DE112015001782T5

DE112015001782T5 - Hitzeschild

Info

Publication number: DE112015001782T5
Application number: DE112015001782.8T
Authority: DE
Inventors: Tim Daniel; Franz Schweiggart; Giacomo Giaimi; Thomas Eberle
Original assignee: Reinz Dichtungs GmbH
Current assignee: Reinz Dichtungs GmbH
Priority date: 2014-04-11
Filing date: 2015-04-10
Publication date: 2016-12-22
Also published as: DE202014003108U1; WO2015155327A1

Abstract

Hitzeschild zum Abschirmen eines Bauteils gegen Hitze und/oder Schall mit mindestens einer sich zumindest abschnittsweise erstreckenden metallischen Lage, wobei der Hitzeschild auf mindestens einer seiner Oberflächen zumindest abschnittsweise einen Zwischenkörper aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenkörper zumindest in einem, vorzugsweise in mehreren Verbindungsbereichen mit der mindestens einen metallischen Lage kraft- und/oder formschlüssig verbunden ist, wobei der Zwischenkörper zumindest außerhalb des Verbindungsbereiches kompressibel und elastisch ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Hitzeschild zum Abschirmen eines Bauteils gegen Hitze und/oder Schall mit mindestens einer sich zumindest abschnittsweise erstreckenden metallischen Lage, sowie eine Bauteilgruppe enthaltend zumindest einen solchen Hitzeschild sowie ein weiteres Bauteil. Hitzeschilde dienen zum Beispiel in Motorräumen von Kraftfahrzeugen, insbesondere im Bereich des Abgasstrangs, dem Schutz nahe bei heißen Bauteilen gelegener temperaturempfindlicher Bauteile und Aggregate gegenüber unzulässiger Überhitzung. Meist verbessern die Hitzeschilde auch den Schallschutz.
Üblicherweise sind derartige Hitzeschilde dreidimensional verformte Strukturbauteile, die an mindestens einem, bevorzugt jedoch über mindestens zwei Punkte, beispielsweise an einem kalten und/oder wärmeführenden Bauteil, befestigt sind. Aufgrund der dichten Packung der Bauteile im Motoren- und Abgasbereich moderner Fahrzeuge kontaktieren die Hitzeschilde immer häufiger benachbarte Bauteile, so dass die Gefahr entsteht, dass der Hitzeschild gegen derartige Bauteile klappert, oder dass zwischen dem Hitzeschild und den nächstliegenden Bauteilen nur ein kleiner Spalt verbleibt, der als Kamin wirken kann und somit bei ungünstiger Anordnung der Bauteile heiße Gase zu temperaturempfindlichen Bauteilen leitet. Beide Effekte führen zur Beschädigung an den betreffenden Bauteilen, die unbedingt zu vermeiden sind.
Im Stand der Technik wurde versucht dies durch Aufschweißen von Drahtgestricken auf derartige Kontaktstellen zu vermeiden. Aufgrund der Temperaturunterschiede zwischen Ruhezustand und Betriebszustand und der damit verbundenen Wärmeausdehnung der Bauteile einerseits und durch die im motornahen Bereich unvermeidlichen Vibrationen andererseits bewegen sich der Hitzeschild und das weitere Bauteil zueinander. Die Drahtgestricke weisen jedoch eine große Gleitreibung auf, so dass der Auflagebereich des Drahtgestricks starken Abrieb erfährt und fortschreitend zerstört wird.
Weiter wurde versucht, derartige Kontaktstellen durch schwimmend gelagerte Elemente zu überbrücken, wie dies etwa in der DE 10 2004 023 442 A1 der Fall ist. Eine solche Lösung ist von der Herstellung her sehr aufwändig. Zudem hat sich in der Praxis gezeigt, dass die schwimmend gelagerten Elemente zusätzliche akustische Probleme verursachen.
Zweck der Erfindung ist es somit, einen Hitzeschild anzugeben, der eine Weiterleitung heißer Bereiche in unerwünschte Richtungen zu vermeiden erlaubt und während Kontakt mit benachbarten Bauteilen dauerhaft eine Beschädigung von deren Oberfläche vermeidet. Der Einsatz des Hitzeschildes soll dabei durchgängig für hohe Temperaturbereiche von über 400°C möglich sein.
Die Erreichung dieses Zwecks gelingt mit dem Hitzeschild gemäß Anspruch 1 und einer Bauteilgruppe gemäß Anspruch 23. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen formuliert.
Die Erfindung betrifft also einerseits einen Hitzeschild zum Abschirmen eines Bauteils gegen Hitze und/oder Schall mit mindestens einen sich zumindest abschnittsweise erstreckenden metallischen Abschnitt, wobei der Hitzeschild auf mindestens einer seiner Oberflächen einen Zwischenkörper aufweist. Der Zwischenkörper dient dabei einerseits als Kontaktfläche zu anderen Bauteilen, so dass diese nicht unmittelbar gegeneinander klopfen und andererseits als Barriere für heiße Gase. Der Zwischenkörper ist zumindest an einem, vorzugsweise jedoch an mehreren Verbindungsbereichen, form- und/oder kraftschlüssig mit der mindestens einen metallischen Lage verbunden. Zumindest außerhalb des Verbindungsbereiches ist der Zwischenkörper kompressibel und elastisch, so dass die Vibrationen, die im motornahen Bereich unvermeidbar sind, absorbiert werden können. Weiter dient der Zwischenkörper aufgrund seiner Elastizität der Abstandsregulierung zwischen dem Hitzeschild und dem angrenzenden Bauteil.
Vorteilhafterweise erstreckt sich der Zwischenkörper in einer längslaufenden Richtung, d. h. es handelt sich um einen länglichen Körper, welcher sich entlang des Hitzeschildes erstreckt. Vorzugsweise zumindest ein Abschnitt des Zwischenkörpers entlang genannter längslaufender Richtung ist teilweise oder vollständig als Hohlkörper ausgebildet, welcher senkrecht zu genannter längslaufender Richtung geschlossen ist, z. B. als Tubus, Zylinder etc. Solch ein hohler Teil ist kompressibel und kann sicher weitere Elemente des Zwischenkörpers umschließen.
Vorteilhafterweise weist der Zwischenkörper mindestens einen Außenkörper und mindestens einen kompressiblen und elastischen Innenkörper auf, welcher innerhalb des Außenkörpers angeordnet ist, vorzugsweise zumindest teilweise bei genanntem geschlossenen hohlen Abschnitt. Zur Vermeidung von Zerstörungen der mit dem Zwischenkörper in Kontakt stehenden Oberflächen weist der Außenkörper auf seiner Außenoberfläche eine möglichst geringe Gleitreibung auf, insbesondere auf einem angrenzenden weiteren Teil. Insbesondere ist die Gleitreibung der Außenoberfläche des Außenkörpers auf Stahl- oder Aluminiumblechen oder metallischen Gußbauteilen geringer als die Gleitreibung der Außenoberfläche des Innenkörpers auf vergleichbaren Stahl- oder Aluminiumblechen oder metallischen Gußbauteilen oder auf der Innenseite des Außenkörpers.
Der Innenkörper des Zwischenkörpers ist dabei vorteilhafterweise als Hohlkörper ausgebildet. Dieser kann beispielsweise aus einem Schlauch bestehen, mit schlauchförmigen Maschenmaterialen, wobei insbesondere Strickschläuche oder Gewebeschläuche geeignet sind. Der Innenkörper besteht vorzugsweise aus einem metallischen Material, so dass die für den Einsatz im motornahen Bereich notwendige Temperaturbeständigkeit gegeben ist. Um die benötigte Kompressibilität und Elastizität des Zwischenkörpers zu erzielen ist der Innenkörper nicht aus einem vollmassiven Metall gebildet, sondern enthält vorzugsweise ein Drahtmaterial, insbesondere einen Kupfer-, Messing- oder Stahldraht oder besteht aus derartigen Drahtmaterialien. Drahtrundgestricke weisen dabei meist eine aufgespannte, näherungsweise runde Querschnittsform auf und sind somit kompressibel und elastisch. Schweißrohre mit einer Drahtstärke von 0,1 bis 0,5 mm und einer Maschenweite im gedehnten Zustand von 2 bis 5 mm, vorzugsweise 2,5 bis 3,5 mm sind dabei bevorzugt. Für Anwendungen bei niedrigeren Temperaturen können jedoch auch polymerbasierte Materialien zum Einsatz kommen.
Der mindestens eine Außenkörper des Zwischenkörpers ist selbst vorzugsweise auch mit zumindest einem hohlkörperförmigen Abschnitt ausgebildet, der ebenfalls vorzugsweise schlauchförmig ist. Der hohle Teil des Außenkörpers ist daher vorzugsweise zumindest abschnittsweise oder auf voller Länge des Innenkörpers oder entlang der vollen Länge des Außenkörpers geschlossen in seiner umlaufenden Richtung senkrecht zu seiner länglichen Ausdehnung und dem Innenkörper umschließend. Dies erlaubt die Aufnahme des Innenkörpers in dem Außenkörper. Hierzu ist die Breite des mindestens einen hohlkörperförmigen Abschnitts des Außenkörpers zumindest so groß wie die Breite des Innenkörpers, vorzugsweise jedoch etwas größer. Die Breiten werden hierzu im flachen, verpressten Zustand bestimmt. Um die Kompression des inneren Körpers zu ermöglichen, ist der Außenkörper des Zwischenkörpers ebenfalls kompressibel, und zwar dahingehend kompressibel, dass er der Kompression des Innenkörpers folgen kann. Es ist jedoch nicht notwendig, dass der Außenkörper des Zwischenkörpers selbst nachgiebig ist. Es ist eher ausreichend, wenn die Deformierung des Außenkörpers durch den Innenkörper betrieben wird und nicht durch den Außenkörper selber.
Für die Anbindung des Zwischenkörpers ist es vorteilhaft, wenn der Außenkörper nicht nur einen hohlkörperförmigen Abschnitt zur Aufnahme des Innenkörpers aufweist, sondern auch einen Seitenabschnitt, der in erster Linie der Anbindung und/oder der Befestigung des Zwischenkörpers an ein weiteres Bauteil dient. Dieser Seitenabschnitt wird dabei in Abhängigkeit von der Befestigungsmethode gestaltet, ist aber vorzugsweise weniger breit als der hohlkörperförmige Abschnitt. Auch hier beziehen sich die Breiten auf den flachen, verpressten Zustand.
Zur Erlangung der geringen Gleitreibung besteht der Außenkörper vorzugsweise aus einem Fasermaterial, insbesondere aus einem Kordelmaterial, Gestrick oder Gewebe. Im Hinblick auf die Temperaturbeständigkeit sind Fasermaterialien, die aus Mineral- und/oder Glasfasern, insbesondere Fasern aus E-Glas, bestehen oder diese enthalten, von Vorteil.
Die bevorzugten Materialien für Innen- und Außenkörper verleihen dem Zwischenkörper und somit dem gesamten Hitzeschild eine dauerhafte Temperaturbeständigkeit bei Temperaturen von bis zu 450°C, vorzugsweise von bis zu 550°C und besonders bevorzugt von bis zu 650°C.
Der Zwischenkörper weist vorteilhafterweise zusätzlich zur Kompressibilität und Elastizität auch eine Flexibilität in Längsrichtung aus. Insbesondere der Innenkörper lässt sich vorzugsweise um mindestens 20%, vorzugsweise um mindestens 35% ausgehend von einer gestauchten Anordnung hin zu einer gedehnten Anordnung dehnen. Vorteilhafterweise lässt sich auch der Außenkörper elastisch in Längsrichtung dehnen. Diese Elastizität ist jedoch geringer als für den Innenkörper, beispielsweise im Bereich von mindestens 5%, vorzugsweise mindestens 10%. Hierdurch lässt sich der Zwischenkörper insbesondere auch so verbauen, dass er einen nicht-geradlinigen Verlauf einnehmen kann. Dadurch ist der Zwischenkörper besonders für gekrümmte Außenkanten bzw. gekrümmte Außenkantenabschnitte geeignet.
Der Zwischenkörper kann mit dem Hitzeschild kraft- und/oder formschlüssig durch ein gesondertes Befestigungsmittel verbunden sein. Niete und Befestigungsschienen sind insbesondere hierfür geeignet. Während bei Nieten grundsätzlich eine direkte Befestigung an der Hitzeschildlage oder den Hitzeschildlagen erfolgt, kann eine Befestigungsschiene in Abhängigkeit von ihrer Form entweder direkt oder indirekt montiert werden. Eine S-förmige Befestigungsschiene kann Abschnitte des Zwischenkörpers in einem Bogen aufnehmen, während der andere Bogen der Befestigung an mindestens einer der Hitzeschildlagen dient. Eine U-förmige Befestigungsschiene ermöglicht es einerseits, sowohl einen Randabschnitt des Hitzeschilds selbst als auch einen Abschnitt des Zwischenkörpers aufzunehmen. Andererseits kann auch nur ein Abschnitt des Zwischenkörpers in einer U-förmigen Befestigungsschiene aufgenommen sein, die selbst auf die Oberfläche des Hitzeschilds aufgebracht ist, beispielsweise mittels Durchsetzfügens am Hitzeschild oder mindestens einer seiner Lagen befestigt ist. Anstelle von ausgedehnten U- oder S-förmigen Befestigungsschienen können auch mindestens ein, vorzugsweise jedoch mindestens zwei U- oder S-förmige Befestigungsclips eingesetzt werden. Ebenso ist es möglich, den Zwischenkörper mittels metallischen Klammern ähnlich Tackerklammern am Hitzeschild zu befestigen.
In einer anderen Ausführungsform kann der Zwischenkörper auch dadurch mit dem Hitzeschild form- und/oder kraftschlüssig verbunden sein, dass mindestens eine der mindestens einen metallischen Lagen des Hitzeschildes zumindest abschnittsweise den Zwischenkörper abschnittsweise übergreift, in den Zwischenkörper abschnittsweise eingreift und/oder durch den Zwischenkörper durchgreift. Falls der Außenkörper einen Seitenabschnitt aufweist, so ist es bevorzugt wenn die unmittelbare Verbindung zwischen der mindestens einen Lage des Hitzeschilds und mindestens dem Seitenabschnitt des Außenkörpers des Zwischenkörpers erfolgt.
Eine erste Ausführungsform sieht vor, dass ein Randabschnitt, insbesondere ein Außenrandabschnitt, der zumindest eine Lage des Hitzeschildes als Befestigungselement den Seitenabschnitt des Außenkörpers des Zwischenkörpers über seine gesamte Länge übergreift. Hierzu ist ein Randabschnitt der mindestens einen Lage des Hitzeschilds auf sich zurückgebogen und spannt den Zwischenkörper in den Zwischenraum zwischen Lage und gefaltetem Abschnitt ein. Eine alternative Ausführungsform sieht vor, dass Seitenabschnitte des Außenkörpers des Zwischenkörpers nur abschnittsweise, vorteilhafterweise an mindestens zwei Abschnitten, insbesondere beiden Endabschnitten, von Randabschnitten mindestens einer Lage des Hitzeschilds übergriffen werden. Ebenso ist es möglich, dass der Zwischenkörper abschnittsweise bezogen auf seine Längserstreckung, aber über seine gesamte Breite von Randabschnitten der mindestens einer Lage des Hitzeschilds übergriffen wird. Diese Lösung ist sowohl für Zwischenkörper mit als auch solche ohne Seitenabschnitt des Außenkörpers einsetzbar. Bevorzugt erfolgt der Übergriff an mindestens zwei Abschnitten, insbesondere zwei Endabschnitten, des Zwischenkörpers. Der Übergriff an den Endabschnitten erlaubt es zudem, dass diese Endabschnitte komplett von der mindestens einen Blechlage überdeckt werden, so dass die Endabschnitte gegen mechanische Beschädigung noch besser geschützt sind.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass die die Zwischenkörperabschnitte übergreifenden Abschnitte der mindestens einen Hitzeschildlage über die angrenzende Kante, insbesondere Außenkante des Hitzeschilds auch im umgebogenen Zustand übersteht, und so einen Überstand des Zwischenkörpers über die Kante des Hitzeschilds ermöglicht. Alternativ hierzu können auch nur die zwischen den die Zwischenkörperabschnitte übergreifenden Abschnitten verbleibenden Abschnitte der mindestens einen Hitzeschildlage gegenüber der Außenkante des Hitzeschilds zurückgesetzt sein, so dass die Zwischenkörperabschnitte in von den Abschnitten der mindestens einen Hitzeschildlage übergriffen werden, der Zwischenkörper sonst aber seitlich keine Begrenzung durch die flächigen Oberflächen des Hitzeschilds erfährt. Diese Ausführungsform ist besonders geeignet, wenn der Hitzeschild im Bereich des Zwischenkörpers auf beiden Seiten an anderen Bauteilen anliegt. Hier überlappt der Zwischenkörper im Wesentlichen nur in den Verbindungsbereichen mit dem Hitzeschild.
Eine weitere Ausführungsform, bei der der Zwischenkörper abschnittsweise übergriffen wird, sieht vor, dass aus mindestens einer metallischen Lage des Hitzeschilds benachbart zum, aber auch beabstandet zum Rand Laschen freigeschnitten und aus der Ebene der Lage herausgebogen werden, um den Zwischenkörper aufzunehmen und nach Aufnahme des Zwischenkörpers wieder in Richtung der Lagenebene verformt werden, wobei der Zwischenkörper zwischengefasst wird.
Ebenso ist es möglich, dass vom Rand mindestens einer Hitzeschildlage mehrere Laschen auskragen, wobei zumindest ein Paar nur wenig voneinander beabstandeter Laschen den Zwischenkörper alternierend von beiden Seiten übergreift und dabei in Position festhält. Vorzugsweise ist dabei das freie Ende der Laschen in Richtung des Zwischenkörpers gebogen oder geknickt, so dass der Zwischenkörper, vorzugsweise sein Seitenabschnitt, dauerhaft festgehalten wird. Auch diese Laschen können als Oberfläche des Hitzeschilds im Sinne der vorliegenden Erfindung angesehen werden.
Eine andere Ausführungsform sieht vor, dass aus mindestens einer, vorzugsweise genau einer metallischen Lage des Hitzeschilds, insbesondere aus seinem Rand oder in Fortsetzung seines Randes, insbesondere des Außenrandes, ein schmaler Befestigungsabschnitt erzeugt wird, und zwar derart, dass dessen freies Ende so geformt ist, dass das Durchführen durch eine vorgesehene Durchgangsöffnung im Zwischenkörper oder auch unmittelbar durch das Material des Zwischenkörpers hindurch erleichtert ist, beispielsweise durch eine abgerundete oder spitze Gestaltung des freien Endes. Dieser mindestens eine Befestigungsabschnitt wird also durch eine zuvor in den Zwischenkörper, insbesondere einen ungefüllten Seitenabschnitt des Zwischenkörpers eingebrachte Durchgangsöffnung durchgeführt und in Richtung der metallischen Lage des Hitzeschilds und um den Zwischenkörper herum zurückgebogen. Das freie Ende des Befestigungsabschnitts kann dabei auf derjenigen Oberfläche des Hitzeschilds zu liegen kommen, auf der der Zwischenkörper angebracht ist. Das freie Ende des Befestigungsabschnitts kann aber auch durch eine in mindestens einer, vorzugsweise aber allen Lagen des Hitzeschilds vorgesehenen Durchgangsöffnung hindurchgeführt werden und auf der gegenüberliegenden Oberfläche des Hitzeschilds so verformt werden, dass ein Lösen des Befestigungsabschnitts aus der Durchgangsöffnung und somit auch ein Lösen des Zwischenkörpers verhindert wird. Eine vergleichbare Lösung kann auch mit einem von dem Hitzeschild unabhängigen Befestigungsmittel, etwa einem Metallstreifen oder Draht erzielt werden, der durch den Hitzeschild und durch den Zwischenkörper hindurchgreift.
Vorzugsweise erstreckt sich der Zwischenkörper längslaufend zumindest abschnittsweise entlang der Oberfläche des Hitzeschildes, wobei die Summe der abschnittsweisen Längen des Zwischenkörpers entlang der Oberfläche größer ist als die Breite des Zwischenkörpers senkrecht zu dieser längslaufenden Ausdehnung.
Der Zwischenkörper erstreckt sich zudem vorzugsweise im Bereich des Randes des Hitzeschilds, wo er sich beispielsweise entlang des gesamten Randes erstrecken kann. Der Rand kann dabei der Außenrand oder ein Innenrand des Hitzeschilds, insbesondere ein Innenrand um eine Durchgangsöffnung für ein funktionelles Bauteil, beispielsweise eine Lambda-Sonde, sein. In diesem Kontext ist der Innenrand kein Rand einer Öffnung für ein Befestigungsmittel, beispielsweise Befestigungslöcher wie Schraubenlöcher, wo substantielle Montagekräfte auf den Hitzeschild ausgeübt werden. Meist ist es jedoch ausreichend und aus Kostengründen vorzuziehen, wenn nur Abschnitte des Randes des Hitzeschilds mit einem Zwischenkörper versehen sind. Dies sind insbesondere die Stellen, an denen ein Weiterfluß von heißen Gasen besonders zu vermeiden ist. An den Kontaktflächen zwischen dem Hitzeschild und einem weiteren Bauteil ist es zur Vermeidung von direktem Kontakt aufgrund der im verpressten Zustand verbleibenden Dicke des Zwischenkörpers ausreichend, dass nur ein kleiner Bereich mit einem Zwischenkörper versehen ist. Oftmals wird der Zwischenkörper auch entlang mehrerer voneinander beabstandeter Abschnitte des Randes angebracht sein. In jedem Fall wird die Gesamtlänge des Zwischenkörpers entlang des Randes, an dem er sich ggf. abschnittsweise erstreckt, größer sein als seine Breite quer zu dieser Längsrichtung.
Der mindestens eine Zwischenkörper ist bevorzugt so angebracht, dass er sich vollständig auf einer Oberfläche des Hitzeschilds erstreckt. In manchen Fällen ist dies jedoch nicht möglich, beispielsweise, wenn die Außenkante des Hitzeschilds einen ausgeprägt strukturierten oder gar zerklüfteten Verlauf aufweist. Hier ist es dann vorteilhaft, dass der Überstand des Zwischenkörpers über die Kante des Hitzeschilds oder der mindestens einen metallischen Lage des Hitzeschilds maximal so breit – in Querrichtung zum Rand des Hitzeschilds – ist, wie der Überlappungsbereich des entsprechenden Zwischenkörperabschnitts mit dem Hitzeschild bzw. seiner mindestens einen metallischen Lage, gegebenenfalls auch nur mit mindestens einer Lasche in dieser Lage. Andererseits muss der Zwischenkörper auch nicht unmittelbar entlang des Randes des Hitzeschilds oder seiner mindestens einen metallischen Lage verlaufen, sondern kann gegenüber dem Rand auch zurückgesetzt sein. Vorzugsweise ist der Zwischenkörper aber nur soweit nach innen bezogen auf die Außenkante angeordnet, dass der Rand des Zwischenkörpers, der dem Rand des Hitzeschilds oder der Hitzeschildlage zugewandt ist, maximal soweit vom Rand des Hitzeschilds bzw. der Hitzeschildlage entfernt ist, wie die Breite bezogen auf die Breite des Zwischenkörpers im verpressten Zustand.
Die erfindungsgemäßen Hitzeschilde weisen in einer Ausführungsform lediglich eine metallische Lage auf. Hierzu wird üblicherweise ein Stahlblech oder ein Aluminiumblech verwendet, welches auf die individuellen Anforderungen angepasst ist, beispielsweise hinsichtlich seines Reflexionsverhaltens, mittels geeigneter Beschichtungen. So werden Stahlbleche häufig mit Aluminium(-legierungen) beschichtet. Oft sind die einlagigen Hitzeschilde durch die Dicke ihrer Lage hindurch oder auch nur an mindestens einer ihrer Oberflächen mikrostrukturiert, beispielsweise in Form von Noppen oder Rippen. Ebenso ist es möglich, dass die Hitzeschildlage vollflächig oder abschnittsweise Mikroperforationen aufweist.
In einer anderen Ausführungsform besteht der erfindungsgemäße Hitzeschild aus zwei metallischen Lagen, die entweder flächig auf dem genannten Bereich aufeinander liegen oder zumindest abschnittsweise voneinander beabstandet sind. Im letzteren Fall können sie eine Füllung oder auch ein Luftpolster zwischen den Lagen aufweisen. Auch hier kann mindestens eine der Lagen wiederum durch die Dicke der Lage hindurch oder auch nur an mindestens einer ihrer Oberflächen mikrostrukturiert sein. Wieder kommen vor allem Stahl- oder Aluminiumbleche, mit oder ohne Beschichtung, zum Einsatz. Sind beide metallischen Lagen strukturiert, ist es bevorzugt, wenn die Lagen eine Struktur aufweisen, die nicht komplementär ist, welche daher nicht ineinander fügbar sind. Auf diesem Weg wird die Auflagefläche der Lagen gering gehalten. Zur Verbesserung der akustischen Eigenschaften des Hitzeschildes ist es bevorzugt, wenn mindestens eine metallische Lage – üblicherweise diejenige, die einer Schallquelle benachbart ist – perforiert ist, so dass sich Resonanzräume zwischen den Lagen bilden. Ganz besonders bevorzugt ist es, wenn dabei Perforationen in einer metallischen Lage mit Noppen in der benachbarten metallischen Lage kombiniert werden, wobei die Verteilung der Noppen und der Perforationen aufeinander abgestimmt ist.
Weiter können die thermischen, insbesondere aber die akustischen Eigenschaften der Hitzeschilde durch Kombination der mindestens einen metallischen Lage mit einer faserbasierten Lage, die insbesondere Mineralfasern, Glasfasern, Kohlefasern und/oder deren Mischfasern mit oder ohne Imprägnierung und/oder chemische Modifikation enthält oder aus diesen Fasern besteht oder einer Lage aus verdichteten mineralischen Partikeln, enthaltend oder bestehend aus Glimmer, expandiertem Glimmer, Graphit oder expandiertem Graphit oder mit einer Lage aus einer temperaturbeständigen Pappe, insbesondere faserverstärkten Pappe verbessert werden. Die genannten faserbasierten Isolationsmaterialien sind dabei vorzugsweise als Gewebe, Gewirke, Gehäkel, Gestrick, Gelege oder Vlies ausgebildet.
Bei einem Hitzeschild mit nur einer Metalllage wird diese eine Lage üblicherweise nur mit faserbasiertem Material kombiniert, da bei partikelbasierten Lagen das Risiko besteht, dass sich die Partikel voneinander lösen, so dass Krümel entstehen. Die Metalllage muss hier nicht über die gesamte Fläche ausgebildet sein, in vielen Fällen ist es vorzuziehen, dass sie lediglich den Außenrand des Hitzeschilds aufspannt, im Inneren der betreffenden Oberfläche des Hitzeschildsjedoch Aussparungen aufweist. In diesen ausgesparten Bereichen besteht der Hitzeschild im Querschnitt also nur aus der faserbasierten Lage. Diese Art der Aussparung ist immer größer als eine Durchgangsöffnung für Befestigungsmittel. Bei diesem Hitzeschildaufbau erfolgt die Anbindung des mindestens einen Zwischenkörpers vorzugsweise an der metallischen Lage.
Bei Hitzeschilden mit mindestens zwei metallischen Lagen wird die papp-, faser- oder partikelbasierte Lage üblicherweise zwischen den zwei metallischen Lagen vorgesehen. Sowohl bei diesen Hitzeschilden als auch bei Hitzeschilden, die nur metallische Lagen umfassen, erstrecken sich die Metalllagen im Wesentlichen über die gesamte Fläche des Hitzeschilds.
Der Hitzeschild kann eine einteilige, im Wesentlichen flächige oder schalenförmige Grundform aufweisen. Dann kommt der am Hitzeschild befestigte Zwischenkörper vorzugsweise an einem anderen Bauteil zu liegen. Der Hitzeschild kann aber auch aus mehreren Teilen bestehen, dies ist besonders bevorzugt, wenn der Hitzeschild nur aus einer metallischen Lage und einer zum wärmeführenden Bauteil weisenden faserbasierten Lage besteht. Hier kann es vorteilhaft sein, wenn mindestens ein Zwischenkörper so an einem Hitzeschild-Teil angebracht ist, dass er im verbundenen Zustand der Hitzeschild-Teile zwischen den Hitzeschild-Teilen zu liegen kommt. Dies ist insbesondere bevorzugt, wenn Abschnitte der Kontaktfläche umformtechnisch nur soweit aneinander angenähert werden können, dass ein Spalt verbleibt. Der Hitzeschild kann aber auch eine zum Ring geschlossene Form aufweisen. Hier sind einerseits einteilige Aufbauten möglich, bei denen der Kreisschluss durch Annäherung zweier Abschnitte des Hitzeschilds zueinander erfolgt. Auch hier ist es vorteilhaft, wenn mindestens ein Zwischenkörper so an einem Außenrand angebracht ist, dass er die Kontaktfläche abdichtet und/oder thermisch und/oder akustisch entkoppelt.
Die Erfindung betrifft andererseits eine Baugruppe bestehend aus mindestens einem Hitzeschild und mindestens einem weiteren Bauteil, wobei ein Zwischenkörper so auf dem Hitzeschild befestigt ist, dass er im verbauten Zustand des Hitzeschilds zumindest abschnittsweise am weiteren Bauteil anliegt. Ebenso ist es möglich, dass der mit dem Zwischenkörper versehene Hitzeschild so zwischen zwei Bauteile eingefügt ist, dass der Zwischenkörper zumindest abschnittsweise an beiden Bauteilen anliegt, insbesondere so an beiden Bauteilen anliegt, dass an mindestens einer Stelle, vorzugsweise jedoch über eine größere Fläche ein direkter Kontakt zwischen dem Zwischenkörper und beiden Bauteilen vorhanden ist. Das mindestens eine weitere Bauteil kann ein weiterer Hitzeschild sein. Dies ist insbesondere dann bevorzugt, wenn einer der Hitzeschilde mit einem ersten Element, beispielsweise einer Abgaskrümmerdichtung und der andere der Hitzeschilde mit einem zweiten Element, beispielsweise einer Zylinderkopfhaube verbunden ist. Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass das mindestens eine weitere Bauteil ein wärmeführendes Bauteil, beispielsweise ein Zylinderkopf oder ein Bauteil eines Abgasstrangs eines Verbrennungsmotos ist, insbesondere ein Abgaskrümmer, ein Turbolader, ein Katalysator oder ein Abgasrohr.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Diese Zeichnungen dienen ausschließlich der Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung, ohne dass die Erfindung auf diese beschränkt wäre. Gleiche Teile sind in den Zeichnungen mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die Figuren enthalten neben den in den unabhängigen Ansprüchen dargelegten wesentlichen Merkmalen der vorliegenden Erfindung auch in unterschiedlicher Zusammensetzung optionale und vorteilhafte Verbesserungen. Jede einzelne dieser vorteilhaften und/oder optionalen Weiterbildungen der Erfindung kann als solche die in den unabhängigen Ansprüchen dargelegte Erfindung weiterbilden, auch ohne Kombination mit einer, mehreren oder sämtlichen der in den Beispielen zugleich dargestellten optionalen und/oder vorteilhaften Weiterbildungen. Insbesondere hinsichtlich der Gestaltung der Lagenzusammensetzung des Hitzeschilds und der Anzahl der Lagen des Aussenkörpers ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt.
Die Figuren zeigen schematisch:
1 Eine schematische Darstellung einer Kontaktstelle eines Hitzeschilds des Stands der Technik mit einem weiteren Bauteil;
2 Zwei Prinzipskizzen von Einbausituationen des erfindungsgemäßen Hitzeschilds;
3 In acht Teilbildern Ansichten eines Zwischenkörpers erfindungsgemäßer Hitzeschilde;
4 In sechs Teilbildern Ansichten übergreifender Verbindungen zwischen dem Zwischenkörper und dem Hitzeschild in erfindungsgemäßen Hitzeschilden;
5 In drei Teilbildern Ansichten durchgreifender Verbindungen zwischen dem Zwischenkörper und dem Hitzeschild in erfindungsgemäßen Hitzeschilden;
6 In fünf Teilbildern Ansichten Verbindungen zwischen dem Zwischenkörper und dem Hitzeschild mit separaten Befestigungsmitteln in erfindungsgemäßen Hitzeschilden;
7 Schnittansichten der Einbausituation zweier erfindungsgemäßer Hitzeschilde in der Umgebung einer Lambdasonde; und
8 Zwei Draufsichten auf erfindungsgemäße Hitzeschilde.
1 stellt eine Kontaktstelle zwischen einem Hitzeschild 110 des Stands der Technik und einem weiteren Bauteil 160 dar. Der Hitzeschild 110 und das weitere Bauteil 160 sind einerseits so angeordnet, dass ein geringer Abstand zwischen ihnen verbleibt, der grundsätzlich die Gefahr in sich birgt, dass heiße Gase durch diesen Kontaktbereich abfließen und hier unter negativen Umständen sogar noch eine Beschleunigung oder eine Umleitung in Richtung eines temperaturempfindliches Bauteil erfahren, was zu vermeiden ist. Andererseits kommt es bei Inbetriebnahme des Motors zu einer Temperaturerhöhung und somit zu einer Wärmeausdehnung der beiden Bauteile. Da der Hitzeschild 110 in seinem unteren Bereich befestigt ist und das angrenzende Bauteil 160 in seinem oberen Bereich –, was aus der Darstellung der Figur nicht ersichtlich ist, weil die Befestigungsbereiche außerhalb des dargestellten Bereichs liegen – kommt es bei Erwärmung zu einer Ausdehnung des Hitzeschilds nach oben und zu einer Ausdehnung des benachbarten Bauteils 160 nach unten. Weisen die Bauteile von ihrer Einbaulage her keinen Abstand auf, so kommt es zu einem Abgleiten der Bauteile aufeinander, was meist mit Abrasion verbunden ist, und somit die Gefahr der Bauteilzerstörung in sich trägt. Weiterhin besteht das Problem, dass der Motorbetrieb mit Schwingungen verbunden ist, die sich in den Bauteilen ausbreiten und zwischen Bauteilen übertragen werden. Dementsprechend bewegen sich die Teile aufeinander zu und voneinander weg. Beschädigungen hervorgerufen durch Reibung können zusätzlich zu Verformungen beim Zusammenstoßen der Teile auftreten. Mit den Hitzeschilden des Stands der Technik entsteht also unabhängig davon, ob ein Verbau auf Spalt oder ohne Spalt erfolgt, Zerstörungsgefahr.
Der erfindungsgemäß aufgebaute Hitzeschild tritt diesem Problem entgegen. 2 stellt in zwei Prinzipskizzen die Einbausituation erfindungsgemäßer Hitzeschilde 10 dar. In 2-a ist die Einbausituation eines dreilagigen Hitzeschilds 10 mit zwei metallischen Außenlagen 11, 54 und einer Isolationslage 51, die im Wesentlichen aus komprimiertem Glimmer besteht, gezeigt. Anders als beim zuvor dargestellten Hitzeschild 110 des Stands der Technik weist dieser Hitzeschild 10 zusätzlich einen Zwischenkörper 20 auf, der auf der zum Bauteil 60 weisenden Oberfläche 18 des Hitzeschilds 10 angeordnet ist und in seinem Seitenabschnitt 27 von den umgefalzten metallischen Lagen 11, 54 übergriffen und formschlüssig auf der Oberfläche der Lage 11 befestigt ist. Der Zwischenkörper 20 ist zumindest außerhalb des zur Verbindung genutzten Seitenabschnitts 27 kompressibel und elastisch und besteht aus einem Innenkörper 22 und einem Außenkörper 21. Im dargestellten Zustand liegt das Bauteil 60 am Zwischenkörper 20 an, so dass eine Barriere für heiße Gase gebildet wird. Das Bauteil 60 verpresst dabei einen Abschnitt des Zwischenkörpers deutlich, welcher im unverpressten Zustand im Wesentlichen rund wäre. Nichtsdestotrotz verbleibt aber ein geringer Abstand 68 zwischen dem Bauteil 60 und der metallischen Lage 54 des Hitzeschilds, so dass es zu keiner direkten Reibung der Bauteile kommt. Die Kompressibilität und Elastizität des Zwischenkörpers sollte also auf die mögliche Ausdehnung bzw. Auslenkung der Bauteile aufeinander ausgelegt sein. Die Außenoberfläche des Außenkörpers 21 weist eine wesentlich geringere Gleitreibung zur Oberfläche des Bauteils 60 auf, als die metallischen Lagen 54 bzw. 11. Somit wird verhindert, dass die Bauteile bei wärme- oder abkühlungsbedingter Ausdehnung bzw. Kontraktion aufeinander entlangscheuern. Vielmehr kommt es zu einem Abgleiten mit sehr geringer Reibung, so dass keine Abrasion auftritt.
2-a stellt neben dem erfindungsgemäßen Hitzeschild 10 auch die gesamte Bauteilgruppe 80 bestehend aus dem erfindungsgemäßen Hitzeschild 10 und dem ersten weiteren Bauteil 60 ausschnittsweise dar.
2-b zeigt einen Ausschnitt einer alternativen Bauteilgruppe 80 bestehend aus einem Hitzeschild 10 mit einem Zwischenkörper 20 sowie zwei weiteren Bauteilen 60 und 65. Der erfindungsgemäße Hitzeschild 10 ist so zwischen den beiden Bauteilen 60 und 65 angeordnet, dass beide Bauteile 60 und 65 gegen den Zwischenkörper lehnen und so dem Aufsteigen heißer Gase zwischen einem der Bauteile 60 bzw. 65 und dem Hitzeschild 10 vorgebeugt wird. Der Zwischenkörper 20 besteht aus einem Innenkörper 22 und einem Außenkörper 21, der unmittelbar mit den Bauteilen 60, 65 in Kontakt steht. Aufgrund der geringen Gleitreibung zwischen dem Außenkörper 21 und den beiden Bauteilen 60, 65 können beide Bauteile bei temperaturbedingten Ausdehnungen oder Kontraktionen problemlos am Zwischenkörper 20 abgleiten. Die Bauteile 60, 65 weisen zudem eine solche Form auf, dass sie am nächsten an den Hitzeschild 10 im Bereich des Zwischenkörpers 20 heranreichen, aber es besteht kein direkter Kontakt zwischen den Bauteilen 60, 65 und den beiden Oberflächen 18, 19 des Hitzeschildes. Der Zwischenkörper 20 weist hier nur einen hohlkörperförmigen Abschnitt 26 auf, ein Seitenabschnitt existiert hier nicht. Der Hitzeschild 10 selbst besteht hier aus zwei metallischen Außenlagen 11, 54 und einer dazwischen angeordneten Lage 53 aus einer temperaturstabilen Faserpappe. Der Schnitt der 2-b liegt außerhalb des Verbindungsbereichs, es ist jedoch im Hintergrund ein solcher Verbindungsbereich 30 angedeutet. Dort ist die Isolationslage 53 ausgespart ist und der Zwischenkörper 20 wird zwischen den beiden Metalllagen 11, 54 durch Verpressen festgehalten. Der Zwischenkörper verformt sich dabei, wie durch den Überstand angedeutet.
Der Zwischenkörper 20 erfindungsgemäßer Hitzeschilde 10 ist in 3 anhand mehreren Teilbilder erläutert. Eine erste Ausführungsform wird in 3-a und 3-b illustriert. 3-a zeigt den Außenkörper 21 eines Zwischenkörpers aus Glasfasergewebe, der einen hohlkörperförmigen Abschnitt 26 mit einer Breite BA im flachen, d. h. verpressten Zustand und einen Seitenabschnitt 27 mit einer Breite BS im flachen, d. h. verpressten Zustand aufweist. Die beiden Abschnitte sind an einer Trennlinie voneinander getrennt, die beispielsweise von einer Schweißnaht oder aber auch von einer Naht mit einem Draht, einer Glasfaser oder ähnlichem gebildet wird. Die Breite BA des hohlkörperförmigen Abschnitts 26 ist hier dabei größer als die Breite BS des Seitenabschnitt 27. 3-b zeigt denselben Außenkörper 21 nach Aufnahme eines Innenkörpers 22 aus einem Strickschlauch aus Messingdraht in dem hohlkörperförmigen Abschnitt 26, sie zeigt also den gesamten Zwischenkörper 20. Der Innenkörper 22 weist als solcher, wenn er nicht verpresst wird, einen im Wesentlichen runden Querschnitt auf. Durch die Aufnahme dieses im Wesentlichen runden Innenkörpers hat sich die Breite des hohlkörperförmigen Abschnitts 26 in der dargestellten Projektion verringert, der gesamte hohlkörperförmige Abschnitt weist einen im Wesentlichen runden Querschnitt auf.
In 3-c und 3-d sind vergleichbare Außenkörper 21 dargestellt, hier nun allerdings in einer Ausführungsform, die keinen Seitenabschnitt enthält, so dass der Außenkörper 21 nur aus einem hohlkörperförmigen Abschnitt 26 besteht, gemacht aus einem Kordelmaterial aus E-Glas mit einer sehr glatten Oberfläche. Der Innenkörper 22, der in 3-d bereits in den Außenkörper 21 aufgenommen ist, besteht aus einem im Wesentlichen runden Strickschlauch aus Kupferdraht. Die Eigenspannung des metallischen Rundgestricks bewirkt dabei die im Wesentlichen runde Form, Kompressibilität und Elastizität des Innenkörpers 21. 3-d zeigt somit den fertigen Zwischenkörper 20.
3-e bis 3-h stellen schließlich verschiedene Gestaltungsmöglichkeiten für den Außenkörper 21 dar, der aus einem Kordelmaterial bestehend aus E-Glas gebildet ist. Dieses Material ist besonders gut geeignet aufgrund seiner Temperaturbeständigkeit bis zu 650°C und durch die exzellente Gleitfähigkeit der Außenoberfläche 23, welche aus der posamentenartigen Oberflächenstruktur resultiert.
3-e zeigt eine Ausführungsform, in der ein hohlkörperförmigen Abschnitt 26, in dem das Material doppelt gewickelt ist, und ein Seitenabschnitt 27, in dem das Material einfach liegt, dargestellt ist. Der vom hohlkörperförmigen Abschnitt 26 abgewandte Bereich des Seitenabschnitts 27 bildet einen erweiterten Falz, der wie im Folgenden noch beschrieben besonders gut von Befestigungsmitteln oder -elementen gehalten werden kann. Wieder sind der hohlkörperförmige Abschnitt 26 und der Seitenabschnitt 27 durch eine Naht 28 voneinander getrennt. Der hohlkörperförmige Abschnitt 26 ist bereits mit der Rundform dargestellt, die er dauerhaft mit dem eingefügten Innenkörper 22 erhält.
Die Ausführungsform des Außenkörpers 21 gemäß 3-f zeigt einen aufgerollten hohlkörperförmigen Abschnitt 26 sowie einen weiteren aufgerollten Endabschnitt 27a, der zusammen mit einem Abschnitt, in dem sich das Material bandförmig erstreckt, den Seitenabschnitt 27 bildet. Beide aufgerollten Abschnitte sind jeweils durch eine Naht 28 gesichert.
3-g stellt eine recht einfach herzustellende Ausführungsform eines Außenkörpers 21 für einen Zwischenkörper 20 eines Hitzeschilds 10 dar. Hier ist der hohlkörperförmige Abschnitt 26 als offener Falz ausgebildet und durch eine Naht 28 vom Seitenabschnitt 27 getrennt. Der Seitenabschnitt 27 besteht lediglich aus zwei aufeinander liegenden Schichten des hochtemperaturfesten Glasfasermaterials, deren freie Enden vom hohlkörperförmigen Abschnitt 26 wegweisen.
In der Ausführungsform der 3-h ist das Material hingegen überall mindestens in doppelter Lage verwendet. Wie im Ausführungsbeispiel der 3-g ist der hohlkörperförmige Abschnitt 26 aus einem offenen Falz gebildet. Der Seitenabschnitt weist hingegen einen geschlossenen Falz auf. Eine Naht als solche ist hier nicht vorgesehen, sondern eine flächige Verbindung der Schichten im Bereich des Seitenabschnitts 27, beispielsweise mittels eines hochtemperaturfesten Klebers auf Keramik- oder Wasserglasbasis. Diese Ausführungsform ist besonders geeignet für derartige Befestigungen am Hitzeschild, bei denen der Seitenabschnitt über einen Großteil seiner Erstreckung von einem Befestigungselement übergriffen wird, so dass der Seitenabschnitt nur wenig Bewegung erfährt. Alternativ ist es auch möglich, die Lagen des Seitenabschnitts durch einzelne Klammerverbindungen in Position zu halten.
4 zeigt sechs Ausführungsformen von Verbindungsbereichen 30 mit übergreifenden Verbindungen zwischen dem Zwischenkörper 20 und dem Hitzeschild 10 in erfindungsgemäßen Hitzeschilden 10.
4-a stellt eine Ausführungsform dar, in welcher eine Auskragung 31 des Außenrandes 17a der einzigen Lage 11 des Hitzeschilds, nämlich einer Blechlage, so zurückgefalzt ist, dass der gefalzte Bereich den gesamten Seitenabschnitt 27 des Zwischenkörpers 20 übergreift. Der Zwischenkörper 20 weist dabei wie in 3-f einen gerollten und somit verdickten Randbereich auf, den der etwas erweiterte Abschnitt des Falzes übergreift. Im flachen Bereich des Seitenabschnitts 27 nähert sich der gefalzte Abschnitt 31 der Blechlage 11 wieder dem nicht umgefalzten Bereich dieser Blechlage an, so dass zumindest das freie Ende des umgefalzten Abschnitts 31 den Seitenabschnitt 27 form- und kraftschlüssig festhält.
In der Ausführungsform der 4-b ist ein Zwischenkörper 20 dargestellt, der in zwei Verbindungsbereichen 30a, 30b mit den beiden Blechlagen 11, 54 des Hitzeschilds 10 verbunden ist. Ähnlich wie im Ausführungsbeispiel der 4-a sind die Befestigungselemente hier als über den Rand 17 des Hitzeschilds 10 auskragende Abschnitte gebildet, die auf den Zwischenkörper zurückgefalzt sind und dadurch den Zwischenkörper 20 übergreifen. Die Befestigung erfolgt ausschließlich an den Endbereichen des Zwischenkörpers. Es ist hier sehr deutlich, dass die Verbindungslaschen 31a, 31b den Zwischenkörper 28 in den Verbindungsbereichen 30 verpressen. Außerhalb der Verbindungsbereiche 30 ist der Zwischenkörper, der hier nur aus einem hohlkörperförmigen Abschnitt mit einem Innenkörper 22 und einem Außenkörper 21 besteht, kompressibel und elastisch, er liegt aber abschnittsweise auf der vom Betrachter abgewandten Oberfläche auf der Blechlage 11 auf, so dass dieses Ausführungsbeispiel wie schon das vorhergehende insbesondere für Situationen geeignet ist, in denen der Hitzeschild 10 nur auf einer seiner Oberflächen mit einem weiteren Bauteil in unmittelbarer Nachbarschaft angeordnet ist. Der Zwischenkörper bildet dann die Kontaktfläche zwischen Hitzeschild 10 und weiterem Bauteil 60. Da die Befestigungslaschen 31a, 31b auch im umgebogenen Zustand etwas über den verbleibenden Rand des Hitzeschilds im gezeigten Abschnitt überstehen, steht auch der Zwischenkörper über diesen Rand über. Der Überstand des Zwischenkörpers ist sogar noch stärker ausgeprägt als der der Laschen 31a, 31b, bedingt durch die Verpressung des Zwischenkörpers durch die Befestigungslaschen 31a, 31b.
Letzteres trifft auch für die Ausführungsform der 4-c zu, die weitgehend dem vorangegangenen Beispiel entspricht. Hier ist jedoch der Rand 17 des Hitzeschilds 11 im Bereich zwischen den Befestigungslaschen 31a, 31b ausgespart, so dass sich auf der vom Rand 17 abgewandten Seite des Zwischenkörpers 20, in der 4-c unterhalb des Zwischenkörpers 20, ein Freiraum 14 ergibt. Dieser Freiraum 14 kann als Expansionsraum bei der Verpressung des Zwischenkörpers 20 dienen. Noch wichtiger als dieser Freiraum 14 ist jedoch, dass der Zwischenkörper zwischen den beiden Befestigungsbereichen 30a, 30b sowohl auf der dem Betrachter zugewandten als auch auf der dem Betrachter abgewandten Seite des Hitzeschilds 10 nicht auf einer Lage des Hitzeschilds 10 aufliegt. Dieser Hitzeschild 10 ist somit insbesondere für eine Einbausituation des Hitzeschilds zwischen zwei weiteren Bauteilen 60, 65 geeignet, wie sie in 2-b dargestellt ist. Weiterhin ist der Aussenrand der dem Betrachter abgewandten metallischen Lage 52 im Bereich außerhalb des Verbindungsabschnitts 30 um den Aussenrand der dem Betrachter zugewandten metallischen Lage 11 herum gebördelt.
4-d zeigt hingegen einen Ausschnitt eines Hitzeschilds 10, bei dem der Zwischenkörper 20 nicht unmittelbar am Außenrand 17a angebracht ist, sondern zu diesem um eine Breite BR, die im Wesentlichen der sichtbaren Breite des Zwischenkörpers 20 und damit der Breite des Überlappungsbereichs von Zwischenkörper 20 und Hitzeschild 10 entspricht, zurückgesetzt ist. Allerdings soll betont werden, dass sich die Breiten in dieser Figur nicht auf den verpressten Zustand beziehen wie es der Fall für die generelle Definition jeglicher Breite im Rahmen dieser Erfindung ist. Falls der Zwischenkörper verpresst ist, weist er eine größere Breite, nämlich die Breite BL auf. Die Breite BR ist also geringer als die Breite BL. Die Ausführungsform der 4-d entspricht weitgehend der der 4-b, wobei die Laschen 32a, 32b anders als die Laschen 31a, 31b unmittelbar aus der Oberflächenlage 11 geformt sind. Diese sind an drei Seiten von der Lage getrennt und sind ähnlich den Laschen 31a, 31b über den Zwischenkörper 20 gebogen. 4-d weicht vom Ausführungsbeispiel der 4-b zusätzlich dadurch ab, dass der Hitzeschild nicht nur aus zwei metallischen Lagen besteht, sondern zwischen diesen auch noch eine pappbasierte Isolationslage 53 vorhanden ist, die in dem Bereich sichtbar ist, der aufgrund der Laschenbildung und – formung freiliegt.
Die freien Enden der Laschen 32a, 32b im Ausführungsbeispiel der 4-e weisen anders als in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen zum Außenrand 17a des Hitzeschilds 10. Die Laschen 32a, 32b sind wie im Ausführungsbeispiel der 4-d aus einer Blechlage des Hitzeschilds 10 freigetrennt. Sie weisen eine wesentlich geringere Breite als die Laschen des vorangehenden Beispiels auf und umfassen nicht wie diese die Endabschnitte des Zwischenkörpers. Stattdessen liegen sie im gezeigten Ausschnitt jeweils bei ca. ¼ der Längserstreckung L des Zwischenkörpers. Einerseits kann der gezeigte Ausschnitt der gesamten Länge des Zwischenkörpers 20 entsprechen. Andererseits ist es jedoch auch möglich, dass der Zwischenkörper sich wie der Hitzeschild 10 selbst über den gezeigten Ausschnitt hinaus erstreckt und über weitere Verbindungsbereiche 30 formschlüssig mit dem übrigen Hitzeschild 10 verbunden ist. Die Ausführungsform des Zwischenkörpers 20 entspricht weitestgehend dem in 3-g dargestellten Außenkörper 21, in dem ein runder Strickschlauch aus einem Edelstahlgestrick als Innenkörper 22 aufgenommen ist. Im gezeigten unverpressten Zustand erstreckt sich der Zwischenkörper 20 im Wesentlichen bis zur Außenkante 17a des Hitzeschilds 10.
4-f zeigt einen Ausschnitt eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Hitzeschilds 10, bei dem im gezeigten Abschnitt drei laschenförmige Befestigungselemente 32a, 32b, 32c über die Außenkante 17a überstehen und so die Verbindungsabschnitte 30a, 30b, 30c bilden. Die laschenförmigen Befestigungselemente 32a, 32b, 32c erstrecken sich entlang des Seitenabschnitts 27 des Zwischenkörpers 20, wobei sich die Befestigungselemente 32a, 32b, 32c auf der dem Betrachter zugewandten und der vom Betrachter abgewandten Seite abwechseln. Sind die Abstände dieser alternierenden Befestigungselemente nicht zu groß, beispielsweise kleiner als ihre eigene Breite, können diese, insbesondere auch wenn ihre Anzahl nicht zu gering ist, beispielsweise mindestens fünf beträgt, den Zwischenkörper 20 sicher und dauerhaft formschlüssig halten. Vorzugsweise wird diese Variante der Befestigung jedoch zusätzlich zu anderen erfindungsgemäßen Befestigungen eingesetzt. Insbesondere wenn ein Zwischenkörper eine beachtliche Länge aufweist ist es bevorzugt, wenn er in der Nähe seiner Enden mit hier beschriebenen Befestigungsformen befestigt ist und zusätzlich zur Überbrückung des großen Abstands zwischen diesen Verbindungsbereichen durch alternierende Laschen geführt wird.
Sowohl in 4-e als auch in 4-f ist im dargestellten Bereich jeweils nur eine Hitzeschildlage 11 erkennbar. Dies kann einerseits darauf zurückgehen, dass der Hitzeschild nur aus einer einzigen metallischen Lage 11 besteht. Andererseits ist es auch möglich, dass der Hitzeschild in anderen Bereichen mehr als eine Lage aufweist, jedoch nur die gezeigte Lage 11 bis zum dargestellten Aussenrandabschnitt 17a sich erstreckt.
Zur weiteren Sicherung der Befestigung können die freien Enden der laschenförmigen Befestigungselemente 32a, 32b, 32c zum Zwischenkörper bzw. über dessen bevorzugte Erstreckungsebene hinaus verbogen sein, so dass sich zusätzlich eine Spannung ergibt, mit der der Zwischenkörper 20 gehalten wird. Alternativ ist es auch möglich, dass der Zwischenkörper 27 Schlitze aufweist, durch die die laschenförmigen Befestigungselemente 32a, 32b, 32c ungefähr auf ihrer halben Länge hindurchgeführt werden.
In 5 sind Ausführungsformen von durchgreifenden Verbindungen zwischen dem Zwischenkörper 20 und dem Hitzeschild 10 in erfindungsgemäßen Hitzeschilden 10 dargestellt. Hierzu sind jeweils Befestigungselemente 33a, 33b bzw. 37a, 37b aus der einzigen dargestellten metallischen Hitzeschildlage ausgebildet. Die Befestigungselemente 33a, 33b bestehen aus Laschen, die sich im Wesentlichen senkrecht zur Außenkante 17a des Hitzeschilds 10 erstrecken. Hierzu ist ein Überstand der Blechlage 11 notwendig, der entsprechend der gewünschten Laschenlänge über den Außenrand 17a übersteht. Der Überstand der Blechlage wird bis auf die als Laschen zu verwendenden Abschnitte abgetrennt, beispielsweise durch Stanzen. Die freien Enden können mit zwei rechten Winkeln ausgeführt sein. Vorzugsweise sind sie jedoch abgerundet, oder wie in 5-b spitz zulaufend. Die Befestigungselemente 37a, 37b verlaufen hingegen im Wesentlichen parallel zur Außenkante 17a des Hitzeschilds 10. Die optimale Herstellung der Laschen 37a, 37b sieht auch einen Überstand vor, der aber nur der Breite der Laschen entspricht. Diese werden nicht nur seitlich abgetrennt, indem das nicht benötigte Material abgestanzt wird. Es wird auch ein abschnittsweiser Schnitt zwischen der Außenkante des Hitzeschilds und dem zur Außenkante des Hitzeschildes parallel verlaufenden Rand der Lasche durchgeführt, wobei aber ein hier endständiger Verbindungsabschnitt verbleibt.
Im in 5-c dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Laschen, in die Richtung aufgebogen, welche ermöglicht, dass der Zwischenkörper aufgenommen wird. Die entsprechende Biegelinie erstreckt sich im Wesentlichen senkrecht zur Außenkante 17a des Hitzeschilds durch die Schnittlinie zwischen Außenkante 17a und der Kante der zu letzterer benachbarten Lasche. Die Lasche wird entweder direkt durch das Maschenmaterial von Innen- und Außenkörper durchgestochen, ohne dass zuvor eine Durchgangsöffnung vorhanden ist. Anschließend wird sie auf der anderen Oberfläche des Zwischenkörpers 20 im Wesentlichen wieder in ihre ursprüngliche Position zurückgebogen. Die Verbindung ähnelt derjenigen, die im Bürobereich bei einem Schnellhefter verwendet wird. Die Befestigungselemente 37a, 37b liegen dabei nur auf dem Seitenabschnitt 27 des Zwischenkörpers auf.
In den Ausführungsbeispielen der 5-a und 5-b hingegen werden die Befestigungselemente 33a, 33b um eine Kante gebogen, die im Wesentlichen der Verlängerung der Außenkante 17a des Hitzeschilds 10 entspricht. Auch hier werden die Befestigungselemente 33a, 33b entweder, wie dargestellt, jeweils durch eine Durchgangsöffnung 35a, 35b im Seitenabschnitt 27 des Zwischenkörpers 20 geführt oder, wenn keine solche Durchgangsöffnung vorhanden ist, durch das Maschenmaterial durchgestochen. Anders als im Ausführungsbeispiel der 5-c werden die Befestigungselemente 33a, 33b jedoch über den hohlkörperförmigen Abschnitt 26 des Zwischenkörpers 20 geführt und auf der der Außenkante 17a abgewandten Oberfläche des Zwischenkörpers zurück zur Blechlage 11 geführt. Bei passender Materialstärke und -breite kann es ausreichend sein, wenn das freie Ende der Befestigungselemente 33a, 33b nur bis auf die in der Figur sichtbare Oberfläche der Hitzeschildlage 11 zurück geführt wird. Meist ist es jedoch bevorzugt, wenn das freie Ende der Befestigungselemente 33a, 33b wieder durch den Hitzeschildkörper bzw. hier durch seine einzige Blechlage 11 hindurch geführt wird und gesichert wird, beispielsweise durch Umbiegen auf dieser Rückseite, wie dies in 5-a angedeutet ist. Ist die Durchgangsöffnung 34a, 34b wie in 5-b als Langloch ausgeführt, kann es ausreichend sein, das pfeilartige freie Ende auf der Rückseite durch Drehen gegen Lösen zu sichern.
Die in 6 dargestellten Verbindungsbereiche 30 von Hitzeschilden 10 mit einem Zwischenkörper 20 verwenden anders als die bislang genannten Ausführungsbeispiele alle mindestens ein separates Befestigungsmittel 40 zur Befestigung des Zwischenkörpers 20 an mindestens einer Lage des Hitzeschilds 10.
In 6-a und 6-b handelt es sich bei den separaten Befestigungsmitteln um Niete 41. Jeder dieser Niete wird, jeweils durch alle Hitzeschildlagen, hier nur die Lage 11, und den Seitenabschnitt 27 des Zwischenkörpers 20 hindurch geführt. Obwohl nur ein einziger Niet 41 ausreichend sein mag, ist es nicht nur ein einzelner Niet 41, der zur Verbindung/Befestigung des Zwischenkörpers 20 verwendet wird, sondern mindestens zwei, vorzugsweise mindestens drei Niete, je nach Länge des Zwischenkörpers 20, wie in 6-a verdeutlicht. Wenn der Zwischenkörper 20 Niete nutzend befestigt wird, ist eine große Vielfalt von Positionen und Orientierungen der Niete möglich. In 6-a ist der Seitenabschnitt 27 des Zwischenkörpers auf der metallischen Lage 11 angeordnet, während der Hohlkörper 21 angrenzend zur Kante 17 der metallischen Lage 11 außerhalb der metallischen Lage angeordnet ist. Entsprechend verläuft die Kante 17 entlang des Übergangs zwischen dem Seitenabschnitt 27 und dem hohlen Abschnitt 21. Weiterhin weist der Abschnitt der zu einem Hohlkörper gehörenden Niet hin zur Kante 17. In 6-b sind der hohle Teil und ein Großteil des Seitenabschnitts 27 auf der metallischen Lage angeordnet, wobei der Seitenabschnitt 27 hin zur Kante 17 der metallischen Lage 11 weist. Daher läuft die Kante des Seitenabschnitts 27, welche gegenüber dem hohlen Abschnitt 21 liegt, entlang der Kante 17, wobei der Seitenabschnitt 27 an der Kante 17 auf der metallischen Lage 11 oder über die Kante 17 herausragend angeordnet ist.
6-c und 6-d verwenden hingegen Verbindungsschienen 42 (auch „Befestigungsschienen” genannt) als separate Befestigungsmittel. Die Befestigungsschiene 42 des Ausführungsbeispiels der 6-c ist als U-Schiene ausgeführt, während diejenige des Ausführungsbeispiels der 6-d einen S-förmigen Querschnitt aufweist. Die Ausführungsform der 6-c ähnelt dabei derjenigen der 4-a, in welcher jedoch das U-förmige Befestigungselement 31 aus der Hitzeschildlage 11 selbst geformt ist. Während die U-förmige Befestigungsschiene 42 in 6-c sowohl den Seitenabschnitt 27 des Zwischenkörpers 20 als auch die metallische Lage 11 in ihrer einzigen von der U-förmigen Befestigungsschiene 42 umschlossenen Öffnung aufnimmt, sind beide Elemente 27, 11 im Ausführungsbeispiel der 6-d in zwei unterschiedlichen von den zwei U-förmigen Abschnitten der S-förmigen Befestigungsschienen 42 umschlossenen Konkavitäten aufgenommen. 6d kann nicht nur eine langgestreckte S-förmige Befestigungsschiene darstellen, sondern auch einen kürzeren S-förmigen Befestigungsclip mit einer kleinen länglichen Ausdehnung.
6-e zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der das separate Befestigungselement 40 als metallische Klammer ähnlich einer Tackerklammer ausgeführt ist. Diese durchgreift den Seitenabschnitt 27 des Zwischenkörpers 20 und die Lage 11. Das Umformen der freien Klammerenden erfolgt hier auf der Oberfläche der Blechlage 11. Ebenso wäre es möglich, dass die geschlossene Seite der Klammer 43 auf der Oberfläche der Blechlage 11 und die freien Enden auf dem Zwischenkörper 20 oder seinem Seitenabschnitt 27 zu liegen kommen. Während sich die Klammer 43 hier in Längsrichtung des Zwischenkörpers 20 erstreckt, sind andere Orientierungen ebenfalls möglich. Eine Verbindung mittels derartigen Klammern 43 ist insbesondere bei solchen Hitzeschilden bevorzugt, die wie die Beispiele der 7 aus einer metallischen Lage und einer Glasfasermattenlage bestehen, insbesondere wenn diese beiden Lagen selbst auch mittels solcher Klammern aneinander befestigt sind.
7 stellt die Gestaltung der Umgebung einer Durchgangsöffnung für eine Lamda-Sonde in einem Hitzeschild 10 in zwei verschiedenen Ausführungsformen dar. Beide Hitzeschilde sind zweilagig aufgebaut mit einer zum Meßbereich 91 der Lamda-Sonde 90 weisenden Isolationslage 52, die aus einer Glasfasermatte besteht und einer in Richtung des Kabels 92 weisenden Blech- oder Metallfolienlage 11. In beiden Lagen 11, 52 des Hitzeschildes 10 ist eine Durchgangsöffnung für den Durchtritt des Messbereichs 91 der Lambda-Sonde 90 vorgesehen, die mindestens den Außenmaßen des Meßbereichs 91 entsprechen muss, die meist jedoch etwas größer ausgeführt ist. Ohne das Vorsehen weiterer Maßnahmen entsteht hier die Gefahr, dass heiße Gase durch die verbleibende Öffnung aufsteigen und auf diesem Wege den eigentlichen Meßbereich 91 beschädigen.
Um dies zu vermeiden, wird der Zwischenkörper 20 am betreffenden Innenrand 17b der Durchgangsöffnung so angeordnet, dass er zum einen beim Einführen des Meßkörpers 91 den Rand der Durchgangsöffnung freigibt und im fertig installierten Zustand, welcher in 7 in beiden Fällen dargestellt ist, einen Kragen bildet und dadurch zwischen der Lambda-Sonde 90 und dem Hitzeschild eine Barriere bildet und Schwingungen und/oder Schall entkoppelt. In 7-a weist der hohlkörperförmige Abschnitt 26 des Zwischenkörpers 20 in Richtung der Unterkante des breitesten Bereichs des Meßbereichs 91 und liegt daher zwischen dieser Unterkante und der Hitzeschildlage 52. In 7-b ist der Zwischenkörper hingegen zwischen dem kragenförmigen Abschnitt der Lambda-Sonde 90 und dem Innenrand 17b oder der Hitzeschildlagen 11, 52 verpresst.
In 8 sind zwei Draufsichten auf erfindungsgemäße Hitzeschilde 10 gegeben. Der Hitzeschild 10 der 8-a zeigt einen im Wesentlichen flachen oder schalenförmigen Hitzeschild 10, von dem zwei metallische Außenlagen 11, 54 sichtbar sind. Der Hitzeschild 10 weist zwei Zwischenkörper 20 auf, die jeweils in den Ecken auf der unteren Seite des Hitzeschildes angeordnet sind. Die Anbindung des Zwischenkörpers 20 ist hier nicht dargestellt. Die Bereiche, an welchen der Zwischenkörper 20 in eingebautem Zustand angebracht ist, kommen auf einem weiteren Bauteil 60 zu liegen. Der Zwischenkörper 20 sorgt dabei dafür, dass Beschädigungen weder durch temperaturbedingte Verschiebungen des Hitzeschildes 10 relativ zu dem Bauteil 60 noch durch Schwingungen beider Bauteile aufeinander zustande kommen. 8-a illustriert weiterhin, dass die Länge L des Zwischenkörpers größer als seine Breite B ist.
8-b stellt einen Hitzeschild 10 dar, der kombiniert aus zwei Teilschalen 10a, 10b aufgebaut ist. Die Teilschalen bestehen dabei jeweils aus einer mikrostrukturierten, genauer mikroperforierten, metallischen Lage 11 und einer faserbasierten Isolationslage 52. In den metallischen Lagen 11a, 11b sind zudem Öffnungen 15 vorgesehen, die es erlauben, dass Schwingungen unmittelbar in das Fasermattenmaterial der Lage 52 eindringen, um dort absorbiert zu werden. Die beiden Teilschalen werden um das abzuschirmende Bauteil 90, beispielsweise einen Katalysator, angebracht, so dass letzterer möglichst vollständig umschlossen ist, so dass er schnellstmöglich auf Betriebstemperatur gebracht werden kann, wenn der Motor gestartet wurde. Zwischenkörper 20 sind am Außenrand 17a' der Metalllage 11b der unteren Teilschale 10b abschnittsweise vorgesehen, und zwar hier fast vollständig Außenrand 17a umlaufend. Bei der Montage trifft der Außenrand 17a' nicht unmittelbar auf den Außenrand 17a der oberen Teilschale 10a, sondern der Zwischenkörper bzw. ungenauer zu sein die Zwischenkörperabschnitte 20 liegen dazwischen und sorgen so für eine flexible Abdichtung. Um den Verbau zu vereinfachen ist in der Teilschale 10a ein Flansch 12 vorgesehen, der fast vollständig den Außenrand umläuft und der dann auf den Zwischenkörper 20 trifft. Während der Zwischenkörper im Beispiel derart vorgesehen ist, dass er fst die vollständige Lage der Außenkante umläuft, ist es selbstverständlich auch möglich, dass der Zwischenkörper oder Abschnitte des Zwischenkörpers nur in kurzen Abschnitten vorgesehen sind. Dies ist noch stärker bevorzugt bei komplexer geformten Hitzeschilden, bei denen es nicht möglich ist, die gesamte Grenzfläche auf denselben Abstand anzunähern. Hier werden Zwischenkörper insbesondere in den Bereichen vorgesehen, in denen der Abstand größer als zulässig ist, so dass auch diese Fugen abgedichtet sind.

Claims

Hitzeschild (10) zum Abschirmen eines Bauteils gegen Hitze und/oder Schall mit mindestens einer sich zumindest abschnittsweise erstreckenden metallischen Lage (11), wobei der Hitzeschild (10) auf mindestens einer seiner Oberflächen (18, 19) einen Zwischenkörper (20) zumindest abschnittsweise aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenkörper (20) zumindest an einem, vorzugsweise jedoch an mehreren Verbindungsbereichen (30) form- und/oder kraftschlüssig mit der mindestens einen metallischen Lage (11) verbunden ist, wobei der Zwischenkörper (20) zumindest außerhalb der Verbindungsbereiche (30) kompressibel und elastisch ist.
Hitzeschild nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenkörper (20) sich in längslaufender Richtung erstreckt und mindestens einen Abschnitt entlang genannter längslaufender Richtung aufweist, welcher zumindest teilweise oder vollständig als Hohlkörper ausgestaltet ist, welcher in umlaufender Richtung senkrecht zu genannter längslaufender Richtung geschlossen ist, wobei zumindest ein als Hohlkörper ausgestalteter Abschnitt vorzugsweise schlauchförmig ist.
Hitzeschild nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenkörper (20) mindestens einen Außenkörper (21) und mindestens einen kompressiblen und elastischen Innenkörper (22) aufweist, wobei der elastische Innenkörper (22) innerhalb des Außenkörpers angeordnet ist.
Hitzeschild nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Außenkörper (21) an seiner Außenoberfläche (23) eine geringere Gleitreibung aufweist als der Innenkörper (22) auf seiner Außenoberfläche.
Hitzeschild nach einem der vorhergehenden zwei Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Innenkörper (22) als Hohlkörper (26) ausgebildet ist, wobei der Hohlkörper vorzugsweise aus einem Schlauch besteht, insbesondere aus einem schlauchförmigen Maschenmaterial besteht und besonders bevorzugt aus einem Strickschlauch besteht.
Hitzeschild nach einem der vorhergehenden drei Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Innenkörper (22) ein metallisches Material, insbesondere ein Drahtmaterial und besonders bevorzugt einen Kupfer- oder Stahldraht enthält oder aus einem metallischen Material, insbesondere aus einem Drahtmaterial und besonders bevorzugt aus einem Kupfer- oder Stahldraht besteht.
Hitzeschild nach einem der vorhergehenden vier Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Außenkörper (21) als Hohlkörper ausgebildet ist, welcher vorzugsweise zumindest abschnittsweise oder entlang der gesamten Länge des Innenkörpers oder entlang der vollen Länge des Außenkörpers geschlossen in umlaufender Richtung senkrecht zu seiner längslaufenden Ausdehnung und den Innenkörper umgebend ist, wobei zumindest ein als Hohlkörper ausgebildeter Abschnitt vorzugsweise schlauchförmig ist.
Hitzeschild nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Außenkörper (21) zumindest einen Seitenabschnitt (27) aufweist, welcher angrenzend an zumindest einem der als Hohlkörper ausgebildeten Abschnitte angeordnet ist, und wobei im verpressten Zustand die Breite BS des Seitenabschnitts (27) vorzugsweise geringer ist als die angrenzende Breite BA des angrenzenden, als Hohlkörper ausgebildeten Abschnitts (26).
Hitzeschild nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Innenkörper (22) aus einem Fasermaterial besteht, insbesondere aus einem Kordelmaterial besteht, wobei das Fasermaterial vorzugsweise Mineral- und/oder Glasfasern, insbesondere Fasern aus E-Glas, enthält oder aus diesen besteht.
Hitzeschild nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenkörper dauerhaft temperaturbeständig ist bei Temperaturen von bis zu 450°C, insbesondere von bis zu 550°C und besonders bevorzugt von bis zu 650°C.
Hitzeschild nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die form- und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen der mindestens einen metallischen Lage (11) und dem mindestens einen Zwischenkörper (20) durch ein Befestigungsmittel, vorzugsweise ein gesondertes Befestigungsmittel (40), insbesondere durch einen Niet (41) oder durch eine Befestigungsschiene (42), erfolgt.
Hitzeschild nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der mindestens einen metallischen Lagen (11) des Hitzeschilds (10) den Zwischenkörper (20), vorzugsweise den Seitenabschnitt (27) des Zwischenkörpers (20), abschnittsweise ein-, über- und/oder durchgreift.
Hitzeschild nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Zwischenkörper (20) sich längslaufend zumindest abschnittsweise entlang der Oberfläche (18, 19) des Hitzeschildes (10) erstreckt, wobei die Summe L der abschnittsweisen Längen des Zwischenkörpers (20) entlang dieser Oberfläche (18, 19) größer ist als die Breite B des Zwischenkörpers (20) quer zu dieser Längsausdehnung.
Hitzeschild nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Zwischenkörper (20) sich zumindest abschnittsweise entlang mindestens eines Randes (17) des Hitzeschilds (10) erstreckt, wobei die Summe L der gegebenenfalls abschnittsweisen Längen des Zwischenkörpers (20) entlang dieses Randes (17) größer ist als die Breite B des Zwischenkörpers (20) quer zu diesem Rand (17), wobei der Rand (17) vorzugsweise ein Außenrand (17a) des Hitzeschilds (10) oder ein Innenrand (17b) des Hitzeschilds (10) zur Führung eines weiteren Bauteiles, welches nicht Teil des Hitzeschildes und seiner Befestigung ist, durch den Hitzeschild ist.
Hitzeschild nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Zwischenkörper (20) maximal mit einer Breite BU über den Rand (17) der metallischen Lage (11) des Hitzeschilds (10) übersteht, die kleiner oder gleich groß ist wie die Breite des Überlappungsbereichs BL des mindestens einen Zwischenkörpers (20) mit der metallischen Lage (11) des Hitzeschildes (10).
Hitzeschild nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Zwischenkörper (20) gegenüber dem Rand (17) der metallischen Lage (11) des Hitzeschilds maximal um eine Breite BR zurückgesetzt ist, die der Breite des Überlappungsbereichs BL zwischen dem mindestens einen Zwischenkörper und der metallischen Lage (11) des Hitzeschilds (10) entspricht.
Hitzeschild nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Zwischenkörper (20) im Wesentlichen nur in den Verbindungsbereichen (30) mit der metallischen Lage des Hitzeschildes (10) oder dem Rest des Hitzeschildes (10) überlappt.
Hitzeschild nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hitzeschild (10) mindestens eine weitere Lage (50) aufweist, wobei die mindestens eine weitere Lage (50) - eine Isolationslage (51) enthaltend oder bestehend aus partikelbasiertem Isolationsmaterial, wie Glimmer, expandiertem Glimmer, Graphit oder expandiertem Graphit und Mischungen aus mehreren dieser Stoffe; und/oder - eine Isolationslage (52) enthaltend oder bestehend aus faserbasiertem Isolationsmaterial, vorzugsweise Gewebe, Gewirke, Gehäkel, Gestrick, Gelege oder Vlies, vorzugsweise aus Mineralfasern, Glasfasern, Kohlefasern und/oder Mischfasern mit oder ohne Imprägnierung und/oder chemische Modifikation und/oder - eine Isolationslage (53) enthaltend oder bestehend aus einer temperaturbeständigen Pappe, - eine metallische Lage (54), vorzugsweise enthaltend oder bestehend aus Stahl oder eine(r) Aluminiumlegierung, insbesondere eine unstrukturierte oder mikrostrukturierte, insbesondere mikroperforierte oder noppalierte Blechlage ist.
Hitzeschild nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine metallische Lage (11) sich im Wesentlichen über die gesamte Fläche zumindest einer Oberflächenseite oder beider Oberflächenseiten des Hitzeschildes (10) erstreckt.
Hitzeschild nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine metallische Lage (11) den Außenrand (17) des Hitzeschilds (10) aufspannt und innerhalb der Fläche des Hitzeschildes umschlossen von der Außenkante (17) des Hitzeschildes (10) zumindest eine Ausnehmung (15) aufweist.
Hitzeschild nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hitzeschild (10) eine zum Kreis geschlossene Form aufweist, wobei der Kreisschluss durch Annäherung zweier Abschnitte (17a, 17a') des Außenrandes des Hitzeschilds (10) erfolgt, wobei der Zwischenkörper (20) zumindest abschnittsweise zwischen den beiden Außenrandabschnitten (17a, 17a') des Hitzeschilds (10) zwischengefasst ist.
Hitzeschild nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Hitzeschild (10) mindestens zwei Teilschalen (10a, 10b) enthält oder aus dieser besteht, wobei an den Kontaktstellen der mindestens zwei Teilschalen (10a, 10b) der Zwischenkörper (20) zumindest abschnittsweise zwischen den beiden Teilschalen (10a, 10b) zwischengefasst ist.
Bauteilgruppe enthaltend zumindest einen Hitzeschild (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche sowie ein erstes weiteres Bauteil (60), wobei der Zwischenkörper (20) zumindest abschnittsweise am ersten weiteren Bauteil (60) anliegt.
Bauteilgruppe nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteilgruppe ein zweites weiteres Bauteil (65) aufweist, wobei der Zwischenkörper (20) zumindest abschnittsweise am zweiten weiteren Bauteil (65) anliegt.
Bauteilgruppe nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder zweite weitere Bauteil (60, 65) ein weiteres Hitzeschild und/oder ein wärmeführendes Bauteil, beispielsweise ein Zylinderkopf oder ein Bauteil eines Abgasstrangs eines Verbrennungsmotors, insbesondere ein Abgaskrümmer, ein Turbolader, ein Katalysator oder ein Abgasrohr ist.
Bauteilgruppe nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenkörper (20) den Hitzeschild (10) zumindest abschnittsweise gegenüber dem ersten und/oder zweiten Bauteil (60, 65) abdichtet und/oder thermisch und/oder akustisch abschirmt.
Bauteilgruppe nach einem der vier vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenkörper (20) des Hitzeschildes mindestens einen Außenkörper (21) und mindestens einen kompressiblen und elastischen Innenkörper (22) aufweist, wobei der mindestens eine Außenkörper (21) bei seiner Außenoberfläche (23) eine geringere Gleitreibung auf dem ersten weiteren Bauteil (60) und/oder auf dem zweiten weiteren Bauteil (65) aufweist als der Innenkörper auf seiner Außenoberfläche auf der Innenoberfläche des Außenkörpers (21).