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Dokumentenidentifikation DE202007007453U1 30.08.2007
Titel Hitzeschild
Anmelder REINZ-Dichtungs-GmbH, 89233 Neu-Ulm, DE
Vertreter Patentanwälte Lang & Tomerius, 80336 München
DE-Aktenzeichen 202007007453
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 30.08.2007
Registration date 26.07.2007
Application date from patent application 25.05.2007
IPC-Hauptklasse F16L 59/02(2006.01)A, F, I, 20070525, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B21D 39/02(2006.01)A, L, I, 20070525, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Hitzeschild zum Abschirmen eines Gegenstandes gegen Hitze und/oder Schall mit wenigstens zwei Metalllagen. Am Außenrand und/oder an mindestens einer Durchgangsöffnung weist der Hitzeschild zumindest abschnittsweise Falze in beiden Metalllagen auf, wobei nur ein Falz denjenigen der anderen Lage umgreift.

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. Häufig besteht ein Hitzeschild aus zwei metallischen Lagen mit einer zwischen diesen angeordneten meist nichtmetallischen Isolationsschicht zur Verbesserung der Dämpfungseigenschaften. Die Isolationsschicht besteht beispielsweise aus Glimmer, temperaturbeständiger Pappe, anorganischen oder organischen Faserverbundmaterialien oder anderen geeigneten Dämmstoffen. Die metallischen Lagen bestehen üblicherweise aus Stahl, aluminiumplattiertem Stahl oder Aluminium.

Die beiden metallischen Lagen sind oftmals, so z.B. in der DE 91 07 484 so über einen Falz miteinander verbunden, 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. Beim Umbiegen des Überstandes wird dabei eine ggf. vorhandene Isolationsschicht zwischen den beiden metallischen Lagen festgehalten.

Hitzeschilde weisen in Abhängigkeit vom jeweiligen Einsatzfall eine starke dreidimensionale Verformung auf, die Spannungen im Hitzeschild zur Folge haben kann. Insbesondere der umgefalzte Randbereich weist in stark dreidimensional verformten Bereichen starke Spannungen auf, da die dreidimensionale Verformung üblicherweise erst nach dem Umfalzen des Randes erfolgt. Aufgrund der Vibrationen während des Betriebs können die Hitzeschilde insbesondere in den spannungsreichen Abschnitten beschädigt werden und Risse bilden, die bei fortlaufendem Betrieb oftmals weiter reißen, da die Hitzeschilde – auch im Hinblick auf die Material- und Gewichtseinsparung – so dünn wie möglich ausgelegt werden. Bei der dreidimensionalen Verformung der Hitzeschilde kommt es zudem häufig zu starker, oftmals nicht reproduzierbarer Faltenbildung, die die Reflexionseigenschaften der Hitzeschildoberfläche negativ beeinflusst. Der den Saum des mehrlagigen Hitzeschildes bildende Falz kann der Faltenbildung nur wenig entgegenwirken, da er durch das Zwischenfassen der weiteren Lage(n) einen relativ großen Spielraum aufweist.

Alternativ können die Metalllagen eines Hitzeschilds wie in der US 5,670,264 so verbunden werden, dass ihre Außenränder gemeinsam zusammengerollt werden. Hierbei besteht das Problem, dass die gerollte Verbindung unter Wärmeeinwirkung dazu neigt, sich von der dem Hitzeschild zugewandten Seite her zu öffnen, was unter langfristiger Belastung mit Wärme und Vibrationen letztlich dazu führen kann, dass sich die Rollverbindung öffnet.

Es bestand daher Bedarf an einem Hitzeschild, der bei möglichst geringem Materialverbrauch und geringem Gewicht dennoch möglichst stabil ist, nicht zur Rissbildung neigt und guten Schall- und Hitzeschutz bietet. Gleichzeitig muss der Hitzeschild so beschaffen sein, dass seine mindestens zwei metallischen Lagen an ihrer Außenkante und/oder am Rand einer Durchgangsöffnung zumindest abschnittsweise miteinander verbunden sind. Weiterhin soll eine unkontrollierte Faltenbildung vermieden werden.

Aufgabe der Erfindung ist es entsprechend, einen Hitzeschild anzugeben, der die obigen Nachteile nicht aufweist.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit dem Hitzeschild gemäß Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung betrifft also einen Hitzeschild zum Abschirmen eines Gegenstandes gegen Hitze und/oder Schall mit wenigstens zwei Metalllagen, bei dem die Außenränder und/oder die Ränder mindestens einer Durchgangsöffnung der beiden Metalllagen zumindest abschnittsweise einzeln so umgefaltet sind, dass der Falz einer ersten Metalllage, bestehend aus dem umgefalzten Bereich, dem Biegebereich sowie einem sich entsprechend dem umgefalzten Bereich ausdehnenden, an den Biegebereich anschließender Bereich des nicht-umgefalzten Abschnitts dieser Metalllage vom Falz – wiederum bestehend aus dem umgefalzten Bereich, dem Biegebereich sowie einem sich entsprechend dem umgefalzten Bereich ausdehnenden, an den Biegebereich anschließender Bereich des nicht-umgefalzten Abschnitts dieser Metalllage – der anderen, zweiten, Metalllage umfasst wird, wobei der Falz der ersten Metalllage den der zweiten Metalllage nicht umgreift. Der Begriff „Umfassen" ist hierbei so zu verstehen, dass der Falz vom anderen Falz an drei Seiten umgriffen wird, die freien Kanten der umgefalzten Bereiche müssen dabei aber nicht bündig miteinander abschließen, es ist vielmehr auch möglich, dass eine der Lagen gegen die andere zumindest abschnittsweise zurückgesetzt ist.

Der Falz der ersten Metalllage bildet also einen inneren Falz, der vom Falz der zweiten Metalllage, dem äußeren Falz, umgriffen wird. Der innere Falz ist unmittelbar auf sich zurück gebogen und zeichnet sich durch einen direkten Kontakt seines umgefalzten mit seinem nicht-umgefalzten Bereich aus. Im Biegebereich kann der Falz einen minimalen, bei der Umformung entstehenden Abstand zwischen dem umgefalzten und dem nicht-umgefalzten Bereich aufweisen. Die beiden Falze sind also unabhängig voneinander ausgebildet und nur ein Falz umgreift den anderen. Der innere Falz wirkt, da er unmittelbar auf sich zurückgefaltet ist, als Versteifungsfalz für den gesamten Hitzeschild, während der äußere Falz insbesondere für die permanente Verbindung des Lagenverbundes sorgt. Die Versteifung des Hitzeschildes durch den inneren Falz wirkt sich nicht nur vorteilhaft für die Dauerstabilität und Robustheit gegenüber Rissbildungen aus, sie lässt auch eine bessere Lenkung des Materials bei der dreidimensionalen Verformung des Hitzeschildes zu, wodurch eine regelmäßigere Optik erlangt und die unkontrollierte Faltenbildung deutlich reduziert wird. Aufgrund des direkten Kontakts zwischen seinem umgefalzten und seinem nicht-umgefalzten Bereich ist beim inneren Falz sichergestellt, dass sich dieser auch bei der dreidimensionalen Verformung nicht öffnet. Die Kombination der Falze hat weiterhin den Vorteil, dass selbst bei Ausdehnung und Zusammenziehen des Hitzeschildes die Falze nicht gemeinsam geöffnet werden können, so dass der Außenrand bzw. Rand der Öffnung geschlossen bleibt.

Dies ist besonders wichtig bei Hitzeschilden, die zwischen den beiden metallischen Lagen zumindest abschnittsweise noch eine Isolationsschicht aufweisen. Insbesondere bei Isolationsschichten auf Partikelbasis – meist aus expandiertem Glimmer oder Vermiculit – muss verhindert werden, dass diese Partikel über Öffnungen im Außenrand oder an Durchgangsöffnungen aus dem Hitzeschild austreten können. Auch bei flächigen Isolationsmaterialien sollte vermieden werden, dass diese der Hitzequelle unmittelbar ausgesetzt sind. Als flächige Isolationsmaterialien eignen sich insbesondere temperaturbeständige Faserpappe, aber auch Gewebe, Gewirke und/oder Gestricke aus temperaturbeständigen Fasern.

Üblicherweise reicht die Isolationsschicht maximal so weit an den Außenrand bzw. Rand einer Durchgangsöffnung eines Hitzeschildes, dass sie zumindest abschnittsweise in den Bereich der Falze hineinreicht, selber aber nicht umgefalzt wird. In einigen Fällen kann es zur besseren Fixierung der flächigen Isolationsschicht vorteilhaft sein, wenn beim Umfalzen des den anderen Falz umgreifenden Falzes die Isolationsschicht zumindest abschnittsweise dazwischengefasst und gemeinsam mit der metallischen Lage umgefalzt wird. Weiterhin ist es möglich, die Isolationsschicht nur so weit in Richtung der Außenkante oder Durchgangsöffnung des Hitzeschildes zu führen, dass die Isolationsschicht nur an eine virtuelle Linie heranreicht, die durch die weiter in die Fläche des Hitzeschildes hineinreichende freie Kante eines der beiden Falze definiert wird. Der Falzbereich wird dadurch nicht aufgedickt, nach entsprechender Umformung kann die Oberfläche des Hitzeschildes, auf der der umgefalzte Bereich des Hitzeschildes zu liegen kommt, eine über den gefalzten Bereich und den anschließenden Bereich der Oberfläche reichenden, ggf. eine Unebenheit im Übergangsbereich aufweisenden, aber ansonsten nahezu ebenen Bereich bilden. Gleichzeitig ist hierdurch die Querschnittsvergrößerung durch den Falz gegeben.

Die Isolationswirkung des Hitzeschildes kann bei Verzicht auf eine innere Lage aus Partikel- oder Fasermaterial auch dadurch verstärkt werden, dass zwischen den beiden äußeren Metalllagen eine Luftschicht verbleibt. Oftmals sind die metallischen Lagen hierbei so geformt und/oder oberflächenstrukturiert, dass sich in bestimmten Bereichen größere Luftpolster bilden können. Auch bei dieser Lösung muss eine sichere Verbindung zwischen den metallischen Lagen gewährleistet sein.

Grundsätzlich ist es bevorzugt, wenn der den anderen Falz umgreifende Falz um die gesamte Außenkante des Hitzeschilds umläuft. Weist der Hitzeschild an seinem Außenrand jedoch Auskragungen, beispielsweise für Befestigungsmittel, auf, so kann es vorteilhaft sein, wenn diese Bereiche nicht von einem Falz gesäumt sind. Dadurch können Spannungen im Hitzeschild und insbesondere im Falz vermindert werden, ein Aufspringen des Falzes wird vermieden. Der Verzicht auf den äußeren Falz in diesen Bereichen erlaubt eine breitere ebene Auflagefläche für z.B. Schraubenköpfe. Auch wenn der Falz nur partiell umläuft, ist es für die Robustheit des Hitzeschildes insbesondere gegen Rissbildung vorteilhaft, wenn ein möglichst hoher Anteil des Außenrandes umgefalzt ist, der Falz sollte einen Anteil von möglichst mindestens 60 %, bevorzugt mindestens 75 % und besonders bevorzugt mindestens 90 % des Außenrandes umlaufen. In den Fällen, in denen der äußere Falz nicht um die gesamte Außenkante des Hitzeschildes umläuft, wird durch Prägungen der entsprechenden Begrenzungslinien für die gegebenenfalls vorhandenen partikel- bzw. faserbasierte Isolationsschicht sichergestellt, dass die Isolationsschicht in dem für sie vorgesehenen Bereich verbleibt.

Der im Innern des anderen Falzes liegende Falz läuft in vielen Anwendungsfällen ebenfalls um die gesamte Außenkante des Hitzeschildes um. Dadurch wird sichergestellt, dass die stabilisierende Wirkung durch das unmittelbare Umfalzen über die gesamte Außenkante wirksam ist, was sehr wichtig für die Vermeidung von Rissen sein kann. Bei Hitzeschilden, bei denen nur bestimmte Abschnitte besonders rissgefährdet sind, kann es ausreichen, diese Bereiche mit einem inneren Falz zu versehen. Die Gesamtlänge des inneren Falzes ist somit vom individuellen Bauteil abhängig. Auch bei Auskragungen mit Außenradien kleiner 12 mm kann es notwendig sein, auf den inneren Falz zu verzichten, weil das durch den inneren Falz anfallende Material oftmals nicht kontrolliert verformt werden kann. Andererseits besteht bei Innenradien kleiner 12 mm beim Umlegen des inneren Falzes die Gefahr der Rissbildung, so dass auch hier bevorzugt auf den inneren Falz verzichtet wird.

Nicht nur für die Außenkanten eines Hitzeschildes, sondern auch für die Ränder einer Durchgangsöffnung kann die erfindungsgemäße Kombination zweier Falze zu einer Erhöhung der Dauerstabilität führen. Gleichzeitig kann die Verwendung der erfindungsgemäßen Falz-Kombination insbesondere auch bei Durchgangsöffnungen für Befestigungsmittel zu einer Aufdickung dieses Bereiches führen, was einen formstabileren Befestigungsbereich zur Folge hat. Weiterhin ist eine Verwendung der Falz-Kombination an Durchgangsöffnungen für durch den Hitzeschild reichende Bauteile, wie etwa Lambda-Sonden, möglich. Daneben ist auch die Begrenzung von bauraumbedingten Durchbrüchen möglich. Wird die Falz-Kombination an Durchgangsöffnungen verwendet, so läuft sie üblicherweise um deren gesamten Rand um. Bei nicht kreisrunden Durchgangsöffnungen kann hiervon in Bereichen mit besonders kleinen Radien abgewichen werden. Die Falzbreite kann insbesondere entlang der Außenkante variieren.

Üblicherweise weisen beide Falze eine Breite von 1 bis 6 mm, bevorzugt 3,0 bis 4,5 mm, auf. Abweichend kann, wie bereits beschrieben, mindestens einer der Falze abschnittsweise nicht vorhanden sein. Ebenso ist es möglich, Abschnitte des Außenrandes des Hitzeschildes insbesondere für Befestigungszwecke, so zu gestalten, dass sich eine abweichende Breite der Falze ergibt. So kann insbesondere der innere Falz in den Abschnitten weiter in das Innere des Hitzeschildes zurückreichen als der äußere Falz, in denen Befestigungslaschen oder Aufnahmebereiche für Befestigungsclips vorhanden sind, die freie in das Hitzeschild zurückreichende Kante des äußeren Bördels kann hierbei als Widerhaken für den Clip dienen. Während die Befestigungslaschen oftmals auskragen, verlaufen die Aufnahmebereiche für Befestigungsclips vorzugsweise bündig mit dem restlichen Außenrand des Hitzeschildes. Die Aufdickung durch den Falz (die Falze) sorgt bei der Befestigung eines Clips für eine höhere Vorspannung. Um eine optimale Befestigung zu erreichen, beträgt die Breite des Falzes in diesem Bereich bis zu 40 mm, bevorzugt bis zu 25 mm und besonders bevorzugt bis zu 15 mm. Der innere Falz kann dabei unterschiedlich gestaltet sein. Liegt der Befestigungspunkt ausreichend weit entfernt vom Außenrand des Hitzeschildes, kann er in seiner sonstigen Breite weiterlaufen, dabei entsteht am Hitzeschild-Außenrand aber eine kleine Stufe. Daher ist es bevorzugt, wenn auch der innere Falz über den Befestigungspunkt reicht. Die Kanten der beiden Falze können dabei bündig, aber auch leicht gegeneinander versetzt angeordnet sein.

Die äußeren Lagen des Hitzeschildes bestehen üblicherweise aus metallischen Werkstoffen, insbesondere aus Stählen oder Aluminium(-legierungen). 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. Die äußeren Lagen des Hitzeschildes weisen üblicherweise eine Dicke von 0,15 bis 0,6 mm, bevorzugt 0,25 bis 0,4 mm, auf. Es ist dabei von der jeweiligen Anwendung abhängig, ob gleiche Blechstärken oder unterschiedliche Blechstärken für beide Lagen gewählt werden. 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 möglichst regelmäßige und reproduzierbare Faltengebung möglich ist. Für das Gleichgewicht zwischen Elastizität und Steifigkeit hat es sich als vorteilhaft gezeigt, den inneren Falz aus dünnerem Material als den äußeren Falz herzustellen.

Der erfindungsgemäße Hitzeschild kann aus einem einzigen Teil oder mehreren Teilen bestehen, im letzteren Fall können die verschiedenen Teile insbesondere über Schraub- und Steckverbindungen miteinander befestigt werden. Steckverbindungen werden dabei häufig unter Zuhilfenahme von Clipsen realisiert, für deren Befestigung das Vorhandensein von Falzen am Außenrand insofern vorteilhaft ist, als die Aufdickung durch die umgefalzten Bereiche zu einer Erhöhung der Vorspannung und dadurch zu einer stabileren Verbindung führt. Bei aus mehreren Teilen gebildeten Hitzeschilden kann es, je nach individueller Gestaltung, ausreichend sein, wenn nur ein einzelnes Teil die erfindungsgemäße Falzkombination aufweist. Der erfindungsgemäße Hitzeschild wird üblicherweise im Bereich von Verbrennungsmotor und Abgasstrang in Kraftfahrzeugen verwendet. Der Hitzeschild kann dabei zum Abschirmen des Abgaskrümmers, des Turboladers sowie von Anbauteilen wie Katalysator, Vorkatalysator, Partikelfilter oder sonstiger Komponenten eingesetzt werden.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. Diese Zeichnungen dienen ausschließlich der Illustration bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung, ohne dass die Erfindung auf diese beschränkt wäre. Gleiche Teile sind in den Zeichnungen mit gleichen Bezugszeichen versehen.

In den Figuren zeigen schematisch:

1 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Hitzeschild,

2-a einen Ausschnitt des Hitzeschilds im Bereich der Außenkante entsprechend dem Ausschnitt X der 1,

2-b einen Schnitt entlang der Linie A-A der 2-a,

3-a und 3-b jeweils einen Ausschnitt eines Hitzeschilds mit einer Durchgangsöffnung in der Nähe der Außenkante,

3-c einen Schnitt entlang der Linie B-B der 3-a bzw. B'-B' der 3-b,

4-a bis 4-g Schnitte durch Falzbereiche erfindungsgemäßer Hitzeschilde in sieben verschiedenen Ausführungsformen.

1 zeigt einen erfindungsgemäßen Hitzeschild (1) in einer sattelförmigen Ausführung. Die metallische Lage (2) befindet sich auf der konvexen Außenseite des Hitzeschilds (1) und wird an ihrem Außenrand abschnittsweise vom Falz (8) der metallischen Lage (3) umfasst. Der umgefalzte Bereich des Falzes (4) der Lage (2) ist der konkaven Seite des Hitzeschildes zugewandt und wird von der metallischen Lage (3) abgedeckt. In der dargestellten Ausführungsform sind die Falze (4, 8) so ausgebildet, dass ihre umgefalzten Bereiche in den Bereichen der Außenkante (15) des Hitzeschildes (1), in denen sie beide vorhanden sind, mit gleicher Breite ausgeführt sind, so dass der Rand beider Falze (4, 8) überwiegend durch dieselbe gestrichelten Linie begrenzt wird. Nur in zwei Bereichen unterbricht der Falz (8), so dass von den Falzen (4, 8) nur der innere Falz (4) an die Außenkante (15) heranreicht: in der Nähe der Durchgangsöffnung (14), die als solche wiederum von Falzen (4) und (8) umgeben ist, sowie in einem stark gekrümmten Bereich des Außenrandes, in 1 am rechten unteren Rand des Hitzeschildes (1). Mit X und X' sind Ausschnitte des Außenrands (15) bzw. am Rand der Durchgangsöffnung (14) bezeichnet, die im Folgenden im Detail betrachtet werden.

In 2-a wird der Bereich X des Hitzeschilds (1) aus 1 im Detail dargestellt. Im Bereich der Außenkante (15) laufen beide Falze (4, 8) durch den gesamten dargestellten Abschnitt. 2-b zeigt nun einen Schnitt entlang der Linie A-A aus 2-a. Die oben liegende metallische Lage (2) weist einen Falz (4) auf, der aus nicht-umgefalztem Bereich (7), sich daran anschließendem Biegebereich (5) und sich weiter anschließendem umgefalzten Bereich (6) besteht. Der umgefalzte Bereich (6) und der nicht-umgefalzte Bereich (7) kommen direkt aufeinander zu liegen und weisen selbst im unmittelbar an den Biegebereich (5) anschließenden Bereich keinen Spalt zwischen einander auf. Dieser unmittelbare Kontakt der beiden metallischen Bereiche sorgt für eine ausreichende Elastizität bei der dreidimensionalen Verformung des Hitzeschildes und garantiert zugleich die Robustheit des verformten Hitzeschildes gegen Rissbildung.

In der metallischen Lage (3) wird der Falz (8) aus der Abfolge von nicht-umgefalztem Bereich (11), Biegebereich (9) und umgefalztem Bereich (10) gebildet. Der gesamte innere Falz (4) wird vom äußeren Falz (8) umschlossen. Weiter liegt zwischen dem nicht-umgefalzten Bereich (7) der Lage (2) und dem nicht-umgefalzten Bereich (11) der Lage (3) eine Isolationsschicht (12), die aber nur bis zum Biegebereich (9) der Lage (3) reicht, also nicht umgefalzt wird. Der Falz (8) säumt die Außenkante (15) des Hitzeschildes. Die freien Kanten der umgefalzten Bereiche (6, 10) der Falze (4, 8) liegen bündig übereinander.

Die Bereiche X und X' aus 1 unterscheiden sich nur dadurch, dass der Krümmungsradius der Kante der Durchgangsöffnung (14) deutlich stärker gekrümmt ist als die Außenkante des Hitzeschildes, ein Schnitt durch den gefalzten Bereich um die Durchgangsöffnung (14) aus 1 entspräche der Schnittdarstellung in 2-b. Die Falzungen um die Durchgangsöffnung bewirken nicht nur eine Verfestigung des Randes der Durchgangsöffnung, sondern bringen auch eine Verdickung des entsprechenden Bereiches des Hitzeschildes mit sich, so dass sie insbesondere für Befestigungsöffnungen vorteilhaft sind.

3-a und 3-b demonstrieren eine andere Variante der Verstärkung von Durchgangsöffnungen. Hier erfolgt die Ausbildung der Falze (4, 8) nicht unmittelbar an der Durchgangsöffnung, sondern es wird in beiden Lagen (2, 3) im Bereich der Durchgangsöffnung (13) eine auskragende Lasche so entlang der Außenkante des Hitzeschildes umgefaltet, dass die Lasche den Bereich der Durchgangsöffnung abdeckt und über sie übersteht. Üblicherweise werden hierzu zunächst die Falze in beiden Lagen eingebracht und bei Einbringung des äußeren Falzes auch die Lagen verbunden. Erst danach wird die Durchgangsöffnung durch die nicht-umgefalzten (7, 11) und umgefalzzen (6, 10) Bereiche der Lagen (2, 3) hindurch gestanzt. 3-a und 3-b unterscheiden sich dadurch, dass der äußere Falz (8) nicht um den gesamten Außenrand (15) des Hitzeschildes (1) umläuft, sondern in 3-b nur im Bereich der Lasche ausgebildet ist. Der innere Falz (4) läuft in beiden Varianten entlang des gesamten Außenrandes (15).

Im Schnitt durch die Linie B-B aus 3-a bzw. B'-B' aus 3-b, der senkrecht von der Außenkante 15 des Hitzeschildes durch die Durchgangsöffnung 13 verläuft, ist allerdings kein Unterschied zwischen den beiden Ausführungsformen nach 3-a bzw. 3-b zu erkennen. Dies ist in 3-c dargestellt, aus der hervorgeht, dass sich sowohl die jeweiligen nicht-umgefalzten (7, 11) und umgefalzten (6, 10) Bereiche der Lagen (2, 3) als auch die Isolationsschicht (12) jeweils auf beiden Seiten der Durchgangsöffnung (13) erstrecken. Abgesehen von der größeren Breite der Falze und der Durchbrechung durch die Durchgangsöffnung (13) entspricht der Aufbau dem Schnitt aus 2-b.

4-a bis 4-g zeigen sieben verschiedene Varianten zum Aufbau des gefalzten Randbereichs des Hitzeschilds vergleichbar zu 2-b. Die Ausführungsbeispiele nach 4-a und 4-b unterscheiden sich von dem der 2-b dadurch, dass die Kanten der umgefalzten Bereiche (6, 10) nicht bündig abschließen. Während in 4-a der umgefalzte Bereich (10) des äußeren Falzes (8) weiter in den inneren Bereich des Hitzeschildes (1) zurückragt, ist die Situation in 4-b gerade umgekehrt, hier reicht der umgefalzte Bereich (6) des inneren Falzes (4) weiter zurück als der umgefalzte Bereich (10). Sowohl für Außenkanten (15) von Hitzeschilden als auch für Ränder von Durchgangsöffnungen (14) können alle drei Varianten – bündig, längerer äußerer umgefalzter Bereich und längerer innerer umgefalzter Bereich – eingesetzt werden. Während bei Durchgangsöffnungen (14) bevorzugt eine einzige der drei Varianten entlang des gesamten Randes eingesetzt wird, kann es bei Außenkanten vorteilhaft sein, wenn die Breite der umgefalzten Bereiche entlang der Außenkante variiert. Die Breitenverhältnisse werden dabei in Abhängigkeit von den Spannungsverhältnissen bei der dreidimensionalen Verformung und im fertigen Teil gestaltet. Oftmals wird dabei eine konstante Breite des umgefalzten Bereiches (6) mit einer entlang der Außenkante variierenden Breite des umgefalzten Bereiches (10) kombiniert.

Die Ausführungsformen nach 4-c und 4-d unterscheiden sich von der nach 2-b dadurch, dass in 4-c vollständig auf eine Isolationsschicht 12 verzichtet wird. Anstelle einer partikel- oder faserbasierten Isolationsschicht weist der Hitzeschild 1 nach 4-d nur ein Luftpolster als Isolationsschicht 12 auf. Dabei ist es bevorzugt, wenn der Hitzeschild so ausgeführt ist, dass das Luftpolster im Bereich der Falze (4, 8) eine konstante Dicke aufweist. In anderen Bereichen kann der Luftspalt in seiner Höhe variieren, ebenso ist eine Strukturprägung der Metalllagen möglich.

In 4-e ist schließlich ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem nicht nur die metallischen Lagen (2, 3), sondern auch die Isolationsschicht (12) umgefalzt ist. Der Falz (16) der Isolationsschicht (12) liegt dabei zwischen den Falzen (4, 8) der metallischen Lagen. Diese Ausführungsform lässt sich nur mit einer faserbasierten Isolationsschicht realisieren und ist generell zumindest für eine umlaufende Gestaltung nicht bevorzugt. Es ist auch möglich, dass die Isolationsschicht nur abschnittsweise mit umgefalzt wird.

In 4-f reicht die Isolationsschicht (12) nur so weit in Richtung der Außenkante des Hitzeschildes, dass die Lage (2) im Anschluss an die Außenkante der Isolationsschicht (12) eine Stufe aufweist, wodurch die Lage (2) im nicht-umgefalzten Bereich (7) zur Auflage auf der Lage (3) kommt. Die umgefalzten Bereiche (6, 10) stehen damit im Vergleich zur Ausführungsform aus 2-b nicht so weit über die sonstige Oberfläche des Hitzeschildes über. Durch entsprechende Wahl der Materialstärken der Lagen (2, 3) im Verhältnis zur Dicke der Isolationsschicht (12) kann sogar erreicht werden, dass der Bereich der Falze dieselbe Höhe aufweist wie die übrige Hitzeschildfläche.

4-g zeigt ein nur in Ausnahmefällen gewähltes Ausführungsbeispiel, bei dem die Isolationsschicht (12) auf der Lage (3) abgewandten Seite der Lage (2) aufliegt. Im Bereich der Falze (4, 8) wird die Isolationsschicht von beiden Falzen (4, 8) umgriffen. Diese Ausführungsform ist schon deshalb nicht bevorzugt, weil der innere Falz (4) nicht unmittelbar auf sich selbst zurückgefaltet ist und somit ohne den Vorteil des direkten Kontaktes zwischen umgefalztem und nicht-umgefalztem Abschnitt auskommen muss.

Die Ausführungsformen der Falzkombinationen nach 4-a bis 4-g lassen sich prinzipiell auch umlaufend an den Kanten von Durchgangsöffnungen (14) einsetzen. Eine Verwendung der Falzkombinationen nach 4-a bis 4-c und 4-e bis 4-g für die Umgebung einer kantennahen Durchgangsöffnung (13) unter Verwendung von abschnittsweise verbreiterten Falzen vergleichbar mit 3-a bis 3-c ist ebenfalls ohne besondere Maßnahmen möglich. Bei beiden Arten der Falzbildung im Bereich von Durchgangsöffnungen muss jedoch darauf geachtet werden, dass der Hitzeschild im Auflagebereich der Befestigungsmittel, z.B. der Schraubenköpfe oder zugehöriger Unterlegscheiben, eine konstante Dicke aufweist.


Anspruch[de]
Hitzeschild (1) zum Abschirmen eines Gegenstandes gegen Hitze und/oder Schall mit wenigstens zwei Metalllagen (2, 3), wobei die Außenränder (15) und/oder Ränder von Durchgangsöffnungen (14) der zwei Metalllagen (2, 3) zumindest abschnittsweise einzeln so umgefaltet sind, dass ein in einer ersten Metalllage (2) gebildeter erster Falz (4) von einem in einer zweiten Metalllage (3) gebildeten zweiten Falz (8) umfasst wird und wobei der erste Falz (4) den zweiten Falz (8) nicht umgreift. Hitzeschild (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, worin der Hitzeschild zwischen den wenigstens zwei Metalllagen (2, 3) zumindest abschnittsweise eine Isolationsschicht (12) aufweist. Hitzeschild (1) nach Anspruch 2, worin die Isolationsschicht (12) nicht in den Bereich zwischen dem umgefalzten Bereich (6) des ersten Falzes (4) und dem umgefalzten Bereich (10) des zweiten Falzes (8) reicht. Hitzeschild (1) nach Anspruch 2, worin die Isolationsschicht (8) in den Bereich zwischen dem umgefalzten Bereich (6) des ersten Falzes (4) und dem umgefalzten Bereich (10) des zweiten Falzes (8) reicht. Hitzeschild (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin der zweite Falz (8) entlang der gesamten Außenkante (15) des Hitzeschilds (1) umläuft. Hitzeschild (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin der zweite Falz (8) derart abschnittsweise entlang der Außenkante (15) des Hitzeschilds verläuft, dass seine Gesamtlänge mindestens 60 %, bevorzugt mindestens 75 %, und besonders bevorzugt mindestens 90 % der Außenkantenlänge (15) des Hitzeschilds entspricht. Hitzeschild (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin der erste Falz (4) zumindest partiell und insbesondere entlang der gesamten Außenkante (15) des Hitzeschilds (1) umläuft. Hitzeschild (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin die Durchgangsöffnung (14) eine Durchgangsöffnung für ein Befestigungsmittel ist. Hitzeschild (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 8, worin die Falze (4, 8) entlang der gesamten Länge des Randes der Durchgangsöffnung (14) verlaufen. Hitzeschild (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin der erste Falz (4) und/oder der zweite Falz (8) eine Breite von 1 bis 6 mm, bevorzugt 3,0 bis 4,5 mm, aufweist. Hitzeschild (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welcher im Bereich des Falzes (4) mindestens eine Durchgangsöffnung (13) aufweist. Hitzeschild (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, worin der zweite Falz (8) einen Durchgang für die Durchgangsöffnung (13) aufweist. Hitzeschild (1) nach einem der Ansprüche 11 oder 12, worin die Durchgangsöffnung (13) eine Durchgangsöffnung für ein Befestigungsmittel ist. Hitzeschild (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin im Bereich der Außenkante (15) Befestigungslaschen (16) und/oder Befestigungsclips vorhanden sind. Hitzeschild (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, worin der erste Falz (4) und/oder der zweite Falz (8) im Bereich Durchgangsöffnung (13), der Befestigungslasche (16) und/oder der Befestigungsclips eine Breite bis zu 40 mm, bevorzugt bis zu 25 mm und besonders bevorzugt bis zu 15 mm aufweist. Hitzeschild (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, worin die Isolationsschicht (12) aus einer Partikelisolation besteht. Hitzeschild (1) nach Anspruch 16, worin die Partikelisolation (12) Glimmer oder Vermiculit enthält. Hitzeschild (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, worin die Isolationsschicht (12) aus einem Fasermaterial, insbesondere aus einer temperaturbeständigen Faserpappe, einem Gewebe, Gewirk und/oder Gestrick, besteht. Hitzeschild (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die wenigstens zwei Metalllagen (2, 3) aus Stahl, insbesondere aus nickelreichem Stahl, aluminiumplattiertem Stahl, Edelstahl oder Aluminium, bestehen. Hitzeschild (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die wenigstens zwei Metalllagen (2, 3) eine Dicke zwischen 0,15 und 0,6 mm, bevorzugt 0,25 und 0,40 mm, aufweisen. Hitzeschild (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die erste Metalllage (2) eine geringere Dicke aufweist als die zweite Metalllage (3).






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