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Die
Erfindung betrifft einen Hitzeschild zum Abschirmen eines Gegenstandes
gegen Hitze und/oder Schall mit wenigstens zwei Metalllagen. Am Außenrand
und/oder an mindestens einer Durchgangsöffnung weist der Hitzeschild
zumindest abschnittsweise Falze in beiden Metalllagen auf, wobei nur
ein Falz denjenigen der anderen Lage umgreift.
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Derartige
Hitzeschilde werden als Schall- und/oder Hitzeschutz für andere
Bauteile verwendet. Hitzeschilde werden beispielsweise in Motorräumen von
Kraftfahrzeugen eingesetzt, insbesondere im Bereich der Abgasanlage,
um benachbarte temperaturempfindliche Bauteile und Aggregate gegenüber unzulässiger Erhitzung
zu schützen.
Oft dienen die Hitzeschilde dabei gleichzeitig als Schallschutz.
Häufig besteht
ein Hitzeschild aus zwei metallischen Lagen mit einer zwischen diesen
angeordneten meist nichtmetallischen Isolationsschicht zur Verbesserung
der Dämpfungseigenschaften.
Die Isolationsschicht besteht beispielsweise aus Glimmer, temperaturbeständiger Pappe,
anorganischen oder organischen Faserverbundmaterialien oder anderen
geeigneten Dämmstoffen.
Die metallischen Lagen bestehen üblicherweise
aus Stahl, aluminiumplattiertem Stahl oder Aluminium.
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Die
beiden metallischen Lagen sind oftmals, so z.B. in der
DE 91 07 484 so über einen Falz miteinander
verbunden, dass eine Lage gegenüber
der anderen Lage einen Überstand
aufweist und dieser Überstand
um den Rand der anderen Lage herum gebogen wird, wobei der Rand
der letztgenannten Lage keine Umformung erfährt. Beim Umbiegen des Überstandes
wird dabei eine ggf. vorhandene Isolationsschicht zwischen den beiden
metallischen Lagen festgehalten.
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Hitzeschilde
weisen in Abhängigkeit
vom jeweiligen Einsatzfall eine starke dreidimensionale Verformung
auf, die Spannungen im Hitzeschild zur Folge haben kann. Insbesondere
der umgefalzte Randbereich weist in stark dreidimensional verformten
Bereichen starke Spannungen auf, da die dreidimensionale Verformung üblicherweise
erst nach dem Umfalzen des Randes erfolgt. Aufgrund der Vibrationen während des
Betriebs können
die Hitzeschilde insbesondere in den spannungsreichen Abschnitten
beschädigt
werden und Risse bilden, die bei fortlaufendem Betrieb oftmals weiter
reißen,
da die Hitzeschilde – auch
im Hinblick auf die Material- und Gewichtseinsparung – so dünn wie möglich ausgelegt
werden. Bei der dreidimensionalen Verformung der Hitzeschilde kommt
es zudem häufig
zu starker, oftmals nicht reproduzierbarer Faltenbildung, die die
Reflexionseigenschaften der Hitzeschildoberfläche negativ beeinflusst. Der
den Saum des mehrlagigen Hitzeschildes bildende Falz kann der Faltenbildung
nur wenig entgegenwirken, da er durch das Zwischenfassen der weiteren
Lage(n) einen relativ großen
Spielraum aufweist.
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Alternativ
können
die Metalllagen eines Hitzeschilds wie in der
US 5,670,264 so verbunden werden,
dass ihre Außenränder gemeinsam
zusammengerollt werden. Hierbei besteht das Problem, dass die gerollte
Verbindung unter Wärmeeinwirkung
dazu neigt, sich von der dem Hitzeschild zugewandten Seite her zu öffnen, was
unter langfristiger Belastung mit Wärme und Vibrationen letztlich
dazu führen
kann, dass sich die Rollverbindung öffnet.
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Es
bestand daher Bedarf an einem Hitzeschild, der bei möglichst
geringem Materialverbrauch und geringem Gewicht dennoch möglichst
stabil ist, nicht zur Rissbildung neigt und guten Schall- und Hitzeschutz
bietet. Gleichzeitig muss der Hitzeschild so beschaffen sein, dass
seine mindestens zwei metallischen Lagen an ihrer Außenkante
und/oder am Rand einer Durchgangsöffnung zumindest abschnittsweise
miteinander verbunden sind. Weiterhin soll eine unkontrollierte
Faltenbildung vermieden werden.
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Aufgabe
der Erfindung ist es entsprechend, einen Hitzeschild anzugeben,
der die obigen Nachteile nicht aufweist.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe gelingt mit dem Hitzeschild gemäß Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen
sind in den Unteransprüchen
beschrieben.
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Die
Erfindung betrifft also einen Hitzeschild zum Abschirmen eines Gegenstandes
gegen Hitze und/oder Schall mit wenigstens zwei Metalllagen, bei dem
die Außenränder und/oder
die Ränder
mindestens einer Durchgangsöffnung
der beiden Metalllagen zumindest abschnittsweise einzeln so umgefaltet sind,
dass der Falz einer ersten Metalllage, bestehend aus dem umgefalzten Bereich,
dem Biegebereich sowie einem sich entsprechend dem umgefalzten Bereich
ausdehnenden, an den Biegebereich anschließender Bereich des nicht-umgefalzten
Abschnitts dieser Metalllage vom Falz – wiederum bestehend aus dem
umgefalzten Bereich, dem Biegebereich sowie einem sich entsprechend
dem umgefalzten Bereich ausdehnenden, an den Biegebereich anschließender Bereich
des nicht-umgefalzten Abschnitts dieser Metalllage – der anderen,
zweiten, Metalllage umfasst wird, wobei der Falz der ersten Metalllage
den der zweiten Metalllage nicht umgreift. Der Begriff „Umfassen" ist hierbei so zu
verstehen, dass der Falz vom anderen Falz an drei Seiten umgriffen
wird, die freien Kanten der umgefalzten Bereiche müssen dabei
aber nicht bündig
miteinander abschließen,
es ist vielmehr auch möglich,
dass eine der Lagen gegen die andere zumindest abschnittsweise zurückgesetzt
ist.
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Der
Falz der ersten Metalllage bildet also einen inneren Falz, der vom
Falz der zweiten Metalllage, dem äußeren Falz, umgriffen wird.
Der innere Falz ist unmittelbar auf sich zurück gebogen und zeichnet sich
durch einen direkten Kontakt seines umgefalzten mit seinem nicht-umgefalzten Bereich aus.
Im Biegebereich kann der Falz einen minimalen, bei der Umformung
entstehenden Abstand zwischen dem umgefalzten und dem nicht-umgefalzten
Bereich aufweisen. Die beiden Falze sind also unabhängig voneinander
ausgebildet und nur ein Falz umgreift den anderen. Der innere Falz
wirkt, da er unmittelbar auf sich zurückgefaltet ist, als Versteifungsfalz für den gesamten
Hitzeschild, während
der äußere Falz
insbesondere für
die permanente Verbindung des Lagenverbundes sorgt. Die Versteifung
des Hitzeschildes durch den inneren Falz wirkt sich nicht nur vorteilhaft
für die
Dauerstabilität
und Robustheit gegenüber
Rissbildungen aus, sie lässt
auch eine bessere Lenkung des Materials bei der dreidimensionalen
Verformung des Hitzeschildes zu, wodurch eine regelmäßigere Optik
erlangt und die unkontrollierte Faltenbildung deutlich reduziert
wird. Aufgrund des direkten Kontakts zwischen seinem umgefalzten
und seinem nicht-umgefalzten Bereich ist beim inneren Falz sichergestellt,
dass sich dieser auch bei der dreidimensionalen Verformung nicht öffnet. Die
Kombination der Falze hat weiterhin den Vorteil, dass selbst bei
Ausdehnung und Zusammenziehen des Hitzeschildes die Falze nicht
gemeinsam geöffnet
werden können,
so dass der Außenrand
bzw. Rand der Öffnung
geschlossen bleibt.
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Dies
ist besonders wichtig bei Hitzeschilden, die zwischen den beiden
metallischen Lagen zumindest abschnittsweise noch eine Isolationsschicht
aufweisen. Insbesondere bei Isolationsschichten auf Partikelbasis – meist
aus expandiertem Glimmer oder Vermiculit – muss verhindert werden, dass
diese Partikel über Öffnungen
im Außenrand
oder an Durchgangsöffnungen
aus dem Hitzeschild austreten können.
Auch bei flächigen
Isolationsmaterialien sollte vermieden wer den, dass diese der Hitzequelle
unmittelbar ausgesetzt sind. Als flächige Isolationsmaterialien
eignen sich insbesondere temperaturbeständige Faserpappe, aber auch
Gewebe, Gewirke und/oder Gestricke aus temperaturbeständigen Fasern.
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Üblicherweise
reicht die Isolationsschicht maximal so weit an den Außenrand
bzw. Rand einer Durchgangsöffnung
eines Hitzeschildes, dass sie zumindest abschnittsweise in den Bereich
der Falze hineinreicht, selber aber nicht umgefalzt wird. In einigen
Fällen
kann es zur besseren Fixierung der flächigen Isolationsschicht vorteilhaft
sein, wenn beim Umfalzen des den anderen Falz umgreifenden Falzes die
Isolationsschicht zumindest abschnittsweise dazwischengefasst und
gemeinsam mit der metallischen Lage umgefalzt wird. Weiterhin ist
es möglich, die
Isolationsschicht nur so weit in Richtung der Außenkante oder Durchgangsöffnung des
Hitzeschildes zu führen,
dass die Isolationsschicht nur an eine virtuelle Linie heranreicht,
die durch die weiter in die Fläche
des Hitzeschildes hineinreichende freie Kante eines der beiden Falze
definiert wird. Der Falzbereich wird dadurch nicht aufgedickt, nach
entsprechender Umformung kann die Oberfläche des Hitzeschildes, auf
der der umgefalzte Bereich des Hitzeschildes zu liegen kommt, eine über den
gefalzten Bereich und den anschließenden Bereich der Oberfläche reichenden,
ggf. eine Unebenheit im Übergangsbereich
aufweisenden, aber ansonsten nahezu ebenen Bereich bilden. Gleichzeitig
ist hierdurch die Querschnittsvergrößerung durch den Falz gegeben.
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Die
Isolationswirkung des Hitzeschildes kann bei Verzicht auf eine innere
Lage aus Partikel- oder Fasermaterial auch dadurch verstärkt werden, dass
zwischen den beiden äußeren Metalllagen
eine Luftschicht verbleibt. Oftmals sind die metallischen Lagen
hierbei so geformt und/oder oberflächenstrukturiert, dass sich
in bestimmten Bereichen größere Luftpolster
bilden können.
Auch bei dieser Lösung muss
eine sichere Verbindung zwischen den metallischen Lagen gewährleistet
sein.
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Grundsätzlich ist
es bevorzugt, wenn der den anderen Falz umgreifende Falz um die
gesamte Außenkante
des Hitzeschilds umläuft.
Weist der Hitzeschild an seinem Außenrand jedoch Auskragungen, beispielsweise
für Befestigungsmittel,
auf, so kann es vorteilhaft sein, wenn diese Bereiche nicht von
einem Falz gesäumt
sind. Dadurch können
Spannungen im Hitzeschild und insbesondere im Falz vermindert werden,
ein Aufspringen des Falzes wird vermieden. Der Verzicht auf den äußeren Falz
in diesen Bereichen erlaubt eine breitere ebene Auflagefläche für z.B. Schraubenköpfe. Auch
wenn der Falz nur partiell umläuft,
ist es für
die Robustheit des Hitzeschildes insbesondere gegen Rissbildung
vorteilhaft, wenn ein möglichst
hoher Anteil des Außenrandes
umgefalzt ist, der Falz sollte einen Anteil von möglichst mindestens
60 %, bevorzugt mindestens 75 % und besonders bevorzugt mindestens
90 % des Außenrandes
umlaufen. In den Fällen,
in denen der äußere Falz
nicht um die gesamte Außenkante
des Hitzeschildes umläuft,
wird durch Prägungen
der entsprechenden Begrenzungslinien für die gegebenenfalls vorhandenen
partikel- bzw. faserbasierte
Isolationsschicht sichergestellt, dass die Isolationsschicht in dem
für sie
vorgesehenen Bereich verbleibt.
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Der
im Innern des anderen Falzes liegende Falz läuft in vielen Anwendungsfällen ebenfalls
um die gesamte Außenkante
des Hitzeschildes um. Dadurch wird sichergestellt, dass die stabilisierende Wirkung
durch das unmittelbare Umfalzen über
die gesamte Außenkante
wirksam ist, was sehr wichtig für
die Vermeidung von Rissen sein kann. Bei Hitzeschilden, bei denen
nur bestimmte Abschnitte besonders rissgefährdet sind, kann es ausreichen,
diese Bereiche mit einem inneren Falz zu versehen. Die Gesamtlänge des
inneren Falzes ist somit vom individuellen Bauteil abhängig. Auch
bei Auskragungen mit Außenradien
kleiner 12 mm kann es notwendig sein, auf den inneren Falz zu verzichten,
weil das durch den inneren Falz anfallende Material oftmals nicht
kontrolliert verformt werden kann. Andererseits besteht bei Innenradien
kleiner 12 mm beim Umlegen des inneren Falzes die Gefahr der Rissbildung,
so dass auch hier bevorzugt auf den inneren Falz verzichtet wird.
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Nicht
nur für
die Außenkanten
eines Hitzeschildes, sondern auch für die Ränder einer Durchgangsöffnung kann
die erfindungsgemäße Kombination
zweier Falze zu einer Erhöhung
der Dauerstabilität
führen.
Gleichzeitig kann die Verwendung der erfindungsgemäßen Falz-Kombination insbesondere auch
bei Durchgangsöffnungen
für Befestigungsmittel
zu einer Aufdickung dieses Bereiches führen, was einen formstabileren
Befestigungsbereich zur Folge hat. Weiterhin ist eine Verwendung
der Falz-Kombination an Durchgangsöffnungen für durch den Hitzeschild reichende
Bauteile, wie etwa Lambda-Sonden, möglich. Daneben ist auch die
Begrenzung von bauraumbedingten Durchbrüchen möglich. Wird die Falz-Kombination
an Durchgangsöffnungen
verwendet, so läuft
sie üblicherweise
um deren gesamten Rand um. Bei nicht kreisrunden Durchgangsöffnungen
kann hiervon in Bereichen mit besonders kleinen Radien abgewichen
werden. Die Falzbreite kann insbesondere entlang der Außenkante
variieren.
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Üblicherweise
weisen beide Falze eine Breite von 1 bis 6 mm, bevorzugt 3,0 bis
4,5 mm, auf. Abweichend kann, wie bereits beschrieben, mindestens einer
der Falze abschnittsweise nicht vorhanden sein. Ebenso ist es möglich, Abschnitte
des Außenrandes
des Hitzeschildes insbesondere für
Befestigungszwecke, so zu gestalten, dass sich eine abweichende
Breite der Falze ergibt. So kann insbesondere der innere Falz in
den Abschnitten weiter in das Innere des Hitzeschildes zurückreichen
als der äußere Falz,
in denen Befestigungslaschen oder Aufnahmebereiche für Befestigungsclips
vorhanden sind, die freie in das Hitzeschild zurückreichende Kante des äußeren Bördels kann
hierbei als Widerhaken für
den Clip dienen. Während
die Befestigungslaschen oftmals auskragen, verlaufen die Aufnahmebereiche
für Befestigungsclips
vorzugsweise bündig
mit dem restlichen Außenrand
des Hitzeschildes. Die Aufdickung durch den Falz (die Falze) sorgt
bei der Befestigung eines Clips für eine höhere Vorspannung. Um eine optimale
Befestigung zu erreichen, beträgt
die Breite des Falzes in diesem Bereich bis zu 40 mm, bevorzugt
bis zu 25 mm und besonders bevorzugt bis zu 15 mm. Der innere Falz
kann dabei unterschiedlich gestaltet sein. Liegt der Befestigungspunkt
ausreichend weit entfernt vom Außenrand des Hitzeschildes,
kann er in seiner sonstigen Breite weiterlaufen, dabei entsteht
am Hitzeschild-Außenrand
aber eine kleine Stufe. Daher ist es bevorzugt, wenn auch der innere
Falz über
den Befestigungspunkt reicht. Die Kanten der beiden Falze können dabei
bündig,
aber auch leicht gegeneinander versetzt angeordnet sein.
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Die äußeren Lagen
des Hitzeschildes bestehen üblicherweise
aus metallischen Werkstoffen, insbesondere aus Stählen oder
Aluminium(-legierungen). Feueraluminierter Stahl ist besonders weit
verbreitet. Edelstähle
werden für
Einsatzgebiete mit Korrosionsrisiko und höherer Temperaturbelastung bevorzugt,
nickelreiche Stähle
für Hochtemperaturanwendungen.
Aluminiumplattierter Stahl weist besondere Reflexionseigenschaften
auf. Die äußeren Lagen
des Hitzeschildes weisen üblicherweise
eine Dicke von 0,15 bis 0,6 mm, bevorzugt 0,25 bis 0,4 mm, auf.
Es ist dabei von der jeweiligen Anwendung abhängig, ob gleiche Blechstärken oder
unterschiedliche Blechstärken
für beide
Lagen gewählt
werden. Die Wahl der individuellen Blechstärken erfolgt in Abhängigkeit
von der für
die dreidimensionale Verformung notwendigen Elastizität und der
für das
verformte Bauteil notwendigen Steifigkeit so, dass eine Rissbildung
im fertigen Teil unter Einsatzbedingungen vermieden wird, gleichzeitig
aber auch eine möglichst
regelmäßige und
reproduzierbare Faltengebung möglich
ist. Für
das Gleichgewicht zwischen Elastizität und Steifigkeit hat es sich
als vorteilhaft gezeigt, den inneren Falz aus dünnerem Material als den äußeren Falz
herzustellen.
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Der
erfindungsgemäße Hitzeschild
kann aus einem einzigen Teil oder mehreren Teilen bestehen, im letzteren
Fall können
die verschiedenen Teile insbesondere über Schraub- und Steckverbindungen miteinander
befestigt werden. Steckverbindungen werden dabei häufig unter
Zuhilfenahme von Clipsen realisiert, für deren Befestigung das Vorhandensein von
Falzen am Außenrand
insofern vorteilhaft ist, als die Aufdickung durch die umgefalzten
Bereiche zu einer Erhö hung
der Vorspannung und dadurch zu einer stabileren Verbindung führt. Bei
aus mehreren Teilen gebildeten Hitzeschilden kann es, je nach individueller
Gestaltung, ausreichend sein, wenn nur ein einzelnes Teil die erfindungsgemäße Falzkombination aufweist.
Der erfindungsgemäße Hitzeschild
wird üblicherweise
im Bereich von Verbrennungsmotor und Abgasstrang in Kraftfahrzeugen
verwendet. Der Hitzeschild kann dabei zum Abschirmen des Abgaskrümmers, des
Turboladers sowie von Anbauteilen wie Katalysator, Vorkatalysator,
Partikelfilter oder sonstiger Komponenten eingesetzt werden.
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Die
Erfindung soll nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert werden.
Diese Zeichnungen dienen ausschließlich der Illustration bevorzugter
Ausführungsbeispiele
der Erfindung, ohne dass die Erfindung auf diese beschränkt wäre. Gleiche
Teile sind in den Zeichnungen mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In
den Figuren zeigen schematisch:
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1 eine
Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Hitzeschild,
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2-a einen Ausschnitt des Hitzeschilds im Bereich
der Außenkante
entsprechend dem Ausschnitt X der 1,
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2-b einen Schnitt entlang der Linie A-A der 2-a,
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3-a und 3-b jeweils
einen Ausschnitt eines Hitzeschilds mit einer Durchgangsöffnung in
der Nähe
der Außenkante,
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3-c einen Schnitt entlang der Linie B-B der 3-a bzw. B'-B' der 3-b,
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4-a bis 4-g Schnitte
durch Falzbereiche erfindungsgemäßer Hitzeschilde
in sieben verschiedenen Ausführungsformen.
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1 zeigt
einen erfindungsgemäßen Hitzeschild
(1) in einer sattelförmigen
Ausführung.
Die metallische Lage (2) befindet sich auf der konvexen
Außenseite
des Hitzeschilds (1) und wird an ihrem Außenrand
abschnittsweise vom Falz (8) der metallischen Lage (3)
umfasst. Der umgefalzte Bereich des Falzes (4) der Lage
(2) ist der konkaven Seite des Hitzeschildes zugewandt
und wird von der metallischen Lage (3) abgedeckt. In der
dargestellten Ausführungsform
sind die Falze (4, 8) so ausgebildet, dass ihre
umgefalzten Bereiche in den Bereichen der Außenkante (15) des
Hitzeschildes (1), in denen sie beide vorhanden sind, mit
gleicher Breite ausgeführt sind,
so dass der Rand beider Falze (4, 8) überwiegend
durch dieselbe gestrichelten Linie begrenzt wird. Nur in zwei Bereichen
unterbricht der Falz (8), so dass von den Falzen (4, 8)
nur der innere Falz (4) an die Außenkante (15) heranreicht:
in der Nähe
der Durchgangsöffnung
(14), die als solche wiederum von Falzen (4) und
(8) umgeben ist, sowie in einem stark gekrümmten Bereich
des Außenrandes,
in 1 am rechten unteren Rand des Hitzeschildes (1).
Mit X und X' sind
Ausschnitte des Außenrands (15)
bzw. am Rand der Durchgangsöffnung
(14) bezeichnet, die im Folgenden im Detail betrachtet
werden.
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In 2-a wird der Bereich X des Hitzeschilds (1)
aus 1 im Detail dargestellt. Im Bereich der Außenkante
(15) laufen beide Falze (4, 8) durch den
gesamten dargestellten Abschnitt. 2-b zeigt nun
einen Schnitt entlang der Linie A-A aus 2-a. Die
oben liegende metallische Lage (2) weist einen Falz (4)
auf, der aus nicht-umgefalztem Bereich (7), sich daran
anschließendem
Biegebereich (5) und sich weiter anschließendem umgefalzten
Bereich (6) besteht. Der umgefalzte Bereich (6)
und der nicht-umgefalzte Bereich (7) kommen direkt aufeinander
zu liegen und weisen selbst im unmittelbar an den Biegebereich (5)
anschließenden
Bereich keinen Spalt zwischen einander auf. Dieser unmittelbare Kontakt
der beiden metallischen Bereiche sorgt für eine ausreichende Elastizität bei der
dreidimensionalen Verformung des Hitzeschildes und garantiert zugleich
die Robustheit des verformten Hitzeschildes gegen Rissbildung.
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In
der metallischen Lage (3) wird der Falz (8) aus
der Abfolge von nicht-umgefalztem Bereich (11), Biegebereich
(9) und umgefalztem Bereich (10) gebildet. Der
gesamte innere Falz (4) wird vom äußeren Falz (8) umschlossen.
Weiter liegt zwischen dem nicht-umgefalzten Bereich (7)
der Lage (2) und dem nicht-umgefalzten Bereich (11)
der Lage (3) eine Isolationsschicht (12), die
aber nur bis zum Biegebereich (9) der Lage (3)
reicht, also nicht umgefalzt wird. Der Falz (8) säumt die
Außenkante
(15) des Hitzeschildes. Die freien Kanten der umgefalzten
Bereiche (6, 10) der Falze (4, 8)
liegen bündig übereinander.
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Die
Bereiche X und X' aus 1 unterscheiden
sich nur dadurch, dass der Krümmungsradius der
Kante der Durchgangsöffnung
(14) deutlich stärker
gekrümmt
ist als die Außenkante
des Hitzeschildes, ein Schnitt durch den gefalzten Bereich um die Durchgangsöffnung (14)
aus 1 entspräche
der Schnittdarstellung in 2-b.
Die Falzungen um die Durchgangsöffnung
bewirken nicht nur eine Verfestigung des Randes der Durchgangsöffnung,
sondern bringen auch eine Verdickung des entsprechenden Bereiches
des Hitzeschildes mit sich, so dass sie insbesondere für Befestigungsöffnungen
vorteilhaft sind.
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3-a und 3-b demonstrieren
eine andere Variante der Verstärkung
von Durchgangsöffnungen.
Hier erfolgt die Ausbildung der Falze (4, 8) nicht
unmittelbar an der Durchgangsöffnung,
sondern es wird in beiden Lagen (2, 3) im Bereich
der Durchgangsöffnung
(13) eine auskragende Lasche so entlang der Außenkante
des Hitzeschildes umgefaltet, dass die Lasche den Bereich der Durchgangsöffnung abdeckt
und über
sie übersteht. Üblicherweise
werden hierzu zunächst
die Falze in beiden Lagen eingebracht und bei Einbringung des äußeren Falzes auch
die Lagen verbunden. Erst danach wird die Durchgangsöffnung durch
die nicht-umgefalzten (7, 11) und umgefalzzen
(6, 10) Bereiche der Lagen (2, 3)
hindurch gestanzt. 3-a und 3-b unterscheiden
sich dadurch, dass der äußere Falz
(8) nicht um den gesamten Außenrand (15) des Hitzeschildes
(1) umläuft,
sondern in 3-b nur im Bereich der Lasche
ausgebildet ist. Der innere Falz (4) läuft in beiden Varianten entlang
des gesamten Außenrandes
(15).
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Im
Schnitt durch die Linie B-B aus 3-a bzw.
B'-B' aus 3-b, der senkrecht von der Außenkante 15 des Hitzeschildes
durch die Durchgangsöffnung 13 verläuft, ist
allerdings kein Unterschied zwischen den beiden Ausführungsformen nach 3-a bzw. 3-b zu
erkennen. Dies ist in 3-c dargestellt,
aus der hervorgeht, dass sich sowohl die jeweiligen nicht-umgefalzten (7, 11)
und umgefalzten (6, 10) Bereiche der Lagen (2, 3)
als auch die Isolationsschicht (12) jeweils auf beiden
Seiten der Durchgangsöffnung
(13) erstrecken. Abgesehen von der größeren Breite der Falze und
der Durchbrechung durch die Durchgangsöffnung (13) entspricht der
Aufbau dem Schnitt aus 2-b.
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4-a bis 4-g zeigen
sieben verschiedene Varianten zum Aufbau des gefalzten Randbereichs
des Hitzeschilds vergleichbar zu 2-b.
Die Ausführungsbeispiele
nach 4-a und 4-b unterscheiden
sich von dem der 2-b dadurch, dass die Kanten
der umgefalzten Bereiche (6, 10) nicht bündig abschließen. Während in 4-a der umgefalzte Bereich (10) des äußeren Falzes
(8) weiter in den inneren Bereich des Hitzeschildes (1)
zurückragt,
ist die Situation in 4-b gerade umgekehrt, hier reicht
der umgefalzte Bereich (6) des inneren Falzes (4)
weiter zurück
als der umgefalzte Bereich (10). Sowohl für Außenkanten
(15) von Hitzeschilden als auch für Ränder von Durchgangsöffnungen
(14) können
alle drei Varianten – bündig, längerer äußerer umgefalzter
Bereich und längerer
innerer umgefalzter Bereich – eingesetzt
werden. Während
bei Durchgangsöffnungen
(14) bevorzugt eine einzige der drei Varianten entlang
des gesamten Randes eingesetzt wird, kann es bei Außenkanten
vorteilhaft sein, wenn die Breite der umgefalzten Bereiche entlang
der Außenkante
variiert. Die Breitenverhältnisse
werden dabei in Abhängigkeit
von den Spannungsverhältnissen bei
der dreidimensionalen Verformung und im fertigen Teil ges taltet.
Oftmals wird dabei eine konstante Breite des umgefalzten Bereiches
(6) mit einer entlang der Außenkante variierenden Breite
des umgefalzten Bereiches (10) kombiniert.
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Die
Ausführungsformen
nach 4-c und 4-d unterscheiden
sich von der nach 2-b dadurch, dass in 4-c vollständig
auf eine Isolationsschicht 12 verzichtet wird. Anstelle
einer partikel- oder faserbasierten Isolationsschicht weist der
Hitzeschild 1 nach 4-d nur
ein Luftpolster als Isolationsschicht 12 auf. Dabei ist
es bevorzugt, wenn der Hitzeschild so ausgeführt ist, dass das Luftpolster
im Bereich der Falze (4, 8) eine konstante Dicke
aufweist. In anderen Bereichen kann der Luftspalt in seiner Höhe variieren,
ebenso ist eine Strukturprägung der
Metalllagen möglich.
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In 4-e ist schließlich ein Ausführungsbeispiel
gezeigt, bei dem nicht nur die metallischen Lagen (2, 3),
sondern auch die Isolationsschicht (12) umgefalzt ist.
Der Falz (16) der Isolationsschicht (12) liegt
dabei zwischen den Falzen (4, 8) der metallischen
Lagen. Diese Ausführungsform
lässt sich
nur mit einer faserbasierten Isolationsschicht realisieren und ist
generell zumindest für
eine umlaufende Gestaltung nicht bevorzugt. Es ist auch möglich, dass die
Isolationsschicht nur abschnittsweise mit umgefalzt wird.
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In 4-f reicht die Isolationsschicht (12) nur
so weit in Richtung der Außenkante
des Hitzeschildes, dass die Lage (2) im Anschluss an die
Außenkante
der Isolationsschicht (12) eine Stufe aufweist, wodurch
die Lage (2) im nicht-umgefalzten Bereich (7)
zur Auflage auf der Lage (3) kommt. Die umgefalzten Bereiche
(6, 10) stehen damit im Vergleich zur Ausführungsform
aus 2-b nicht so weit über die
sonstige Oberfläche
des Hitzeschildes über. Durch
entsprechende Wahl der Materialstärken der Lagen (2, 3)
im Verhältnis
zur Dicke der Isolationsschicht (12) kann sogar erreicht
werden, dass der Bereich der Falze dieselbe Höhe aufweist wie die übrige Hitzeschildfläche.
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4-g zeigt ein nur in Ausnahmefällen gewähltes Ausführungsbeispiel, bei dem die
Isolationsschicht (12) auf der Lage (3) abgewandten
Seite der Lage (2) aufliegt. Im Bereich der Falze (4, 8)
wird die Isolationsschicht von beiden Falzen (4, 8)
umgriffen. Diese Ausführungsform
ist schon deshalb nicht bevorzugt, weil der innere Falz (4)
nicht unmittelbar auf sich selbst zurückgefaltet ist und somit ohne
den Vorteil des direkten Kontaktes zwischen umgefalztem und nicht-umgefalztem Abschnitt
auskommen muss.
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Die
Ausführungsformen
der Falzkombinationen nach 4-a bis 4-g lassen sich prinzipiell auch umlaufend an
den Kanten von Durchgangsöffnungen
(14) einsetzen. Eine Verwendung der Falzkombinationen nach 4-a bis 4-c und 4-e bis 4-g für die Umgebung
einer kantennahen Durchgangsöffnung
(13) unter Verwendung von abschnittsweise verbreiterten
Falzen vergleichbar mit 3-a bis 3-c ist ebenfalls ohne besondere Maßnahmen
möglich.
Bei beiden Arten der Falzbildung im Bereich von Durchgangsöffnungen muss
jedoch darauf geachtet werden, dass der Hitzeschild im Auflagebereich
der Befestigungsmittel, z.B. der Schraubenköpfe oder zugehöriger Unterlegscheiben,
eine konstante Dicke aufweist.