Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Wärmeabschirmblech für Motorfahr¬ zeuge, Geräte oder Maschinen.

Stand der Technik

Wärmeabschirmbleche werden vorwiegend in der Automobilindust¬ rie eingesetzt. Sie schützen Fahrzeugkomponenten gegen Hitze, die vom Motor, Katalysator, Schalldämpfer, vom Auspuffsträng oder von anderen heissen Komponenten ausgeht. Die zu schützen¬ den Komponenten befinden sich vorwiegend im Motorraum oder im Unterboden. Dies sind beispielsweise Kunststoffteile, Elektro¬ nik oder flüssigkeitsgefüllte Leitungen im Motorraum, Kabel, Treibstofftank, Aufhängevorrichtungen der Abgasvorrichtung und Karosserieboden im Unterbodenbereich.

Wärmeabschirmbleche werden seit langem in der Automobilindust¬ rie eingesetzt. Sie sind selbsttragende Konstruktionen und müssen vorwiegend folgende Kriterien erfüllen: Sie müssen ge¬ nügend Wärme abhalten, im Falle eines Aufpralls Sicherheits¬ isolationen schaffen zwischen heissen Komponenten und empfind¬ lichen Teilen, den Vibrationen und Temperaturschwankungen wäh¬ rend der Lebensdauer des Fahrzeuges standhalten und preisgüns¬ tig sein. Die akustische Wirksamkeit ist eine zusätzliche po¬ sitive Eigenschaft eines Wärmeabschirmbleches.

Die Vibrationsbeständigkeit ist für ein Wärmeabschirmblech le¬ benswichtig. Ein Wärmeabschirmblech, das den Vibrationen im Laufe seiner Lebensdauer nicht standhält, beginnt an einigen Stellen einzureissen, bekommt längere Risse und fällt schliesslich vom Fahrzeug. Der ursprüngliche Wärmeschutz wirkt in diesem Fall nicht mehr und das Fahrzeug und seine Insassen können dadurch einer grossen Gefahr ausgesetzt werden.

Jedes Wärmeabschirmblech ist verschiedenen Kräften ausgesetzt. Einerseits werden Schwingungen durch die Montagepunkte einge¬ leitet, andererseits kann der Luftstrom in der unmittelbaren Nähe das Wärmeabschirmblech in Schwingungen versetzen. Die Schwingungsformen ändern sich somit beispielsweise mit der Fahrgeschwindigkeit, der Motorendrehzahl und mit der Beschaf¬ fenheit der Strassenoberflache. Zu beachten ist auch, dass Temperaturschwankungen zu Spannungen führen können, verursacht beispielsweise durch unterschiedliche Wärmeausdehnungen von Materialien verschiedener Komponenten, die miteinander verbun¬ den sind.

Entscheidend dafür, ob ein Wärmeabschirmblech den Vibrationen und den Temperaturschwankungen, denen es ausgesetzt ist, standhält, sind die Materialauswahl und die Materialzusammen¬ setzung, die dreidimensionale Ausgestaltung des Wärmeabschirm- bleches und die Art der Befestigung am Fahrzeug. Herkömmliche Wärmeabschirmbleche werden in der Regel an dafür vorgesehenen Löchern mittels Schrauben in entsprechenden Gewinden montiert.

Des weiteren ist zu beachten, dass Wärmeabschirmbleche oft an sehr unzugänglichen Orten montiert werden müssen. Dies ist oft nicht möglich ohne eine plastische Verformung des Wärmeab¬ schirmbleches in Kauf nehmen zu müssen. Die Rückverformung kann zu einer veränderten Form des Wärmeabschirmbleches und somit zu einem veränderten Schwingungsverhalten führen.

Dem Fachmann ist bekannt, dass die einleitenden Kräfte im Mo¬ torraum und direkt an der Abgasanlage um ein Vielfaches grös¬ ser sind als im Unterboden, da der Motor in unmittelbarer Nähe angeordnet ist. Daher sind Wärmeabschirmbleche in diesen Ge¬ bieten viel bruchgefährdeter und müssen stärker sein, um die Lebensdauer des Fahrzeuges zu überstehen.

Darstellung der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Wärmeabschirm¬ blech eingangs beschriebener Art anzugeben, das den Vibratio¬ nen besser standhält und das sich beim Einbau auch besser ver¬ formen lässt.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Kennzeichen des Anspruchs 1.

Das erfindungsgemässe Wärmeabschirmblech umfasst mindestens zwei Flächen, welche an mindestens einer gemeinsamen Linie mittels einer elastischen, gelenkigen Verbindung aneinander angebracht sind. Diese bewegliche Verbindung erlaubt eine zu¬ rückführbare gelenkartige Schwenk-Bewegung der angrenzenden Flächen und ist so ausgelegt, dass sie ständigen Vibrationen stand hält. Einerseits werden Spannungen, welche während Er¬ schütterungen auftreten, im elastischen Bereich der Verbindung aufgefangen oder durch das Gelenk abgebogen. Dadurch werden andere Gebiete des Wärmeabschirmbleches, beispielsweise an den Befestigungspunkten, an Rändern oder an Kanten, geschont. An¬ dererseits lässt sich durch diese verformbare Verbindung das Wärmeabschirmblech einfacher einbauen.

Die Bezeichnung „elastisch" schliesst andere bewegliche Eigen¬ schaften der Verbindung mit ein. Insbesondere lässt eine elas¬ tische Verbindung eine Schwenkbewegung um die Achse der Ver¬ bindung und in gewissem Masse eine Translation der Flächen in den beiden Achsen senkrecht zur gemeinsamen Linie zu. Zudem, wenn die Verbindung einseitig geöffnet und gleichzeitig auf der anderen Seite geschlossen wird, sind weitere Relativbewe¬ gungen der an die Verbindung angrenzenden Flächen zueinander in gewissem Masse zugelassen. Andererseits wirkt die Verbin¬ dung versteifend in die anderen Richtungen, insbesondere ist keine Translation der Flächen in Achsrichtung der Verbindung möglich.

Die Flächen sind generell dreidimensional ausgestaltet und können zusätzlich zur Verformung mit einer weiteren Struktur, beispielsweise mit Noppen oder Sicken, überlagert sein. Zudem weisen diese Flächen eine oder mehrere Lagen auf, welche an ihren Rändern auf verschiedene Weisen miteinander verbunden sein können, beispielsweise durch Bördelung, Verpressung oder durch .Kaltverschweissung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird im weiteren anhand der Zeichnungen genauer beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine Schematische, perspektivische Darstellung eines Wärmeabschirmbleches bestehend aus zwei Flächen und einer elastischen Verbindung;

Fig. 2 eine Schematische, perspektivische Darstellung eines Wärmeabschirmbleches

(a) bestehend aus zwei senkrecht zueinander stehen¬ den Flächen und einer elastischen Verbindung

(b) bestehend aus zwei in einem stumpfen Winken zu¬ einander stehenden Flächen und einer elastischen Verbindung und nur drei Montagepunkten; Fig. 3 eine Schematische Darstellung einer elastischen Ver¬ bindung eines Wärmeabschirmbleches

(a) in gebogener Anordnung

(b) in mehrfach geknickter Anordnung

(c) in nach innen und aussen gebogener Anordnung;

Fig. 4 eine Schematische Darstellung im Querschnitt einer elastischen Verbindung eines Wärmeabschirmbleches

(a) aus zwei Bögen bestehend

(b) aus drei Bögen bestehend

(c) aus vier Bögen bestehend

(d) nach innen verlaufend

(e) aus einer wellblechartigen Struktur gebildet

(f) mit Kanten statt Bögen

(g) in Form eines Scharniers;

Fig. 5 eine Schematische Darstellung im Querschnitt eines erfindungsgemässen Wärmeabschirmbleches in zwei ver¬ schiedenen Winkelstellungen.

Wege zur Ausführung der Erfindung

In der Fig. 1 ist ein Teil eines erfindungsgemässen Wärmeab¬ schirmbleches 1 dargestellt, umfassend zwei Flächen 2, die im wesentlichen eben sind, und eine elastische Verbindung 4. Die Flächen 2 können auch jede beliebige Form annehmen, sind der Einfachheit halber aber in diesem Ausführungsbeispiel eben dargestellt. Ein erfindungsgemässes Wärmeabschirmblech kann durchaus mehrere solche Flächen 2 und elastische Verbindung 4 aufweisen. Die Flächen 2 können durchaus Sicken und/oder Nop¬ pen oder andere Einprägungen aufweisen und/oder aus mehreren Lagen bestehen. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Verbin¬ dungslinie 3 eine Gerade und die elastische Verbindung 4 weist fünf Bögen auf, wobei jeweils der Mittelpunkt eines Kreisseg¬ mentes mit einem Punkt 5 zur Verdeutlichung angegeben ist.

Alternative Ausgestaltungen können an Stelle von Bögen teil¬ weise auch eine oder mehrere Kanten aufweisen, wodurch bei¬ spielsweise ein Profil einer Zick-Zack-Linie entstehen kann.

Die elastische Verbindung 4 ist sehr weich in Schwenkrichtung, wodurch die Spannung, die bei einer Schwenkung der beiden Flä¬ chen 2 zueinander auftritt, auf eine grosse Fläche gleichmäs- sig verteilt werden kann. Zudem lässt die Verbindung 4 in be¬ grenztem Masse eine laterale Verschiebung der angrenzenden Flächen 2 zueinander zu. Die Verbindung 4 wirkt aber auch ver¬ steifend in jene Richtungen, welche nicht von der Scharnier¬ oder der Federwirkung der Verbindung Bewegungen zulassen.

Die einzelnen Radien der Bögen der Verbindung 4 können unter¬ schiedlich gross gewählt werden, auch Kanten sind möglich. So¬ mit können reversible Schwenkbewegungen der Flächen zueinander an der elastischen Verbindung 4 um mindestens 15°, vorzugswei¬ se um mindestens 45° zugelassen werden.

Fig. 2a zeigt eine ähnliche Anordnung eines erfindungsgemässen Wärmeabschirmbleches, wobei die Flächen 2 hier 90° zueinander stehen. Diese bevorzugte Einbausituation ist sehr häufig an¬ wendbar. Andere Winkel sind ebenfalls geeignet für ein erfin- dungsgemässes Wärmeabschirmblech 1, insbesondere der Bereich zwischen 60° und 120°. In dieser Anordnung wird eine einlei¬ tende Kraft in Pfeilrichtung einer ersten Fläche 2 kaum auf eine angrenzende zweite Fläche 2 übertragen, da die Spannung in der Verbindung 4 besonders durch die Gelenkwirkung aufge¬ fangen werden kann.

Die Fig. 2b zeigt eine perspektivische Anordnung eines Wärme- abschirmbleches 1, wobei die eine Fläche 2 zwei, die andere Fläche 2 einen Montagepunkt 8 aufweist. Ein erfindungsgemässes Wärmeabschirmblech 1, das eine entsprechend optimierte elasti¬ sche Verbindung 4 aufweist, kann, auch wenn es im Motorraum oder an der Abgasanlage angebracht ist und dadurch starken Schwingungen ausgesetzt ist, mit lediglich drei Montagepunkten 8 auskommen, auch wenn es sich um ein grosses Wärmeabschirm¬ blech 1 handelt. Ein Wärmeabschirmblech 1 dieser Art ist bei¬ spielsweise gross, wenn der Abstand der Montagepunkte 8 auf derselben Fläche 2 etwa mindestens 15 cm beträgt und der mitt¬ lere Abstand dieser Montagepunkte 8 zum Montagepunkt 8 auf der anderen Fläche 2 etwa mindestens 25 cm beträgt.

Die Figur 3 zeigt verschiedene Beispiele von Linienführungen 3. In der Fig. 3a ist Linie 3 nach aussen gebogen, in Fig. 3b mehrfach geknickt und in Fig. 3c ist die Verbindung sowohl nach innen als auch nach aussen gebogen. Eine Kombination ver¬ schiedener Linienführungen •ist ohne weiteres möglich. Der Öff¬ nungswinkel der angrenzenden Flächen 2 kann durch eine derar¬ tige Linienführung eingeschränkt sein, was aber in vielen Ein¬ bausituationen keine Einschränkung bedeutet. Die Befestigungs¬ punkte können beliebig an den Flächen angebracht sein, insbe¬ sondere kann die Linienführung derart nahe an einen Befesti¬ gungspunkt gewählt werden, dass dieser allein abgegrenzt wird.

Ein weiterer Vorteil lässt sich ebenfalls aus der Fig. 3 er¬ kennen. Für den Transport ist lediglich sehr wenig Platz er¬ forderlich, da die Flächen 2 praktisch vollständig aufeinander gelegt werden können. Beim Auseinanderziehen der Flächen 2 ge¬ winnt das Wärmeabschirmblech zusätzlich an Stabilität durch die eingeleitete dreidimensionale Verformung. Eine derartige Anordnung kann speziell in den Bereichen von Vorteil sein, wo aus Platzmangel kein Befestigungspunkt angebracht werden kann. Eine solche Konstruktion kann in diesen Gebieten wie ein Zahn angebracht werden, wobei die Vibrationsfestigkeit gegeben ist und kein Montagepunkt 8 im Bereich der Verbindung 4 erfordert.

In der Fig. 4 sind verschiedene weitere Querschnitte einer Verbindung 4 angegeben, wobei dies lediglich eine kleine Aus¬ wahl von möglichen und sinnvollen Versionen ist. So zeigt die Fig. 4a eine einfache Verbindung 4 mit lediglich zwei Bögen, die Fig. 4b eine Verbindung 4 mit drei Bögen und die Fig. 4c eine Verbindung 4 mit vier Bögen.

Die Fig. 4d zeigt eine Verbindung 4 mit drei Bögen, die im We¬ sentlichen nach Innen geneigt sind, Fig. 4e zeigt eine Verbin¬ dung 4 mit einer Wellblechstruktur und Fig. 4f eine mit Kanten statt Bögen. Die Verbindungen 4e und f sind besonders weich. Fig. 4g zeigt eine Verbindung 4 mit einem Scharnier 6. Dieses kann als Zusatzteil oder aus den angrenzenden Flächen 2 aus¬ gestaltet sein, indem beispielsweise ein Draht oder ein Stab durch dafür vorgesehene Ösen gebracht wird, welche alternie¬ rend von den beiden' der angrenzenden Flächen 2 her ausgestal¬ tet sind. Jede der Verbindungen kann als Zusatzteil an die an¬ grenzenden Flächen angebracht werden oder aus den angrenzenden Flächen 2 ausgestaltet sein. In den Beispielen in Fig. 4 sind rechte Winkel dargestellt, es können aber ausdrücklich alle Winkel gewählt werden. Insbesondere kann der Winkel gestreckt sein wie in Fig. 1 oder er kann 180° sein, wie in Fig. 3 für den Transport ist.

In der Fig. 5a ist ein Wärmeabschirmblech im Querschnitt ange¬ geben mit symbolisch dargestellten Gewichten 7 der Flächen 2 und mit Montagepunkten 8. Bei Schwingungen in der eingezeich¬ neten Pfeilrichtung, beispielsweise in Z-Richtung, kann sich die Verbindung 4 öffnen und schliessen und dadurch die Span- nungen aufnehmen, indem sie als dämpfende Feder wirkt. Die Schwingungen sind verursacht durch eine Krafteinleitung an den Montagepunkten 8 und unterstützt durch die Trägheit der Ge¬ wichte 7 der Flächen 2 aber auch durch thermische Ausdehnun¬ gen. Durch die elastische Verbindung 4 werden reversible late¬ rale Bewegungen der angrenzenden Flächen 2 zueinander von min¬ destens 3 mm, vorzugsweise von mindestens 8 mm zugelassen. Da¬ durch werden Spannungen an anderen Orten des Wärmeabschirm¬ blechs 1 vermieden und Rissbildung verhindert. Speziell im Mo¬ torraum ist diese Anordnung, wir sie in Fig. 5b dargestellt ist, bevorzugt anzuwenden. Sehr geeignet sind Winkel der Flä¬ chen zueinander im Bereich zwischen etwa 60° und 120°.

Die Umwandlung der Energie, welche durch die Vibrationen und durch Temperaturschwankungen erzeugt und auf das Wärmeab¬ schirmblech 1 übertragen werden, werden bei herkömmlichen Wär- meabschirmblechen im Blech verteilt und allein durch Form und Materialauswahl aufgefangen. Beim erfindungsgemässen Wärmeab¬ schirmblech 1 findet diese Umwandlung der Energie gezielt und gesteuert an einer Trennlinie 3 statt und wird dort in eine reversible Verformung umgewandelt. Dadurch hält die elastische Verbindung 4 eine periodisch anhaltende Winkeländerung von mindestens 0.5°, vorzugsweise von mindestens 3° zerstörungs¬ frei aus. Somit können periodisch anhaltende laterale Bewegun¬ gen der angrenzenden Flächen von bis zu 0.1 mm, vorzugsweise bis 1 mm kompensiert werden.

Dies führt zu einer massiven Entspannung des gesamten Teils. Dies hat zur Folge, dass bei gleicher Funktion des Wärmeab¬ schirmbleches dünnere Materialien, weniger Befestigungspunkte sowie leichtere, einfachere Befestigungselemente verwendet werden können.

Die relativ flächige Gestaltung des Wärmeabschirmbleches er¬ möglicht ein Herstellverfahren in einer bevorzugten einfache- ren Lage und das anschliessende Drehen um diese Verbindung 4 bei der Endmontage. Dies bringt zusätzliche Kostenvorteile bei der Fertigung sowie beim Materialverbrauch.

Das Verbindungselement 4 kann auch als Zusatzteil, beispiels¬ weise mittels Toxen, Nieten, Schweissen oder anders angebracht sein. Das Verbindungselement 4 kann dadurch kostengünstig in grossen Mengen hergestellt werden und muss nachher nur noch an flächige Teile 2 angebracht werden.

Diese Wärmeabschirmbleche halten vorzugsweise ständigen Vibra¬ tionen Stand, wie diese an Fahrzeugen auftreten. Unter ständi¬ gen Vibrationen sind beispielsweise I1OOO1OOO Zyklen einer ma¬ ximal anzunehmenden anhaltenden Amplitude zu verstehen, wie dies zur Bestimmung der Wöhlerkurven beispielsweise zu Test¬ zwecken durchgeführt wird, wenn Bruchfestigkeiten untersucht werden sollen.

Insbesondere sind sämtliche Kombinationen der hier beschriebe¬ nen Ausführungsformen möglich.

Bezugszeichenliste

1 Wärmeabschirmblech

2 Flächen

3 Linie

4 elastische Verbindung

5 Kreismittelpunkt eines Bogens

6 Scharnier

7 Gewicht

8 Montagepunkt