DE19939482A1 - Hitzeschild für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Abstract

Ein Hitzeschild (3) für Kraftfahrzeuge dient zur Abschirmung von abgasführenden Teilen (1) und zur Schallabsorbtion. Der Hitzeschild (3) ist als mikroperforiertes Blechteil mit Lochdruchmessern von weniger als 1,5 mm ausgeführt. Zwischen dem Hitzeschild (3) und der benachbarten Wand (2) besteht ein Hohlraum (6), der in unterschiedlichen Bereichen des Hitzeschilds (3) unterschiedlich breit ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Hitzeschild für Kraftfahrzeuge zur Abschirmung von abgasführenden Teilen von Kraftfahrzeu­ gen, bestehend aus einem Blechformteil, das mindestens teilweise mit einer Lochung versehen ist.

Derartige Hitzeschilde dienen dazu, die Wärmeabstrahlung von abgasführenden Teilen von Kraftfahrzeugen, insbesondere des Abgasstrangs, von einer benachbarten Karosseriewand, beispielsweise einem Bodenblech der Bodengruppe des Kraftfahrzeugs fernzuhalten. Diese Wärmeabschirmwirkung ist am stärksten, wenn der Hitzeschild als ungelochtes Blechform­ teil ausgeführt wird.

In den meisten Einsatzfällen wird aber die zusätzliche Forderung erhoben, daß die Hitzeschilde auch den von den abgasführenden Teilen ausgehenden Schall möglichst wirksam absorbieren soll. Die hierbei zur Schallabsorption eingesetz­ ten Schallabsorber sind auf der dem abgasführenden Teil abgekehrten Rückseite des Hitzeschildes angeordnet. Hierfür sind unterschiedliche Ausführungsformen bekannt, beispiels­ weise mehrere Metallfolienlagen mit speziellen Strukturen oder Kombinationen mit Gestrick-Geflecht oder Streckmetall oder auch anorganische Absorbermassen. Um diese Schallabsor­ ber wirksam werden zu lassen, ist es erforderlich, eine schalldurchlässige Verbindung zur Vorderseite des Hitzeschil­ des herzustellen, auf der das abgasführende Teil angeordnet ist. Deshalb wird der bekannte Hitzeschild mit einer Lochung versehen. Eine ausreichende Schallkoppelung wird aber nur erreicht, wenn die Lochfläche ausreichend groß ist. Üblicherweise müssen mehr als 25% der Fläche gelocht sein. Die Löcher werden mit einem Durchmesser von 2,5-5 mm ausgeführt.

Um eine ausreichende Wärmeabschirmwirkung aufrechtzuerhalten und das Eindringen der Wärme durch die Löcher zu verhindern, ist es bekannt, die Löcher mit einer schalldurchlässigen Aluminiumfolie abzudecken. Nachteilig ist hierbei aber, daß die Wärmeabschirmwirkung im Bereich der mit Aluminiumfolie abgedeckten Löcher erheblich verringert ist.

Ein weiterer, wesentlicher Nachteil dieser bekannten Hitzeschilde, die gleichzeitig eine schallabsorbierende Wirkung aufweisen, besteht darin, daß sie verhältnismäßig schwer sind und der Herstellungsaufwand wegen des mehrschich­ tigen Aufbaus hoch ist. Deshalb sind auch die Herstellungsko­ sten verhältnismäßig hoch.

Es ist auch bekannt, zur Schallabsorption von Hitzeschilden auf der Rückseite des gelochten Blechformteils Helmholtzreso­ natoren anzuordnen. Die Herstellung und der Materialaufwand sind auch hierbei verhältnismäßig hoch. Der für die Helmholtzresonatoren erforderliche Platzaufwand, insbesondere bei der Auslegung für niedrige Frequenzen, ist hoch; der erforderliche Platz steht in vielen Fällen am Kraftfahrzeug nicht zur Verfügung.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Hitzeschild der eingangs genannten Gattung so auszubilden, daß ohne spürbare Beeinträchtigung der Wärmeabschirmwirkung und ohne zusätzli­ chen Platzbedarf eine sehr wirksame Schallabsorption erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Hitzeschild als mikroperforiertes Blechformteil mit Lochdurchmessern von weniger als 1,5 mm, vorzugsweise weniger als 0,7 mm ausgeführt ist und daß zwischen dem Hitzeschild und der benachbarten Karosseriewand ein Hohlraum besteht.

Die Ausführung der Lochung als Mikroperforation mit sehr geringen Lochgrößen führt dazu, daß die Wärmeabschirmwirkung des Hitzeschildes gegenüber einer ungelochten Ausführung nur sehr wenig und daher für die Praxis nicht spürbar beeinträch­ tigt wird. Zugleich bildet der Hitzeschild aber einen mikroperforierten Schallabsorber hoher Wirksamkeit. Die Schallabsorption erfolgt dadurch, daß die zwischen der Vorderseite des Hitzeschildes und dem Hohlraum an der Rückseite schwingende Luftmasse in den sehr kleinen Löchern durch Scherkräfte so stark bedämpft wird, daß eine breitban­ dige Schallabsorption erreicht wird. Die Anordnung von Schallabsorptionselementen hinter dem Hitzeschild entfällt damit völlig; dieser Raum an der Rückseite des Hitzeschildes verbleibt als Hohlraum.

Eine für die Herstellung aufwendige Abdeckung der Lochung mit Metallfolie entfällt ebenfalls, da durch die geringe Lochfläche nur sehr wenig Wärme durch den Hitzeschild hindurchdringt.

Die Verwendung mikroperforierter Platten als breitbandige Schallabsorber ist an sich bekannt (DE-GM G 93 20 543.0). Dieser bekannte Schallabsorber besteht aber aus mehreren dünnen, völlig ebenen Platten, die auf einem starren Rahmen befestigt sind. Der mehrschichtige, komplexe Aufbau schließt die Anwendung bei räumlich geformten Hitzeschilden aus.

Der für als mikroperforierte Platte ausgeführte Schallabsor­ ber erforderliche Resonanzraum auf der Rückseite der mikroperforierten Platte kann beim erfindungsgemäßen Hitzeschild durch den ohnehin zwischen dem Hitzeschild und der benachbarten Karosseriewand vorhandenen Raum gebildet werden, der - da kein gesondertes Schallabsorptionselement in diesem Bereich erforderlich ist - als luftgefüllter Hohlraum zur Verfügung steht. Damit entfällt die bei Schallabsorbern mit mikroperforierten Platten notwendige gesonderte Rückwand.

Insgesamt stellt der so beschaffene Hitzeschild ein einstückiges Blechformteil dar, das die hohe Wärmeabschirm­ wirkung eines ungelochten Blechformteils nahezu uneinge­ schränkt beibehält, dabei aber zugleich einen breitbandigen, sehr wirksamen Schallabsorber bildet, ohne daß hierfür ein zusätzliches Schallabsorptionselement vorgesehen werden müßte.

Gegenüber Hitzeschilden mit auf der Rückseite angeordneten Schallabsorptionselementen ergeben sich die Vorteile des wesentlich geringeren Gewichts und der Verringerung des Fertigungsaufwands, weil die Anbringung zusätzlicher Schichten, Folien oder sonstiger Schallabsorptionselemente oder Resonatoren entfällt.

Auch bei der Auslegung des breitbandigen Schallabsorbers für die beim Kraftfahrzeug im besonderen Maße auftretenden niedrigen Frequenzen ist der Platzbedarf für den auf der Rückseite des Blechformteils vorzusehenden Hohlraum verhältnismäßig gering. Dadurch kann der Hitzeschild verhältnismäßig nahe an der abzuschirmenden Karosseriewand angeordnet werden.

Die für Schallabsorber mit mikroperforierten Platten entwickelten Berechnungsmethoden ermöglichen es, mit geringem Aufwand verhältnismäßig genau die Schallabsorptionswirkung vorherzubestimmen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der zwischen dem Hitzeschild und der benachbarten Wand bestehende Hohlraum unterschiedlich breit ist. Durch diese Gegebenheit, die auf Grund der üblichen Formgestaltung von Karosseriewandabschnitten im Kraftfahr­ zeugbau und/oder durch geeignete Formgestaltung des Hitzeschildes in einfacher Weise hergestellt werden kann, kann die Schallabsorptionswirkung insbesondere auch hinsichtlich ihrer Bandbreite und ganz besonders hinsichtlich der Absorptionswirkung für niedrige Frequenzen, mit sehr einfachen Mitteln beeinflußt und an den jeweiligen Anwen­ dungsfall angepaßt werden.

Weitere, fertigungstechnisch besonders einfach zu beherr­ schende Maßnahmen zur gezielten Beeinflussung der Schallab­ sorbtionswirkung bestehen darin, daß die Lochdurchmesser, die Lochabstände und/oder die Lochanordnungsmuster der Lochung in unterschiedlichen Bereichen des Hitzeschilds unterschiedlich sind. Dadurch läßt sich einerseits die Wärmeabschirmwirkung, andererseits aber auch die Schallabsorptionswirkung in einzelnen Bereichen in der jeweils gewünschten Weise beeinflussen.

Beispielsweise kann der Hitzeschild in seinem unmittelbar über dem abgasführenden Teil angeordneten Bereich ohne Lochung ausgeführt sein, wenn in diesem Bereich eine völlig uneingeschränkte Wärmeabschirmwirkung erwünscht ist.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigt:

Fig. 1 in einem senkrechten Schnitt einen Hitzeschild zwischen einem abgasführenden Teil und einer Karosseriewand eines Kraftfahrzeugs,

Fig. 2-9 in vereinfachter Darstellungsweise unterschiedliche Ausführungsformen der Lochung des Hitzeschilds und

Fig. 10 in einem Schnitt entsprechend der Fig. 1 eine demgegenüber abgeänderte Ausführung.

Wie in Fig. 1 dargestellt, ist ein abgasführendes Teil, beispielsweise ein Abgasstrang 1 eines Kraftfahrzeugs gegenüber einer benachbarten Karosseriewand 2, beim dargestellten Beispiel einem Abschnitt der Bodenwand eines Kraftfahrzeugs, durch einen Hitzeschild 3 abgeschirmt, der an seinen Rändern an der Karosseriewand 2 befestigt ist.

Der Hitzeschild 3 besteht beispielsweise aus Aluminium und ist ein Blechformteil, das mindestens in Teilbereichen mit einer Lochung 4 versehen ist. Die Lochung 4 ist als Mikroperforation ausgeführt. Ihre Löcher 5 weisen Lochdurch­ messer von beispielsweise 0,7 mm auf.

Zwischen dem Hitzeschild 3 und der benachbarten Karosserie­ wand 2 besteht ein Hohlraum 6, dessen Breite B, die durch den Abstand zwischen dem Hitzeschild 3 und der Karosseriewand 2 bestimmt wird, unterschiedlich ist. Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann der Hohlraum 6 auch seitlich und/oder vorn und hinten offen sein.

Der als Blechformteil ausgebildete Hitzeschild 5 bewirkt eine weitestgehende Wärmeabschirmung zwischen dem Abgasstrang 1 und der Karosseriewand 2. Wegen der Lochung 4 bildet der Hitzeschild 3 einen mikroperforierten Schallabsorber. Die Schwingungen der Luftmasse werden in den sehr kleinen Löchern 5 so stark bedämpft, daß eine sehr breitbandige Schallabsorb­ tionswirkung erzielt wird.

Die in unterschiedlichen Bereichen des Hitzeschildes 3 unterschiedliche Breite B des Hohlraums 6 führt zu einer besonders großen Bandbreite der Absorptionswirkung.

In den Fig. 2-5 sind bei gleichmäßiger Verteilung der Löcher 5 unterschiedliche Lochanordnungsmuster und unterschiedliche Lochabstände der Lochung 4 dargestellt.

In den Fig. 6-9 ist gezeigt, daß in unterschiedlichen Bereichen des Hitzeschilds 3 unterschiedliche Ausführungen der Lochung 4 möglich sind, um in diesen unterschiedlichen Bereichen einerseits die Wärmeabschirmwirkung, andererseits aber insbesondere die Schallabsorptionswirkung unterschied­ lich zu gestalten.

So ist in Fig. 6 eine kontinuierliche Veränderung der Lochabstände zu erkennen. Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbei­ spiel, bei dem über den Abgasstrang 1 ein ungelochter Bereich des Hitzeschilds 3 vorgesehen ist, während seine übrigen Bereiche eine beispielsweise gleichmäßige Lochanordnung zeigen. Auch im Bereich von Haltepunkten und Falzungen kann die Lochung weggelassen werden.

Beim Beispiel nach Fig. 8 sind am Hitzeschild 3 zwei unterschiedliche Lochanordnungsmuster mit unterschiedlichen Lochabständen gewählt. Beim Beispiel nach Fig. 9 ist gezeigt, daß in der Nähe des Abgasstrangs 1 auf jegliche Lochung vollständig verzichtet wurde, um die Wärmeabschirmung in diesem Bereich unbeeinträchtigt zu lassen, während beider­ seits des Abgasstrangs 1 unterschiedliche Lochanordnungsmu­ ster mit unterschiedlichen Lochabständen vorgesehen wurden, um unterschiedliche Frequenzen zu dämpfen.

Bei den in den Fig. 2-9 gezeigten Ausführungsbeispielen wurde der Hitzeschild 3 nur schematisch dargestellt. Es versteht sich, daß es sich hierbei üblicherweise um ein räumlich verformtes Blechformteil handelt.

Die gewählten Lochgrößen können bei allen dargestellten Ausführungsbeispielen im gesamten Hitzeschild 3 gleichblei­ bend oder unterschiedlich gewählt werden. Dadurch ist eine gezielte Beeinflussung der Schalldämpfung für unterschiedli­ che Frequenzen möglich.

Fig. 10 zeigt in einer Schnittdarstellung entsprechend der Fig. 1 zusätzlich zu dem beschriebenen Hitzeschild 5 einen unterhalb des Abgasstrangs 1 angeordneten weiteren Hitze­ schild 57 der eine Wärmeabstrahlung des Abgasstrangs 1 nach unten verhindert. Damit wird ausgeschlossen, daß Material, das sich unter dem Fahrzeugboden befindet, beispielsweise Laub oder trockenes Gras, durch die vom Abgasstrang 1 abgestrahlte Wärme entzündet wird.

Zugleich erfolgt auch im Bereich dieses zusätzlichen Hitzeschildes 3' eine Schallabsorption. Zu diesem Zweck ist an der Rückseite des Hitzeschildes 3', d. h. an der Fahrzeug­ unterseite, eine Wand 2' im Abstand zum Hitzeschild 3' angeordnet. Dazwischen ist ein Hohlraum 3' gebildet. Der Hitzeschild 3' ist in der schon beschriebenen Weise mit einer als Mikroperforation ausgebildeten Lochung 4' versehen, deren Löcher 5' beispielsweise einen Durchmesser von ebenfalls 0,7 mm haben.

Der Hitzeschild 3' ist an der Unterseite des Abgasstrangs 1 befestigt, beispielsweise durch Nietung oder Verschraubung. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Hitzeschild 3' gemeinsam mit der Wand 2' aus einem einstückigen Blechformteil hergestellt.

Der zusätzliche Hitzeschild 3' erstreckt sich seitlich bis nahe an den Hitzeschild 3, so daß der den Abgasstrang 1 umgebende Raum weitgehend abgeschlossen ist. Eine Belüftung und Kühlung dieses Raums kann dadurch erfolgen, daß der Raum an seinem vorderen und hinteren Ende offen ist, so daß während der Fahrt eine Luftströmung entsteht. Die Wand 2' liegt angenähert in der Ebene der Bodenfläche des Kraftfahr­ zeugs, so daß sich eine auch im Bereich des Abgasstrangs 1 weitgehend glatte Fahrzeugunterseite ergibt.

Claims (7)

1. Hitzeschild für Kraftfahrzeuge zur Abschirmung von abgasführenden Teilen von Kraftfahrzeugen, bestehend aus einem Blechformteil, das mindestens teilweise mit einer Lochung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hitzeschild (3, 3') als mikroperforiertes Blechformteil mit Lochdurchmessern von weniger als 1,5 mm ausgeführt ist und daß zwischen dem Hitzeschild (3, 3') und einer benachbarten Wand (2, 2') ein Hohlraum (6, 6') besteht.

2. Hitzeschild nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lochdurchmesser weniger als 0,8 mm beträgt.

3. Hitzeschild nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Hitzeschild (3) benachbarte Wand eine Karosseriewand (2) des Kraftfahrzeugs ist.

4. Hitzeschild nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen dem Hitzeschild (3, 3') und der benachbarten Wand (2, 2') bestehende Hohlraum (6, 6') unterschiedlich breit ist.

5. Hitzeschild nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Lochdurchmesser, die Lochabstände und/oder die Lochanordnungsmuster der Lochung (4) in unterschiedlichen Bereichen des Hitzeschilds (3) unterschiedlich sind.

6. Hitzeschild nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hitzeschild (3) in seinem unmittelbar über dem abgasfüh­ renden Teil (1) angeordneten Bereich ohne Lochung ausgeführt ist.

7. Hitzeschild nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Hitzeschild (3') unterhalb des Abgasstrangs (1) eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist und im Abstand zu dem Hitzeschild (5') eine Wand (2') angeordnet ist.