DE4035177C2 - Abschirmung von abgasführenden Teilen an einem Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Abschirmung von abgasführenden Teilen an einem Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Abschirmungen sind in unterschiedlicher Ausführungsform bekannt. Sie haben die Aufgabe, die von den abgasführenden Teilen durch Strahlung und/oder Konvektion abgegebene Wärme von der Bodengruppe des Kraftfahrzeugs fernzuhalten. Aus einem einfachen Reflektorblech bestehenden Abschirmungen reichen zur Wärmeabschirmung der abgasführenden Teile regelmäßig nicht aus, insbesondere weil bei mit Katalysatoren ausgerüsteten Kraftfahrzeugen die Teile der Auspuffanlage des Kraftfahrzeugs und vor allem der Katalysator selbst eine höhere Temperatur haben.

Die DE 37 33 285 A1 betrifft eine gattungsgemäße Abschirmung bestimmter Einbau- oder Karosserieteile eines Kraftfahrzeuges vor zu hoher Wärmebelastung durch dessen abgasführende Teile, wozu die Abschirmung aus einer Aluminiumfolie besteht, welche zum Schutz von schallabsorbierenden Bauteilen, z. B. einer olio- und hydrophobierende Schicht, insbesondere eines Vlieses dient. Die wärmereflektierende Aluminiumschicht ist auch perforiert, um den Durchtritt des Schalls zu dem dahinterliegenden schallabsorbierenden Vlies zu gewährleisten. Nachteilig dabei ist, daß die schalldämmenden Eigenschaften eines Vlieses von seiner Schichtdicke abhängen und eine mehrstoffige Abschirmung einer Materialtrennung bedarf, bevor sie einer Wiederverwendung zugeführt werden kann.

Zur Verbesserung der schalldämmenden Eigenschaften derartiger Abschirmungen ist aus der DE-OS 38 02 993 bekannt, das Reflektorblech mit einem schalldämmenden Stoff zu beschichten. Hierbei läßt sich eine ausreichende schalldämmende Wirkung zur Fahrgastzelle hin - jedoch keine Schallabsorption zur Minderung des Luftschalls an die Umwelt - aber nur durch verhältnismäßig dicke schalldämmende Schichten erreichen, für die bei der herkömmlichen Bauweise von Personenkraftwagen vor allem im Bereich des Katalysators oftmals kein ausreichender Platz zur Verfügung steht. Das Gewicht derartiger schalldämmender Schichten ist notwendigerweise hoch.

Außerdem wird es zunehmend als nachteilig empfunden, daß derartige Abschirmungen wegen ihres Verbundaufbaus beim Verschrotten keine Materialrückgewinnung (Recycling) mit vertretbarem Aufwand ermöglichen. Ein Recycling des üblicherweise aus Aluminium bestehenden Reflektorblechs wird durch die innige Verbindung mit der nichtmetallischen schallabsorbierenden Schicht nicht nur erschwert, sondern oft sogar unmöglich gemacht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Abschirmung so zu optimieren, daß sie neben einem hohen Schallabsorptions- Wirkungsgrad mit geringem Aufwand einer Materialrückgewinnung (Recycling) zugeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die schallabsorbierende Wirkung wird dabei ohne die üblichen nichtmetallischen Schalldämmaterialien erreicht. Deshalb kann die Abschirmung ohne Schwierigkeiten dem Recycling zugeführt werden, weil sie ausschließlich aus einem stoff-einheitlichen Material besteht.

Durch die Anordnung der schallabsorbierenden Kammern hinter den rasterartig angeordneten Durchbrechungen des Reflektorblechs wird eine hohe Schallabsorptionswirkung erzielt, wobei durch die Größe und Gestaltung der Kammern die Absorptionswirkung auf das jeweilige Schallspektrum abgestimmt werden kann.

Die einzelnen Kammern bilden sog. Helmholtz-Resonatoren, deren Verwendung zur Schalldämmung bekannt ist. So ist es aus der DE-OS 34 12 432 bekannt, ein schallabsorbierendes Bauelement auf nebeneinander angeordneten, doppelbecherförmigen Schallabsorptionselementen aufzubauen. Wegen seines verhältnismäßig komplizierten Aufbaus und seines Bauvolumens ist ein solches Bauelement aber nicht zur Verwendung bei den besonderen Einbau­ verhältnissen in einem Kfz geeignet.

Bekannt sind auch rein schallabsorbierende Bauelemente zur Abschirmung des Motorraums eines Kraftfahrzeugs, wobei auf der Rückseite eine Wabenstruktur vorgesehen ist (EP 2 44 755). Die Waben sind mit einer Folie verschlossen. Diese Bauelemente haben normalerweise keine für den genannten Einsatzbereich ausreichende Wärmebeständigkeit und Wärmeabschirmwirkung.

Durch die napfförmigen Vertiefungen des an der Rückseite des Reflektorblechs befestigten Kammerblechs läßt sich in fertigungstechnisch sehr einfacher Weise eine Abschirmung herstellen, der gleichzeitig eine hohe Schallabsorptionswirkung hat, ohne daß hierfür die üblichen nichtmetallischen Schalldämmaterialien verwendet werden müßten, die ein Recycling erschweren oder unmöglich machen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigt

Fig. 1 einen vereinfachten Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Abschirmung,

Fig. 2 einen schematischen Querschnitt durch eine unter der Bodengruppe eines Kraftfahrzeugs im Auspufftunnel angeordnete Abschirmung und

Fig. 3-9 abgewandelte Ausführungsformen von Abschirmungen in Darstellungen gemäß der Fig. 1.

In Fig. 1 ist ein Abschnitt einer Abschirmung in einer grundsätzlichen Ausführungsform im Längsschnitt dargestellt. Die (in den Fig. jeweils untenliegende) Vorderseite wird von einem Reflektorblech 1 gebildet, das in einem Raster angeordnete Durchbrechungen 2 aufweist. Das beispielsweise aus Aluminium hergestellte Reflektorblech 2 bildet einerseits das tragende Bauteil der Abschirmung; andererseits wirkt das Reflektorblech 1 als Reflektor zur Abschirmung der Wärmestrahlung.

Hinter jeder Durchbrechung 2, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils mit einem sich zur Rückseite erstreckenden Kragen 3 ausgeführt ist, der eine versteifende und akustische Wirkung hat, ist eine schallabsorbierende Kammer 4 angeordnet. Die Kammern 4 werden durch napfförmige runde, quadratische oder anders gestaltete Vertiefungen eines an der Rückseite des Reflektorblechs 1 befestigten Kammerblechs 5 gebildet. Das Kammerblech 5 kann mit dem an der Vorderseite angeordneten Reflektorblech 1 durch Schweißen, durch mechanische Verbindungselemente, wie Schrauben oder Niete 6, oder durch ein mechanisches Fügeverfahren verbunden sein, beispielsweise Bördeln.

Die in die Kammern 4 durch die Durchbrechungen 2 eintretende Schallwellen werden durch Schwingungen der in der Kammer 4 enthaltenen Luftsäule absorbiert. Die Größe der Kammern 4 wird zweckmäßigerweise so gewählt, daß eine verstärkte Absorption des im Einzelfall auftretenden Schwingungsspektrums erreicht wird. Die Kammern 4 wirken durch ihr Luftvolumen zusätzlich wärmedämmend, ohne daß hierfür ein übliches nichtmetallisches Wärmedämmaterial verwendet werden müßte. Da die gesamte Abschirmung aus einem einheitlichen Werkstoff hergestellt werden soll, beispielsweise Aluminiumblech, ist ein Recycling ohne Schwierigkeiten möglich.

Das Reflektorblech 1 und das daran angebrachte Kammerblech 5 bilden gemeinsam einen Körper von verhältnismäßig hoher Formsteifigkeit, so daß zur Herstellung dünnes Blech verwendet werden kann. Dadurch ergibt sich eine erhebliche Gewichtsverringerung.

Fig. 2 zeigt eine spezielle Ausführungsform einer in der beschriebenen Weise aufgebauten Abschirmung 7, die in einem Auspufftunnel 8 unter der Bodengruppe 9 eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist und zur Abschirmung eines abgasführenden Teils 10 des Kraftfahrzeugs dient, beispielsweise eines Auspuffrohres, das eine Lärm- und Wärmequelle bildet.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform sind die schallabsorbierenden Kammern 4 unterschiedlich groß ausgeführt. Die Größe der Kammern 4 richtet sich nach der jeweils zu dämmenden Schallfrequenz und wird in optimaler Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Raumes gewählt.

Fig. 2 zeigt eine Bördelverbindung 11 der Ränder des Reflektorblechs 1 und des Kammerblechs 5. Dadurch wird eine zusätzliche Versteifung erreicht.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 erfolgt die Verbindung zwischen dem Reflektorblech 1 und dem Kammerblech 5 dadurch, daß die Ränder einiger Durchbrechungen 2, vorzugsweise jeder zweiten Durchbrechung 2, jeweils in ein Loch des Kammerblechs 5 eingreifen und dort mit einer Bördelung 12 befestigt sind. Diese Durchbrechungen 2 münden in schallabsorbierende Kammern 4′, die zwischen dem Kammerblech 5 und einem an der Rückseite angebrachten Deckblech 5a gebildet werden.

Gegenüber der einfachen Ausführungsform nach Fig. 1 hat die Ausführung nach Fig. 3 den Vorteil, daß die gesamte Rückseite des Reflektorblechs 1 mit schallabsorbierenden Kammern 4 bzw. 4′ besetzt ist, wodurch nicht nur eine besonders hohe Schallabsorptionwirkung, sondern auch eine wesentlich erhöhte Wärmedämmwirkung erzielt wird. Die Verbindung des Kammerblechs 5 mit dem Deckblech 5a kann auch hier in der bereits beschriebenen Weise erfolgen, beispielsweise durch Schweißen oder durch Niete 6′.

Hiervon unterscheidet sich die Ausführung nach Fig. 4 nur dadurch, daß das zweite, hintere Deckblech 5b ebenfalls Vertiefungen 13 aufweist, durch die die Kammern 4′ vergrößert werden. Da die nach vorn ragenden Vorsprünge 14 des Deckblechs 5b schmal sind und daher nur eine geringe Berührungsfläche mit dem Kammerblech 5 haben, wird die mögliche Wärmeleitung zwischen dem Kammerblech 5 und dem Deckblech 5b verringert. Dies führt zu einer Erhöhung der Wärmedämmwirkung.

Eine andere Maßnahme, die Wärmeabstrahlung an der Rückseite der Abschirmung zu verringern, besteht darin, an der Rückseite eine Verkleidung 15 anzubringen (Fig. 5), die zusätzlich zu dem Deckblech 5a bzw. 5b oder anstelle dieses Deckblechs unmittelbar an der Rückseite des Kammerblechs 5 angebracht werden kann. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel in Fig. 5 besteht diese Verkleidung 15 aus mehreren strukturierten, geprägten Folien. Um die Möglichkeit des Recycling zu erhalten, besteht auch diese Verkleidung 15 aus demselben Material wie das Reflektorblech 1 und das Kammerblech 5, vorzugsweise Aluminium.

Das in Fig. 6 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 nur dadurch, daß die Durchbrechungen 2 durch eine schalldurchlässige dünne Folie 16 verschlossen sind, die zwischen dem Reflektorblech und dem Kammerblech 5 als durchgehende Folie angeordnet ist. Es handelt sich dabei um eine dünne Aluminiumfolie oder um ein Aluminiumvlies.

Fig. 7 zeigt eine demgegenüber abgewandelte Ausführungsform, bei der die Folie 16 glatt an der Rückseite der ohne Rand ausgeführten Durchbrechungen 2 anliegt. In beiden Fällen bewirkt die Folie 16, daß die Kammern 4 gegen Schmutzeintritt verschlossen sind, wobei aber der Schall durch die dünne Folie 16 im wesentlichen unbehindert eintreten kann. Eine weitere Wirkung der Folie 16 besteht darin, daß sie die Wärmereflexion auf den Bereich der Durchbrechungen 2 ausdehnt. Durch den Verschluß der Kammern 4 wird auch deren Wärmedämmwirkung erhöht.

Bei der Ausführung nach Fig. 8 ist an der Rückseite einer gemäß Fig. 1 aufgebauten Abschirmung eine aus beispielsweise Aluminiumwolle, gegebenenfalls mit Aluminiumfolie bestehende wärme- und schalldämmende Schicht 18 angeordnet, die eine ähnliche Wirkung hat wie die Verkleidung 15 bei der Ausführung nach Fig. 5.

Eine weitere abgewandelte Ausführungsform ist in Fig. 9 dargestellt. Hierbei werden die Kammern 4 durch eine Wabenstruktur gebildet. Zwischen dem vorderen, mit den Durchbrechungen 2 versehenen Reflektorblech 1 und dem hinteren Kammerblech 5 erstrecken sich Trennwände 19, die die einzelnen Kammern 4 gegeneinander abschotten. Die Trennwände 19 können mit dem Reflektorblech 1 oder mit dem Kammerblech 5 einstückig ausgebildet sein, so daß ein Wabenmaterial entsteht, dessen Waben die Kammern 4 bilden.

Obwohl in diesem Zusammenhang bisher von "Blech" bzw. "Reflektorblechen" gesprochen wurde, ist darauf hinzuweisen, daß stattdessen auch Kunststoffe verwendet werden können, beispielsweise Formteile aus Polyimid sowie Folien und Vliese aus Polyimid. Auch hierbei wird aber darauf geachtet, daß alle Teile aus einem einheitlichen Werkstoff bestehen, damit die Recycling-Möglichkeit gegeben ist.

Claims (8)

1. Abschirmung von abgasführenden Teilen an einem Kraftfahrzeug, insbesondere von Auspuffleitungen, Auspufftöpfen und/oder Katalysatoren, gegenüber der Bodengruppe des Kraftfahrzeuges, mit einem die Abschirmungsvorderseite bildenden Reflektorblech, welches ein Raster von Durchbrechungen aufweist, und mit einer Schalldämmeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß an der Reflektorrückseite hinter jeder Durchbrechung (2) eine schallabsorbierende Kammer (4) angeordnet ist, wobei die schallabsorbierenden Kammern (4) durch napfförmige Vertiefungen eines an der Rückseite des Reflektorblechs befestigten Kammerblechs (5) gebildet werden, und daß die Abschirmung aus stoffeinheitlichem Blechmaterial besteht.

2. Abschirmung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reflektorblech (1) mit dem Kammerblech (5) durch Schweißen verbunden ist.

3. Abschirmung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reflektorblech (1) mit dem Kammerblech (5) durch mechanische Verbindungselemente (6) verbunden ist.

4. Abschirmung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reflektorblech (1) mit dem Kammerblech (5) durch mechanische Fügeverfahren verbunden ist.

5. Abschirmung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Reflektorblech (1) mit dem Kammerblech (5) durch Bördelung (12) an Durchbrechungen (2) verbunden ist, hinter denen durch ein Deckblech (5′) ebenfalls jeweils eine schallabsorbierende Kammer (4′) gebildet ist.

6. Abschirmung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Rückseite der Abschirmung eine Verkleidung (15, 18) angebracht ist.

7. Abschirmung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrechungen (2) mit einer schalldurchlässigen Folie (16) verschlossen sind.

8. Abschirmung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (4) durch eine Wabenstruktur des Reflektorblechs (1) oder des Kammerblechs (5) gebildet werden.