. Rille) beaufschlagt, jedoch am Überqueren der Öffnung und
Einnehmen der zentralen Bohrung gehindert, da der Dorn 707 als
ein Anschlag wirkt, wodurch die zentrale Bohrung für die Schraube
oder den Bolzen freigehalten wird, die bzw. der für die Befestigung
des Hitzeschilds verwendet wird.
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Obwohl
die Herstellung eines einzigen Isolators gezeigt wurde, ist es bevorzugt,
eine Presse mit der gewünschten
Anzahl von Werkzeugen zu haben, die an gewünschten Orten in gewünschten
Orientierungen bzw. Ausrichtungen angeordnet sind, da zahlreiche
Hitzeschilde mehr als einen Isolator erfordern und nicht alle Isolatoren
in derselben Ebene oder bei derselben Ausrichtung vorliegen. Beispielsweise würden, wenn
ein gegebener Hitzeschild vier Isolatoren erfordert, dann vier Werkzeuge
auf einem gemeinsamen Tisch montiert bzw. festgelegt werden und
ihre Positionen und Ausrichtungen für den speziellen Hitzeschild
eingestellt werden. Dann kann jegliche Anzahl von Hitzeschilden
auf bzw. bei demselben Tisch bearbeitet werden. 11A und 11B stellen
die Vorderseite und Rückseite
eines derartigen Tischs oder einer Plattform dar, der bzw. die eine Oberfläche 1199 aufweist,
die eine Serie von Löchern 1111 beinhaltet,
auf welchen plattenförmige
Paneele bzw. Platten 1101a-d montiert sind, von welchen
jede eine einzige bzw. einzelne Presse aufnimmt. Jede Presse (d.h.
jedes Paneel, das eine Presse aufnimmt) sitzt in einem Fuß 1103a und 1103d,
der zu der Vorderseite des Tischs gerichtet ist und in der Ansicht
gezeigt ist. Jede Presse hat ein oberes 1105 und unteres 1107 Preßelement.
Jeder Fuß bzw. Schenkel
(und es kann mehr als ein Fuß pro
Presse vorliegen) ist an dem Tisch durch einen oder mehrere Fräsmaschinenstreifen
(nicht gezeigt) festgelegt und an dem (den) gewünschten Loch (Löchern) gesichert.
Jeder Fuß kann
auch eine Hebeeinrichtung zum Anheben oder Absenken jedes Tafel-
bzw. Paneelgehäuses
aufweisen oder damit ausgebildet sein, wobei sich der Betätigungsarm
(Kniehebel) für die
Hebeeinrichtung durch den Fuß erstreckt,
obwohl andere mechanische Mittel verwendet werden können, um
die Höhe
jeder Presse einzustellen (wie ein Verwenden von Füßen unterschiedlicher
Höhen). Jede
Presse hat vorzugsweise ein Versorgungs- bzw. Speisekabel, das mit
einem Computer oder einer Mikroprozessor-Steuer- bzw. -Regeleinrichtung verbunden
ist, welche(r) die Maschine wie gewünscht zyklieren kann. In einer
Verwendung sind bzw. werden die Pressen, wie erforderlich, für einen speziellen
Hitzeschild 101 (oder Substrat) positioniert, der Rohling
wird in jeder der Bohrungen des Hitzeschilds angeordnet, der Hitzeschild
wird auf den Bodenpressen angeordnet und der Betätiger bewegt die Maschine zurück und aktiviert
sie. Vorzugsweise sind die Rückseite
und Seiten abgeschirmt oder verhängt,
und die Vorderseite hat einen leichten Schirm (der durch 1109 bezeichnet
bzw. dargestellt ist), ähnlich
einem Luftschirm, welcher jedoch ein Zyklieren der Maschine verhindert,
wenn ein Gegenstand bzw. Objekt in dem Schirm ist (so daß der Betätiger von dem
Arbeitsbereich entfernt werden muß, um die Maschine zu zyklieren).
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Wie
dies in 4–6 gezeigt
ist, wird der neue bzw. neuartige Isolator dieser Erfindung wie
im Stand der Technik verwendet, obwohl vorzugsweise mit einer Schraube 103,
die einen Schulterabschnitt aufweist, der in die Bohrung 107 des
Isolators gepreßt
ist; wirkt der Schulterabschnitt als eine Beschränkung bzw. Begrenzungseinrichtung,
wenn die Schraube in den Verteiler eingetrieben wird, um das Gitter
bzw. Geflecht daran zu verhindern, daß es zu stark durch die Zusammenbautätigkeit
bzw. den Zusammenbauvorgang komprimiert wird. Die Verwendung eines
Schulterabschnitts auf der Schraube erlaubt die Eliminierung einer
Isolierscheibe mit Widerhaken bzw. Stacheln oder einer Flanschhülse, welche
ein relativ teures Teil ist. Anders als der Stand der Technik wird
der einstückige
Isolator sich nicht lockern oder aufgrund von Vibration und/oder
einer thermischen Expansion auseinanderfallen. Der endbearbeitete
bzw. fertiggestellte erhitzte bzw. Hitzeschild mit den Isolatoren
an Ort und Stelle kann direkt zu dem Kunden geliefert werden, was
eine Befestigung des Hitzeschilds erleichtert und die Notwendigkeit
eines Positionierens der zwei Teile des Isolators eliminiert, während er
auf dem Hitzeschild ausgebildet wird.
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Die
Vorkomprimierung bzw. -kompression, falls vorhanden, und die Dichte
des "grünen" Teils bzw. Rohlings,
ebenso wie der Raum bzw. Abstand und die Freiräume zwischen dem Dorn und den
Außenhülsen können, wie
erforderlich, variiert werden, um einen Isolator zur Verfügung zu
stellen, der eine gewünschte
abschließende
bzw. Enddichte und Geometrie aufweist.
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Der
verwendete Draht sollte so hitze- und korrosionsbeständig wie
notwendig für
die spezielle Umgebung sein, mit einer thermischen Expansion, die
für die
Toleranz der Installation akzeptabel ist, vorzugsweise ein Stahl
mit begrenzter oder keiner Härtung.
Geeignete Stahlqualitäten
beinhalten Typen 304 und 430, obwohl reiner Kohlenstoff-,
plattierter oder galvanisierter Stahl ebenfalls verwendet werden kann.
Das Gitter bzw. Geflecht kann aus einer oder mehreren Art(en) von
Stahl gefertigt bzw. hergestellt sein. Wenn die Umgebung von sehr
(ultra) hoher Temperatur ist, ist ein Inconel- oder Hastalloy-Typ von
Stahl geeigneter. Die Geometrie des Drahts ist vorzugsweise rund,
obwohl andere Geometrien, beinhaltend quadratisch, hexagonal, eben
bzw. flach, D-förmig,
oval und dgl. ebenfalls geeignet sind. Der Drahtdurchmesser ist
vorzugsweise in dem Bereich von 0,004 bis 0,020 Zoll, und bevorzugter
von 0,005 bis 0,010 Zoll, obwohl sogar größere Durchmesser für eine noch
robustere Installation geeignet sein können (wie beispielsweise einen
Lastkraftwagen).
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Während sich
die vorhergehende Beschreibung auf Hitzeschilde bezieht, wird es
offensichtlich bzw. geschätzt
sein, daß die
vorliegende Erfindung für
ein Herstellen von mechanischen Drahtgitter- bzw. -geflechtbuchsen
für jegliche
Anwendung, in jeglichem Artikel bzw. Gegenstand nützlich ist,
solange das Werkzeug geeignet um die Bohrung positioniert werden
kann. Für
jene Anwendungen, wo ein mechanischer Stoßdämpfer oder ein Kissen statt
einer Buchse erwünscht
ist, kann während
eines Komprimierens bzw. Verdichtens der Dorn im wesentlichen fluchtend
bzw. bündig
mit dem Ende des unteren Stampfers bzw. Stopfens während einer
Kompression positioniert sein bzw. werden, so daß sich das Geflecht in die
Bohrung ausweitet und ausfüllt.
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Die
vorhergehende Beschreibung ist als illustrativ, jedoch nicht beschränkend gemeint
bzw. gedacht. Verschiedene Änderungen,
Modifikationen und Zusätze
können
dem Fachmann beim Lesen dieser Beschreibung ersichtlich sein, und
jene sind innerhalb des Rahmens und Geists dieser Erfindung liegend
gedacht, wie sie durch die Ansprüche
definiert ist.
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Zusammenfassung
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Ein
Substrat, wie beispielsweise ein Hitzeschild für ein Fahrzeug wird mit einer
einheitlichen komprimierten Drahtgeflechtbuchse oder einem Isolator
versehen, welche(r) an der Stelle durch eine Bohrung in dem Substrat
ausgebildet wird. Die Buchse wird durch ein Abstützen einer nicht komprimierten
bzw. teilweisen komprimierten Drahtgeflechthülse, welche gegebenenfalls
eine Isolierscheibe oder einen Abstandhalter beinhaltet, auf einem
Dorn ausgebildet, welcher innerhalb der Bohrung positioniert ist;
der Dorn wird auf irgendeiner Seite der Bohrung durch äußere Hülsen umgeben,
welche einen Formhohlraum auf jeder Seite des Substrats ausbilden, und
ein gleitbarer Stopfen ist in jeder äußeren Hülse angeordnet und wird in
Richtung zueinander bewegt, um das Geflecht bzw. Gitter innerhalb
der Bohrung zu komprimieren und die einstückige bzw. einheitliche Buchse
zur Verfügung
zu stellen.