DE4211409A1 - Selbsttragende, wärme- und schalldämmende Verkleidung für Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine selbsttragende, wärme- und schall­ dämmende Verkleidung für Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeu­ gen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, wie er aus serienmäßig von der Anmelderin hergestellten Nutzfahrzeugen bekannt ist. Und zwar ist die Verkleidung dort beiderseits des unter dem Fahrerhaus angebrachten Motors im Bereich zwischen Rahmenlängsträger und Fahrerhaus-Unterseite angebracht.

Aus der DE-OS 36 01 204 ist ein aus mehreren Vlieslagen beste­ hender Absorptionsformkörper bekannt, der für derartige ge­ räuschdämmende Verkleidungen für den Motorraum von Kraftfahr­ zeugen dienen kann, der jedoch nicht formstabil ist. Der vorbe­ kannte Absorptionsformkörper besteht aus einer motorseitigen Decklage aus Kunststoff-Fasern, aus einer anschließenden wär­ meisolierenden und schallabsorbierenden Lage aus anorganischen, thermisch hochbelastbaren Fasermaterial und aus einer weiteren absorbierenden Lage aus organischen Fasern. Bei hoher thermi­ scher Beanspruchung ist dieser Formkörper ungeeignet, da sowohl das Kunststoff-Fasermaterial der Decklage als auch die organi­ schen Fasern langfristig durch die hohen Temperaturen im Motor­ raum beschädigt bzw. zerstört werden. Der Absorptionsformkörper selbst ist auch - wie gesagt - nicht formstabil und muß zusam­ men mit einer gesondert herzustellenden, formangepaßten Träger­ schale eingebaut werden. Die eingangs erwähnte, selbsttragende Eigenschaft erhält eine damit hergestellte Verkleidung also nur durch das Hinzutreten der gesonderten Trägerschale, wodurch der Fertigungsaufwand der Verkleidung selber, als auch der Montage­ aufwand dafür, also letztlich die Kosten für die fertig einge­ baute Verkleidung, relativ hoch sind.

In der DE-PS 38 18 301 ist ebenfalls ein geräuschdämmender Formkörper für den Motorraum von Kraftfahrzeugen beschrieben, bei dem anorganisches, thermisch hochbelastbares, durch ein Bindemittel gebundenes Fasermaterial motorseitig über ein mela­ minharzhaltiges Verbindungsmittel mit einem Kohlenstoff-Faser­ material abgedeckt ist. Dieser Formkörper soll eine gute Ge­ räuschdämmung besitzen und auch als thermische Isolierung bis in einen Temperaturbereich von etwa 500°C anwendbar sein. Es ist dabei ferner vorgesehen, daß der Formkörper zur Karosserie hin mit einer Schicht aus Kohlenstoffasern versehen ist. Diese Kohlenstoffaserschicht soll einen gewissen mechanischen Schutz für die empfindliche Lage aus anorganischem Fasermaterial erge­ ben. Insgesamt stellt auch der dort beschriebene Formkörper keine formstabile Verkleidung für den Motorraum von Kraftfahr­ zeugen dar, sondern muß, um damit eine selbsttragende Verklei­ dung bilden zu können, mit einer formangepaßten Trägerschale gepaart werden; auch eine mit dem eben geschilderten nachgiebi­ gen Absorptionsformkörper gebildete selbsttragende Verkleidung wäre also relativ teuer.

Aufgabe der Erfindung ist es, die gattungsgemäß zugrundegelegte Verkleidung dahingehend weiter zu entwickeln, daß unter Beibe­ haltung der geräuschdämmenden und wärmedämmenden Wirkung sowie der selbsttragenden Eigenschaft die Verkleidung einfacher her­ stellbar und montierbar ist.

Diese Aufgabe wird - ausgehend von der gattungsgemäß zugrunde­ gelegte Verkleidung - erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Dank der besonderen Zusammensetzung des Werkstoffes für die Trägerschicht kann dieser gemeinsam mit den übrigen absorpti­ onswirksamen Vlieslagen in einem einheitlichen Preßformvorgang zu einem einheitlichen formstabilen Werkstück, also zu einer einheitlichen selbsttragenden Verkleidung, geformt werden, wo­ durch nicht nur die Herstellung der Verkleidung, sondern auch ihre Montage wesentlich vereinfacht und verbilligt wird. Durch die unterschiedliche Zusammensetzung der einzelnen Lagen wird trotz für alle Lagen gleiche Drücke und Temperaturen eine un­ terschiedliche Eigenschaft der Lagen erreicht. Die einen Vlies­ lagen bleiben für die geforderte Absorptionswirkung ausreichend locker, wogegen die Trägerschicht porenfrei, hart und starr wird. Von den beiden im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 an­ gegebenen Alternativen für die Trägerschicht ist die Ausbildung nach der Alternative a) für hohe Temperaturbeanspruchung der Trägerschicht bis beispielsweise etwa 500°C vorgesehen, woge­ gen die Ausbildung der Trägerschicht nach der Alternative b) für Fälle einer geringeren Temperaturbeanspruchung z. B. bis etwa 200°C und/oder der Forderung nach guter Geräuschdämmung gedacht ist.

Zweckmäßige Ausführungen der Verkleidung können den Unteran­ sprüchen entnommen werden. Zwei Ausführungsbeispiele der Erfin­ dung sind in einer Zeichnung dargestellt und werden im folgen­ den beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen teilweisen Querschnitt durch ein erstes Ausfüh­ rungsbeispiel eines einteiligen selbsttragendes Verklei­ dungsteils und

Fig. 2 einen teilweisen Querschnitt durch ein zweites Ausfüh­ rungsbeispiel eines Verkleidungsteiles.

Die Fig. 1 zeigt die selbsttragende, thermisch höher belastba­ re Verkleidung 1 mit der aus einer Vlieslage anorganischer Fa­ sern formgepreßten Absorptionsschicht 2 und der aus Glasfasern, mineralischem Füller und Bindemittel bestehenden, gemeinsam mit der Absorptionsschicht 2 formgepreßten und dabei porenfrei ver­ dichteten und ausgehärteten Trägerschicht 3. Die wärmebeständi­ ge Absorptionsschicht 2 besteht weitgehend, beispielsweise zu 94 Vol.-% aus Gesteinsfasern, insbesondere Basaltwolle, die mit einem Bindemittel, z. B. mit 6 Vol.-% Phenolharzbinder versetzt sind. Dank des relativ geringen Binderanteiles in der Absorp­ tionsschicht bleibt diese Schicht - abgesehen von den Randzonen mit extrem hoher Flächenpressung - auch nach dem gemeinsamen Warmpreßvorgang porenhaltig und weist aufgrund dessen eine gute wärmeisolierende und schalldämmende Wirkung auf. In der Träger­ schicht 3 ist der Faseranteil hingegen wesentlich geringer als in der Absorptionsschicht 2; und zwar besteht die Trägerschicht lediglich zu einem Viertel bis zu etwa einem Drittel aus anor­ ganischen Fasern, insbesondere aus Glasfasern. Der verbleibende, größere Rest der Trägerschichtbestandteile setzt sich überwie­ gend aus anorganischem Füller und im übrigen aus Harzbinder zusammen. Um bei der Warmpreßformung des Verkleidungsteiles eine stabile, ausgehärtete und thermisch hoch beanspruchbare Trägerschicht 3 zu erhalten, wird ein hochtemperaturbeständiges Polyesterharz als Binder eingesetzt. Als mineralischer Füll­ stoff für die Trägerschicht hat sich insbesondere Quarzsand als geeignet erwiesen.

Die zum Motor hin weisende Absorptionsschicht 2 ist mit einer Decklage 4 aus Kohlenstoffasern versehen. Diese motorseitige Decklage besitzt vorzugsweise eine Dicke von 1 bis 2 mm und ein Flächengewicht von 100 bis 150 g/m². Außenseitig ist die Trä­ gerschicht 3 beim dargestellte Ausführungsbeispiel aus opti­ schen Gründen auch mit einer Decklage 5 mit einer Schichtdicke von etwa 1 mm und einem Flächengewicht von 100 bis 150 g/m² versehen, die aus einem Polyestervlies oder aus Polyacrylni­ trilfasern besteht. Diese Decklage kann auch mit der Oberfläche der Trägerschicht 3 durch eine zwischengelegte, wärmeaktivier­ bare Klebstoffolie verbunden werden.

Mit 6 sind die Randzonen der Trägerschicht 3 bezeichnet, die eine besonders hohe Dichte und damit auch eine hohe mechanische Stabilität besitzen; und zwar sind auch in diesem Bereich auf­ grund einer entsprechenden Formgebung des Formpreßwerkzeuges die Fasern der Absorptionsschicht porenfrei verdichtet. Dies wird zum einen durch eine entsprechende Formgebung des Form­ preßwerkzeuges und einen dementsprechend hohen Preßdruck in den Randzonen erreicht; ergänzend kann in der Randzone auch der Binderanteil örtlich gezielt durch Aufsprühen von Binderharz erhöht werden. In diesen Randzonen können die für das Anbringen der Verkleidung im Kraftfahrzeug erforderlichen Öffnungen, z. B. Schraubendurchgangslöcher, herausgestanzt werden.

Der Formkörper wird in einem Arbeitsschritt hergestellt. Und zwar wird zuerst in die untere Hälfte eines geöffneten Form­ preßwerkzeuges die in einem vorgefertigten Vlies zusammenge­ stellte Materialmischung für die Trägerschicht 3 eingelegt und darauf das ebenfalls in Vliesform bereitgestellte Material für die Absorptionsschicht 2 aufgebracht. Auf das Absorptionsmate­ rial wird noch ein Kohlenstoffaservlies aufgelegt. Darauf wird das so gefüllte Formpreßwerkzeug geschlossen und unter Wärme­ einwirkung zusammengepreßt, wobei die Verkleidung ihre Form erhält und das Material der Trägerschicht porenfrei verdichtet wird und zu einer ausgehärteten, selbsttragenden Schicht mit einer Dicke von 1 bis 5 mm verpreßt wird. Die Dicke der Träger­ schicht beträgt nach dem Preßvorgang in der Mitte des Formkör­ pers normalerweise 3 bis 5 mm und nimmt zu den Randlagen hin bis auf etwa 1 mm ab. Bei dem Preßvorgang wird diese Material­ schicht je nach der Gestaltung der Verkleidung auf eine Schicht von etwa 50 mm Dicke in der Mitte des Formkörpers und bis zu ca. 5 mm in den Randzonen verpreßt, bei einem Flächengewicht von 1500 bis 3000 kg/m². Da die Trägerschicht 3 und die Absorp­ tionsschicht 2 innerhalb ihrer Fasern dispergierte Bindemittel enthalten, führt dies bei der Warmpreßformung der Verkleidung zu einem guten Zusammenhalt der verschiedenen Schichten.

Die in Fig. 2 ausschnittsweise im Querschnitt dargestellte Verkleidung 1′ ist vor allem für eine thermische Belastung bis höchstens 200 bis 220°C gedacht; sie unterscheidet sich von dem thermisch hoch belastbaren Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 vor allem durch die Zusammensetzung der Absorptionsschicht 2′ und der Trägerschicht 3′. Und zwar ist hier die Trägerschicht praktisch als ein in der Verkleidung integrierter, faserver­ stärkter Polypropylen-Formkörper ausgebildet, der zu etwa einem Viertel aus anorganischen Fasern von etwa 25 bis 50 mm Länge, beispielsweise aus Glas- oder aus Basaltfasern, und im übrigen aus Polypropylen besteht. Die Absorptionsschicht 2′ ist zu etwa drei Vierteln aus Kunststoff- und/oder Textilfasern und im üb­ rigen aus Phenolharz als Bindemittel gebildet. Die beiden Deck­ lagen 4 und 5 sind gleich wie im Beispiel nach Fig. 1 ausgebil­ det. Es ist ohne weiteres denkbar, daß beide Alternativgestal­ tungen der Absorptionsschicht in ein und derselben Verkleidung vorgesehen sind, und zwar an Stellen einer höheren, deutlich über 200°C hinausgehenden thermischen Belastung z. B. in der Nähe der Auspuffleitung wird ein Vlies aus anorganischen Fasern aufgelegt und in den übrigen thermisch weniger stark belasteten Bereichen ein Vlies aus Kunststoff- oder Textilfasern.

Die mit der erfindungsgemäßen selbsttragenden, einteiligen Ver­ kleidung erzielbaren Vorteile liegen insbesondere in der preis­ günstigen Herstellbarkeit und Montage der Verkleidung, in einer guten schalldämmenden Wirkung und - bei der thermisch höher be­ anspruchbaren Ausgestaltung nach Fig. 1 - in der außerordent­ lich hohen thermischen Belastbarkeit. Die Verkleidung kann in allen Kraftfahrzeugen, sowohl in Personenkraftwagen als auch in Lastkraftwagen, nicht nur im Motorraum des Fahrzeuges, sondern mit einem entsprechenden Zuschnitt überall dort angebracht wer­ den, wo im Fahrzeug abzuschirmende Hitzequellen vorhanden sind, z. B. bei Auspuffrohren, Turbolader usw.

Claims (6)

1. Selbsttragende, wärme- und schalldämmende Verkleidung für Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen, bestehend aus einem motorseitig innerhalb der Verkleidung angeordneten, von mehre­ ren Vlieslagen gebildeten Absorptionsformkörper und aus einer auf der motorabgewandten Seite innerhalb der Verkleidung ange­ ordneten, den Absorptionsformkörper in seiner vorgesehenen Form und Einbaulage stabilisierenden, formangepaßten Trägerschale, wobei die Vlieslagen des Absorptionsformkörpers unter Ausbil­ dung von Zonen definiert vorgegebener Verdichtung verpreßt sind und wobei die der Geräuschabsorption und der thermischen Ab­ schirmung der Motorwärme dienenden Absorptionslage des Absorp­ tionsformkörpers anorganische Fasern enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerschale mit dem Absorptionsformkörper zu einem einzigen Formpreßteil baulich integriert ist, indem auf der mo­ torabgewandten Seite der absorptions-wirksamen Vlieslagen der Verkleidung eine weitestgehend porenfreie, etwa 1 bis 5 mm star­ ke Trägerschicht (3) angeformt ist, die gemeinsam mit den ab­ sorptions-wirksamen Vlieslagen der Verkleidung zu einem ein­ heitlichen Formkörper verpreßbar ist und die

• - zu 25 bis 35 Vol.-% aus 25 bis 50 mm langen Glasfasern be­ steht und im übrigen entweder
• a) 25 bis 35 Vol.-% eines hochtemperaturbeständigen Polyester­ harzes und 35 bis 45 Vol.-% mineralischer Füllstoffe ent­ hält oder
• b) 65 bis 75 Vol.-% Polypropylen enthält.

2. Wärmedämmende Verkleidung nach Anspruch 1, Alternative a), dadurch gekennzeichnet, daß der mineralische Füllstoff für die Trägerschicht (3) Quarz­ sand enthält.

3. Wärmedämmende Verkleidung nach Anspruch 1, insbesondere nach dessen Alternative a), dadurch gekennzeichnet, daß die absorptions-wirksame Vlieslage der Verkleidung etwa 85 bis 96 Vol.-%, vorzugsweise etwa 94 Vol.-% Basaltwolle und im übrigen Phenolharzbinder enthält.

4. Wärmedämmende Verkleidung nach Anspruch 1, insbesondere nach dessen Alternative a), dadurch gekennzeichnet, daß die absorptions-wirksame Vlieslage der Verkleidung auf der zum Motorraum weisenden Oberfläche mit einer aus einem Kohlen­ stoff-Fasermaterial bestehenden Decklage versehen ist.

5. Wärmedämmende Verkleidung nach Anspruch 1, insbesondere nach dessen Alternative b), dadurch gekennzeichnet, daß die absorptions-wirksamen Vlieslagen der Verkleidung eine Vlieslage enthält oder vollständig aus einer Vlieslage besteht, die aus etwa 70 bis 80 Vol.-%, vorzugsweise etwa 75 Vol.-% Kunststoff- und/oder Textilfasern und im übrigen aus Phenol­ harzbinder zusammengesetzt ist.

6. Wärmedämmende Verkleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die freie Oberfläche der Trägerschicht (3) mit einer 0,5 bis 2 mm dicken Abdeckschicht (5) aus Baumwollfasern, Polyester­ fasern oder Polyacrylnitrilfasern versehen ist.