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Diese Erfindung bezieht sich auf Hitze- bzw. Wärmeschilde,
die zur Verwendung in einem Fahrzeug geeignet sind.
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Viele Fahrzeuge enthalten erhebliche Hitze- bzw.
Wärmequellen, gegen die eine Abschirmung von hitze- bzw.
wärmeempfindlicher Ausrüstung, Ladung oder Fahrzeuginsassen bzw.
Fahrgästen notwendig ist. Beispielsweise müssen Fahrzeuginsassen
bzw. Fahrgäste in einem Automobil bzw. Kraftfahrzeug
gegenüber Hitze bzw. Wärme abgeschirmt werden, die in einem Abgas-
bzw. Auspuffsystem erzeugt wird, oder es müssen elektrische
oder elektronische Vorrichtungen gegen Hitze bzw. Wärme
geschützt werden, die in einem Motor erzeugt wird.
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Hitze- bzw. Wärmeschilde, die in Fahrzeugen verwendet werden,
müssen gute Beständigkeit bzw. Widerstandsfähigkeit gegenüber
Wärmeübertragung mit annehmbaren akustischen Eigenschaften
kombinieren, d. h., sie dürfen kein bedeutendes Geräusch
erzeugen, wenn das Fahrzeug in Betrieb ist. Es ist ferner
wünschenswert, dass ein Hitze- bzw. Wärmeschild leicht bzw.
leichtgewichtig und kompakt ist und leicht recycelt bzw.
rezykliert bzw. wiederverwertet werden kann.
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Einige Hitzeschilde bestehen aus einer Mehrzahl bzw. Vielzahl
von Metallblechen bzw. -platten, die in einer
Lamellenanordnung bzw. lamellenartigen Anordnung angeordnet sind, wobei
die Bleche zwei äußere Abdeckbleche aufweisen. Eines oder
beide der Abdeckbleche sind so gestaltet bzw. geformt, um
einen Raum zwischen den Abdeckblechen zu definieren. Die
verbleibenden Bleche der Anordnung erstrecken sich in diesem
Raum. Beispiele dieser Art von Hitze- bzw. Wärmeschild sind
offenbart in: US 5011743, die die Merkmale des Oberbegriffs
des Anspruchs 1 zeigt, (wobei die verbleibenden Bleche durch
Prägen geformt sind, um hitze- bzw. wärmeisolierende Spalte
zu ergeben), GB 2269886 A (wobei die verbleibenden Bleche aus
glatter Folie gebildet sind), GB 2270555 A (wobei die
verbleibenden Bleche geriffelt bzw. gewellt sind) GB 2271169 A
(wobei einige der verbleibenden Bleche aus expandierter
bzw. gedehnter bzw. gestreckter Metallfolie gebildet sind).
Hitze- bzw. Wärmeschilde dieser Art weisen gegenüber der
Hitze- bzw. Wärmequelle eine kontinuierliche, metallische Fläche
auf, um den maximalen Betrag von Infrarotstrahlung zu
reflektieren. Jedoch sind derartige Hitze- bzw. Wärmeschilde zum
Absorbieren bzw. Verschlucken von Schall schwach bzw.
leistungsschwach.
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Ein Hitze- bzw. Wärmeschild, der zum Absorbieren von Schall
ausgestaltet ist, ist in der DE 41 37 706 A offenbart. Dieser
Hitze- bzw. Wärmeschild weist zwei metallische Abdeckbleche
auf, welche einen Raum bzw. Zwischenraum definieren. Eines
der Abdeckbleche weist Öffnungen auf, um den Durchgang von
Schall in den Raum zu erlauben. Dieser Raum enthält festes
Material, zum Beispiel Quarzsand, welcher in Taschen bzw.
Hohlräumen enthalten ist, die zwischen zwei Blechfolien
gebildet sind, welche miteinander verbunden und mikroperforiert
sind, d. h., welche Löcher bzw. Öffnungen von 0,3 bis 1 mm im
Durchmesser aufweisen. Jedoch ist diese Art von Hitze- bzw.
Wärmeschild kompliziert herzustellen, ist schwer, und wird,
da sie nicht vollständig aus Metall besteht, nicht leicht
rezykliert.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Hitze-
bzw. Wärmeschild zu schaffen, der zur Verwendung in einem
Fahrzeug geeignet ist, wobei der Hitze- bzw. Wärmeschild aus
einer Mehrzahl von Metallblechen bzw. -platten besteht, die
in einer Lamellenanordnung bzw. lamellenartigen Anordnung
angeordnet sind, wobei der Hitzeschild schallabsorbierende
Eigenschaften aufweist und leicht ist und ferner dazu befähigt
ist, leicht rezykliert zu werden.
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Die Erfindung schafft einen Hitze- bzw. Wärmeschild, der zur
Verwendung in einem Fahrzeug geeignet ist, wobei der
Hitzeschild aus einer Mehrzahl von Metallblechen bzw. -platten
besteht, die in einer Lamellenanordnung bzw. lamellenartigen
Anordnung angeordnet sind, wobei die Bleche zwei äußere
Abdeckbleche aufweisen, die so gestaltet sind, um einen Raum
zwischen ihnen zu definieren, in welchem Raum sich die
verbleibenden Bleche der Anordnung erstrecken, dadurch
gekennzeichnet, dass ein erstes der Abdeckbleche Öffnungen
definiert, die es Schall erlauben, in den Raum einzudringen,
und das zweite der Abdeckbleche eine im wesentlichen
kontinuierliche Fläche für den Raum ergibt, und dass die
verbleibenden, sich in dem Raum erstreckenden Bleche wenigstens zwei
Bleche aus mikroperforierter Metallfolie aufweisen, wobei
sich eine erste der Blechfolien benachbart zu dem mit
Öffnungen versehenen Abdeckblech erstreckt und die zweite der
Blechfolien so ausgestaltet ist, dass an ihren beiden Seiten
eine Mehrzahl von Hohlräumen gebildet ist.
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Ein Hitzeschild entsprechend der Erfindung weist eine
insgesamt metallische Ausbildung auf, welche ihn leicht bzw.
leichtgewichtig und leicht zu rezyklieren macht und welche
leicht herzustellen ist.
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Die mikroperforierten Metallfolien weisen Perforationen mit
einer maximalen Abmessung von 0,5 bis 1 mm auf. Diese
Mikroperforationen können kreisförmig, rechteckförmig sein oder
irgendeine andere, geeignete Gestalt aufweisen. Derartige
Mikroperforationen können durch Hindurchführen der Folie
zwischen zwei Walzen bzw. Rollen gebildet werden, wobei eine von
diesen perforationsbildende Vorsprünge an ihr aufweist. Das
verlagerte bzw. verdrängte bzw. herausgedrängte Metall, um
die Mikroperforationen zu bilden, muss nicht vollständig
entfernt werden, sondern kann stattdessen an den Rändern der
Mikroperforationen angebracht bleiben. Die Mikroperforationen
können in einer Reihe bzw. Gruppierung angeordnet sein, zum
Beispiel einer geradlinigen Reihe oder einer hexagonalen
Gruppierung bzw. Anordnung. Die Beabstandung bzw. Abstand
zwischen benachbarten Mikroperforationen kann 2 bis 5 mm
sein.
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Die Blechfolie kann in der Weise gestaltet sein, um die
Hohlräume durch verschiedene Verfahren zu bilden, zum Beispiel
durch Prägen oder Riffeln bzw. Wellenbildung. Prägen oder
Riffeln kann in irgendeiner herkömmlichen Art und Weise
ausgeführt werden, einschließlich der Verwendung einer
Prägewalze bzw. -rolle oder des Mehrfach-Riffelungs- bzw.
Wellenbildungsverfahrens, das in Nr. GB-A-2316028 beschrieben ist. Die
resultierenden Hohlräume können in der Größenordnung von 1
bis 5 mm tief sein, obwohl dies von der Behandlung bzw.
Bear
beitung abhängen wird, welche zur Bildung der Hohlräume
verwendet wird.
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Um die schallabsorbierenden Eigenschaften eines Hitzeschilds
entsprechend der Erfindung weiter zu erhöhen, können die
verbleibenden, sich in dem Raum erstreckenden Bleche ferner
ein oder mehrere Bleche aus mikroperforierter Metallfolie
aufweisen, von welchen wenigstens eine so ausgestaltet ist,
dass an ihren beiden Seiten eine Mehrzahl von Hohlräumen
gebildet ist.
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Das erste Abdeckblech kann eine Dicke von 0,5 mm bis 1 mm
aufweisen. Seine Öffnungen sollen so angeordnet sein, dass es
im wesentlichen für Schall durchlässig ist. Die Öffnungen
indem ersten Abdeckblech können eine Maximalabmessung von etwa
5 mm und eine Beabstandung von etwa 1 cm aufweisen. Die
Öffnungen können kreisförmig oder rechteckförmig sein oder
irgendeine andere geeignete Form aufweisen. Die Öffnungen
können in einer Reihe bzw. Gruppierung angeordnet sein, zum
Beispiel einer geradlinigen Reihe oder einer hexagonalen
Gruppierung bzw. Anordnung.
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Die äußeren Abdeckbleche werden vorzugsweise nur um ihre
Begrenzungsränder herum miteinander verbunden, um so die Gefahr
eines Zusammendrückens der Hohlräume zu minimieren. Die
Verbindung kann zum Beispiel durch Klemmen bzw. Festklemmen oder
Schallschweißen erfolgen.
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Die mikroperforierten Metallfolien können in der
Größenordnung von 20 um dick sein und mit einem Gesamtmuster von
Perforationen mit 0,5 bis 1 mm im Durchmesser versehen sein, die
um 2 bis 5 mm beabstandet sind. Ein besonders bevorzugtes
Ma
terial für die mikroperforierte Folie ist Aluminiumfolie von
der Art, die zum Verpacken von Zigaretten verwendet wird,
jedoch ohne eine Papierrückseite. Eine solche Folie ist in
typischer Weise in der Größenordnung von 20 um dick, obwohl
diese Abmessung nicht entscheidend bzw. kritisch ist,
ausgenommen, dass dünnere Folien Handhabungsschwierigkeiten bieten
können und wesentlich dickere Folien die akustische
Leistungsfähigkeit vermindern werden.
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Das mit Öffnungen versehene, erste Abdeckblech ist
vorzugsweise von 0,5 bis 1 mm dick und das zweite Abdeckblech kann
von 50 bis 150 um dick sein.
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Bei einem Hitzeschild entsprechend der Erfindung können die
Bleche bzw. Platten sämtlich aus Aluminium oder aus einer
Legierung von diesem gebildet sein. Die 1200-Serien von
Legierungen sind geeignet.
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Damit die Erfindung besser verstanden werden kann, wird
nunmehr eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand
eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben, in welchen zeigen:
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Fig. 1 im Schnitt eine Seitenansicht eines Hitze- bzw.
Wärmeschilds in einem vergrößerten, übertrieben
dargestellten Maßstab für Zwecke der Erläuterung;
und
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Fig. 2 eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung
der akustischen Eigenschaften des Hitzeschilds
nach Fig. 1 im Vergleich mit anderen
Hitzeschildprodukten.
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Der in Fig. 1 gezeigte, zur Erläuterung dienende Hitze- bzw.
Wärmeschild ist zur Verwendung in einem Fahrzeug geeignet.
Obwohl der gezeigte Hitzeschild in einem flachen bzw. ebenen
Zustand ist, so kann er leicht in geeignete Gestalten bzw.
Formen gebogen werden, um Hitze- bzw. Wärmequellen zu umgeben
oder teilweise zu umgeben, zum Beispiel Teile eines
Auspuffsystems oder zu schützende Gegenstände.
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Der zur Erläuterung dienende Hitzeschild besteht aus einer
Mehrzahl von Aluminiumlegierungsblechen, die in einer
Lamellenanordnung bzw. lamellenartigen Anordnung angeordnet sind.
Die Bleche weisen zwei äußere Abdeckbleche 1 und 6 auf, die
so geformt sind, um einen Raum bzw. Zwischenraum 10 zwischen
ihnen zu definieren. Im Spezifischen sind Randbereiche 1a und
6a der Bleche 1 und 6 zueinander hin gebogen bzw. gewendet,
um den Raum 10 zu definieren, bevor sie nach außen bzw.
auswärts gebogen bzw. gewendet werden, um parallele Flansche 1b
und 6b zu bilden. Die (zu beschreibenden) verbleibenden
Bleche der Lamellenanordnung erstrecken sich in dem Raum 10.
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Das untere Abdeckblech 1 (vgl. Fig. 1) bildet das
Hauptkonstruktions- bzw. -strukturelement des Hitzeschilds und ist
dazu vorgesehen, um zu einer Quelle von Wärme und Geräusch zu
weisen. Das Blech 1 ist 0,5 mm dick und definiert Öffnungen
7, welche es Schall erlauben, in den Raum 10 einzutreten. Die
Öffnungen 7 sind kreisförmige Durchgangslöcher mit einem
Durchmesser von 5 mm, die in einer geradlinigen Reihe mit
ihren um 1 cm voneinander beabstandeten Mitten bzw. Zentren
beabstandet angeordnet sind. Die Öffnungen 7 machen das Blech
1 in wirksamer Weise für Schall durchlässig und Bereiche des
Blechs 1 zwischen den Öffnungen 7 reflektieren
Infrarotstrahlung.
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Das obere Abdeckblech 6, das 125 Mikron dick ist, weist eine
im wesentlichen kontinuierliche Fläche 6c gegenüber dem Raum
10 auf. Die Fläche 6c reflektiert sowohl Schall als auch
Infrarotstrahlung zurück in den Raum 10.
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Die vorerwähnten verbleibenden Bleche des zur Erläuterung
dienenden Hitzeschilds, die sich in dem Raum 10 erstrecken,
weisen wenigstens vier Bleche 2 bis 5 aus mikroperforierter
Aluminiumlegierungsfolie auf. Alle von diesen vier
Blechfolien sind 20 Mikron dick und weisen ein Gesamtmuster von
durchgehenden Mikroperforationen auf, welche rechteckförmig
sind, wobei jede 0,5 mm · 1 mm ist, und in einer geradlinigen
Reihe mit einer Beabstandung von 3 mm angeordnet sind.
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Eine erste 2 der Blechfolien, die sich benachbart bzw.
angrenzend an das mit Öffnungen versehene Abdeckblech 1
erstreckt, ist im wesentlichen eben bzw. flach. Die zweite 3
der Blechfolien überlagert bzw. überragt bzw. liegt oberhalb
des Blechs 2 und ist durch Wellungen bzw. Riffelungen in der
Weise geformt, dass eine Mehrzahl von Hohlräumen 8 an beiden
Seiten von ihr gebildet ist. Die Wellungen bzw. Riffelungen
werden durch Walzen der Folie zwischen gewellten Walzen bzw.
Riffelwalzen gebildet. Die dritte 4 der Blechfolien liegt
über bzw. oberhalb des Blechs 3 und ist ähnlich zu dem Blech 2
eben bzw. flach. Die vierte 5 der Blechfolien befindet sich
zwischen den Blechen 4 und 6 und ist ähnlich zu dem Blech 3,
d. h., sie ist durch Wellungen bzw. Riffelungen in der Weise
geformt, dass eine Mehrzahl von Hohlräumen 8 an beiden Seiten
von ihr gebildet ist.
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Die Hohlräume 8, die 3 mm tief sind, wirken als
Schallabsorber und Hitze- bzw. Wärmeisolatoren.
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Die Begrenzungsränder 9 der Blechfolien 2 bis 5 erstrecken
sich zwischen den Flanschen 6a und 6b, welche miteinander
festgeklemmt bzw. befestigt sind, um die Bleche miteinander
zu verbinden, wobei Sorge dafür getroffen ist, dass die
Anordnung nicht übermäßig zusammengedrückt und hierdurch die
Hohlräume 8 zerstört werden.
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Wenn nunmehr auf Fig. 2 Bezug genommen wird, so wird
erläutert, dass die Schallabsorptionsfähigkeit des Hitzeschild
nach Fig. 1 mit jener von drei anderen Hitzeschilden
verglichen wurde, wobei die Ergebnisse in einer grafischen
Darstellung wiedergegeben sind. Die jeweiligen Achsen der grafischen
Darstellung zeigen Schallfrequenz in Hertz (x-Achse) und
Absorptionskoeffizient (y-Achse an einer Skala von 0 bis 0,8).
Die untersuchten Hitzeschildkonstruktionen bzw. -ausbildungen
waren:
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1. Der soeben beschriebene Hitzeschild,
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2. ein im wesentlichen ähnlicher Hitzeschild, der mit einem
zusammengefügten bzw. verbundenen ("knitted")
Aluminiummaterial gefüllt ist,
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3. wie 1., jedoch mit glatter bzw. ebener bzw. einfacher
Folie (keine Mikroperforationen),
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4. ein glatter bzw. ebener bzw. einfacher metallischer
Hitzeschild - glatte (nichtperforierte) Folien ohne Prägung.
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Die Untersuchungen wurden unter identischen Bedingungen
ausgeführt und es kann festgestellt werden, dass der Hitzeschild
nach der Erfindung, und wie in Verbindung mit Fig. 1
beschrieben, eine bedeutend bessere Gesamtleistungsfähigkeit
aufweist, insbesondere bei höheren Frequenzen. Es wird darauf
hingewiesen, dass der deutlich ausgeprägte Abfall bzw.
Absenkung in der Leistungsfähigkeit den Resonanzen bei der
Testanordnung zuzuschreiben war und nicht notwendigerweise eine
Wiedergabe von dem ist, was sich bei normaler Anwendung
ereignen wird.