DE9107484U1 - Heat shield - Google Patents
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Description
DIE 2275 GTHE 2275 G
Helmut W. DiedrichsHelmut W. Diedrichs
HitzeschildHeat shield
Die Erfindung betrifft einen Hitzeschild zur Abschirmung von abgasführenden Teilen an einem Kraftfahrzeug, insbesondere von Auspuffleitungen, Auspufftopfen und/oder Katalysatoren, gegenüber der Bodengruppe des Kraftfahrzeugs, mit einem die Schildvorderseite bildenden Trägerblech aus Aluminium, das an seiner Rückseite eine Isolierschicht trägt.The invention relates to a heat shield for shielding exhaust gas-carrying parts on a motor vehicle, in particular exhaust pipes, mufflers and/or catalytic converters, from the floor assembly of the motor vehicle, with a carrier plate made of aluminum forming the front side of the shield, which has an insulating layer on its rear side.
Derartige Hitzeschilde sind bekannt (DE-OS 38 02 993). Sie dienen dazu, die von den abgasführenden Teilen des Kraftfahrzeugs abgegebene Hitze von der Bodengruppe fernzuhalten. Die auf der der Bodengruppe des Fahrzeugs zugewandten Rückseite des Reflektorblechs angebrachte Isolierschicht hat auch eine wärmedämmende und schallabsorbierende Wirkung; in erster Linie dient sie aber dazu, die Schallabstrahlung in Richtung zur Bodengruppe und damit zur Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs zu verringern.Such heat shields are known (DE-OS 38 02 993). They serve to keep the heat emitted by the exhaust gas-carrying parts of the motor vehicle away from the floor assembly. The insulating layer attached to the rear side of the reflector plate facing the floor assembly of the vehicle also has a heat-insulating and sound-absorbing effect; however, its primary purpose is to reduce the sound radiation towards the floor assembly and thus towards the passenger compartment of the motor vehicle.
Diese Isolierschichten sind bei bekannten Hitzeschilden (DE-GM 87 09 034, DE-OS 37 33 285, DE-OS 38 02 993) aus nichtmetallischem Material hergestellt. Wegen ihres Verbundaufbaus ist beim Verschrotten derartiger Hitzeschilde keine Materialrückgewinnung (Recycling) mit vertretbarem Aufwand möglich.In the case of known heat shields (DE-GM 87 09 034, DE-OS 37 33 285, DE-OS 38 02 993), these insulating layers are made of non-metallic material. Due to their composite structure, when such heat shields are scrapped, material recovery (recycling) is not possible at a reasonable cost.
Zwar ist bei einer nicht zum vorveröffentlichten Stand der Technik gehörigen älteren Anmeldung (P 40 35 177.7) beiAlthough an older application (P 40 35 177.7) which does not belong to the prior art is
einer Ausführungsform vorgesehen, an der Schildrückseite eines mit einzelnen Kammern versehenen Reflektorblechs eine Wärmedämmschicht aus Aluminiumwolle vorzusehen. Damit wird zwar ein Aufbau aus einheitlichem Material erreicht, der eine einfache Materialrückgewinnung ermöglicht. Da diese Hitzeschilde aber zur Formanpassung an die abzuschirmenden abgasführenden Teile verformt werden müssen, wobei Biegevorgänge und teilweise Tiefziehvorgänge angewandt werden, wird dabei die Aluminiumwolle bleibend zusammengedrückt und verliert dadurch weitestgehend ihre Isolierwirkung.One embodiment provides for a thermal insulation layer made of aluminum wool to be provided on the back of a reflector plate with individual chambers. This achieves a structure made of uniform material, which enables easy material recovery. However, since these heat shields have to be deformed to adapt their shape to the exhaust gas-carrying parts to be shielded, whereby bending processes and sometimes deep-drawing processes are used, the aluminum wool is permanently compressed and thus largely loses its insulating effect.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Hitzeschild der eingangs genannten Gattung zu schaffen, der bei einem einheitlichen Materialaufbau für eine Materialrückgewinnung (Recycling) geeignet ist und trotz der bei der Herstellung erforderlichen Verformungen seine ursprüngliche Schichtdicke weitestgehend beibehält, so daß eine gute Isolierwirkung erhalben bleibt.The object of the invention is therefore to create a heat shield of the type mentioned at the beginning which, with a uniform material structure, is suitable for material recovery (recycling) and, despite the deformations required during production, largely retains its original layer thickness so that a good insulating effect is maintained.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Isolierschicht eine Einlage aus einem regelmäßigen Maschenwerk aus Aluminium und eine Aluminium-Deckfolie aufweist und daß die Einlage mit einer Wellung plissiert ist.This object is achieved according to the invention in that the insulating layer has an insert made of a regular mesh made of aluminum and an aluminum cover foil and that the insert is pleated with a corrugation.
Nur in der Form eines regelmäßigen Maschenwerks aus Aluminium hat diese Einlage der Isolierschicht die Eigenschaft, auch nach einer Verformung des Hitzeschilds durch Biege- und/oder Tiefziehvorgänge wieder zu angenähert ihrer ursprünglichen Schichtdicke zurückzukehren. Dadurch wird nach dem Verformungsvorgang wieder ein ausreichender Abstand zwischen dem Trägerblech und der Aluminium-Deckfolie hergestellt, wodurch die gewünschte Isolierwirkung in allen Bereichen des Hitzeschilds aufrechterhalten wird.Only in the form of a regular mesh made of aluminum does this insert of the insulating layer have the property of returning to approximately its original layer thickness even after the heat shield has been deformed by bending and/or deep-drawing processes. This means that after the deformation process, a sufficient distance is again created between the carrier sheet and the aluminum cover foil, which maintains the desired insulating effect in all areas of the heat shield.
Da alle Teile des Hitzeschildes, nämlich das Reflektorblech, die Einlage und die Deckfolie ausSince all parts of the heat shield, namely the reflector sheet, the insert and the cover foil are made of
Aluminium bestehen, ist der Hitzeschild vollständig für das Recycling geeignet, ohne daß eine aufwendige Materialtrennung durchgeführt werden müßte.Since the heat shield is made of aluminum, it is completely suitable for recycling without the need for complex material separation.
Gemäß einer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß das Maschenwerk aus einem grobmaschigen Aluminium-Fadengewirk besteht. Dieses hat bei besonders geringem Materialbedarf die Eigenschaft, sich nach einer Verformung wieder nahezu zu seiner vorherigen Dicke auszudehnen, so daß auch nach einem Umformvorgang des Hitzeschildes keine Verringerung der Isolierwirkung eintritt.According to one embodiment of the inventive concept, the meshwork consists of a coarse-meshed aluminum thread knit. This has the property of expanding almost to its previous thickness after deformation, with particularly low material requirements, so that even after a deformation process of the heat shield, there is no reduction in the insulating effect.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß das Aluminium-Fadengewirk eine regelmäßige Wellung aufweist. Dadurch wird besonders wirksam erreicht, daß die Isolierschicht nach dem Verformungsvorgang ihre ursprüngliche Dicke weitestgehend wieder erreicht. Es hat sich gezeigt, daß gewelltes Aluminium-Fadengewirk diese Eigenschaft in besonders hohem Maße hat.According to a particularly preferred embodiment of the inventive concept, the aluminum thread knit has a regular corrugation. This ensures particularly effectively that the insulating layer largely returns to its original thickness after the deformation process. It has been shown that corrugated aluminum thread knit has this property to a particularly high degree.
Vorzugsweise verlaufen die Wellen in einem Winkel von bis 60° zur Maschenrichtung. Dadurch wird auch bei der Verwendung dünner Aluminiumfäden eine besonders hohe Steifigkeit in der Richtung senkrecht zur Ebene des Fadengewirks erreicht.Preferably, the waves run at an angle of up to 60° to the mesh direction. This means that even when thin aluminum threads are used, a particularly high level of rigidity is achieved in the direction perpendicular to the plane of the knitted thread.
Gemäß einer anderen Ausführungsform des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß die Einlage aus einer nach Art von Streckmetall gelochten Folie besteht, die vorzugsweise mit einer Wellung versehen ist, die im Querschnitt angenährt sägezahnförmig gestaltet ist. Die Wellenlänge dieser Wellung kann angenähert der Maschenbreite entsprechen. Es ist aber auch möglich, eine zusätzliche Wellung größerer Wellenlänge zu überlagern.According to another embodiment of the inventive concept, the insert consists of a foil perforated in the manner of expanded metal, which is preferably provided with a corrugation that is approximately sawtooth-shaped in cross-section. The wavelength of this corrugation can correspond approximately to the mesh width. However, it is also possible to superimpose an additional corrugation with a larger wavelength.
Eine wesentliche Erhöhung der Schallabsorptionswirkung läßt sich dadurch erreicht, daß das TrägerblechA significant increase in the sound absorption effect can be achieved by placing the carrier sheet
durchbrochen (gelocht oder geschlitzt) ist, wobei es besonders günstig ist, wenn zwischen dem durchbrochenen Trägerblech und der gewellten Einlage eine Membranfolie liegt. Besonders groß ist die Schallabsorptionswirkung, wenn die Einlage aus mindestens zwei Schichten besteht, zwischen denen jeweils eine Trennfolie liegt.is perforated (punched or slotted), whereby it is particularly advantageous if a membrane film is placed between the perforated supporting sheet and the corrugated insert. The sound absorption effect is particularly great if the insert consists of at least two layers, between which there is a separating film.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.Further advantageous embodiments of the inventive concept are the subject of further subclaims.
Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigt:The invention is explained in more detail below using an embodiment shown in the drawing. It shows:
Fig. 1 in einem vereinfachten Längsschnitt ein Ausgangs-Verbundmaterial zur Herstellung eines Hitzeschildes,Fig. 1 shows a simplified longitudinal section of a starting composite material for the production of a heat shield,
Fig. 2 einen Schnitt durch einen Teil eines Hitzeschildes, der zur Abschirmung von abgasführenden Teilen des Kraftfahrzeugs gegenüber der Bodengruppe dient,Fig. 2 a section through part of a heat shield which serves to shield exhaust gas-carrying parts of the motor vehicle from the floor assembly,
Fig. 3 eine Draufsicht auf das hierbei verwendete Aluminium-Fadengewirk,Fig. 3 a plan view of the aluminium thread fabric used here,
Fig. 4 in einer Darstellung ähnlich der Fig. 1 einen vereinfachten Längsschnitt durch ein anderes Ausgangs-Verbundmaterial zur Herstellung eines Hitzeschildes mit gelochtem Trägerblech,Fig. 4 in a representation similar to Fig. 1 a simplified longitudinal section through another starting composite material for the production of a heat shield with a perforated carrier plate,
Fig. 5 eine gegenüber der Fig. 4 abgewandelte Ausfuhrungsform mit einer Membranfolie zwischen dem gelochten Trägerblech und der Einlage,Fig. 5 shows an embodiment modified from Fig. 4 with a membrane film between the perforated carrier plate and the insert,
Fig. 6 eine Ausführung mit einer Trennfolie zwischen zwei isolierenden Schichten,Fig. 6 a design with a separating film between two insulating layers,
Fig. 7 eine Draufsicht auf einen Ausschnitt aus einer nach Art von Strecktmetall gelochten Folie als Material für die Einlage,Fig. 7 a plan view of a section of a foil perforated in the manner of expanded metal as material for the insert,
Fig. 8 einen Schnitt längs der Linie VIII-VIII in Fig. 7 undFig. 8 is a section along the line VIII-VIII in Fig. 7 and
Fig. 9 einen Schnitt ähnlich der Fig. 8, wobei der sägezahnförmigen Wellung eine weitere Wellung überlagert ist.Fig. 9 shows a section similar to Fig. 8, with another corrugation superimposed on the sawtooth-shaped corrugation.
Der in Fig. 2 im verformten Zustand und in Fig. 1 im unverformten Zustand gezeigte Hitzeschild weist an seiner Vorderseite, die dem abzuschirmenden abgasführenden Teil 1, beispielsweise einem Abgaskatalysator eines Kraftfahrzeugs zugekehrt ist, ein Trägerblech 2 aus Aluminium auf.The heat shield shown in Fig. 2 in the deformed state and in Fig. 1 in the undeformed state has a carrier plate 2 made of aluminum on its front side, which faces the exhaust gas-carrying part 1 to be shielded, for example an exhaust gas catalytic converter of a motor vehicle.
An der Rückseite des Trägerblechs 2, die der Bodengruppe des Kraftfahrzeugs im eingebauten Zustand zugekehrt ist, befindet sich eine Schallabsorptionsschicht 3, die aus einer Einlage 4 aus grobmaschigem Aluminium-Fadengewirk und einer Aluminium-Deckfolie 5 besteht. Die Deckfolie 5 wird durch die Einlage 4 in einem vorgegebenen, für die Schallabsorptionswirkung und die Wärmedämmwirkung wesentlichen Abstand zum Reflektorblech 2 gehalten. Am Rand 6 des Hitzeschildes kann das Reflektorblech einen Falz 6 aufweisen, in dem der Rand der Deckfolie 5 befestigt ist.On the back of the carrier sheet 2, which faces the floor assembly of the motor vehicle when installed, there is a sound absorption layer 3, which consists of an insert 4 made of coarse-mesh aluminum thread knit and an aluminum cover foil 5. The cover foil 5 is held by the insert 4 at a predetermined distance from the reflector sheet 2, which is essential for the sound absorption effect and the heat insulation effect. At the edge 6 of the heat shield, the reflector sheet can have a fold 6 in which the edge of the cover foil 5 is attached.
Wie in Fig. 3 in einem Ausschnitt dargestellt ist, besteht die Einlage 4 aus einem Gewirk (Maschenware) aus Aluminiumfäden mit einer Fadendicke von beispielsweise 0,2 bis 0,5 mm. Die Maschenweite des Aluminium-Fadengewirks beträgt beispielsweise 3 bis 10 mm.As shown in a detail in Fig. 3, the insert 4 consists of a knitted fabric (knitted fabric) made of aluminium threads with a thread thickness of, for example, 0.2 to 0.5 mm. The mesh size of the aluminium thread knitted fabric is, for example, 3 to 10 mm.
In Fig. 3 ist mit gestrichelten Linien angedeutet, daß die Einlage 4 eine regelmäßige Wellung aufweist, deren Wellen 7 in einem Winkel von 30° bis 60°, beim dargestelltenIn Fig. 3, dashed lines indicate that the insert 4 has a regular corrugation, the waves 7 of which are at an angle of 30° to 60°, in the case shown
Ausführungsbeispiel etwa 45° zur Maschenrichtung des Aluminium-Fadengewirks verlaufen. Diese Wellung ist auch in den Fig. 1 und 2 angedeutet. Die Wellenlänge W der Wellung liegt beispielsweise im Bereich des 1- 3-Fachen der Maschenweite M des Aluminium-Fadengewirks.In the exemplary embodiment, the corrugations run at approximately 45° to the mesh direction of the aluminum thread knit. This corrugation is also indicated in Fig. 1 and 2. The wavelength W of the corrugation is, for example, in the range of 1-3 times the mesh width M of the aluminum thread knit.
Der in Fig. 4 in noch unverformtem Zustand gezeigte Hitzeschild unterscheidet sich von dem Hitzeschild nach Fig. 1 nur dadurch, daß das Trägerblech 2' durchbrochen ist. Das Trägerblech 2' kann gelocht oder geschitzt sein.The heat shield shown in Fig. 4 in its still undeformed state differs from the heat shield according to Fig. 1 only in that the carrier plate 2' is perforated. The carrier plate 2' can be perforated or slotted.
Gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 1 wird bei im wesentlichen unveränderter Wärmeisolationswirkung und Schallreflexionswirkung zusätzlich eine hohe Schallabsorptionswirkung erzielt.Compared to the embodiment according to Fig. 1, a high sound absorption effect is also achieved with essentially unchanged thermal insulation effect and sound reflection effect.
Noch wirksamer ist die Schallabsorptionswirkung bei der Ausführung nach Fig. 5, bei der zwischen dem gelochten Trägerblech 2' und der Einlage 4 eine Membranfolie 7 eingelegt ist, die ebenfalls aus Aluminiumfolie besteht, so daß auch hier eine sortenreine Entsorgung des gesamten Hitzeschildes zum Zwecke des Recycling ermöglicht wird. Die Membranfolie 7 verhindert zugleich das Eindringen von Schmutz durch die Löcher des Trägerblechs 2' in die Einlage 4. Solche Schmutzablagerungen könnten anderenfalls zu einer Verschlechterung der Schallabsorptionswirkung und der Wärmeisolationswirkung führen.The sound absorption effect is even more effective in the embodiment according to Fig. 5, in which a membrane film 7, which also consists of aluminum foil, is inserted between the perforated carrier sheet 2' and the insert 4, so that here too a sorted disposal of the entire heat shield for the purpose of recycling is possible. The membrane film 7 also prevents dirt from penetrating through the holes in the carrier sheet 2' into the insert 4. Such dirt deposits could otherwise lead to a deterioration in the sound absorption effect and the heat insulation effect.
Sowohl hinsichtlich der Wärmeisolation als auch hinsichtlich der Schallabsorption ist die Ausführung nach Fig. 6 noch günstiger. Hierbei sind zwei Schichten 4 und 4' aus Aluminium-Maschenwerk vorgesehen, zwischen denen eine Trennfolie 8 aus Aluminiumfolie liegt. Dadurch wird sowohl die Wärmeisolationswirkung als auch die Schallabsorptionswirkung im Bereich der Schichten 4, 4' wesentlich verbessert.The design according to Fig. 6 is even more advantageous in terms of both heat insulation and sound absorption. Two layers 4 and 4' made of aluminum mesh are provided here, between which there is a separating film 8 made of aluminum foil. This significantly improves both the heat insulation effect and the sound absorption effect in the area of layers 4, 4'.
Anstelle des beschriebenen Aluminium-Fadengewirks als Material für das die Schichten 4 bzw. 4' bildendeInstead of the described aluminium thread knit as material for the layers 4 and 4' forming
Aluminium-Maschenwerk kann auch nach Art von Streckmetall hergestellte, gelochte Aluminiumfolie verwendet werden, die in den Fig. 7 bis 9 dargestellt ist. Die Herstellung dieses Maschenwerks ist besonders kostengünstig. Das dargestellte Material besteht beispielsweise aus Aluminiumfolie mit einer Dicke von 0,1 mm. Durch das Lochen und Strecken sind Stege mit einer stegbreite s von beispielsweise 1,2 mm entstanden. Die Maschenbreite B beträgt beim dargestellten Ausführungsbeispiel 5 mm; die Länge Y beträgt beim dargestellten Beispiel etwa 14 mm.Aluminum mesh can also be made using perforated aluminum foil made in the manner of expanded metal, which is shown in Fig. 7 to 9. The production of this mesh is particularly cost-effective. The material shown consists, for example, of aluminum foil with a thickness of 0.1 mm. By punching and stretching, webs with a web width s of, for example, 1.2 mm are created. The mesh width B in the embodiment shown is 5 mm; the length Y in the example shown is approximately 14 mm.
Wie Fig. 8 in einem Schnitt durch das Material gemäß Fig. 7 zeigt, ist das Material sägezahnartig gewellt oder plissiert. Diese Wellung entsteht durch das Aufreißen der Folie bei der Hergestellung; die Wellenlänge entspricht daher der Maschenbreite B.As Fig. 8 shows in a cross-section through the material according to Fig. 7, the material is corrugated or pleated like a sawtooth. This corrugation is caused by the film being torn open during production; the wavelength therefore corresponds to the mesh width B.
Fig. 9 zeigt in einem Schnitt ähnlich der Fig. 8, daß das Material zusätzlich mit einer Wellung größerer Wellenlänge versehen sein kann, die sich der beschriebenen kürzeren Wellung überlagert. Wie schon im Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben, verläuft auch hierbei die Wellenrichtung der größeren Wellung vorzugsweise schräg zu der Längsrichtung der Maschen.Fig. 9 shows, in a section similar to Fig. 8, that the material can additionally be provided with a corrugation of a longer wavelength, which is superimposed on the shorter corrugation described. As already described in connection with Fig. 3, the corrugation direction of the larger corrugation preferably runs diagonally to the longitudinal direction of the mesh.
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