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Die
Erfindung betrifft einen Hitzeschild zum Abschirmen eines Gegenstandes
gegen Hitze und/oder Schall mit wenigstens einem Metallblech. Zur
Wahrung einer ansprechenden Optik trotz teilweise starker dreidimensionaler
Verformung weist der Hitzeschild neben einem zumindest abschnittsweise
auskragenden Kragenabschnitt mindestens einen Faltbereich auf, in
dem drei aus dem Metallblech geformte Metalllagenabschnitte flächig übereinander zu
liegen kommen.
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Derartige
Hitzeschilde werden als Schall- und/oder Hitzeschutz für
andere Bauteile verwendet. Hitzeschilde werden beispielsweise in
Motorräumen von Kraftfahrzeugen eingesetzt, insbesondere
im Bereich der Abgasanlage, um benachbarte temperaturempfindliche
Bauteile und Aggregate gegenüber unzulässiger
Erhitzung zu schützen. Oft dienen die Hitzeschilde dabei
gleichzeitig als Schallschutz. Zudem fordern die Kraftfahrzeughersteller
immer häufiger eine ansprechende Oberflächengestaltung
der Hitzeschilde, so dass Hitzeschilde mit unregelmäßiger oder
gar verrunzelter Oberfläche nicht mehr akzeptabel sind.
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Häufig
besteht ein Hitzeschild aus mindestens einem Metallblech, manchmal
auch aus zwei übereinander liegenden Metallblechen. Sind
zwei Metallbleche vorhanden, so sind diese oftmals, wie z. B. in
der
DE 91 07 484 über
einen Falz miteinander verbunden, so dass eine Lage gegenüber
der anderen Lage einen Überstand aufweist und dieser Überstand
um den Rand der anderen Lage herum gebogen wird, wobei der Rand
der letztgenannten Lage keine Umformung erfährt. Auch bei
nur aus einem Metallblech bestehenden Hitzeschilden hat es sich als
vorteilhaft erwiesen, den Randbereich umzufalzen, um verletzungsträchtige
scharfe Außenkanten zu vermeiden. Der gefalzte Bereich
stellt dabei in den meisten Fällen eine Verlängerung
der an ihn angrenzenden Bereiche des Hitzeschildes ohne Auskragung
dar.
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In
einer alternativen Ausführungsform besteht ein Hitzeschild
ebenfalls aus mindestens einem Metallblech, dem jedoch meist auf
der wärmeemittierenden Seite eine Isolationsschicht zugeordnet
ist bzw. bei Hitzeschilden mit zwei oder mehr Metalllagen zwischen
diesen angeordnet ist. Die Isolationsschicht kann aus den verschiedensten
Materialien bestehen, so z. B. aus temperaturfester Pappe, faser-basierte
Materialien, wie etwa Vliese, insbesondere solchen, die Kohlefaser,
Glasfaser oder sonstige überwiegend anorganische Fasern
oder auch temperaturfeste organische Fasern, wie etwa Kevlarfasern
enthalten, Schäumen, beispielsweise Metallschäumen
oder auch aus partikel-basierten Materialien, wie etwa Glimmer.
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Um
Platz zu sparen, werden die in Motorräumen verbauten Komponenten
oft sehr stark ineinander verschachtelt. Für die Hitzeschilde
steht deshalb häufig nur sehr wenig Platz zur Verfügung,
und sie müssen oft sehr stark dreidimensional verformt
werden, damit sie der Kontur der abzuschirmenden Komponente möglichst
eng folgen. Die daraus resultierende sehr komplexe dreidimensionale
Gestaltung vieler Hitzeschilde führt zu Problemen bei deren
Herstellung. Wenn möglich, werden Hitzeschilde aus einer
zunächst planen Lagenstruktur mittels eines geeigneten
Umformwerkzeugs in die gewünschte dreidimensionale Form
gebracht. Diese Hitzeschilde weisen in Abhängigkeit vom
jeweiligen Einsatzfall eine starke dreidimensionale Verformung auf,
die Spannungen im Hitzeschild zur Folge haben kann. Um unzulässig
große Spannungen zu vermeiden, ist es deshalb oftmals notwendig,
für besonders stark herausgeformte Bereiche einen Materialvorrat
vorzuhalten, der in angrenzenden Bereichen aber einen Materialüberschuss
zur Folge hat. Um einer undefinierten Faltenbildung oder gar Kräuselung
des mindestens einen Blechs bei der dreidimensionalen Verformung
vorzubeugen, werden die Bereiche mit Materialüberschuss
bei der dreidimensionalen Verformung gezielt in Falten gelegt.
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Die
Gestaltung der Außenkante hat sich bei diesen abschnittsweise
gefalteten Hitzeschilden jedoch als problematisch erwiesen, da hier
die gezielte Faltung zur Materialverteilung auf eine meist unter
einem Winkel zu dieser verlaufenden Faltung (Bördelung)
der Außenkante trifft. Das Einbringen von einander überkreuzenden
Falten stellt sich jedoch einerseits produktionstechnisch als schwierig
dar und führt andererseits auch optisch zu keinem befriedigenden
Ergebnis.
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Bei
sehr stark dreidimensional verformten Strukturen ist eine Fertigung
aus einem einzelnen Teil im Allgemeinen nicht mehr möglich,
weil sich beispielsweise durch zu starke Verformung Risse bilden würden.
Hitzeschilde mit sehr stark ausgeprägten Vor- und Rücksprüngen
oder Hinterschneidungen lassen sich ohnehin nicht mehr einteilig
mit einem Umformwerkzeug herstellen. Aus diesem Grund werden sehr
stark dreidimensional verformte Hitzeschilde in der Regel aus mehreren
Teilstücken, die jeweils gesondert gefertigt werden, zusammengesetzt.
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Für
das Zusammensetzen der Teilstücke eines mehrteiligen Hitzeschildes
sind im Stand der Technik verschiedene Möglichkeiten bekannt.
Beispielsweise werden die Teilstücke so gefertigt, dass sie
im Bereich einer Verschraubung überlappen, und dadurch
miteinander verbunden, dass sie in diesem Überlappungsbereich
gemeinsam festgeschraubt werden. Dies erfordert aber zusätzliche
Bauteile. Üblich ist es weiterhin, Teilstücke
eines Hitzeschildes durch Klammern aneinander zu befestigen. Ein
Beispiel hierfür ist in der
DE 10 2004 030 622 A1 beschrieben.
Sollen Klammern in gefalteten und ungefalteten Bereichen eines Hitzeschildes
befestigt werden, sind diese in unterschiedlichen Größen
vorzuhalten, was mit zusätzlichem Beschaffungs- und Fertigungsaufwand
verbunden ist. Es ist außerdem bekannt, zwei Teilstücke
eines Hitzeschildes mittels eines Scharniers miteinander zu verbinden,
wie in
US 6,598,389
B2 beschrieben, was jedoch sehr aufwändig ist.
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Es
bestand daher Bedarf an einem Hitzeschild, der eine gezielte Faltengebung
von Abschnitten seiner Oberfläche erlaubt, ohne dabei jedoch
die Gestaltungsmöglichkeiten für seine Außenkante
einzuschränken. Weiter bestand Bedarf an einem aus mehreren
Teilstücken bestehenden Hitzeschild, bei dem die Teilstücke
trotz gezielter Faltengebung mindestens eines Teilstücks
durch geringen Aufwand und ohne zusätzliche Bauteile stabil
miteinander verbunden werden können. Die Formgebung des
gesamten Hitzeschilds und ggf. seiner Teilstücke soll dabei
weiterhin keine Beeinträchtigung der Schall- und Hitzeschutzeigenschaften
zur Folge haben.
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Aufgabe
der Erfindung ist es entsprechend, einen Hitzeschild anzugeben,
der die obigen Nachteile nicht aufweist.
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Die
Lösung dieser Aufgabe gelingt mit dem Hitzeschild gemäß Anspruch
1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen
beschrieben.
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Die
Erfindung betrifft also einen Hitzeschild aus mindestens einem Metallblech,
wobei das mindestens eine Metallblech zur Materialverteilung bei der
dreidimensionalen Verformung so geformt ist, dass in mindestens
einem Faltbereich des Hitzeschilds drei aus dem Metallblech geformte
Metalllagenabschnitte flächig übereinander zu
liegen kommen. Üblicherweise werden die Metalllagenabschnitte
des mindestens einen Faltbereichs kontinuierlich miteinander verbunden
sein, wenn sie unter Bildung zweier Biegekanten aus dem Material
der Blechlage übereinander gelegt sind. Die Biegekanten
verlaufen üblicherweise so, dass sie ausgehend von ihrem Schnittpunkt,
in einigen Fällen auch von einem gemeinsamen Endpunkt gerade
und unter Bildung eines Winkels in Richtung der Außenkante
des Hitzschildes verlaufen, wobei sich ein dreieckiger oder kreissegmentförmiger
Faltbereich bildet. Der Winkel zwischen den Biegekanten wird üblicherweise
zwischen 10 und 70°, bevorzugt zwischen 12 und 50°, und
besonders bevorzugt zwischen 15 und 35° betragen. In einzelnen
Fällen kann es beispielsweise aufgrund der Gesamtform des
Hitzeschildes notwendig sein, dass die Faltlinien Knicke oder Biegungen
aufweisen. Hier kann es sich ergeben, dass die Blechlage im Bereich
des mindestens einen Faltbereichs abschnittsweise eingeschnitten
wird, um einer Rissbildung bei der Verformung gezielt vorzubeugen.
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Im
Faltbereich werden die drei Metalllagenabschnitte bevorzugt glatt übereinander
liegen. Die Ausbildung von Rippen ist prinzipiell auch in diesem Bereich
möglich, aber aufgrund der größeren Gesamtmaterialstärke
nicht bevorzugt. Eine derartige Ausbildung von Rippen wird dann
in den drei Metalllagenabschnitten gemeinsam durchgeführt,
so dass sich eine vergleichbare Formgebung ergibt. Vom Einbringen
komplexerer Formen in den Faltbereich wird üblicherweise
abgesehen, es ist aber grundsätzlich, insbesondere bei
Verwendung sehr dünner Bleche, nicht ausgeschlossen.
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An
den Bereich, in dem die Lagenabschnitte übereinander liegen,
schließt sich in Richtung der Außenkante des Hitzeschilds
zumindest abschnittsweise ein auskragender Kragenabschnitt an, der
nicht mit dem mindestens einen Faltbereich überlappt. Der Kragenabschnitt
kragt dabei über weite Teile seines Verlaufs, beispielsweise über
mindestens 50% seines Verlaufs, bevorzugt über mindestens
70% seines Verlaufs, in einigen Fällen auch entlang seiner
gesamten Länge, um einen Winkel von 60 bis 120°,
bevorzugt von 80 bis 100°, besonders bevorzugt von 85 bis
95° und insbesondere von 88 bis 92° aus. Der Kragenabschnitt
kann zwar einen zumindest abschnittsweise entlang der Außenkante
des Hitzeschilds verlaufenden Bördel aufweisen, verzichtet sonst
aber auf jegliche Faltung. Stattdessen weist der Kragenabschnitt
eine Durchtrennung auf. Diese reicht in jedem Fall bis an den Rand
des Faltbereichs heran. Üblicherweise wird sie sich bis
an die Außenkante des Hitzeschilds, d. h. im Falle eines
gebördelten Kragenabschnitts bis zu dessen Bördelkante
erstrecken. Diese Konstitution gibt dem Hitzeschild einerseits die
notwendige Stabilität, garantiert aber auch die Konformität
mit den optischen Anforderungen der Fahrzeughersteller.
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Der
Faltbereich erstreckt sich nicht bis an die Außenkante
des Hitzeschildes, wobei dies nicht bedeutet, dass die Durchtrennung
nicht von der Außenkante des Hitzeschilds bis zum Außenrand
des Faltbereichs reichen darf. Vielmehr reicht der Faltbereich nicht
an die sich durch die Durchtrennung virtuell fortsetzende Außenkante
des Hitzeschildes heran, wobei die virtuell sich entlang der Durchtrennung
geradlinig fortsetzende Außenkante im Sinne dieser Erfindung
als Außenkante des Hitzeschildes betrachtet wird. Bevorzugt
erstreckt sich der Kragenabschnitt entlang zumindest 70%, bevorzugt
entlang mindestens 85%, besonders bevorzugt entlang 90 bis 99% des
zur Außenkante des Hitzeschildes zeigenden Außenrands
des Faltbereichs. Dies bedeutet umgekehrt, dass die Durchtrennung
in einigen Fällen breiter als ein Einschnitt sein wird,
beispielsweise bis zu 40 mm, bevorzugt bis zu 20 mm, besonders bevorzugt
bis zu 5 mm, insbesondere bis zu 3 mm. Eine breite Durchtrennung
kann produktionstechnisch sinnvoll sein, um trotz gegebener großer
Fertigungstoleranzen einem Überlapp vorzubeugen. Aus diesem
Grund wird sich der Kragenabschnitt nur in seltenen Fällen
entlang des gesamten zur Außenkante des Hitzeschild zeigenden
Außenrands des Faltbereichs erstrecken.
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Die
Durchtrennung des Kragenabschnitts befindet sich meist im Bereich
nahe der Schnittpunkte der Biegekanten des mindestens einen Faltbereichs
mit seiner Außenkante, wobei sie sich nicht notwendigerweise
im Bereich zwischen diesen Schnittpunkten bzw. deren Verlängerung,
der eine Breite A aufweist, erstrecken muss. Üblicherweise befindet
sich die Durchtrennung entweder in diesem Bereich oder zumindest
in einem Bereich, der sich jeweils um die Breite A von den Schnittpunkten
in die vom anderen Schnittpunkt entfernte Richtung erstreckt. Prinzipiell
kann die Durchtrennung beliebige Formen aufweisen, etwa eine Trapezform,
bevorzugt ist jedoch eine gerade verlaufende Durchtrennung. Bei
Kragenabschnitten mit einem zumindest abschnittsweise entlang der
Außenkante verlaufenden Bördel bieten sich hinsichtlich
der Gestaltung der Durchtrennung insbesondere zwei Ausführungsformen
an: Die Durchtrennung kann so gestaltet sein, dass sie auf beiden
Seiten der Falzkante des Bördels parallel verläuft,
also übereinander zu liegen kommt. Die Durchtrennung kann
aber auch so gestaltet sein, dass sie abschnittsweise entlang der
Falzkante des Bördels geführt wird und auf beiden
Seiten der Falzkante gegeneinander versetzt verläuft. Letztere
Variante verleiht dem Bördel mehr Stabilität.
Die zueinander versetzten Abschnitte können dabei parallel
zueinander laufen, müssen dies aber nicht.
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Der
mindestens eine Faltbereich wird üblicherweise eine Ausdehnung
von 800 bis 8000 mm2, bevorzugt von 1200
bis 5500 mm2, besonders bevorzugt von 1500
bis 3000 mm2 aufweisen. Oftmals wird es
von der Form des individuellen Hitzeschilds abhängen, ob
wenige größere Faltbereiche oder mehrere kleine
Faltbereiche in einem Hitzeschild vorgesehen werden, ebenso die
individuelle Gestaltung eines Faltbereichs.
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Die
Breite des Kragenabschnitts wird üblicherweise bis zu 20
mm, bevorzugt bis zu 10 mm und besonders bevorzugt zwischen 2 und
8 mm betragen, wobei sich diese Breite bei Kragenabschnitten mit
Bördel auf den Zustand nach Umlegen des Bördels
bezieht. Nur in wenigen Fällen wird sie über ihre gesamte
Länge konstant bleiben. Vielmehr ist insbesondere in stark
gekrümmten Bereichen eine Reduktion ihrer Breite sinnvoll
oder sogar notwendig.
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Im
mindestens einen Faltbereich ergibt sich durch die Faltung des Blechs
eine gegenüber dem unverformten Blech erhöhte
Materialstärke. Diese wird üblicherweise zwischen
200 und 310%, bevorzugt zwischen 280 und 301% der Stärke
des unverformten Blechs betragen, wobei die meist nur in kleinen
Bereichen vorhandene Abweichung von 300%, d. h. der dreifachen Blechstärke,
von sich durch die sonstige Formgebung ergebenden Stauchungen und Längungen
resultiert.
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Das
mindestens eine Metallblech des Hitzeschildes besteht üblicherweise
aus Stahl oder einer Aluminium(-legierung). Feueraluminierter Stahl
ist besonders weit verbreitet. Edelstähle werden für
Einsatzgebiete mit Korrosionsrisiko und höherer Temperaturbelastung
bevorzugt, nickelreiche Stähle für Hochtemperaturanwendungen.
Aluminiumplattierter Stahl weist besondere Reflexionseigenschaften
auf. Das mindestens eine Metallblech des Hitzeschildes weist üblicherweise
im nicht verformten Bereich eine Dicke von 0,15 bis 0,8 mm, bevorzugt
0,25 bis 0,4 mm auf. Die Wahl der individuellen Blechstärken
erfolgt in Abhängigkeit von der für die dreidimensionale Verformung
notwendigen Elastizität und der für das verformte
Bauteil notwendigen Steifigkeit so, dass eine Rissbildung im fertigen
Teil unter Einsatzbedingungen vermieden wird, gleichzeitig aber
auch eine optimierte und optisch ansprechende Faltengebung möglich
ist. Die Erfindung ist nicht auf Hitzeschilde mit unstrukturierten
Blechen beschränkt, sondern kann auch solche umfassen,
bei denen mindestens ein Blech zumindest abschnittsweise noppaliert
oder geriffelt ist und/oder mindestens ein Blech Perforationen aufweist.
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Die
Erfindung soll nachfolgend anhand von Zeichnungen beschrieben werden.
Die nachfolgenden Figuren, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche
Teile bezeichnen, sind jedoch rein schematisch und dienen ausschließlich
der Illustration einiger bevorzugter Beispiele, ohne dass die Erfindung
auf diese beschränkt wäre. In den Figuren zeigen:
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1 eine
Teildraufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Hitzeschildes;
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2 bis 5 Detailansichten
von weiteren Ausführungsbeispielen erfindungsgemäßer
Hitzeschilde ohne Bördel oder mit noch nicht umgefalztem
Bördel;
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6 bis 8 Querschnitte
durch den Verbindungsbereich zweier Teilstücke von verschiedenen
Ausführungsbeispielen erfindungsgemäßer mehrteiliger
Hitzeschilde und
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9 eine
Detailansicht eines Ausführungsbeispiels eines zweilagigen
erfindungsgemäßen Hitzeschildes mit noch nicht
umgefalztem Bördel.
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1 zeigt
eine Teildraufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Hitzeschildes 1 mit zwei Faltbereichen 2, 2'.
Entlang der Außenkante 12 verläuft ein
um einen Winkel β auskragender Kragenabschnitt 3,
der in Nachbarschaft zu den Faltbereichen 2, 2' jeweils
eine Durchbrechung 32, 32' aufweist. Der Kragenabschnitt 3 weist entlang
seines Verlaufs eine sich verändernde Breite auf. Der Hitzeschild 1 selbst
weist eine Sattelform auf, die im Bereich 7 eine deutlich
größere Ausdehnung hat als im Bereich 8,
der beispielsweise zum Durchlass eines Rohres eine Aufwölbung
der Außenkante 12 aufweist. Während in
vielen anderen Bereichen der Kragenabschnitt unter einem Winkel
zwischen 60° und 120° zum angrenzenden Bereich
des Hitzeschildes verläuft, ist der Winkel, auch aufgrund des
flachen angrenzenden Bereichs im Bereich 8 der Aufwölbung
geringer. Im gezeigten Ausschnitt des Hitzeschildes ist zudem eine
Durchgangsöffnung 9 für ein Befestigungsmittel,
etwa eine Schraube, vorhanden. Der Hitzeschild ist im gezeigten
Beispiel aus einem einzigen Metallblech 11 aufgebaut.
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Die
Faltbereiche 2, 2' zeigen jeweils zwei Biegekanten 21, 22,
die in Richtung des Inneren des Hitzeschildes an ihrem Schnittpunkt 26, 26' enden, und
an denen das Metallblech 11 fortlaufend auf sich selbst
zurückgefaltet ist, wobei sich ein keilförmiger Abschnitt
zwischen den Biegekanten 21, 22 ausbildet, in
dem drei Metalllagenabschnitte übereinander liegen. Eine
der Biegekanten liegt dabei immer unter dem obersten Metalllagenabschnitt,
da sie den Übergang von der mittleren zur untersten Lage
bildet. Die Biegekanten verlaufen in der Darstellung nicht immer geradlinig,
da sie der Wölbung des Hitzeschildes 1 folgen.
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In 2 ist
ein Detail eines erfindungsgemäßen Hitzeschildes
mit einem Faltbereich 2, in dem das Metallblech 11 entlang
zweier Biegekanten 21, 22 auf sich zurück
gefaltet ist, um einen Materialüberschuss zu verteilten,
dargestellt. Die Biegekanten sind der Übersichtlichkeit
halber beide durchgehend gezeichnet, auch wenn eine von ihnen unter
dem Metallblech zu liegen kommt. Der Hitzeschild 1 enthält entlang
seiner Außenkante 12 einen Kragenabschnitt 3,
mit einem jedoch noch nicht umgefalzten Bördel 30.
Die Biegekanten 21, 22 des Faltbereichs 2 verlaufen
dabei in der Darstellung nicht linear, sondern krümmen
sich entsprechend der Oberflächenkrümmung des
Hitzeschildes 1. Ergänzend sind deshalb zusätzlich
gestrichelt Projektions- bzw. Verlängerungslinien 23, 24 dargestellt,
die dem kürzesten Abstand zwischen dem End- und Schnittpunkt 26 der Biegekanten 21, 22 und
dem Schnittpunkt 211, 221 der jeweiligen Biegekante 21, 22 mit
dem Außenrand 27 des Faltbereichs 2 entsprechen.
Zwischen den Projektionslinien 23, 24 ist ein
Winkel α aufgespannt, wobei α üblicherweise
ein spitzer Winkel ist. Der Abstand zwischen den Projektions- bzw.
Verlängerungslinien 23, 24, nimmt zur
Außenkante 12 des Hitzeschilds 1 zu.
Der Kragenabschnitt 3 weist eine Durchtrennung 32 auf,
die sich in der Nähe der Verlängerungslinien 23, 24 vom
Außenrand 27 des Faltbereichs 2 zur Außenkante 12 des
Hitzeschilds 1 erstreckt. Im gezeigten Beispiel beginnt
die Durchtrennung 32 aber nicht zwischen den Biegekanten 21, 22, sondern
außerhalb des Bereichs A, leicht seitlich zur Biegekante 22 versetzt.
Die Durchtrennung 32 kann sich in diesem Fall, d. h. wenn
die Durchtrennung seitlich zum Bereich A versetzt ist, entlang des
Außenrandes 27 des Faltbereichs 2 bis
zur ihr näherliegenden Biegekante (hier 22) bzw.
deren Schnittpunkt mit dem Außenrand (hier 221)
fortsetzen, dies ist aufgrund des geringen Abstands in 2 jedoch
nicht zu erkennen. Allgemein wird sich die Durchtrennung immer in
der Nähe der Biegekanten 21, 22 befinden, muss
aber wie im vorliegenden Beispiel nicht im Bereich A zwischen diesen
angeordnet sein, sondern kann sich in einem darüber hinausgehenden
Bereich befinden, üblicherweise in einem Bereich, der der dreifachen
Breite von A entspricht, sich also von jeder Biegekante um A nach
außen erstreckt. Dieser Bereich dreifacher Breite wird
im folgenden mit B bezeichnet. Die Durchtrennung 32 weist
an der Falzkante 31 des Bördels 30 einen
Richtungswechsel derart auf, dass beim Umlegen des Bördels 30 entlang
der Falzkante 31 die beiden Abschnitte 32a, 32c der
Durchtrennung 32 aufeinander zu liegen kommen, sie verläuft
also spiegelsymmetrisch zur Falzkante 31.
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Der
in 3 dargestellte Ausschnitt aus einem anderen erfindungsgemäßen
Hitzeschild zeigt geradlinig unter einem Winkel α zueinander
verlaufende Biegekanten 21, 22, die den Faltbereich 2 begrenzen.
Der Kragenabschnitt 3 weist wie im vorangehenden Ausführungsbeispiel
einen Bördel 30 auf, der noch nicht umgefalzt
ist. Wiederum ist der Kragenabschnitt von einer Durchtrennung 32 durchzogen,
die sich vom Randbereich 27 des Faltbereichs 2,
genauer vom Schnittpunkt 221, bis zur Außenkante 12 des
Hitzeschilds erstreckt. Die Durchtrennung weist dabei einen Verlauf
auf, der zunächst (32a) geradlinig von der Außenkante 12 bis
zur Falzkante 31 des Bördels verläuft,
weiter (32b) über eine Breite C in der Falzkante
geführt wird, um dann (32c) parallel zum ersten
Abschnitt 32a bis zum Außenrand 27 des Faltbereichs 2 zu
verlaufen. Die Breite C beträgt dabei mindestens 50%, bevorzugt
mindestens 60% und besonders bevorzugt zwischen 65 und 75% des Abstands
A der beiden Biegekanten 21, 22 gemessen am Außenrand 27 des
Faltbereichs.
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Das
Ausführungsbeispiel der 4 weist eine
Durchtrennung 32 mit einer gegenüber den vorangegangenen
Ausführungsbeispielen deutlich größeren
Breite auf. Ihre Breite E erstreckt sich abschnittweise (E1) entlang
des Außenrands 27 des Faltbereichs 2 und
abschnittsweise (E2) in dessen Fortsetzung. E1 ist dabei geringer
als 30%, bevorzugt geringer als 15% der Breite A des Faltbereichs 2 an
dessen Außenrand 27. Die Durchtrennung 32 verläuft
dabei im gezeigten Beispiel gerade und im Wesentlichen senkrecht
zur Außenkante 12 bzw. Falzkante 31 bzw.
zum Außenrand 27. Die Linie 12a bezeichnet
dabei die virtuelle Fortsetzung der Außenkante des Hitzeschildes,
an die der Faltbereich des Hitzeschildes erfindungsgemäß nicht
heranreicht. Die Biegekanten 21, 22 weisen im
Ausführungsbeispiel der 4 einen
stark gewölbten Verlauf auf, was jedoch von der stärkeren
Aufwölbung des Hitzeschilds in diesem Ausführungsbeispiel
herrührt.
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Im
in 5 gezeigten Ausschnitt eines Hitzeschildes 1 sind
gleich zwei Faltbereiche 2, 2' dargestellt. Die
unterschiedlich gerichteten Pfeile deuten die unterschiedliche Faltrichtung
der Metalllagenabschnitte in beiden Faltbereichen 2, 2' an.
Die Winkel α, α' zwischen den Biegekanten 21, 22 bzw. 21', 22' der
Faltbereiche sind unterschiedlich groß. Üblicherweise
werden in einem Hitzeschild keine zwei Faltbereiche identischer
Größe bzw. Geometrie vorhanden sein. Die Durchtrennungen 32, 32' sind
hier von geringer Breite und weisen geradlinig, aber abgewinkelt,
ausgehend vom Schnittpunkt 211, 221' der Biegekanten
mit der Außenkante des Faltbereichs 27 vom Faltbereich
weg. Anders als in den zuvor gezeigten Ausführungsbeispielen
weist der Kragenabschnitt 3 hier keinen Bördel
auf. Grundsätzlich ist es bevorzugt, anstelle zweier unmittelbar
benachbarter kleinerer Faltbereiche 2, 2' einen
einzigen großen Faltbereich 2 vorzusehen, so dass
zwei Faltbereiche üblicherweise nur mit beträchtlichem
Abstand vorhanden sind, d. h. mindestens um das 5-Fache, bevorzugt
mindestens das 10-Fache von (A + A')/2 voneinander entfernt sind.
Die Entfernungen beziehen sich dabei auf die Verlängerung
des Außenrandes der Falzbereiche.
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6 zeigt
in zwei Teilbildern einen Verbindungsbereich zwischen zwei Teilstücken 1a, 1b eines
mehrteiligen Hitzeschildes, wobei die beiden Teilstücke 1a, 1b im
Teilbild A noch unverbunden, im Teilbild B jedoch durch Schließen
des Bördels 30a unter Zwischenfassen des für
sich genommen bördellosen Kragenabschnitts 3b verbunden
sind. H/N stellt schematisch eine Wärme- und/oder Geräuschquelle
dar, die auf der Innenseite des Hitzeschildes angeordnet ist. Im
dargestellten Verbindungsbereich weisen beide Teilstücke 1a, 1b Faltbereiche
auf, d. h. sie zeigen drei übereinander liegende Metalllagenabschnitte 11a, 11a', 11a'' bzw. 11b, 11b', 11b''.
Die Kragenabschnitte 3a, 3b weisen im dargestellten Schnitt
durch den Verbindungsbereich jeweils eine nicht näher dargestellte
Unterbrechung auf, die sich jedoch dadurch bemerkbar macht, dass
die beiden auf der Innenseite des Hitzeschildes liegenden Metalllagenabschnitte 11a', 11a" bzw. 11b', 11b'' nicht
in den Kragenabschnitt 3a bzw. 3b hineinreichen;
letzterer ist hier fortlaufend aus dem Metalllagenabschnitt 11a bzw. 11b ausgebildet.
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7 zeigt
wie schon 6 in zwei Teilbildern die Situation
vor und nach Schließen des Bördels in einem mehrteiligen
Hitzeschild, bei dem jedoch nur ein Teilstück 1a im
gezeigten Verbindungsbereich einen Faltbereich aufweist. Das Beispiel
demonstriert, dass die Kragenabschnitte 3a, 3b nicht notwendigerweise
in einem Winkel β von 90° zum angrenzenden Bereich
des Hitzeschildes ausgebildet sein müssen, sondern – insbesondere
wenn für den Einbau des zusammengesetzten Hitzeschildes
nur wenig Bauraum zur Verfügung steht – auch unter
einem davon beträchtlich abweichenden Winkel β,
d. h. bis zu 60° bzw. 120°.
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Ist
in 7 nur das Teilstück 1a, das
den Bördel für die Verbindung der Teilstücke
zur Verfügung stellt, im Verbindungsbereich mit einem Faltbereich 2 zur
Verteilung von überschüssigem Material versehen,
so trifft dies in 8 für das andere Teilstück 1b zu. 8 verdeutlicht
darüber hinaus, dass es auch denkbar – aber in
vielen Fällen nicht bevorzugt – ist, dass auch
der bei der Verbindung zwischengefasste Kragenabschnitt 3b einen
Bördel 30b aufweist, der allerdings schon vor
Verbindung der Teilstücke 1a, 1b zurückgebogen
wird. Ein derartiger innenliegender Bördel muss dabei nicht
entlang der gesamten Außenkante des Teilstücks 1b des
Hitzeschildes verlaufen, sondern kann nur abschnittsweise, etwa
zur Verstärkung vorhanden sein. Wesentlich für
die Verbindung ist, dass zumindest ein Teilstück einen
Bördel für die Verbindung zur Verfügung
stellt.
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Anders
als im Beispiel der 6 ist in den Beispielen der 7 und 8 nicht
der zum Kragenabschnitt 3a zeigende Metalllagenabschnitt 11a in
diesen hineingeführt, sondern entweder der am weitesten
vom Kragenabschnitt entfernte Metalllagenabschnitt 11a'' – 7 – oder
der in der Mitte liegende Metalllagenabschnitt 11b' – 8.
Dies verdeutlicht, dass es vom einzelnen Anwendungsbeispiel abhängt,
welcher Metalllagenabschnitt zur Ausbildung des Kragenabschnitts
gewählt wird.
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Die
Erfindung ist keineswegs auf ein- oder zweiteilige Hitzeschilde
beschränkt, sondern kann durchaus auch noch mehr Teilstücke
umfassen. Nichtsdestotrotz wird zur Vereinfachung insbesondere von
Transport und Montage eine möglichst geringe Anzahl Teilstücke
bevorzugt.
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9 zeigt
einen Abschnitt eines zweilagigen Hitzeschildes 1, bei
dem zur Formgebung und Materialverteilung in beiden Metalllagen 11, 11* Faltbereiche 2, 2* eingebracht
sind, in denen jeweils drei Metalllagenabschnitte übereinander
zu liegen kommen. Um übermäßige Aufdickungen
zu vermeiden, sind die Faltbereiche 2, 2* jedoch
zueinander versetzt angeordnet. Wie die Pfeile andeuten, erfolgt
im gezeigten Beispiel die Faltung an den Biegekanten 21, 22 bzw. 21*, 22* so,
dass die Metalllagenabschnitte der Faltbereiche 2, 2 gegenläufig
zueinander gerichtet sind. Dies hat aber eher optische als technische
Gründe. Da in beiden Metalllagen 11, 11* ähnlich
viel Material verteilt werden muss, weisen beide Faltbereiche 2, 2* vergleichbare
Geometrie und Ausdehnung auf. Wiederum zur Vermeidung einer übermäßigen
Aufdickung sind die Kragenabschnitte 3, 3* der
beider' Metalllagen mit unterschiedlichen Breiten ausgeführt,
da nur in einer der Metalllagen, hier der oben liegenden 11,
ein Bördel 30 ausgebildet werden soll. Beim Umlegen
dieses Bördels wird dann auch der Kragenabschnitt 3* der
anderen Metalllage zwischengefasst, wodurch es zur Verbindung der
beiden Metalllagen 11, 11* kommt.
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Auch
ein zweilagiger Hitzeschild wie der in 9 dargestellte
kann mit weiteren Teilstücken zu einem mehrteiligen Hitzeschild
zusammengebördelt werden. Dabei ist es jedoch bevorzugt,
die Kragenabschnitte einschließlich der Bördel
mit geringst möglicher Dicke bzw. Lagenzahl auszuführen.
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Wird
ein erfindungsgemäßer Hitzeschild mit einer Isolationsschicht
versehen, so kann diese – insbesondere bei Verwendung hitzebeständiger
Pappe oder eines Fasermaterials – so zugeschnitten werden,
dass es nicht zu Materialdoppelungen kommt. Zudem gibt es seitens
der Fahrzeughersteller nur Vorgaben zur Optik der Hitzeschilde auf
der im Einbauzustand nach außen gewandten Seite, so dass auch
eine Materialdoppelung des Isolationsmaterials kein Problem diesbezüglich
darstellt. Wird überhaupt ein Kragenabschnitt in der Isolationsschicht
vorgesehen, können auch hier Durchtrennungen eingebraucht
werden und so die Anhäufung von Material in diesem Bereich
vermieden werden. Bei Hitzeschilden mit zwei oder mehr außen
liegenden Metallblechlagen werden partikel-basierte oder schaum-basierte
Isolationsschichten meist nur abschnittsweise vorgesehen. Hier wird
die Isolationsschicht aufgrund der dreidimensionalen Formgebung bereits
beim Zusammenfügen der beiden Metalllagen festgehalten,
so dass sie nicht notwendigerweise bis an den Außenrand
des Hitzeschildes reichen muss. Bei einer flächigen Isolationsschicht
ist es möglich, dass sie abschnittsweise – die
Abschnitte sind dabei als kleine, großzügig voneinander
beabstandete Laschen ausgestaltet – im Bördel
am Außenrand des Hitzeschildes festgehalten werden, wobei
die Laschen üblicherweise nur in von Faltbereichen beabstandeten
Bereichen zwischengefasst werden. Bei Hitzeschilden aus einer innen
liegenden Isolationsschicht, die nur auf ihrer äußeren
Seite von einer Metallblechlage benachbart ist, wird die Isolationsschicht üblicherweise
unabhängig vom Außenrand befestigt. Alternativ
bietet sich auch hier das abschnittsweise Zwischenfassen von Laschen
an.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 9107484 [0003]
- - DE 102004030622 A1 [0008]
- - US 6598389 B2 [0008]