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Patent Searching and Data


Title:
SOUND-ABSORBING INSULATION PART HAVING HARDENING EMBOSSINGS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2007/088048
Kind Code:
A1
Abstract:
The sound-absorbing insulation part is used everywhere where sound and/or heat sources have to be shielded, preferably in automotive engineering as a heat shield. This insulation part comprises at least one dimpled sheet-shaped element (1) which is provided with hardening embossings (8). These hardening embossings (8) have an embossing bottom (10) and embossing flanks (11). According to the invention, the sheet-shaped element (1) exhibits material compression, that is to say material hardening (13), in the region of the embossing flanks (11). Fissures (9) which have a bizarrely shaped contour can lie in the embossing bottoms (10). These fissures (9) are produced by stretching and tearing of the embossing bottom (10), that is to say they have a wavy and irregular contour (19).

Inventors:
WILDHABER ALEXANDER (CH)
Application Number:
PCT/EP2007/000849
Publication Date:
August 09, 2007
Filing Date:
February 01, 2007
Export Citation:
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Assignee:
RIETER TECHNOLOGIES AG (CH)
WILDHABER ALEXANDER (CH)
International Classes:
F01N13/14; F02B77/11; B32B3/12; B32B3/28; F16L59/08
Domestic Patent References:
WO1991010560A11991-07-25
Foreign References:
US4092842A1978-06-06
US2969586A1961-01-31
EP0439432A11991-07-31
Attorney, Agent or Firm:
SEIFERT, Hans, Ulrich (Pestalozzistrasse 2 P.O. Box 1416, Schaffhausen, CH)
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Claims:
Patentansprüche

1. Schallabsorbierendes Isolationsteil, insbesondere schallabsorbierendes Hitzeschild für Kraftfahrzeuge, welches Isolationsteil mindestens ein ge- nopptes blattförmiges Element (1 ) mit Prägungen und Perforationen (2) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Prägungen Verfestigungsprägungen (8) mit einem Prägeboden (10) und Prägeflanken (1 1) sind und die Perforationen (2) als Fissuren (9) ausgebildet sind, welche eine bizarr geformte Kontur aufweisen und innerhalb des Prägebodens (10) liegen.

2. Isolationsteil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das blatt- förmiger Element (1 ) mindestens eine Zone (3) ohne Verfestigungsprägungen (8) aufweist.

3. Isolationsteil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verfestigungsprägungen (8) rund, rechteckig, hexagonal, dreiecks-, trapez-, stern- oder sichelförmig sind.

4. Isolationsteil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das blattförmige Element (1 ) mehrere Bereiche umfasst, innerhalb welcher Bereiche die Verfestigungsprägungen (8) eine gleichsinnige Orientierung aufweisen, wobei die Orientierung der Verfestigungsprägungen (8) von mindestens zwei dieser Bereiche unterschiedlich ist.

5. Isolationsteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Prägebodendicke (b) zur Dicke (d) des blattförmigen Elementes (1 ) sich verhält wie b/d ≤ 1/10.

6. Isolationsteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Prägebodenbreite (a) zur Prägebo- dendicke (b) sich verhält wie a/b > 3/1.

7. Isolationsteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das blattförmige Element (1 ) aus einem metallischen Material besteht.

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8. Isolationsteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das blattförmige Element (1 ) aus Kunststoff, insbesondere einem faserverstärkten Kunststoff, besteht.

9. Isolationsteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass das blattförmige Element (1 ) aus einem Verbundwerkstoff besteht.

10. Isolationsteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das blattförmige Element (1 ) aus einem geschäumten Material besteht.

1 1. Isolationsteil nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das blattförmige Element (1 ) eine Dicke von 0.1 bis 0.5 mm, insbesondere 0.3 bis 0.5 mm, aufweist.

12. Isolationsteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fissuren (9) wahllos orientiert im Prägeboden (10) angeordnet sind.

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Description:

Schallabsorbierendes Isolationsteil mit Verfestigungsprägungen

Die vorliegende Erfindung betrifft ein schallabsorbierendes Isolationsteil gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Isolationsteile finden überall dort ihre Anwendung, wo Schall- und/oder Wärmequellen abgeschirmt werden müssen. Vorzugsweise werden sie im Automobilbau eingesetzt und werden dort beispielsweise zwischen dem heiss werdenden Katalysator und dem Fahrzeugboden angebracht.

Derartige Isolationsteile sind bekannt und beispielsweise in den Anmeldungen WO 91/10560, WO 00/46493 oder in der DE 10 2005 006 164 A1 beschrieben.

Die WO 91/10560 beschreibt ein Hitzeschild mit einem Folienpaket, welches wärmeleitende Zonen, so genannte Wärmesenken, und wärmeisolierende Zonen umfasst. Insbesondere weisen die einzelnen Folien des Folienpakets Noppen auf, die dazu führen, dass die gestapelten Folien voneinander beabstandet sind. Die einzelnen Folien können hermetisch dicht miteinander verbunden sein, womit der Einschluss eines Gases, z.B. Xenon, ermöglicht wird. In einer Weiterbildung dieses bekannten Hitzeschildes sind, zur Verbesserung der akustischen Wirksamkeit, die einzelnen Folien perforiert. Die Randbereiche dieser Folienpakete werden in der Praxis ohne wesentliche Druckkraft zusammengedrückt, geschnitten und änschliessend gebördelt, heissversiegelt oder mechanisch verbunden.

Es hat sich gezeigt, dass die akustische Wirksamkeit solcher Folienpakete wesentlich verbessert werden kann, wenn sie schlitzförmige Perforationen aufweisen. Die WO 00/46493 beschreibt ein Isolationsteil, bestehend aus mindestens zwei metallischen Blättern, seien es Folien oder dünne Bleche. Zwecks Verbesse- rung der akustischen Wirksamkeit weist mindestens eines dieser metallischen Blätter Noppen und Fissuren auf. Diese Fissuren bilden sich, wenn beim Noppen des mindestens einen metallischen Blattes die Elastizitätsgrenze überschritten wird. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die einzelnen metallischen Blätter miteinander kaltverschweisst.

Um die Kosten für derartige Isolationsteile zu senken, geht die Entwicklung dahin, die schall- und hitzeisolierenden Folien mit ihrer Trägerstruktur zu verei-

nen/integrieren, um ein selbsttragendes Isolationsteil zu schaffen. Ein solches Isolationsteil hat nicht nur den Vorteil der Kostenersparnis; es ist insgesamt auch leichter und kann je nach Erfordernis auch weniger Bauraum in Anspruch nehmen.

Die DE 10 2005 006 164 offenbart ein derartiges Isolationsteil in Form einer ge- noppten Folie oder eines genoppten Bleches mit schlitzförmigen öffnungen, welche im wesentlichen glatte Kanten und glatte Ende aufweisen. Die öffnungen werden gebildet, indem in einem ersten Schritt am Rohmaterial mittels einer Schlitzprägemaschine, beispielsweise ein Segmentschlitzapparat, Materialein- schnürungen bzw. SoiibruchsteiJen eingeprägt werden. Das derart vorbehandelte Material wird dann in einem nächsten Schritt einer dreidimensionalen Verformung durch Noppung unterzogen, wobei die Sollbruchstellen aufplatzen und die vorgenannten schlitzförmigen öffnungen mit glatten Kanten und glatten Enden entstehen. Leider hat sich gezeigt, dass derartige Teile gegenüber dem Stand der Technik ein geringeres Schallabsorptionsvermögen aufweisen.

Zudem sind derartige Isolationsteile während des bestimmungsgemässen Gebrauchs starken Vibrationen und mitunter starker Zugbeanspruchung unterworfen, was zur Folge hat, dass derartige schlitzförmige öffnungen dazu neigen ein- und/oder weiterzureissen. Ein solches Ein- oder Weiterreissen beeinträchtigt die mechanische Festigkeit und die vorgesehene Schallabsorption. Um ein Ein- oder Weiterreissen zu verhindern, wird in derselben DE 10 2005 006 164 vorgeschlagen, die Schlitze in eine Schlitzerweiterung, d.h. in kreisrunde oder elliptische Löcher an beiden Enden der Schlitze münden zu lassen. Dies bedingt jedoch eine entsprechende Schlitzpräge- und Lochstanzform, was die Herstellung solcher Iso- lationsteile sehr aufwändig und teuer macht.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein schallabsorbierendes Isolationsteil zu schaffen, welche die oben genannten Nachteile nicht aufweist und insbesondere ein selbsttragendes und leichtgewichtiges Isolationsteil zu schaffen, welches den vorgesehenen mechanischen Beanspruchungen ohne Einbusse des akustischen Absorptionsvermögens langfristig standhält.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein schallabsorbierendes Isolationsteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, und insbesondere durch ein schallabsorbierendes Hitzeschild, welches mindestens ein blattförmiges Element

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umfasst, welches genoppt ist und welches mit Prägungen versehen ist, in denen Perforationen angeordnet sein können. Die Prägungen sind als Verfestigungsprägungen ausgebildet, d.h. weisen einen Prägeboden und verdichtete Prägeflanken auf, welche die Eigenstabilität des blattförmigen Elementes erhöhen und gleich- zeitig ein Ein- oder Weiterreissen der Perforationen verhindern. Die Perforationen sind als Fissuren ausgebildet. Im Folgenden soll der Begriff Fissuren verwendet werden für Perforationen, welche beim Noppen durch Aufdehnen und Reissen des Prägebodens entstehen und deshalb eine bizarr geformte Kontur aufweisen. Derart durch Aufdehnen entstandene Fissuren weisen eine gewellte und unre- gelmässige, also bizarre Kontur auf und sind beispielsweise aus WO 00/46493 bekannt. Es hat sich gezeigt, dass Perforationen mit derart geformten unregel- mässigen Konturen im Vergleich zu schlitzförmigen öffnungen mit im wesentlichen glatten Kanten und glatten Enden ein signifikant verbessertes Absorptionsvermögen zeigen.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das erfindungsgemässe Isolationsteil Zonen ohne Verfestigungsprägungen auf. Diese Zonen dienen der stabileren Aufnahme von Befestigungselementen, der Beschriftung mit Artikelnummern oder Markenzeichen oder einfach der Verarbeitung, beispielsweise im Randbereich (Bördelkante) und verhindern Ermüdungserscheinungen an diesen Stellen.

Es versteht sich, dass die Verfestigungsprägungen beliebige Formen aufweisen können, insbesondere rund, trapez- oder sichelförmig, sternförmig, dreieckig, rechteckig und/oder hexagonal sein können. Bevorzugt werden Formen, welche eine grosse Bodenfläche bilden, um ein willkürlich orientiertes Reissen zu begünstigen.

In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die erfindungsgemässe Verfestigungsprägung einen Prägeboden auf, welcher an ihrer Schulter, d.h. im Bereich des Prägebodens unmittelbar vor dem übergang zur Prägeflanke, eine Dicke b aufweist, welche zur Dicke d des blattförmigen Elementes in einem Verhältnis von 1/10 steht. Es versteht sich von selbst, dass dieses Verhältnis auch kleiner als 1/10 sein kann. Dieses Verhältnis erweist sich als besonders vorteilhaft, weil es zu einer optimalen Verfestigung des Materials im Prägebereich führt. Prägungen bei denen die Breite a des Prägebodens zur Dicke b des Prägebodens in einem Verhältnis von mindestens 3/1 stehen, haben sich als besonders vorteilhaft erwiesen.

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In einer weiteren Ausführungsform besteht das blattförmige Element aus einem metallischen Material, insbesondere aus Aluminium, aus einer Aluminiumlegierung, aus einem aluminiumbeschichteten Stahl oder aus einem chromlegierten Stahl. Es versteht sich, dass dieses blattförmige Element auch aus einem wärme- beständigen Kunststoff, wie beispielsweise aus einem faserverstärkten Thermoplast oder aus einem Verbundwerkstoff (mit einer ein- oder beidseitigen Be- schichtung aus Metall und/oder Fasermaterial in Form von Vliesen, Gelegen, Geweben, Teppichen, Mehrlagenverbundmaterialien, wie sie durch weben oder ver- nadeln, kalandrieren, verpressen oder durch melt-blow oder wet-lay Verfahren gefertigt werden) gefertigt sein kann, insbesondere aus einem geschäumten Material. Als besonders vorteilhaft hat sich ein Aluminiumblatt mit einer Dicke von 0.1 bis 0.5 mm, insbesondere 0.3 bis 0.5 mm erwiesen.

Es zeigt sich als akustisch besonders relevant, dass die Fissuren nicht in einer bestimmten Richtung liegen, sondern willkürlich, d.h. wahllos angeordnet sind. Diese zufällige Verteilung der Orientierung der Fissuren begünstigt die Absorption von diffus einfallenden Schallwellen. Es versteht sich jedoch, dass zur lokal unterschiedlichen Verteilung der Orientierung der Fissuren die Verfestigungsprägungen bereichsweise mit unterschiedlicher Orientierungsrichtung eingebracht werden können.

Der oben genannte 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 eines Hitzeschilds in perspektivischer Ansicht;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer schlitzförmigen öffnung bekannter Art;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer einzelnen erfindungsgemässen Ver- festigungsprägung in perspektivischer Ansicht;

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Fig. 4 eine schematische Darstellung einer einzelnen erfindungsgemässen Verfestigungsprägung im Querschnitt ohne Fissur;

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer einzelnen erfindungsgemässen Verfestigungsprägung im Querschnitt mit einer Fissur;

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemässen genoppten Isolationsteils mit Verfestigungsprägungen und Fissuren im Querschnitt.

Fig. 1 zeigt ein Hitzeschild in perspektivischer Ansicht mit einer verwendungsge- mässεπ Gestaltung. Dieses Hüzeschiid umfasst ein blattförmiges Element 1 , im Folgenden auch einfach „Blatt" genannt, mit schlitzförmigen öffnungen 2, welche über das Blatt 1 verteilt sind. Die Verteilung dieser schlitzförmigen öffnungen 2 liegt im Bereich des fachmännischen Handelns, insbesondere sind perforationsfreie Zonen 3 möglich, die Befestigungslöcher 4 zur Aufnahme von Befestigungsmitteln aufweisen. Derartige Zonen 3 können auch der Beschriftung oder der sichereren Fertigung dienen. Es liegt im Bereich des fachmännischen Han- delns ein solches Blatt 1 auch mit Sicken 5 zu versehen, um dessen mechanische Stabilität weiter zu erhöhen.

Vorzugsweise umfasst das Hitzeschild ein nichtkorrosives Blatt 1 , insbesondere aus Aluminium. Vorzugsweise wird ein Aluminiumblech mit einer Dicke von 0.3 bis 0.5 mm verwendet. Selbstverständlich kann das Baltt auch aus einer Alumini- umfolie von beispielsweise 0.1 bis 0.3 mm Dicke oder aus einem dicken Aluminiumblech mit einer Dicke von beispielsweise 0.5 bis 5 mm bestehen. Zur Herstellung eines erfindungsgemässen Blattes 1 können auch andere Metalle verwendet werden, wie beispielsweise Kupfer oder Zink oder geeignete Legierungen. Es können sogar Kunststoffe, wie Thermoplaste, Schäume oder Folien zur Herstel- lung des erfindungsgemässen Blattes 1 verwendet werden. Dabei spielt es keine Rolle, ob das verwendete Material weich oder spröd ist. Es muss sich lediglich für die Noppung und/oder Umformung eignen.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer öffnung bekannter Art. Zur Erzeugung eines Spaltes 6 wird das Material angerissen oder gekerbt und dann gebrochen. Deutlich erkennbar ist eine Kerbung 7, welche üblicherweise eine prismatische Form aufweist. Im Randbereich der Kerbung 7 ist eine gewisse Verdichtung 17 des Materials (an dessen Kristallstruktur) erkennbar. Das Verhältnis

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zwischen der Kerbentiefe zur Dicke des Materials ist bei den bekannten öffnungen sehr klein, insbesondere kleiner als 1 :2.

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer einzelnen erfindungsgemässen Verfestigungsprägung 8 in perspektivischer Ansicht. Um das erfindungsgemässe blattförmige Element 1 optimal den akustischen Bedürfnissen anzupassen, können auch andere Verfestigungsprägungsformen verwendet werden. Die Verfesti- gungsprägungsformen können insbesondere eine runde, dreieckige, rechteckige, trapezförmige, hexagonale, sternförmige oder jede andere gewünschte Form haben. Selbstverständlich ist nicht erforderlich, dass die Verfestigungsprägungen 8 sich im Querschπiit nach unten verjungen, wie beispielsweise in Fig. 3 gezeigt wird. Erfindungsgemäss können auch blattförmige Elemente 1 gefertigt werden, die entweder eine einheitliche Verfestigungsprägungsform oder lokal unterschiedliche Verfestigungsprägungsformen aufweisen. Deutlich erkennbar ist eine Fissur 9 im Prägeboden 10, welche eine bizarre Kontur 19 aufweist.

Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung einer einzelnen erfindungsgemässen Verfestigungsprägung 8 im Querschnitt ohne Fissur. Die erfindungsgemässe Verfestigungsprägung 8 weist einen Prägeboden 10 und Seitenflanken 11 auf. Der Prägeboden 10 ist dünner als das blattförmige Element 1 , wobei das Verhältnis b/d an der Schulter 12 (übergang von Seitenflanke 11 zu Prägeboden 10) bevor- zugt 1 :10 oder weniger beträgt. Bevorzugt beträgt das Verhältnis zwischen der Breite a eines nicht aufgerissenen Prägebodens 10 zur Dicke b des Prägebodens 3:1 oder mehr. Die Verfestigungsprägung 8 weist im Flankenbereich 9 und insbesondere im Prägebodenbereich 10 eine starke lokale Verhärtung bzw. Verfestigung 13 auf. Diese Verfestigungsprägungen tragen zur Versteifung des gesamten Blatts 1 bei.

Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung einer einzelnen erfindungsgemässen Verfestigungsprägung 8 im Querschnitt mit einer Fissur 9 im Prägeboden 10. Wiederum ist die bizarre Kontur 19, welche durch das Aufdehnen und Reissen des Prägebodens 10 entsteht, erkennbar. Diese bizzare Kontur zeigt in aller Re- gel wellenförmige Verwerfungen und einen unregelmässig gezackten Verlauf.

Fig. 6 zeigt einen Teilquerschnitt durch ein blattförmiges Element 1 mit Noppen 14 und Verfestigungsprägungen. Deutlich erkennbar ist auch, dass nicht alle Prägeböden 10, 10', 10" aufgerissen sind. Einige dieser Prägeböden 10"sind aufge-

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rissen und zeigen Fissuren 9, 9", während andere Prägeböden 10, 10' lediglich aufgedehnt oder verformt sind und keine Fissuren aufweisen.

Die hier offenbarten Fissuren weisen im hochfrequenten Bereich eine mindestens 10% bessere Schallabsorption und im mittelfrequenten Bereich (Sprachbereich) eine mindestens 5% bessere Schallabsorption auf, als öffnungen mit im wesentlichen glatten Kanten und glatten öffnungen, wie sie von Streckmetall-ähnlich geschlitzten Folien bekannt sind.

Das erfindungsgemässe Hitzeschild besteht bevorzugt aus einem einzelnen Me- tailblatt. Es versteht sich jedoch von selbst, dass dieses auch mehrere Metallblät- ter umfassen kann. So sind dem Fachmann alle Kombinationen von dem erfin- dungsgemässen blattförmigen Element mit Metallblättern bekannter Art denkbar. Darüber hinaus können schallabsorbierende Isolationsteile gefertigt werden, welche mindestens ein erfindungsgemässes blattförmiges Element umfassen. Insbesondere können die erfindungsgemässen Blätter mit nicht-genoppten, nicht- fissurierten, nicht-verfestigungsgeprägten Folien oder Blechen kombiniert werden. Bevorzugt werden derartige Folien- und/oder Blechpakete gemeinsam zugeschnitten und/oder kaltverschweisst, um ein schallabsorbierendes Isolationsteil, insbesondere ein schallabsorbierendes Hitzeschild für Kraftfahrzeuge zu fertigen.

In einer Weiterbildung des erfindungsgemässen Isolationsteils weist dieses zwei blattförmige Elemente 1 auf und sind im Zwischenraum zwischen diesen beiden Elementen 1 organische und/oder anorganische wärme- und/oder schallisolierende Materialien mit einem Luftströmungswiderstand von 500 bis 5'000 Ns/m 3 mindestens partiell angeordnet. Dieser Zwischenraum kann auch von einem mit Fissuren versehenen Blatt und einem geschlossenen Blatt gebildet sein, wobei im Zwischenraum dieser beiden Blätter organische und/oder anorganische wärme- und/oder schallisolierende Materialien mit einem Luftströmungswiderstand von 500 bis 5'0OO Ns/m 3 mindestens partiell angeordnet sind. Es versteht sich, dass im Zwischenraum von zwei fissurierten Blättern organische und/oder anorganische wärme- und/oder schallisolierende Materialien mit unterschiedlicher Dicke, resp. Dichte und Reihenfolge übereinander angeordnet sind. Dies gilt auch für den Zwischenraum zwischen einem fissurierten Blatt und einem geschlossenen Blatt. Selbstverständlich können die organischen und/oder anorganischen wärme- und/oder schallisolierenden Materialien, insbesondere Vliese, Gewebe, Folien usw., von den einzelnen Blättern beabstandet angeordnet sein. Eine einfache

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Ausführungsform weist im Zwischenraum zwischen zwei Blättern einen lokal unterschiedlich hohen Luftraum von 1 bis 50 mm auf.

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