EP1149233B2 - Verfahren zum herstellen eines schallabsorbierenden isolationsteils und ein nach diesem verfahren hergestelltes isolationsteil - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a method for producing an insulating part according to the preamble of claim 1, and to an insulating part produced therewith according to the preamble of claim 6.
- Such insulation parts are preferably used in the automotive sector, where they are used, for example, between the hotter catalyst and the vehicle floor.
- the WO 91/10560 describes a heat shield with a foil package which comprises heat-conducting zones, so-called heat sinks, and heat-insulating zones.
- the individual films of the film package have impressions or nubs, which cause the stacked films are spaced apart.
- the individual films can be hermetically sealed together, thus enabling the inclusion of a gas, eg xenon.
- the individual films are perforated to improve the acoustic effectiveness.
- the edge regions of these film packages are compressed in practice without significant pressure force, cut and then crimped, heat-sealed or mechanically connected.
- an insulating part which comprises a stack of a plurality of thin metallic sheets, between which sheets a metallic knitted fabric or an expanded metal-like spacer is used.
- acoustic effectiveness of these foil packages depends essentially on the perforation, the choice of material and the mutual distance of the individual foils.
- suitable films preferably of aluminum, are guided via corresponding spiked rollers and / or nubbed rollers.
- a desired by the acoustic professional change the knobbly shape or density, the perforation density or the size of the individual perforations, makes costly tool changes required.
- this method the perforation density and the air flow resistance generated by such a perforation can be changed in a simple and cost-effective manner.
- This object is achieved according to the invention by a method having the features of claim 1, and in particular by a method for producing a sound-absorbing insulating part with at least two metallic sheets, which may have the form of a film or a thin sheet.
- the material of at least one metallic sheet is knopped in a method step and in a further method step this knotted sheet is connected to at least one second metallic sheet.
- the elastic limit of the sheet material is exceeded in such a way that hairline cracks resp. Form fissures.
- thin sheets can be fissured just as well as thick foil, or sheets in the form of expanded metal used. Furthermore, it is particularly advantageous if aluminum is used as the material for these sheets.
- a particularly preferred embodiment of the inventive method provides that the individual metallic layers, in particular films resp. Leaves to be cold-welded together.
- Cold welding is understood in the following to mean a metallurgical bond which comes about through a plastic deformation of two or more adjacent foils or sheets, in which deformation the metallic material of adjacent sheets cohesively bonds.
- a connection can be achieved if adjacent metal sheets are compressed, for example, by about 75%.
- an object of the invention to provide an insulating part, in particular a heat shield with improved and easily optimizable acoustic effectiveness.
- a sound-absorbing insulating part with the features of claim 6, and in particular by a sound-absorbing heat shield, which comprises at least two metallic sheets, wherein the at least one metallic sheet has a plurality of nubs and / or fissures and with the at least second Sheet is connected and deformed into a molded insulating part. It is of particular advantage if these metallic blades are made of aluminum.
- the inventive method proves to be surprisingly simple and leads to sound-absorbing insulation parts with a surprisingly good sound absorption.
- a sheet-like metal foil 12 is drawn off continuously from a roll 13 and passed through a roll device 14 for nip.
- This roller device 14 essentially comprises a nub roller 15 and a counter-roller 16, which can be coated with an elastic material or with a mesh-like structure cooperating with the nub roller 15.
- This counter-roller 16 presses the film 12 against the nubs of the nub roller 15.
- the nubs of the nub roller 15 and the counter-roller 16 are matched to one another such that the film 12 partially ruptures in the nip in this roller device 14.
- the brittleness or elasticity of the sheet material to be nipped also plays a role here.
- the thus fissured sheet 13 is then cut 19 in a known manner and stacked 20. It is understood that this method can also be designed discontinuously and the roller device 14 can be replaced by suitable press plates.
- the fissured sheets are combined with similar or other metallic sheets and shaped in a known manner and fastened to one another.
- the elastic limit of the metallic material of the film 12 is thus exceeded during napping in the roller device 14 such that a multiplicity of irregularly arranged fissures 4, 11 are formed.
- these fissures 4 compared to needled perforations, the acoustic energy dissipate better and thus sound-absorbing insulation parts, in particular heat shields can be produced with improved acoustic efficiency.
- the air flow resistance on the surface of an acoustically effective insulating part can be varied in a simple manner and adjusted so that optimum sound dissipation can be achieved for any arbitrarily shaped insulating part. This optimization or adjustment is carried out according to the invention on the number, density and length of the fissures.
- fissures 4, 11 with different lengths can be formed.
- a high fissure density can be achieved with shorter fissures 4 (which occur, for example, at locations of maximum drawstring, ie at the nub points 10), and a lower fissure density can be produced with longer fissures 11 extending over two or more nubs 5 ,
- the material of the web 12 is cut into predetermined parts and stacked.
- at least a first sheet fissured in the above manner and a second metallic sheet are superimposed and joined together by flanging, stapling, gluing or cold welding.
- the second metallic sheet used may be a film or a sheet which may be imperforate or perforated, in particular fissured, which may be studded, ribbed or undeformed, which may be more or less rigid, have different thicknesses or in the form of an expanded metal can be used.
- cold welding is understood to mean a metallurgical connection which results from a plastic deformation of two or more adjacent blades, in which deformation the metallic material of adjacent blades bonds in a material-locking manner.
- a connection can be achieved if, for example, the material is compressed by about 75%.
- the manufacturing method disclosed herein can be further automated by, for example, simultaneously withdrawing the various sheets from different rolls or stacks and then cut, shaped and / or cold-welded together.
- FIG. 2 shows two fissured and stacked sheets 2, 3 according to the invention. These sheets have a plurality of nubs 5, which ensure that the two sheets 2, 3 are spaced from each other.
- the fissures 4, 11 produced in the production method according to the invention lie essentially in the area of the studded crest 10, since, in the case of knobs, the stretching of the material occurs most pronounced in this area and according to the invention the elastic limit of the material is exceeded. It is understood that the number and length of the individual fissures 4, 11 can be varied by the choice of the sheet material.
- knobs 5 are hemispherical, frustoconical, pyramidal, cuboidal or cylindrical bulges form and select their density, arrangement and size in the desired manner.
- the inventive isolation parts have at least two leaves 2, 3, of which at least one according to the invention is fissured.
- These sheets 2, 3 are preferably made of aluminum and may be unperforated or perforated, in particular fissured, studded, ribbed or undeformed, more or less rigid, have different thicknesses or be in the form of an expanded metal.
- these sheets can be supplemented with carrier plates of known type or with metallic insulating fabrics, nonwovens.
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Isolationsteils gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein damit hergestelltes Isolationsteil gemäss Oberbegriff des Anspruchs 6.
- Derartige Isolationsteile finden ihre Verwendung vorzugsweise im Automobilbereich und werden dort beispielsweise zwischen den heiss werdenden Katalysator und dem Fahrzeugboden eingesetzt.
- Derartige Isolationsteile sind bekannt und beispielsweise in der
PCT-Anmeldung WO 91/10560 US 5,424,139 beschrieben. DieWO 91/10560 - Mit der
US 5,424,139 wird ein Isolationsteil offenbart, welches einen Stapel aus mehreren dünnen metallischen Blättern umfasst, zwischen welche Blätter ein metallisches Gewirke respektive ein streckmetallartiger Abstandshalter eingesetzt ist. - Es erweist sich, dass die akustische Wirksamkeit dieser Folienpakete wesentlich von der Perforation, der Materialwahl und dem gegenseitigen Abstand der einzelnen Folien abhängt. Um diese Parameter in gewünschter Weise wählen zu können, werden geeignete Folien, vorzugsweise aus Aluminium, über entsprechende Stachelwalzen und/oder Noppenwalzen geführt. Eine vom Akustik-Fachmann gewünschte Änderung der Noppenform oder -dichte, der Perforationsdichte oder der Grösse der einzelnen Perforationen, macht aufwendige Werkzeugänderungen erforderlich.
- Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines schallabsorbierenden Isolationsteils, insbesondere eines schallabsorbierenden Hitzeschildes zu schaffen, welches erlaubt, diese in wenigen Verfahrensschritten herzustellen und Anpassungen resp. Änderungen der Folienparameter in einfacher Weise vorzunehmen. Insbesondere soll mit diesem Verfahren die Perforationsdichte und der durch eine solche Perforation erzeugte Luftströmungswiderstand in einfacher und kostengünstiger Weise geändert werden können.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, und insbesondere durch ein Verfahren zur Herstellung eines schallabsorbierenden Isolationsteils mit mindestens zwei metallischen Blättern, welche die Form einer Folie oder eines dünnen Blechs aufweisen können. Bei diesem Verfahren wird in einem Verfahrensschritt das Material mindestens eines metallischen Blattes genoppt und in einem weiteren Verfahrensschritt dieses genoppte Blatt mit mindestens einem zweiten metallischen Blatt verbunden. Beim Noppen des mindestens einen metallischen Blattes wird die Elastizitätsgrenze des Blattmaterials derart überschritten, dass sich Haarrisse resp. Fissuren bilden. Bei diesem erfindungsgemässen Verfahren können dünne Bleche ebensogut wie dicke Folie fissuriert werden, oder Blätter in Form von Streckmetall verwendet. Des weiteren ist von besonderem Vorteil, wenn Aluminium als Material für diese Blätter verwendet wird.
- Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens sieht vor, dass die einzelnen metallischen Lagen, insbesondere Folien resp. Blätter, miteinander kaltverschweisst werden. Unter Kaltverschweissen wird im folgenden eine metallurgische Verbindung verstanden, die durch eine plastische Verformung von zwei oder mehr benachbarten Folien, beziehungsweise Blättern, zustande kommt, bei welcher Verformung sich das metallische Material benachbarter Blätter stoffschlüssig verbindet. Bei Aluminium lässt sich eine derartige Verbindung erzielen, wenn benachbarte Metallblätter beispielsweise um ca. 75% komprimiert werden.
- Darüberhinaus ist es Aufgabe der Erfindung ein Isolationsteil, insbesondere ein Hitzeschild mit verbesserter und in einfacher Weise optimierbarer akustischer Wirksamkeit zu schaffen.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein schallabsorbierendes Isolationsteil mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst, und insbesondere durch ein schallabsorbierendes Hitzeschild, welches mindestens zwei metallische Blätter umfasst, wobei das mindestens eine metallische Blatt eine Vielzahl von Noppen und/oder Fissuren aufweist und mit dem mindestens zweiten Blatt verbunden und zu einem geformten Isolationsteil verformt ist. Es ist von besonderem Vorteil, wenn diese metallischen Blätter aus Aluminium bestehen.
- Das erfindungsgemässe Verfahren erweist sich als überraschend einfach und führt zu schallabsorbierenden Isolationsteilen mit einer überraschend guten Schallabsorption.
- Der obengenannte Erfindungsgegenstand, die Vorteile und Eigenschaften der Erfindung werden im folgenden anhand der Figuren beispielhaft erläutert oder gehen offensichtlich aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform hervor.
- Dabei zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische Darstellung des erfindungsgemässen Herstellungsverfahrens;
- Fig. 2
- eine schematische Darstellung zweier erfindungsgemäss hergestellter und gestapelter Blätter.
- Für die Herstellung der erfindungsgemässen Isolationsteile wird in einer bevorzugten Ausführungsform eine bahnförmige Metallfolie 12 von einer Rolle 13 kontinuierlich abgezogen und zur Noppung durch eine Walzenvorrichtung 14 geführt. Diese Walzenvorrichtung 14 umfasst im wesentlichen eine Noppenwalze 15 und eine Gegenwalze 16, welche mit einem elastischen Material ummantelt, oder mit einer, mit der Noppenwalze 15 zusammenwirkenden siebartigen Struktur versehen sein kann. Diese Gegenwalze 16 drückt die Folie 12 gegen die Noppen der Noppenwalze 15. Erfindungsgemäss sind die Noppen der Noppenwalze 15 und die Gegenwalze 16 so aufeinander abgestimmt, dass die Folie 12 bei der Noppung in dieser Walzenvorrichtung 14 partiell aufreisst. Durch einfache Wahl des elastischen Materials des Mantels der Gegenwalze 16 oder durch geeignete Beabstandung der Walzen kann die Anzahl und Grösse der beim Noppen auftretenden Fissuren 4, 11 im Folienmaterial 12 in einfacher Weise beeinflusst werden.
- Dabei spielt auch die Sprödigkeit respektive Elastizität des zu noppenden Folienmaterials eine Rolle. Die derart fissurierte Folie 13 wird anschliessend in bekannter Weise zugeschnitten 19 und gestapelt 20. Es versteht sich, dass dieses Verfahren auch diskontinuierlich ausgelegt sein kann und die Walzenvorrichtung 14 durch geeignete Pressplatten ersetzt werden kann.
- Zur Herstellung eines erfindungsgemässen Isolationsteils werden die fissurierten Blätter mit gleichartigen oder anderen metallischen Blättern kombiniert und in bekannter Weise geformt und aneinander befestigt.
- Erfindungsgemäss wird also während des Noppens in der Walzenvorrichtung 14 die Elastizitätsgrenze des metallischen Materials der Folie 12 derart überschritten, dass sich eine Vielzahl von unregelmässig angeordneten Fissuren 4, 11 bildet. Es erweist sich als überraschend, dass diese Fissuren 4 im Vergleich zu genadelten Perforationen, die akustische Energie besser dissipieren und sich damit schallabsorbierende Isolationsteile, insbesondere Hitzeschilde mit einer verbesserten akustischen Wirksamkeit herstellen lassen. Darüberhinaus lässt sich mit derartigen fissurierten Folien der Luftströmungswiderstand an der Oberfläche eines akustisch wirksamens Isolationsteils in einfacher Weise variieren und so einstellen, dass für jedes beliebig geformte Isolationsteil eine optimale Schalldissipation erzielt werden kann. Diese Optimierung oder Einstellung erfolgt erfindungsgemäss über die Anzahl, Dichte und Länge der Fissuren.
- Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein sprödes und damit leicht reissendes Material verwendet wird, weil sich damit während des Noppens eine gute Fissurenbildung erzielen lässt. Abhängig von der Materialwahl, der Folienstärke bzw. Blechdicke und der Gestaltung der Walzenvorrichtung 14 lassen sich Fissuren 4, 11 mit unterschiedlicher Länge bilden. Dabei kann eine hohe Fissurendichte mit kürzeren Fissuren 4 (welche z.B. an Orten grösster Streckbelastung, d.h. an den Noppenspitzen 10 auftreten), erzielt werden, und lässt sich eine niedrigere Fissurendichte mit längeren Fissuren 11, die sich über zwei oder mehr Noppen 5 erstrecken, erzeugen.
- Nach dem Noppen wird das Material der Bahn 12 in vorgegebene Teile geschnitten und gestapelt. Für die Herstellung von schallabsorbierenden Isolationsteilen werden in einer einfachsten Ausführungsform mindestens ein erstes, in obiger Weise fissuriertes Blatt und ein zweites metallisches Blatt übereinander gelegt und mittels Bördeln, Heften, Kleben oder Kaltverschweissen miteinander verbunden. Dabei kann als zweites metallisches Blatt eine Folie oder ein Blech verwendet werden, welche unperforiert oder perforiert, insbesondere fissuriert sein können, welche genoppt, gerippt oder unverformt sein können, welche mehr oder weniger steif sein können, verschiedene Dicken aufweisen können oder in Form eines Streckmetalls verwendet werden können.
- Wie bereits oben erläutert wurde, wird unter Kaltverschweissen eine metallurgische Verbindung verstanden, die durch eine plastische Verformung von zwei oder mehr benachbarten Blättern zustandekommt, bei welcher Verformung sich das metallische Material benachbarter Blätter stoffschlüssig verbindet. Bei Aluminium lässt sich eine derartige Verbindung erzielen, wenn das Material beispielsweise um ca. 75% komprimiert wird.
- Es versteht sich, dass das hier aufgezeigte Herstellungsverfahren weiter automatisiert werden kann, indem beispielsweise die verschiedenen Blätter gleichzeitig von unterschiedlichen Rollen oder Stapeln abgezogen werden und dann gemeinsam zugeschnitten, geformt und/oder kaltverschweisst werden.
-
Figur 2 zeigt zwei erfindungsgemäss fissurierte und gestapelte Blätter 2, 3. Diese Blätter weisen eine Vielzahl von Noppen 5 auf, welche sicherstellen, dass die beiden Blätter 2, 3 voneinander beabstandet sind. Die bei dem erfindungsgemässen Herstellungsverfahren erzeugten Fissuren 4, 11 liegen im wesentlichen im Bereich des Noppenkamms 10, da, beim Noppen, in diesem Bereich die Streckung des Materials am ausgeprägtesten auftritt und erfindungsgemäss die Elastizitätsgrenze des Materials überschritten wird. Es versteht sich, dass durch die Wahl des Blattmaterials die Anzahl und Länge der einzelnen Fissuren 4, 11 variiert werden kann. Ebenso ist der Fachmann frei, die besondere Form der Noppen in geeigneter Weise zu gestalten, d.h. die einzelnen Noppen 5 als halbkugelförmige, kegelstumpfförmige, pyramidale, quaderförmige oder zylindrische Auswölbungen auszubilden und deren Dichte, Anordnung und Grösse in gewünschter Weise auszuwählen. - Die erfindungsgemässen Isolationsteile weisen mindestens zwei Blätter 2, 3 auf, von denen mindestens eines erfindungsgemäss fissuriert ist. Diese Blätter 2, 3 sind bevorzugterweise aus Aluminium hergestellt und können unperforiert oder perforiert, insbesondere fissuriert sein, genoppt, gerippt oder unverformt, mehr oder weniger steif, verschiedene Dicken aufweisen oder in Form eines Streckmetalls sein. Bei Verwendung dieser Isolationsteile als Hitzeschilde können diese Blätter mit Trägerblechen bekannter Art oder mit metallischen Isolationsgeweben, -vliesen ergänzt sein.
Claims (10)
- Verfahren zum Herstellen eines schallabsorbierenden Isolationsteils, insbesondere eines schallabsorbierenden Hitzeschildes, mit mindestens zwei metallischen Blättern in Form von Folien oder Blechen, von denen mindestens eines genoppt wird, und welche Blätter miteinander verbunden und verformt werden,
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein fissuriertes Blatt (2) erzeugt wird, indem beim Noppen des Materials des mindestens einen metallischen Blattes die Elastizitätsgrenze desselben derart überschritten wird, dass sich Fissuren (4) bilden. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Blatt in Form eines Streckmetalls verwendet wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Noppen des Materials des mindestens einen Blattes kegelstumpffönaige Noppen erzeugt werden.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Aluminium als Material für die Blätter verwendet wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen Blätter im Randbereich miteinander kaltverschweisst werden.
- Schallabsorbierendes Isolationsteil, insbesondere schallabsorbierendes Hitzeschild, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses mindestens zwei metallische Blätter in Form von Folien oder Blechen umfasst, von denen mindestens eines eine Vielzahl von Noppen (5) und Fissuren (4, 11) aufweist und welche Blätter (2, 3) miteinander verbunden sind.
- Isolationsteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass dieses mindestens ein Blatt in Form eines Streckmetalls aufweist.
- Isolationsteil nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Noppen kegelstumpfförmig sind.
- Isolationsteil nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen Blätter aus Aluminium bestehen.
- Isolationsteil nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen Blätter im Randbereich miteinander kaltverschweisst sind.
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