DE4036261A1

DE4036261A1 - Hitzeschild

Info

Publication number: DE4036261A1
Application number: DE4036261A
Authority: DE
Inventors: Michael Scislowicz; Donald A Nawrocki; Joseph Pfeifer
Original assignee: Goetze GmbH
Current assignee: Federal Mogul Sealing Systems GmbH
Priority date: 1989-12-04
Filing date: 1990-11-14
Publication date: 1991-07-25
Anticipated expiration: 2010-11-15
Also published as: US5080949A; DE4036261C2; JPH03182616A

Description

Die Erfindung betrifft ein Hitzeschild zur Abschirmung hitzeempfindlicher Bauteile in einem Kraftfahrzeug gegenüber der von einer Verbrennungskraftmaschine im Betrieb ausgehenden Wärmestrahlung, bestehend aus einer metallischen Grundplatte, einer aufliegenden Isolationsplatte aus flexiblem Material und einer aufliegenden Deckplatte sowie das Verfahren zur Herstellung des Hitzeschildes.

Moderne Verbrennungskraftmaschinen besitzen vielfach zur Verbesserung ihres thermodynamischen Wirkungsgrades eine hohe Betriebstemperatur. Der hohe thermodynamische Wirkungsgrad reduziert den Brennstoffverbrauch, aber andererseits bereiten die hohen Betriebstemperaturen des Motors Schwierigkeiten bei der Konstruktion und beim Betreiben des Kraftfahrzeuges. Die maximale Verbrennungstemperatur des Benzins in der Verbrennungskammer erreicht die Schmelztemperatur des Platins, und sogar die Abgase des Motors können Temperaturen oberhalb des Schmelzpunktes von Aluminium besitzen. Eine ausgeklügelte Hitzeführung im Motor ist erforderlich, damit die Bauteile des Kraftfahrzeuges mit langer Lebensdauer im Hochtemperaturbereich einsatzfähig sind.

Hitzeschilder werden daher in modernen Kraftfahrzeugen zur Hitzeführung in zunehmendem Maße eingesetzt. Da Hitzeführungsprobleme naturgemäß bei den unterschiedlichen Autotypen abhängig von verschiedenen Faktoren, wie Motorstärke und Konstruktion, variieren, unterscheidet sich auch die Konstruktion der Bauteile im Motorraum entsprechend der Einwirkung der hohen Temperatur, der Luftführung im Motorraum, usw., und ebenso unterscheidet sich die Form der Hitzeschilder, die zur optimalen Gestaltung des Motors erforderlich sind, von Autotyp zu Autotyp.

Seit mehreren Jahren werden Hitzeschilder zur Vermeidung von Dampfblasenbildungen in Kraftstoffleitungen verkauft, um zu verhindern, daß das Benzin vor Erreichen der Einspritzpumpe verdampft. Das Hitzeschild besteht aus einer aus einem Metallblech ausgestanzten Grundplatte, welche eine Grundkontur mit von den Rändern ausgehenden Flankenzonen besitzt. Die Flankenzonen sind zur Bildung einer Schale aufgebogen, und auf die Grundplatte ist eine aus einem Keramikfaservlies ausgestanzte Isolierplatte aufgelegt. Darauf ist eine aus einer Metallplatte ausgestanzte Deckplatte gelegt, und die Randzonen der Grundplatte sind zur klebstofffreien Befestigung der Platten untereinander auf der Deckplatte aufliegend umgebogen. Dabei wird ein flaches Laminat als Zwischenprodukt gebildet.

Das Zwischenprodukt wird dann an verschiedenen Stellen unter Verwendung von einer oder mehreren, mit Prägewerkzeugen ausgerüsteten Prägepressen in die gewünschte Form geprägt. Da jeder Prägevorgang die Form und die wirksame Länge des Werkstückes verändert, waren mehrere Prägewerkzeuge und Prägevorgänge für jeden Prägevorgang erforderlich. Obgleich das Werkstück von einer Presse zur anderen Presse beim Prägen bewegt werden kann, kann auch eine einzige Prägepresse mit den notwendigen Prägewerkzeugen verwendet werden, wenn das Werkstück selbst zwischen den einzelnen Prägevorgängen bewegt wird.

Nach dem Prägen aller Verformungen wird das Hitzeschild mit Befestigungsschrauben versehen, so daß das fertiggestellte Hitzeschild durch Anschrauben der Befestigungselemente an den Motor montiert werden kann.

Obgleich das beschriebene Hitzeschild erfolgreich die Dampfblasenbildungsgefahr in den Kraftstoffleitungen einschränkte, zeigte es sich in Versuchen, daß das Hitzeschild noch nicht ausreichend für alle erforderlichen Anwendungsfälle geeignet war. Zur Vermeidung von Verformungen waren relativ dicke Metallbleche für die Befestigungselemente erforderlich, und die angehefteten Befestigungselemente waren nicht ausreichend am Hitzeschild befestigt. Zusätzlich waren die gewünschten Verformungen des Hitzeschildlaminats nur relativ arbeitsintensiv und dadurch teuer herstellbar.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Hitzeschild gemäß Oberbegriff des Hauptpatentanspruches zu schaffen, welches bei optimaler Wärmeisolierung mit einfachen Maßnahmen im Motorraum betriebssicher befestigt und welches mit einfachen Maßnahmen und dadurch wirtschaftlich hergestellt werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Hitzeschiid mit einem verbundenen Befestigungselement gelöst. Das metallische Befestigungselement besitzt mindestens zwei sich über den Rand des Hitzeschildes hinaus erstreckende Schenkel und ist zwischen die aufeinanderliegenden Platten eingelegt. Bevorzugt ragen dabei die Schenkel einseitig parallel über den Rand des Hitzeschildes hinaus, wobei gleichzeitig der hervorragende Teil der Schenkel rechtwinklig zur Hitzeschildebene abgebogen ist. Die Enden der Schenkel weisen Bohrungen oder etwa halbkreisförmige Öffnungen auf, so daß durch die Bohrungen bzw. Öffnungen Befestigungselemente gesteckt werden können, mit denen das Hitzeschild bei der Montage in der Nähe der zu isolierenden Motorbauteile relativ einfach und betriebssicher befestigt werden kann.

In bevorzugten Ausführungsbeispielen ist das Hitzeschild in Einzelsegmente unterteilt, und die Segmente sind untereinander wieder durch Stege miteinander verbunden. Zusätzlich weist das Hitzeschild abwechselnd gewölbte Flächen und ebene Flächen auf, wobei bevorzugt die großflächigen Segmente gewölbt sind, während die verbindenden Stege unverformt und eben sind.

Die relativ großflächigen Segmente können dadurch das abzuschirmende Bauteil an seiner der Wärmestrahlung ausgesetzten Fläche besser schützen, während die Verbindungsstege selbst keine Schutzfunktion übernehmen. Durch die Unterteilung des Hitzeschildes in etwa gleich große Segmente können bevorzugt nebeneinanderliegende, gleichartige Bauteile in Reihenmotoren gleichzeitig durch ein einziges Hitzeschild geschützt werden, während die schmalen streifenförmigen Verbindungsstege die Segmente miteinander verbinden und gegebenenfalls noch bei der Montage verformt werden können und dadurch die Montierbarkeit erleichtern. Die aus dem Hitzeschild vorstehenden Schenkel des Befestigungselementes ragen dann in unverformten ebenen Bereichen des Hitzeschildes nach außen.

Im Sinne der Erfindung kann das Hitzeschild aber auch anstelle eines eingelegten Befestigungselementes angeschraubte Befestigungselemente besitzen. Das Hitzeschild ist dann mit Durchbrechungen versehen, so daß durch die Löcher die Befestigungselemente zum Befestigen des Befestigungselementes am Hitzeschild geführt werden können.

Im Sinne der Erfindung können bei thermischer Abschirmung von elektrischen oder elektronischen Bauteilen des Motors die zum Bauteil weisenden Hitzeschild-Oberflächen mit elektrisch isolierenden Schichten versehen sein, die bevorzugt entsprechend auf die Außenfläche der Deckplatte in der Form von Überzügen, aufgeklebten Folien oder aufgelegten Platten aufgetragen sind.

Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Hitzeschildes wird nach den folgenden Verfahrensschritten vorgegangen:

a) Herstellung der metallischen Grundplatte mit der Kontur des Hitzeschildes und von den Rändern ausgehenden Randzonen;
b) Rechtwinkliges Aufbiegen der Randzonen unter Bildung einer Schale;
c) Herstellung der Isolierplatte aus flexiblem Material mit einer deckungsgleichen Form zur Grundkontur der Grundplatte;
d) Herstellung der Deckplatte mit einer deckungsgleichen Form zur Grundkontur der Grundplatte;
e) Einlegen der Isolierplatte und der Deckplatte in die aus der Grundplatte gebildete Schale, so daß die Isolierplatte auf der Grundkontur der Grundplatte und darauf die Deckplatte aufliegt;
f) Umbiegen der Randzonen, so daß diese auf der Deckplatte unter Bildung eines flachen Laminats als Zwischenprodukt aufliegen;
g) Bildung einer Vielzahl von gewölbten Flächen im Zwischenprodukt in einem einzigen Prägevorgang unter Verwendung einer Prägepresse, welche mit einem beweglichen Prägewerkzeugsatz ausgerüstet ist.

Wenn im Hitzeschild ein zwischen die Platten eingelegtes Befestigungselement verwendet wird, erfolgt dies im Verfahrensschritt e). Dazu sind die vorher aufgebogenen Randzonen der Grundplatte durch Spalte unterteilt, so daß die vorstehenden Schenkel des Befestigungselementes durch die Spalte nach außen aus dem Hitzeschild herausragen können.

Bei Verwendung von elektrisch isolierenden Außenschichten wird die Deckplatte einseitig mit dem elektrisch isolierenden Material versehen und dann auf die darunterliegende Isolierplatte so gelegt, daß die elektrische Isolierung nach außen weist. Im Verfahrensschritt f) werden dann die Randzonen so umgebogen, daß sie auf der elektrisch isolierten Oberfläche der Deckplatte aufliegen.

Im Verfahrensschritt g) erfolgt das Prägen der einzelnen Umbiegungen so, daß die Umbiegung erst dann erfolgt, wenn das Prägen der vorherigen gewölbten Flächen vollständig fertiggestellt ist. Beim Prägen im Verfahrensschritt g) wird die Länge des Laminats stufenweise entsprechend reduziert.

Wenn an das Hitzeschild angeschraubte Befestigungselemente verwendet werden, werden die Schraubenlöcher zunächst in die Isolierplatte aus flexiblem Material separat ausgestanzt, und nach dem Verfahrensschritt f) werden die Schraubenlöcher gleichzeitig in die Grundplatte und die Deckplatte so ausgestanzt, daß alle Löcher der Grundplatte, der Isolierplatte und der Deckplatte übereinanderliegen. Anschließend können dann die Befestigungselemente an das Hitzeschild angeschraubt werden.

Durch die Erfindung ist somit ein Hitzeschild geschaffen, das bei guter thermischer Isolierwirkung sich einfach montieren läßt und dabei vor allem betriebssicher befestigt ist.

Das erfindungsgemäße Hitzeschild ist universell auch zur thermischen Abschirmung elektrischer und elektronischer Bauteile einsetzbar, wobei das Hitzeschild in einfachen Verfahrensschritten unter Verwendung preiswerter Materialien wirtschaftlich herstellbar ist.

Durch die Abbildungen 1 bis 18 werden bevorzugte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Hitzeschildes näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Aufsichtsbild auf die erfindungsgemäß eingesetzte Grundplatte,

Fig. 2 ein Aufsichtsbild auf ein erfindungsgemäß zwischen die Platten einlegbares Befestigungselement,

Fig. 3 ein Aufsichtsbild auf die Isolierplatte,

Fig. 4 ein Aufsichtsbild auf die Deckplatte,

Fig. 5 im Querschnitt das aus den Platten der Fig. 1 bis 4 hergestellte Plattenalminat,

Fig. 6 in perspektivischer Ansicht das Plattenlaminat nach dem Umbiegen der Randzonen und der Befestigungsschenkel,

Fig. 7 ein Schnittbild entlang der Linie 7-7 in Fig. 6,

Fig. 8 in Aufsicht das fertiggestellte Hitzeschild, nachdem das Laminat der Fig. 6 unter Bildung gewölbter Bereiche geprägt wurde,

Fig. 9 in seitlicher Aufsicht das Hitzeschild der Fig. 8,

Fig. 10 in Aufsicht die Grundplatte des Hitzeschildes gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 11 in Aufsicht die Isolierplatte aus flexiblem Material zum Auflegen auf die Grundplatte der Fig. 10,

Fig. 12 in Aufsicht die Deckplatte zum Auflegen auf die Isolierplatte der Fig. 11,

Fig. 13 in Aufsicht das Zwischenprodukt, gebildet aus den Platten der Fig. 10 bis 12,

Fig. 14 in Aufsicht das durch eine Umbiegung verformte Zwischenprodukt der Fig. 13,

Fig. 15 ein Schnittbild entlang der Linie 15-15 aus Fig. 14,

Fig. 16 das Hitzeschild der Fig. 14 nach dem Anschrauben der Befestigungselemente in Aufsicht, Fig. 17 die seitliche Aufsicht auf das Hitzeschild der Fig. 15,

Fig. 18 in Vorderansicht schematisch die Prägepresse zum Prägen der Umbiegungen in die Hitzeschildlaminate.

Die Fig. 8 und 9 zeigen das fertiggestellte Hitzeschild (10) in Aufsicht und Seitenansicht gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, welches zur thermischen Abschirmung von Zündkerzensteckern dient. Das Hitzeschild (10) besitzt drei durch Prägen gewölbte Flächen (12, 14, 16) und drei unverformte ebene Bereiche (18, 20, 22). Die gewölbte Fläche (16) besteht aus einem Lappen (24) und einem Verbindungssteg (26), und ebenso besteht die gewölbte Fläche (14) aus einem Lappen (28) und einem Verbindungssteg (30). Die gewölbte Fläche (14, 16) ist etwa halbkreisförmig verformt, wobei die Lappen (24, 26) beziehungsweise die Verbindungsstege (26, 30) jeweils einen Bogen von 90° beschreiben. Die gewölbte Fläche (12) besteht lediglich aus einem Lappen (32), der einen Bogen von 90° beschreibt. Die gewölbten Flächen (14, 16) können im Sinne der Erfindung auch eine leicht hyperbolische Form anstelle einer halbkreisförmigen Kontur besitzen. Die gewölbten Flächen (12, 14, 16) sowie die ebenen Bereiche (18, 20, 22) besitzen Befestigungsschenkel (34, 36, 38) mit den mit Öffnungen versehenen Enden (40, 42, 44).

Das Hitzeschild (10) ist für die Verwendung in einem 3,0 Liter V8-Benzinmotor (nicht dargestellt) eines Kraftfahrzeuges (nicht dargestellt) konstruiert. Der Motor besitzt an jeder Seite eine Reihe von vier Zündkerzensteckern (nicht dargestellt), und die Lappen (24, 28, 32) schirmen die Zündkerzenstecker und ihre Verbindungskabel von der vom Motor ausgehenden starken Hitze ab. Bei der speziellen Konstruktion des Motors, für den das Hitzeschild (10) konstruiert wurde, ist es nicht erforderlich, den letzten Zündkerzenstecker und sein Verbindungskabel besonders zu schützen. Schrauben (nicht dargestellt) führen durch die Öffnungen am Ende der Befestigungsschenkel (40, 42, 44), so daß das Hitzeschild (10) am Motor so befestigt werden kann, daß seine gewölbten Flächen (14, 16) teilweise zwei Zündkerzenstecker umgeben.

Die Herstellung des Hitzeschildes (10) wird anhand der Abbildungen 1 bis 7 beschrieben.

Das Hitzeschild (10) besitzt die in Fig. 1 dargestellte Grundplatte (46) aus mit Aluminium plattiertem Stahlblech. Zum Stanzen wird eine Stanzpresse (nicht dargestellt) mit Stanzwerkzeugen (nicht dargestellt) verwendet. Die gepunkteten Linien in Fig. 1 unterscheiden die Grundkontur (48) der Grundplatte (46) von den Randzonen (50). Wie dargestellt, erstrecken sich die Randzonen (50) rund um die Grundkontur (48) der Grundplatte (46) mit Ausnahme in den Bereichen (52, 54, 56). Es ist erkennbar, daß die Randzonen (50) in den Bereichen der Lappen (24, 28, 32), die später stark verformt sind, relativ schmal sind (vgl. Fig. 1 und 8 (50a, 50b, 50c)), während die Randzonen (50), in denen die Lappen (24, 28, 32) wenig verformt werden, breiter sind (vgl. Fig. 1 und 8 (50d)). Eine Biegesperre mit einem Biegewerkzeug (nicht dargestellt) wird zum Biegen der Randzonen rechtwinklig zur Grundplatte (46) verwendet. Dadurch wird eine Schale ((58) vgl. Fig. 5) zur Aufnahme der weiteren Elemente des Hitzeschildes (10), wie unten dargestellt, gebildet.

Das Hitzeschild (10) besitzt zusätzlich das in Fig. 2 dargestellte Befestigungselement (60). Es besteht aus einem länglichen Streifen (62) mit drei davon senkrecht gleichgerichtet ausgehenden Schenkeln (64, 66, 68). Ein Ende (70) des Streifens (62) erstreckt sich über den äußersten Schenkel (64). Wie die Grundplatte (50) wird das Befestigungselement (60) mit einer Stanzpresse mit geeigneten Stanzwerkzeugen (nicht dargestellt) aus einem Metallblech hergestellt. Das verwendete Blech besteht aus einem Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, welcher mit Zink oder Aluminium zum Korrosionsschutz überzogen ist. Das Metallblech ist etwa 1 mm dick und damit um ein Mehrfaches dicker als das Blech der Grundplatte (46).

Das Hitzeschild (10) besitzt außerdem eine Keramikfaser-Isolierplatte ((72) vgl. Fig. 3) und eine äußere folienförmige Deckplatte ((74) vgl. Fig. 4). Die Platten (72, 74) werden aus Plattenmaterial unter Verwendung von Stanzwerkzeugen (nicht dargestellt) in Stanzpressen (nicht dargestellt) ausgestanzt. Das Plattenmaterial der Isolierplatte (72) ist erhältlich von der Firma Carborundum Company, Faser-Abteilung, 850 Stephenson Highway, Suite 320, Troy, Michigan 48 083, unter dem Handelsnamen "Fiberfrax". Das Material ist flexibel und etwas porös und besitzt im nicht komprimierten Zustand eine Dicke von 1/2 cm. Das Plattenmaterial für die Deckplatte (74) besteht aus einem Laminat mit einer elektrischen Isolierschicht auf einer relativ dicken Aluminiumfolie. Ein geeignetes Material ist von der Firma Allied Products Corporation, Acme-Abteilung, Postfach 1404, New Haven, Oonnecticut 06505, unter dem Handelsnamen "Flexlam" erhältlich.

Nach Fig. 5 sind das Befestigungselement (60), die Keramikfaser-Isolierplatte (72) und die Deckplatte (74) nacheinander (ohne Klebstoff) auf die Grundkontur (48) der Grundplatte (46) gelegt, die zu der Schale (58) verformt ist, wobei die äußere Deckplatte (74) so eingelegt ist, daß ihre Isolierschicht nach außen zeigt. Die Schenkel ((64, 66, 68) vgl. Fig. 2) ragen durch die Öffnungen der Schale (58), die durch die randzonenfreien Bereiche ((52, 54, 56) vgl. Fig. 1) gebildet werden. Das erhaltene Laminat wird mit einer Presse (nicht dargestellt) zusammengepreßt, wobei gleichzeitig die Randzonen (58) umgebogen und die Schenkel (64, 68, 66) rechtwinklig abgebogen werden, so daß das halbfertige beziehungsweise Zwischenprodukt (76) der Fig. 6 erhalten wird. Die umgebogenen Schenkel (64, 66, 68) bilden die Beine (34 bis 38) und die Öffnungen am Ende (vgl. Fig. 9) im fertiggestellten Hitzeschild (10). Das Zwischenprodukt (76) ist jedoch noch flach und besitzt keine verformten und gewölbten Flächen ((12, 14, 16) vgl. Fig. 9). Die Gesamtlänge des Zwischenproduktes (76) von der Randzone (50d) zur Randzone (50e) am anderen Ende ist etwa 35 cm.

Der letzte Verfahrensschritt zur Herstellung des in den Fig. 8 und 9 dargestellten Hitzeschildes (10) wird nun anhand der Fig. 18 beschrieben. Während dieses letzten Verfahrensschrittes wird das Zwischenprodukt (76) unter Bildung der gewölbten Flächen (12, 14, 16) verformt.

Fig. 18 zeigt schematisch die Prägepresse (200) mit einer Bodenplatte (102) und einem Prägestempel (104). Der Prägestempel (104) kann nach unten zur Bodenplatte (102) in einem nach unten gerichteten Prägetakt oder er kann weg von der Bodenplatte (102) in einem Hubtakt bewegt werden. Am Prägestempel (104) ist ein oberer Prägeformsatz (106) durch Verbindungsstege (108), an der Bodenplatte (102) ist ein unteres Formwerkzeug (110) befestigt. Die Oberformseite des unteren Formwerkzeuges (110) besitzt eine Ausnehmung zur Aufnahme des Zwischenproduktes, wobei Hohlräume (112, 114, 116) am Boden der Ausnehmung vorgesehen sind. Der Boden der Ausnehmung besitzt außerdem flache und ebene Bereiche (118, 120, 122).

In Fig. 18 besitzt der obere Formwerkzeugsatz (106) eine Trägerplatte (124) mit einer Vielzahl von beweglichen Teilen. Das Teil (126) besitzt einen Fußteil (128) am unteren Ende der Stange (130), die sich gleitend durch eine Bohrung der Trägerplatte (124) erstreckt. Am oberen Ende besitzt die Stange (130) ein Gewinde, auf das eine Mutter (132) zur Aufhängung der Stange (130) auf die Trägerplatte (124) geschraubt ist. Eine Feder (134) drückt das Fußteil (128) von der Trägerplatte (124) weg.

Der obere Formsatz (106) besitzt auch das Formteil (136) mit einer Stange (138), die sich gleitend durch eine Bohrung in der Trägerplatte (124) erstreckt. Die Stange (128) besitzt am oberen Ende ein Gewinde mit aufgeschraubter Mutter. Eine Platte (142) ist am unteren Ende der Stange (138) montiert, und ein Armpaar (144) (nur eines ist dargestellt) führt zu einem Formrad, das beweglich zwischen der Gabel (144) angebracht ist. Eine Feder (147) drückt die Platte (142) weg von der Trägerplatte (124).

Das obere Formteil (106) besitzt auch die Teile (148, 150, 152, 154). Die Teile (148, 152) sind genauso konstruiert wie das Teil (126) mit Ausnahme, daß die Stangen (entsprechend Stange (138) des Teiles (136)) kürzer sind. Die Formteile (126, 136 und 154, 148) sind abgestuft, so daß sie beim Prägetakt des Stempels (104), wie beschrieben, zu unterschiedlichen Zeiten zum Einsatz kommen. Nicht gezeigt sind die Lager des oberen Formteiles (106), die das Rotieren der Werkzeuge um die Achse der Stangen verhindern.

Beim Prägetakt des Stempels (104) bewegt sich das Fußteil (128) des Formteiles (126) in Richtung auf die flachen Teile (120) der Bodenplatte und preßt schließlich das Zwischenprodukt (76) auf die ebene Fläche zur Fixierung auf das untere Formteil (110). Nach der weiteren Abwärtsbewegung des Prägestempels (104) preßt das Rad (146) des Formteiles (136) und analog das Rad des Formteiles (150) das Zwischenprodukt (76) in die Formhohlräume (114, 116). Die Feder (127) des Formteiles (136) und analog die Feder des Formteiles (150) sind dabei stark genug, so daß die Muttern (140) nicht von der Trägerplatte (124) verschoben werden, bis die gewölbten Flächen ((14,16) vgl. Fig. 9) gebildet sind.

Beim Bilden der gewölbten Flächen (14, 16) werden die Schenkelenden (44, 40) in Richtung auf die ebenen Flächen (122, 118) verschoben. Eine weitere Abwärtsbewegung des Prägestempels (104) preßt die Fußteile der Formteile (148, 152) oberhalb der ebenen Bereiche (118, 122) gegen das Zwischenprodukt (76). Zuletzt preßt das Formrad des Teiles (154) das Zwischenprodukt (76) unter Bildung der gewölbten Fläche (12) in den Hohlraum ((112) vgl. Fig. 9).

Der obere Formwerkzeugsatz (106) besitzt auch die Biegeplatte (156), die an der Trägerplatte (124) befestigt ist. Die Biegeplatte dient dazu, die Befestigungsschenkel ((34 bis 138) vgl. Fig. 6) rechtwinklig umzubiegen, nachdem die gewölbten Flächen gebildet werden.

Es ist für den Fachmann erkennbar, daß es aufgrund der Verwendung beweglicher und abgestufter Prägeformwerkzeugsätze (insbesondere 126, 136, 148, 150, 152, 154) möglich ist, das Zwischenprodukt (76) in einem einzigen Prägetakt in das fertige Hitzeschild zu verformen.

Zu Abbildung 8 ist zu bemerken, daß die Randzonen (50) bevorzugt so angeordnet sind, daß die scharfen, während der Verformung gebildeten Biegungen sich zwischen aneinanderliegenden Randzonen (50) bilden. Beispielsweise entsteht eine scharfe Biegung (84) zwischen der gewölbten Fläche (16), zwischen der flachen Zone (20) und entsprechend zwischen der Flankenzone (50h, 50e). Dies verhindert, daß die Isolierplatte (72) und die äußere Deckplatte (74) zu stark an die scharfe Biegung gepreßt werden, was ein Reißen der äußeren Deckplatte (74) bewirken könnte. Als Ergebnis des Prägens der gewölbten Flächen (12, 14, 16) wird die Gesamtlänge von 35 cm (im Zwischenprodukt (76) Fig. 6) auf 26 cm (im fertiggestellten Hitzeschild (10) Fig. 8 und 9) verkürzt. Die maximale Dicke des Hitzeschildlaminats (10) ist etwa 3 mm, wobei das eingelagerte, relativ dicke Befestigungselement ((60) vgl. Fig. 2) im Hitzeschild (10) Unebenheiten bewirkt. Als Ergebnis kann für die Grundplatte (46) ein relativ dünnes Blech verwendet werden. (Bemerkt sei, daß die Wölbung der Lasche (24, 28, 32) ihre Steifigkeit erhöht).

Da die Randzonen (50), die äußere Deckplatte (74), die Isolierplatte ((72) Fig. 2), das Befestigungselement (60) und die Grundplatte (Fig. 1) beim Biegen des Zwischenproduktes ((76) Fig. 6) mit unterschiedlichen Biegeradien bei der Bildung der gewölbten Flächen ((12, 14, 16) Fig. 9) gebogen werden, können die einzelnen Platten beim Verpressen aufeinander gleiten. Deshalb sind die Platten nicht aufeinander geklebt. Außerdem sind die Flächen der Isolierplatte (72) und der Deckplatte (74) etwas kleiner ausgestanzt als die Grundkontur (48) der Grundplatte (46), so daß zu starkes Gleiten der Platten aufeinander beim Biegen vermieden wird. Die Spalte der Randzonen an der Spitze der Laschen (24, 28, 32) sind außerdem so groß, daß die Randzonen (50) beim Biegen aufeinanderstoßen und sich dabei verformen.

Schließlich wird erwähnt, daß die Isolierschicht der Deckplatte (74) zum Zündkerzenstecker weist (nicht dargestellt), und daß die Randzonen (50) nach dem Umbiegen auf der Isolierschicht aufliegen. Daraufhin ist die Innenseite der Deckplatte nicht geerdet, sondern elektrisch aufgeladen. Die Isolierschicht der Deckplatte (74) ist daraufhin zweifach elektrisch wirksam, einmal zwischen dem Zündkerzenstecker und der Deckplatte (74) und zwischen der Deckplatte (74) und den Randzonen (50). Elektrisch bildet die Deckplatte einen kleinen Kondensator zum Zündkerzenstecker, und dieser kleine Kondensator wird zur Erdung des Motors benutzt.

Ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Fig. 10 bis 17 beschrieben.

Das zweite Hitzeschild ((200) Fig. 16 und 17), das an den Motor angeschraubt werden kann, dient zum Schutz einer Übertragungseinheit gegenüber der vom Motor ausgehenden Wärmestrahlung.

Fig. 10 zeigt die Grundplatte (202), wobei die gepunkteten Linien die Grundkontur (204) von den Randzonen (206) unterscheiden. Die Grundplatte (202) wird mit einer Stanzpresse (nicht dargestellt) aus einem Metallblech ausgestanzt, wobei anschließend unter Verwendung eines Stempels (nicht dargestellt) die Randzonen (206) senkrecht zur Grundkontur (204) gebogen werden. Dadurch wird genauso wie beim ersten Ausführungsbeispiel eine Schale zur Aufnahme der zusätzlichen Bauteile gebildet.

Fig. 11 zeigt die Keramikfaser-Isolierplatte (208), die als erste ohne Verwendung von Klebstoff in die Schale eingelegt wird, wobei vor dem Einlegen die Löcher (210) in die Isolierplatte (208) gestanzt sind.

Fig. 12 zeigt die aus einem Metallblech ausgestanzte Deckplatte (212), wobei deshalb, weil das Hitzeschild (200) nicht in der Nähe von Zündkerzensteckern eingesetzt werden soll, ein einfaches Metallblech verwendet werden kann. Die Deckplatte (212) wird auf die Isolierplatte (208) in die Schale gelegt, und danach werden die Randzonen (206) der Grundplatte umgebogen (Fig. 13), wobei gleichzeitig die Löcher (216) in die Deckplatte (212) und die Grundplatte ((204) Fig. 10) gestanzt werden. Die Löcher (216) liegen auf den Löchern (210) der Isolierplatte (Fig. 11) , wobei beim Stanzen der Löcher der Deckplatte (214) das Metall nicht in die Löcher (210) der Isolierplatte (208) eingepreßt ist. Dies reduziert die Dicke des zu stanzenden Materials in den zu stanzenden Bereichen, so daß sauberere Löcher (216) entstehen, als wenn die Löcher (210) vorher nicht aus der Isolierplatte (208) herausgestanzt worden wären. Das erste Zwischenprodukt ist flach.

Das erste Zwischenprodukt (214) ist dann in die Prägepresse (nicht dargestellt) mit beweglichen abgestuften Formwerkzeugen (nicht dargestellt) gelegt, welche das erste Zwischenprodukt (214) in die Form gemäß Fig. 14 und 15 bringen. Fig. 15 zeigt dabei ein Querschnittsbild entlang der Linie 15-15 der Fig. 14.

Schließlich wird gemäß den Abbildungen 16 und 17 das Hitzeschild (200) unter Verwendung von Schrauben (220) zur Befestigung der Befestigungselemente (222, 224, 226) am zweiten Zwischenprodukt fertiggestellt. Die Befestigungselemente (222, 224, 226) können am Motor (nicht dargestellt) zur Befestigung des Hitzeschildes (200) angeschraubt oder festgeklemmt werden, so daß die Übertragungseinheit (nicht dargestellt) abgeschirmt wird.

Die Erfindung ist anwendbar auf verschiedene, nicht beschriebene Abwandlungen, Änderungen und Anwendungen, die unter den Schutzumfang der Patentansprüche fallen.

Claims

1. Hitzeschild zur Abschirmung hitzeempfindlicher Bauteile in einem Kraftfahrzeug gegenüber der von einer Verbrennungskraftmaschine im Betrieb ausgehenden Wärmestrahlung, bestehend aus einer metallischen Grundplatte mit der Grundkontur des Hitzeschildes und über die Grundkontur herausragenden Randzonen, einer aufliegenden Isolierplatte aus thermisch isolierendem Material und einer aufliegenden metallischen Deckplatte, wobei die Randzonen der Grundplatte zur formschlüssigen Befestigung der Platten untereinander auf der Deckplatte aufliegend umbogen sind, gekennzeichnet durch ein mit dem Hitzeschild (10, 200) verbundenes Befestigungselement (60, 226, 222).

2. Hitzeschild nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungselement (60) mit mindestens zwei sich über den Rand des Hitzeschildes (10) hinaus erstreckenden Schenkeln (64, 66, 68) zwischen die aufeinanderliegenden Platten (46, 72, 74) eingelegt ist.

3. Hitzeschild nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (64, 66, 68) einseitig parallel über den Rand des Hitzeschildes (10) hinausragen, und daß die herausragenden Schenkelteile (34, 36, 38) rechtwinklig zur Hitzeschildebene abgebogen sind.

4. Hitzeschild nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (40, 42, 44) der Schenkel (64, 66, 68) mit Bohrungen oder etwa halbkreisförmigen Öffnungen versehen sind, durch die die Verbindungselemente gesteckt werden können.

5. Hitzeschild nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Hitzeschild (10) aus mehreren, über Stege (26, 30) verbundenen Segmenten (24, 32, 28) besteht.

6. Hitzeschild nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Hitzeschild abwechselnd gleichgerichtet vorstehende, gewölbte, die abzuschirmenden Bauteile bogenförmig umgebende Flächen (12, 14, 16) und ebene Flächen (18, 20, 22) aufweist.

7. Hitzeschild nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (34, 36, 38) des Befestigungselementes in den ebenen und unverformten Bereichen (18, 20, 22) des Hitzeschildes (10) über den Rand hinausragen.

8. Hitzeschild nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hitzeschild (200) Durchbrechnungen (216) aufweist, über die Befestigungselemente (226, 222) zur Befestigung des Hitzeschildes (200) sind.

9. Hitzeschild nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Hitzeschild mindestens einen abgestuften Biegebereich aufweist.

10. Hitzeschild nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur thermischen Abschirmung elektrischer und/oder elektronischer Bauteile die nach Montage zum Bauteil weisende Deckplattenseite (74) des Hitzeschildes (10, 200) mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehen ist.

11. Verfahren zur Herstellung des Hitzeschildes nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10 durch die Verfahrensschritte

a) Herstellung der metallischen Grundplatte (46) mit der Kontur (48) des Hitzeschildes (10) und an den Rändern davon ausgehenden Randzonen (50);
b) rechtwinkliges Aufbiegen der Randzonen (50) unter Bildung einer Schale;
c) Herstellung der Isolierplatte (72) aus flexiblem Material mit einer deckungsgleichen Form zur Grundkontur (48) der Grundplatte (46);
d) Herstellung der Deckplatte (74) mit einer deckungsgleichen Form zur Grundkontur (48) der Grundplatte (46);
e) Einlegen der Isolierplatte (72) und der Deckplatte (74) in die aus der Grundplatte (46) gebildete Schale, so daß die Isolierplatte (72) auf der Grundkontur der Grundplatte (46) und darauf die Deckplatte (74) aufliegt;
f) Umbiegen der Randzonen (50), so daß die Randzonen (50) auf der Deckplatte (74) unter Bildung eines flachen Laminats als Zwischenprodukt (76) aufliegen;
g) Bildung einer Vielzahl von gewölbten Flächen (12, 14, 16) im Zwischenprodukt (76) unter Verwendung einer Prägepresse (104), welche mit beweglichen Prägewerkzeugen (106) ausgerüstet ist, in einem einzigen Prägetakt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Randzonen (50) der Grundplatte durch Spalte (52, 54, 56) unterteilt werden, daß das Befestigungselement (60) mit sich nach außen erstreckenden Schenkeln (64, 66, 68) hergestellt und daß das Befestigungselement in Verfahrensschritt e) zwischen Grundplatte (46) und Isolierplatte (72) oder Isolierplatte (76) und Deckplatte (76) so eingelegt wird, daß die Schenkel (64, 66, 68) sich durch die Spalte (52, 54, 56) der Randzonen (50) nach außen erstrecken.

13. Verfahren nach den Ansprüchen 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die einseitige Deckplatte (74) mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung versehen wird, daß die Deckplatte (74) im Verfahrensschritt e) so auf die thermisch isolierende Platte (72) aufgelegt wird, daß die elektrisch isolierte Oberfläche nach außen weist, und daß die Randzonen (50) im Verfahrensschritt f) so umgebogen werden, daß sie auf der elektrisch isolierten Oberfläche der Deckplatte (74) aufliegen.

14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundkontur (48) der Grundplatte (46) eine Vielzahl von gewölbten Flächen (12, 14, 16) besitzt, und daß die gewölbten Flächen (12, 14, 16) im Verfahrensschritt g) so hergestellt werden, daß die nächste Umbiegung (12) erst dann erfolgt, wenn die vorherige gewölbte Fläche (16) fertiggestellt ist.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des flachen Laminats (76) als Zwischenprodukt stufenweise im Verfahrensschritt g) reduziert wird.

16. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (210) in die Isolierplatte (208) gestanzt werden, bevor die einzelnen Platten (204, 208, 212) im Verfahrensschritt e) aufeinander gelegt werden.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß Löcher (216) in die Grundplatte (204) und die Deckplatte (212) so gestanzt werden, daß beim Aufeinanderlegen die Löcher (210, 216) der einzelnen Platten (204, 208, 212) übereinanderliegen.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß nach Vollenden des Verfahrensschrittes f) am Laminat (214) Verbindungselemente (222, 224) befestigt werden, wobei die Verbindungselemente durch die übereinanderliegenden Löcher (210, 216) der Deckplatte (212), der Isolierplatte (208) und der Grundplatte (204) durchgeschoben werden.