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WO2019038182A1 - Hitzeschild mit dichtelement - Google Patents

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Publication number
WO2019038182A1
WO2019038182A1 PCT/EP2018/072241 EP2018072241W WO2019038182A1 WO 2019038182 A1 WO2019038182 A1 WO 2019038182A1 EP 2018072241 W EP2018072241 W EP 2018072241W WO 2019038182 A1 WO2019038182 A1 WO 2019038182A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
shielding layer
heat shield
media flow
sealing element
sealing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2018/072241
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans Waldvogel
Oliver Claus
Steffen ERTHLE
Franz Schweiggart
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Reinz Dichtungs GmbH
Original Assignee
Reinz Dichtungs GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Reinz Dichtungs GmbH filed Critical Reinz Dichtungs GmbH
Priority to US16/641,705 priority Critical patent/US20200217237A1/en
Priority to DE112018004853.5T priority patent/DE112018004853A5/de
Publication of WO2019038182A1 publication Critical patent/WO2019038182A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features
    • F01N13/08—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
    • F01N13/10—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits of exhaust manifolds
    • F01N13/102—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits of exhaust manifolds having thermal insulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01N13/14—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features having thermal insulation
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    • F01N13/18—Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly
    • F01N13/1805—Fixing exhaust manifolds, exhaust pipes or pipe sections to each other, to engine or to vehicle body
    • F01N13/1827—Sealings specially adapted for exhaust systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01N13/1838—Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly characterised by the type of connection between parts of exhaust or silencing apparatus, e.g. between housing and tubes, between tubes and baffles
    • F01N13/1844—Mechanical joints
    • F01N13/1855—Mechanical joints the connection being realised by using bolts, screws, rivets or the like
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    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/02—Sealings between relatively-stationary surfaces
    • F16J15/06—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
    • F16J15/08—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with exclusively metal packing
    • F16J15/0818—Flat gaskets
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16J15/08—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with exclusively metal packing
    • F16J15/0818—Flat gaskets
    • F16J15/0825—Flat gaskets laminated
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N2260/00—Exhaust treating devices having provisions not otherwise provided for
    • F01N2260/20—Exhaust treating devices having provisions not otherwise provided for for heat or sound protection, e.g. using a shield or specially shaped outer surface of exhaust device
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16J15/02—Sealings between relatively-stationary surfaces
    • F16J15/06—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
    • F16J15/08—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with exclusively metal packing
    • F16J15/0818—Flat gaskets
    • F16J2015/085—Flat gaskets without fold over

Definitions

  • the present invention relates to a heat shield for shielding hot areas of a component, an exhaust manifold with a heat shield according to the invention and an internal combustion engine with an exhaust manifold or heat shield according to the invention.
  • Heat shields are used in various fields of application for shielding a component or component area against heat and / or sound by means of insulation, reflection and / or absorption.
  • Types of heat shields include single-layer and multi-layer heat shields.
  • a particularly important industry for such heat shields is the automotive and other vehicle industries. There they find, for example, use for shielding of heat-sensitive components in the engine compartment, its environment and the associated exhaust system or for shielding between the exhaust system and the passenger compartment.
  • heat shields are three-dimensionally deformed structural components which serve to shield a heat-sensitive area from a heat source.
  • heat shields are fastened to a heat-sensitive or a heat-conducting component, the latter being the case more frequently.
  • the connection takes place at least one, but preferably at several points.
  • heat shields are often mounted so that they extend over areas where they intersect fluid lines.
  • a sealing of these flow openings is necessary.
  • a plurality of gasket layers are used for sealing at such passages, which makes the production of heat shields consuming and expensive.
  • at least two, but often up to four active layers, ie sealing gaskets are combined with a heat shield. In doing so, e.g. two layers welded together at four active layers and then attached to both sides of the heat shield by riveting or clinching. This requires not only high material costs, but also an increased production cost.
  • the invention is therefore based on the object to provide a heat shield available that provides an effective, durable and cost-effective seal for media flow openings available.
  • An exhaust manifold with a heat shield according to the invention and an internal combustion engine with an exhaust manifold or heat shield according to the invention are also to be made available.
  • the heat shield according to the invention is now distinguished by the fact that the heat shield has at least one metallic shielding layer and one single-layer metallic sealing element.
  • the at least one shielding layer is in this case such that a heat transfer from a heat source to a heat-sensitive component can be reduced or prevented by means of the shielding layer.
  • the shielding layer may have a substantially flat shape, which is formed at different locations. The transformations can thereby facilitate the attachment of the shielding layer to a counterpart component or, however, be similar to the outer contour of a heat-conducting component or a component to be insulated against heat, in particular be formed at least in sections approximately parallel thereto.
  • the shielding layer has at least one media flow opening, ie a through opening which is primarily or exclusively suitable for letting a fluid pass as a medium.
  • a media flow opening in a shielding layer is not limited to a self-contained media flow opening. Rather, a media flow opening in a shielding layer also includes such recesses in a shielding layer, which are only partially surrounded by material are, ie, for example, indentations in Ablelagen.
  • the one or at least one metallic sealing element has the function of circumferentially around the at least one media flow opening of the shielding layer to achieve a sealing effect between a plurality of the heat shield adjacent components.
  • the sealing element also has at least one media flow opening. This flow opening is arranged adjacent to the medium flow opening of the shielding layer in the direction of flow of the fluid. In addition, the media flow openings are arranged in a direction perpendicular to the layer plane adjacent to each other.
  • the sealing element is arranged at least in sections on both sides along the inner peripheral edge of the media flow opening of the shielding layer. This means that the sealing element is arranged on both sides of the peripheral edge of the media flow opening of the shielding layer in orthogonal projection onto the shielding layer at least in sections. In other words, along a portion of the contour of the media flow opening of the shielding layer, the seal member is formed on both sides of the line formed by the contour. This means that the sealing element is arranged in orthogonal projection on the shielding layer overlapping with the contour of the inner peripheral edge of the media flow opening of the shielding layer.
  • the sealing element has at least one overlapping section, which is arranged overlapping with the shielding layer at least in sections along the inner peripheral edge of the media flow opening of the shielding layer.
  • This overlapping section can serve to position the sealing element relative to the shielding layer and possibly to fix it.
  • the sealing element has a sealing portion, which, at least in sections along the inner peripheral edge, circumferentially within the media flow opening of the shielding layer is arranged.
  • Such a heat shield makes it possible to achieve a sealing effect by means of the sealing element within the media flow opening of the shielding layer, wherein only an additional layer is necessary in addition to the shielding layer.
  • a significant material and weight reduction compared to conventional heat shields with media flow openings and multiple sealing layers is achieved.
  • the complexity of the assembly decreases and the manufacture and assembly of the heat shield are simplified.
  • Advantageous embodiments of the heat shield according to the invention include embodiments having one, two, three or more than three shielding layers, wherein the shielding layers may be arranged adjacent to one another.
  • a shielding layer it is possible for a shielding layer to lie flat against one or both of its flat surfaces on one or two surfaces of adjacent shielding layers.
  • the layer planes of the shielding layers can extend at least in sections parallel to one another.
  • the layer plane of each of the shielding layers is defined by the neutral fiber of the shielding layer in the region adjacent to the at least one media flow opening.
  • the sealing element is advantageously formed as a flat component, which is partially provided with deformations.
  • a surface of the shielding layer formed over the entire surface and a surface of the sealing element, in particular of the overlapping section, formed over the entire surface are at least partially arranged directly adjacent to one another.
  • the at least one shielding layer and the sealing element can be connected to each other outside their media flow openings in a positive, force and / or material fit.
  • an exact positioning relative to each other can be ensured and the material handling prior to installation of the heat shield is simplified.
  • the sealing element is fixed only by the attachment of the heat shield to the adjacent component.
  • Zentrimien can be used for assembly.
  • the sealing element can have one, two, three or more than three overlapping sections.
  • a single, completely overlapping overlapping section can, when installed, produce a particularly uniform distribution of stress and uniform deformation of the adjacent (sealing) regions, as a result of which a particularly favorable sealing effect can be achieved.
  • At least one sealing line formed by the sealing portion is arranged completely circumferentially around the medium flow opening of the sealing element. This ensures that all around a complete sealing effect is given.
  • the sealing section it is possible for the sealing section to extend only in sections along the inner circumferential edge of the media flow opening of the shielding layer, but completely circumferentially within the media flow opening of the shielding layer.
  • a closed sealing line can be formed around the through-flow cross-section of the fluid passing through, but this sealing line does not necessarily have to run completely along the inner peripheral edge of the media flow opening of the shielding layer, but can be spaced at least in sections significantly therefrom. This may be the case, in particular, when the media flow opening is not circular but elongate, while the sealing line runs in a circular manner.
  • the at least one media flow opening of the shielding layer and / or the sealing element can each be designed in particular circular or oval. They can be formed at any points of the shielding layer and / or the sealing element.
  • the media flow openings are arranged within the outer peripheral edge of the sealing element.
  • the media flow openings are formed at the edge, i. are formed such that they are not completely surrounded by the layer material of the shielding layer, but themselves form part of the outer circumferential edge of the shielding layer.
  • a media flow opening in a shielding layer is enclosed in total by at least 180 ", particularly preferably at least 270 °, material of the shielding layer
  • the media flow openings are formed in a flat surface, so that in this case the edge of a media flow opening runs completely within a plane
  • the edge of the media flow opening does not have any projections or recesses in the direction of rotation, which facilitates the sealing and the formation of the flow openings per se.
  • the media flow openings are formed such that the center axis of the opening is formed substantially perpendicular to the layer plane of the shielding layer and / or the sealing element in the overlap section surrounding the media flow opening.
  • the layer plane here-both for the at least one shielding layer and for the sealing element-denotes the neutral fiber of the relevant layer or, in the case of a heat shield with a plurality of shielding layers, the neutral fiber resulting for the sum of the shielding layers.
  • the lateral surface of a straight circular cylinder can be formed on the boundary surface of the media flow opening of the shielding layer and the shielding layer.
  • the neutral fiber of the area directly surrounding the media flow opening is advantageously considered, not necessarily the areas located remotely, which may, for example, have a plane offset therefrom, in which the majority of the sealing element extends.
  • media flow openings of the sealing element and the heat shield are coaxial or with mutually parallel Mit-. teiachsen can be arranged.
  • the sealing section in each case forms a sealing line extending along the inner peripheral edge of the media flow opening of the shielding layer and / or of the sealing element, which is / are arranged on different sides of the layer plane of the shielding layer.
  • the two sealing lines are advantageously arranged on different sides of the layer plane.
  • a sealing line can run above and a sealing line below the layer plane of the sealing element and / or the layer plane of the shielding layer.
  • a sealing line can be formed on each of the two surfaces of the heat shield.
  • a first sealing line is formed at a contact zone between a region of a first adjacent component and a first region of the sealing section, and a second sealing line at a contact zone between a region of a second adjacent component and a second region of the sealing section.
  • the sealing lines are advantageously arranged within the media flow opening of the shielding layer.
  • embodiments of the heat shield are advantageous in which the adjacent components are formed in orthogonal projection on the layer plane of the sealing element completely or partially overlapping with the sealing portion.
  • the structure of the sealing portion in the installed state of the sealing portion at least partially against the first and pressed the second component, so that form the sealing lines.
  • sealing lines it is also possible for not only two, but three, four or more than four sealing lines to be formed at a media flow opening. For example, several parallel sealing lines can be formed per side. As a result, the sealing behavior can be improved. In particular, it is possible that dirt particles or residues of the fluid, which settle at a point of contact of the sealing portion and the first or second adjacent component, thus at a sealing line, affect the sealing effect or cancel. In this case, the tightness can be ensured by one of the parallel sealing lines.
  • the sealing portion has a transition portion spaced adjacent to the overlap portion, which engages through the media flow opening of the shielding.
  • the sealing section between its radially inner and radially outer end at least partially have a transition section which is spaced adjacent to the overlapping section.
  • the sealing portion thus has a transition section, which is arranged between a radially inner end region and a radially outer end region of the sealing section.
  • the sealing section (in each case on both sides of the axis) can run along a main line whose starting point forms the radially inner point of the sealing section and whose end point forms the radially outer point of the sealing section.
  • the course of the main line can be composed of a plurality of line sections connected in nodal points, each line section having the form of a straight line, a circular arc or a transitional arc.
  • the transition section may be composed of one or more such line sections.
  • the transition section can be composed of a single straight line or of a plurality of straight lines.
  • the transition section can in particular continue to be a straight line
  • transition section may consist exclusively of circular arcs and transition arcs.
  • the transition section can pass completely or only through part of the media flow opening in the axial direction.
  • the course of the main line of the transition section from the start to the end point is monotonically increasing or decreasing.
  • the line sections advantageously have a constant thickness, i. Extension in a direction perpendicular to the line segment, with a tangent being applied in curved regions in the point under consideration.
  • the thickness can also vary from the beginning to the end point. In particular, the thickness may change in the range of significant changes in curvature.
  • sealing portion may be rotationally symmetrical about the media flow opening of the sealing element.
  • the sealing portion in cross section in the direction of passage from the overlapping portion to successively an outer portion, a central portion and an inner portion, which merge into two consecutive, oppositely directed kinks into each other and each having a first non-curved, straight portion ,
  • the kinks are to be understood as curved kinks.
  • Section abuts flat against the second adjacent component, or the outer portion bears against the first adjacent component surface and the inner portion rests flat against the second adjacent component.
  • the sealing element preferably consists of a metal sheet having a tensile strength of at least 1000 N / mm 2 , in particular special so from a spring-hard material, such as a spring-hard steel or a nickel-based alloy.
  • the sealing element may be uncoated, but it may also be at least partially coated on at least one side, in particular with a coating for the reduction of cold leakage.
  • the sealing element is coated on both surfaces at least in the region of the sealing lines.
  • At least one of the at least one shielding layers preferably all of the at least one shielding layers, consists of a metal sheet having a tensile strength of less than
  • the shielding layer has at least one fastening area for screw holes for fastening the heat shield to a component. Both a substantially tolerance-free positioning, for example exclusively by means of round holes, is possible as well as an assembly at least partially by means of oblong holes, so that a compensation of temperature-related expansions / contractions during operation is possible.
  • the attachment regions are arranged within the overlapping section of the sealing element and at least one shielding layer.
  • the at least one attachment region can also be an angled, possibly rectangular, region bent from the layer plane, which has screw holes for attachment to a component.
  • a fastening region is also combined with at least one fastening region within the overlap section, so that not all fastening regions must lie in the same plane or in mutually parallel planes.
  • the fastening region is adjacent to the outer peripheral edge of the shielding layer.
  • the attachment region is not adjacent to the outer peripheral edge, that is arranged centrally on the shielding layer.
  • the attachment area may have one, two, three or more than three screw holes.
  • the sum of the thicknesses of the at least one shielding layer D A relative to the thickness of the sealing element D D is formed such that 10> D A ID D > 1.5, preferably 8> D A / D D > 1.8, particularly preferably 6 > D A / D D > 2,
  • the thickness of the sealing element is to be understood as the material thickness, ie the local additional thickness in the sealing section is not taken into account.
  • the at least one shielding layer and the sealing element each have a plurality of media flow openings, wherein in each case one media flow opening of the at least one shielding layer and one media flow opening of the sealing element are arranged adjacent to one another in the flow direction.
  • the media flow openings are arranged such that preferably in each case a pair consisting of a media flow opening of the shielding layer and a media flow opening of the sealing element is in each case arranged adjacent to one another. It is also possible that a plurality of media flow openings of the sealing element are arranged adjacent to a media flow opening of the shielding layer.
  • the diameters of the media flow openings of the shielding layer are at least approximately the same, this also applies to the media flow openings of the sealing element.
  • the center axes of all or several media flow openings intersect a line that runs perpendicular to the axes.
  • the media flow openings are thus arranged along a straight line.
  • the at least one shielding layer is undivided in its surface plane and the sealing element consists of a single element.
  • the at least one shielding layer is undivided in its surface plane and for the sealing element to consist of a plurality of elements arranged side by side in the surface of the sealing element, each element having at least one media flow opening.
  • This embodiment can be used particularly preferably when the distance between the media flow openings of the shield layer is relatively large.
  • All embodiments may be formed symmetrically about the center axis of a media flow opening.
  • the object described above is also achieved by an exhaust manifold with a heat shield according to the invention.
  • the overlapping section is preferably arranged on the side of the heat shield facing away from the exhaust manifold so that the sealing element is predominantly spaced from the exhaust manifold.
  • the overlap portion is on the exhaust manifold side facing the
  • Hitzeschildes arranged, but has an additional sliding coating on. This prevents the exhaust manifold from damaging the heat shield or its surface, in particular the surface of the sealing element, during sliding due to temperature-induced expansion and shrinkage.
  • the described object is achieved by an internal combustion engine with an exhaust manifold according to the invention or a heat shield according to the invention.
  • Fig. 1 is a sectional view of a heat shield with through hole and seal in the prior art
  • Figure 2a is a plan view of an inventive heat shield with a sealing element.
  • Fig. 2b is a plan view of another inventive
  • Fig. 2c is a plan view of another inventive
  • 3a to 3d are sectional views of further heat shields according to the invention with differently configured shielding layers;
  • FIG. 4a is a schematic sectional view of another heat shield according to the invention before the final installation situation
  • Fig. 4b is a schematic sectional view of the heat shield according to the invention of Fig. 4a in the compressed state.
  • FIG. 1 a heat shield 1 with a passage opening and a seal surrounding the passage opening according to the prior art is shown in section through the passage opening.
  • a shielding layer 20 ' is between a first counterpart member 80 and a second counterpart member 90 is arranged.
  • the shielding layer 20 ' is substantially flat and has a rounded kink 21', on which the shielding layer 20 ', viewed in cross-section, is formed at an angle of approximately 80 °.
  • the shielding layer has in its parallel to the surfaces of the mating components 80, 90 extending portion 22 'has a through hole 30'.
  • the counter-components 80, 90 each have a passage opening.
  • the passage opening of the counterpart components 80, 90 and the shielding layer 20 ' are all arranged adjacent to one another.
  • the center axis of the passage opening of the first mating component 80 and the center axis of the through opening 30 'of the shielding layer 20' are formed coaxially, wherein the diameter of the shielding layer 20 'by a very small amount is greater than the diameter of the media flow opening of the first mating component 80th Die fürgangsö réelle des first counterpart member 80 is rotationally symmetrical in the illustrated section, so that the opening has the shape of a straight circular cylinder.
  • the diameter of the through hole of the second mating member 90 is formed immediately adjacent to the through hole 30 'of the shield layer 20' such that the diameter is identical to the diameter of the first mating member 80.
  • the through hole of the second mating member 90 is adjacent to the through hole 30 '. the shielding would not be rotationally symmetrical, so that the lateral surface of the
  • Through hole of the second mating member 90 in the illustrated section shows two lines not parallel to each other.
  • a prior art sealing element 400 ' is provided with a media flow aperture 50' between the respective surfaces.
  • This sealing element 400 ' consists of four separate individual active layers 41 ', 42', 43 ', 44'. In each case two of these layers 41 ', 42', 43 ', 44' are arranged to one side of the shielding layer 20 '. In this case, the layers 43 'and 44' are located between the first opposing member 80 and the shielding layer 20 '. Between the second mating component 90 and the shielding layer 20 'are the layers 41' and 42 '. These four layers 41 ', 42', 43 ', 44' are arranged in the vicinity of the passage openings and rotationally symmetrical about the central axis of the passage openings of the shielding layer 20 'and the counterpart component 80. The layers 41 ', 42', 43 ', 44' also each have a passage opening, which are arranged substantially coaxially to the passage openings of the first counterpart member 80 and the shielding layer 20 '.
  • the first ply 41 'now has, like each of the four plies, in the immediate vicinity of its through-hole, an inner annular portion 411' formed as an annular disk, the surface of which is in the unpressed state, i. in the non-bolted state, parallel to the
  • Layer plane of the portion 22 'of the shielding layer 20' extends.
  • the annular disk-shaped section 411 ' continues at one point into a connecting region 412'.
  • This connecting region 412 ' continues in the radially outer direction into a further outer annular disk-shaped region 413'.
  • the outer annular disk-shaped region 413 ' is likewise formed parallel to the plane of the layer of the section 22' of the shielding layer 20 '. This is the case both in the screwed and unfastened state.
  • the connecting region 412 ' is inclined in comparison to its two adjacent annular disk-shaped regions 411', 413 '.
  • the layer 41 'and the layer 42' are in the non-compressed state at their outer annular disk-shaped regions 413 'resting on each other.
  • the connecting regions 412 ', 422' of the two layers extend mirror-symmetrically with respect to one another in the direction pointing towards the passage opening and away from one another towards the passage opening. This results in the Cross-section of a Y-shaped profile formed from the sections 411 ', 412', 421 ', 422' of the two layers 41 ', 42'.
  • the spread region which is formed by the inner annular sections 411 ', 421' and by the connecting regions 412 ', 422', is arranged directly adjacent to the passage opening.
  • the first layer 41 ' is mirror-symmetrical to the second layer 42', the mirror plane extending along the contact region of the first and second layers 41 ', 42'. Furthermore, the combination of first and second layer 41 ', 42' mirror-symmetrical to the combination of third and fourth layer 43 ', 44' is formed, wherein the mirror plane through the layer plane 22 'of the unbent region 22' of the shielding layer 20 'is formed.
  • the shielding layer 20 ' is peripherally embossed on its two surfaces in the vicinity of the spread region 411', so that a step 221 'results on both surfaces adjacent to the passage opening 30' of the shielding layer 20 '.
  • the inner annular portions 411', 421 'of the layers 41', 42 'and the other counterpart component are pressed together.
  • the spread area of the Y-shaped profile is also partially compressed, wherein the spread area acts as a spring.
  • the Y-shaped region lies partially in the embossing of the shielding layer 20 ', which forms the step 221', so that the spread region is not completely compressed.
  • the seal between the shielding layer 20 'and the second mating component 90 is then ensured by the abutment of the Y-shaped region on the second mating component 90 and shielding layer 20'.
  • FIG. 2 a shows a plan view of a heat shield 1 according to the invention.
  • the heat shield has a metallic shielding layer 20 for shielding heat-sensitive components, which in this case is likewise flat in sections.
  • the thermal insulation serving shielding layer 20 can be roughly divided into a uniformly formed first portion 28 and in an approximately perpendicular to this extending second region 29, which various transformations 290, 291, 292, 293, 294 for stiffening and as space for other components, such as for lines.
  • the first region 28 and the second region 29 are rounded off
  • Bent region 21 connected to each other.
  • the first region has two media flow openings 30a, 30b, through which at least one fluid can be passed.
  • the openings 30a, 30b are rounded, with the outer contour, i. the circumference of the media flow openings 30a, 30b, each consisting of two opposite parallel sections 301a, 302a,
  • This sealing element 40 also has media flow openings 50a, 50b, the media flow opening 50a being arranged overlapping with the flow opening 30a of the first area and media flow opening 50b being arranged overlapping the flow opening 30b of the first area.
  • the edges 10 of the sealing section 70 are shown in outline only in outline form. More detailed illustrations are provided in subsequent figures.
  • screw holes 101, 102, 103, 104 are provided, which are arranged in indirect proximity to the media flow openings 30a, 30b, 50a, 50b, each screw hole being in the form of an opening in the shielding layer 20 and an opening in the sealing element 40 is formed.
  • the first screw hole 101 is formed in the form of an opening 201 in Ablelage and an opening 401 in sealing element.
  • the rest are the same three screw holes 102, 103, 104 as openings 202, 402, 203, 403, 204, 404 are formed.
  • Openings 201, 401, 202, 402 are arranged adjacent to the media flow openings 30a, 50a and are arranged approximately opposite each other with respect to the center axis of the media flow openings 30a, 50a.
  • the openings 203, 403, 204, 404 are adjacent to
  • FIG. 2b shows a plan view of a further heat shield according to the invention.
  • the embodiment differs from the embodiment in FIG. 2a in that the sealing element is divided between the medium flow openings 30b, 50b on the one hand and 30a, 50a on the other hand.
  • the sealing element is divided between the medium flow openings 30b, 50b on the one hand and 30a, 50a on the other hand.
  • FIG. 2c shows a plan view of a further heat shield according to the invention.
  • the sealing element 40 as in Fig. 2a consists of a single part.
  • the shielding layer 20 is integrally formed and single-layered.
  • the shielding layer 20 has recesses 80 for saving material and weight.
  • two main sections 84, 85 of the shielding layer 20 are integrally connected to one another via a corrugated web 83.
  • the corrugated web 83 can be seen particularly well over a recess in the surface of the sealing element 40.
  • the edges 81 and 82 of the main sections 84 and 85 face each other and define the recesses in sections. At the same time, they form in sections the inner edge of the media flow openings 30a, 30b.
  • 3a to 3d show heat shields 1 according to the invention in sectional views, wherein the section runs in each case parallel to the center axis of the media flow openings 30, 50, for example along the respective line AA.
  • a metallic shielding layer 20 is arranged with a Reference to Pat. 3a, the layer plane is denoted by E A.
  • This metallic shielding layer 20 not only serves to protect a heat-sensitive component, but at the same time fulfills the function of a compression protection in the mounted state. This will be explained in more detail in the context of FIGS. 4a and 4b.
  • This sealing element 40 comprises an overlapping section 60, which, in a plan view of the layer plane of the shielding layer 20, overlaps, ie, is disposed behind, the shielding layer 20.
  • the sealing element 40 comprises a sealing portion 70, which is arranged in a plan view of the layer plane not overlapping with the shielding layer 20, but is disposed within the media flow opening 30 of the shielding layer 20.
  • the contact point 410 of the overlapping section 60 and the sealing section 70 is arranged so as to overlap the inner peripheral edge 32 of the media flow opening 30 of the shielding layer 20 in plan view of the layer plane of the shielding layer 20.
  • the media flow opening 30 in the shielding layer 20 also expands into areas which are covered by the sealing element 40, so that no media flow is possible in these edge areas, as can be seen in the left-hand area of FIG.
  • the sealing portion 70 extends along a main line whose starting point forms the radially innermost point 724 of the sealing portion 70, ie the inner peripheral edge 724 of the media flow opening 50 of the sealing element 40, and whose end point forms the radially outermost point 719 which coincides with the point of contact 410 overlapping section 60 and sealing section 70.
  • the sealing section is composed of a plurality of successive line sections 710-714, two adjoining sections te line sections 710-714 are interconnected by a node 720-723.
  • the sealing section 70 initially continues parallel to the plane of the layer of the shielding layer 20 in the direction of the central axis of the media flow opening 30 of the shielding layer 20. This is followed by another straight line section continues 711, which at an angle of about 10 ° -20 ° relative to the plane of the shielding layer 20 at angling in an angle to the shielding layer 20 pointing direction, ie the second straight line section is relative to the first straight line section of turned outwards inwards around the end of the first line section to the right (clockwise).
  • a further straight line portion 712 connects, which extends at an angle of approximately 50 ° -60 ° relative to the layer plane of said shielding 20th
  • This line section 712 forms, individually or together with the line section 711, a transition section which passes through the media flow opening 30 of the screening layer 20.
  • This transition portion is disposed between a radially inner end portion formed by the line portion 714 and a radially outer end portion formed by the line portion 710.
  • a further straight line section 713 is arranged, which is arranged at an angle of approximately 10 ° -20 ° relative to the plane of the layer of the screening layer 20.
  • the last line portion 714 contacting the starting point 724 of the guideline is also straight under an outward-in-to-leftward rotation about the end point of the penultimate line portion 713, whereby the last line portion 714 again runs parallel to the ply plane of the shielding ply 20.
  • the line portions 710-714 of the sealing portion 70 have a nearly identical thickness, i. Material thickness, on.
  • the radially innermost line section 714 and the radially outermost line section 710 of the sealing section 70 are each arranged parallel to the layer plane of the shielding layer 20, wherein one of these line sections is arranged to one of the two sides of the shielding layer 20. In other words, in the illustrated unpressed state, one of these two line sections 714, 710 is arranged above and one below the shielding layer 20.
  • the sealing section 70 runs at least in sections along the inner circumferential edge 32 of the media flow opening 30 of the shielding layer 20. It runs circumferentially within the media flow opening 30 of the shielding layer 20.
  • FIGS. 4a and 4b describe this installation situation in more detail.
  • a further inventive heat shield 1 is shown in sectional view.
  • the embodiment shown here differs from that in FIG. 3a in that, instead of a shielding layer 20, two thinner, equally thick shielding layers 20b, 20c are formed, which are arranged parallel to one another and immediately adjacent to one another.
  • a first shielding layer 20c is arranged directly adjacent to the overlapping section 60, a second shielding layer 20b spaced from the overlapping section 60.
  • the total thickness of both shielding layers results in sum in the same layer thickness as the individual shielding layer 20 shown in FIG. 3a
  • Shielding layer 20 from FIG. 3 a is congruent with the cross-sectional area of the two shielding layers 20 b, 20 c from FIG. 3 b.
  • FIG. 3c another heat shield according to the invention 1 is shown in sectional view.
  • the embodiment shown in Fig. 3c also has two thinner shielding layers 20c, 20d.
  • the embodiment differs from that in FIG. 3b in that the second shielding layer 20d, which is not directly adjacent to the overlapping section 60, is formed at least in the illustrated cross section with perforations extending through the entire thickness of the shielding layer 20d, so that cross-sectional surfaces 210d, viewed in the sectional view, 220d, 230d, ... are formed, which have no common points of contact with each other in the cutting plane.
  • the perforations serve for improved absorption of Sound in the heat shield 1 and are therefore located on the sound source facing surface of the heat shield.
  • FIG. 3d shows a further heat shield 1 according to the invention in a sectional view.
  • Overlap portion 60 arranged first shielding layer 20e similar to the shielding formed in the two previous embodiments.
  • this shielding layer 20e has an offset 430, so that two mutually parallel sections 210e, 220e are formed.
  • the first of these sections 210e extends radially inward and, as in the preceding two embodiments, is formed half as thick as the exemplary embodiment in FIG. 3a.
  • the radially outer portion 220 e is offset in the direction of the sealing element 40 is formed.
  • a second shielding layer 20f is formed, but here it is divided into a radially inner section 210f and a radially outer section 220f, the two sections projecting onto the plane of the sealing element 40 at the location of the Touch offset 430.
  • the radially outer portion 220f extends perpendicular to the plane of the layer in a direction away from the sealing element direction to the radially inner portion 210f of the second shielding layer 20f.
  • the radially inwardly formed portion 210f of this second Able- would be identical as well as in the embodiment of Fig. 3b formed immediately adjacent to the first shielding layer 20e and has the same thickness as this.
  • the radially outer portion 220f is formed similarly to the second shielding layer 20d of the embodiment in Fig. 3c, not disposed immediately adjacent to the sealing member 40 in the overlapping portion 60, that is, in the embodiment shown in Figs.
  • the radially outer portion 220f of the second shielding layer is not immediately adjacent to the radially outer portion 220e of the first shielding layer because a third shielding layer 20h is disposed between the radially outer portion 220e of the first shielding layer and the radially outer portion 220f of the second shielding layer.
  • This third shielding layer 20h is is made much thinner than the other two Ablelagen Suitee 20e, 20f and consists of a fiber-based material that is particularly suitable for the acoustic absorption in interaction with the perforations.
  • the radially outer portion has a larger one
  • Cross-sectional area because in the radially outer region three sealing layers 20f, 20h, 20e are arranged parallel to each other.
  • the radially inner portion has a smaller cross-sectional area, because only two of these three sealing layers are arranged here, namely the outer layers 20e, 20f.
  • These two outer layers have the same thickness in the radially inner and radially outer regions, i. Material thickness, on.
  • the exemplary embodiment of FIG. 3d differs further from the preceding exemplary embodiments in that the sealing section 70 projects further into the media flow opening 50. This allows the radially innermost point 724 of the sealing section to be installed in the cross section
  • FIGS. 4a and 4b show a further heat shield 1 according to the invention with adjacent mating components 80, 90 in a schematic sectional view, wherein the section extends through the media flow opening 30 of the metallic shielding layer 20 and through the media flow opening 50 of the single-layer metallic sealing element 40.
  • the thicknesses D D and D A of sealing element and shielding layer are also indicated.
  • FIG. 4 a shows an unpressed state, ie a state before final screwing of the components, while FIG. 4 b represents a compressed state, ie a state in completely screwed and installed state.
  • a first mating member 80 and a second mating member 90 are arranged.
  • the mating components 80, 90, the shielding layer 20 and the metallic sealing element 40 all each have a media flow opening, which are each arranged coaxially with each other are. All media flow openings have a circular throughflow cross section.
  • the media flow openings of the counterpart components 80, 90 have the smallest diameter; the medium flow opening 30 of the metallic shielding layer 20 has the largest diameter; the diameter of the media flow opening 50 of the metallic sealing element 40 is in between.
  • the central axis of the media flow openings is arranged perpendicular to the layer plane of the shielding layer, and thus perpendicular to the mutually contacting surfaces of the individual components (counterparts 80, 90, shielding layer 20, sealing element 40).
  • the sectional surfaces of the mating components 80, 90 and the metallic shielding layer 40 are therefore each rectangular, so that in Fig. 4 on both sides of the media flow openings each have a rectangular sectional area of the first mating member 80, the metallic Able- läge 20 and the second Counter-member 90 is formed.
  • the single-layer metallic sealing element 40 has an overlapping section 60 between the first opposing element 80 and the metallic shielding layer 20. Furthermore, the single-layer metallic sealing element 40 has a sealing section 70, which covers the overlapping section 60 in one
  • the sealing portion 70 extends in the direction of the media flow openings.
  • the course of the sealing portion 70 is essentially formed by five straight, successive line sections 710-714, wherein two adjacent line sections meet at a contact point 720-723.
  • the radially innermost region of the sealing portion 70 is marked by the starting point 724, ie limited, the radially outermost region 710 through the impact point 410 in the radial direction. From the starting point 724 to the point of impact 410, the first line segment 714 is the shortest; the second, fourth and fifth line sections 713, 711, 710 are approximately the same length; the longest line section here, unlike in FIGS.
  • the third line section 712 which has approximately the length of the remaining four line sections 714, 713, 711, 710 in total.
  • This third line section 712 may also be referred to as a transition section.
  • the second and second directions are third line sections bent to the left compared to the preceding line section, while the fourth and fifth line sections are angled to the right with respect to the respective preceding line section.
  • the second line section 713 and the fourth line section 711 have approximately the same angle; the first line section 714 and the fifth line section 710 extend parallel to the layer plane of the shielding layer 20.
  • the single-layer metallic sealing element 40 does not touch any further components 80, 90, 20 in the section illustrated in idealized form. Furthermore, the sealing section 70 does not protrude into the media flow openings of the counterpart components 80, 90 in a plan view of the layer plane of the metallic shielding layer 20.
  • FIG. 4 a Another essential difference from FIG. 4 a is given by the fact that the metallic sealing element 40 in FIG. 4 b is reshaped by the contact force resulting from the screw connection. Because the respectively adjacent components (counterparts 80, 90, shielding layer 20, sealing element 40) move closer together in the installed state, the sealing section 70 of the sealing element 40 is deformed. In particular, there is a deformation of the sealing portion 70 in radially to the central axis of the media flow openings facing direction, because the structure of the sealing portion 70 is braced by the second mating member 90. As a result, the angles of the individual line sections 710-714 become flatter relative to the layer plane of the shielding layer 20.
  • the sealing section protrudes at its radially inner regions 714 into the media flow opening of the first and second mating component 80, 90 in plan view of the layer plane of the metallic shielding layer 20.
  • the single-layer sealing element 40 contacts the first mating component 80 and the second mating component 90.
  • the contact surface with the first mating component 80 is formed in the overlapping section 60 and in the region of the sealing section 70 immediately adjacent to the overlapping section 60, which forms the radially outermost line section 710 of FIG Sealing portion 70 of the sealing element 40 forms.
  • the line section 711 can rest flat in the spring-loaded state.
  • the contact surface with the second mating component 90 is given at the contact point 723 between the radially innermost two line sections 714, 713 of the sealing section 70. In operation, in particular in the case of vibrations, the contact surface may change.
  • the amount of deformation is limited by the metallic shielding layer 20. Because the shielding layer 20 and the overlapping section 60 are arranged between the mating components 80, 90, a minimum distance between the mating components 80, 90 is ensured even when installed.
  • the metallic shielding layer 20 thus serves as anti-compression protection for the sealing section 70.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hitzeschild zur Abschirmung heißer Bereiche eines Bauteils, einen Abgaskrümmer mit einem erfindungsgemäßen Hitzeschild sowie einen Verbrennungsmotor mit einem erfindungsgemäßen Abgaskrümmer oder Hitzeschild.

Description

Hitzeschild mit Dichtelement
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hitzeschild zur Abschirmung heißer Bereiche eines Bauteils, einen Abgaskrümmer mit einem erfindungsgemäßen Hitzeschild sowie einen Verbrennungsmotor mit einem erfindungsgemäßen Abgaskrümmer oder Hitzeschild.
Hitzeschilde finden Verwendung in verschiedenen Anwendungsgebieten zur Abschirmung eines Bauteils oder Bauteilbereiches gegen Hitze und/oder Schall mittels Isolation, Reflektion und/oder Absorption. Bauarten von Hitzeschilden umfassen dabei einlagige und mehrlagige Hitzeschilde. Ein besonders wichtiger Industriezweig für derartige Hitzeschilde ist die Automobil- und sonstige Fahrzeugindustrie. Dort finden sie beispielsweise Verwendung zur Abschirmung von wärmeempfindlichen Bauteilen im Motorraum, dessen Umgebung und dem zugehörigen Abgasstrang oder auch zur Abschirmung zwischen Abgasstrang und Fahrgastzelle. Herkömmlicherweise sind derartige Hitzeschilde dreidimensional verformte Strukturbauteile, die der Abschirmung eines wärmeempfindlichen Bereiches gegenüber einer Wärmequelle dienen. In der Regel sind derartige Hitzeschilde an einem wärmeempfindlichen oder einem wärmeführenden Bauteil befes- tigt, wobei letzteres häufiger der Fall ist. Die Verbindung erfolgt dabei an mindestens einer, bevorzugt jedoch an mehreren Stellen.
In modernen Kraftfahrzeugen werden immer höhere Anforderungen an Hitzeschilde gestellt, was wesentlich dadurch bedingt ist, dass das Downsizing in Fahrzeugen zu höheren Wärmeentwicklung sowie häufig auch zu einer engeren Anordnung von Bauteilen führt, was wiederum die Wärmeabfuhr erschwert. Hieraus resultiert eine wachsende Bedeutung von Hitzeschilden.
Insbesondere zur Vermeidung von Konvektion in unzulässige Richtungen wer- den Hitzeschilde oftmals so angebracht, dass sie sich über Bereiche erstrecken, in denen sie Fluidleitungen kreuzen. Hierbei ist es dann oftmals erforderlich, dass die Hitzeschilde selber Durchgangsöffnungen aufweisen, durch welche Fluid hindurchtreten kann. Um einen unbeabsichtigten Stoffübergang an diesen Mediendurchflussöffnungen zu verhindern, ist eine Abdichtung die- ser Durchflussöffnungen notwendig.
Bei derartigen herkömmlichen Hitzeschilden werden zur Abdichtung an derartigen Durchgängen mehrere Dichtungslagen verwendet, was die Herstellung der Hitzeschilde aufwändig und teuer macht. Insbesondere ist es notwendig, zu beiden Seiten des Hitzeschildes mindestens jeweils eine Dichtungslage anzuordnen. Es werden deshalb in der Regel mindestens zwei, aber oft bis zu vier Aktivlagen, also abdichtende Dichtungslagen, mit einem Hitzeschild kombiniert. Dabei werden z.B. bei vier Aktivlagen jeweils zwei Lagen zusammengeschweißt und dann zu beiden Seiten des Hitzeschilds durch Nieten oder Clinchen befestigt. Dies bedingt nicht nur hohe Materialkosten, sondern auch einen erhöhten Fertigungsaufwand.
Meist sind die Dichtungslagen dünner als die Lagen des Hitzeschildes. Hierbei kann es in Folge von beispielsweise wärmeausdehnungsbedingten Schiebe- bewegungen eines wärmeführenden Bauteils auf einem dünnen Dichtungsblech zu vorzeitigen Zerstörungen kommen. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Hitzeschild zur Verfügung zu stellen, das eine effektive, dauerhaltbare und kosteneffiziente Abdichtung für Mediendurchflussöffnungen zu Verfügung stellt. Ebenfalls soll ein Abgas- krümmer mit einem erfindungsgemäßen Hitzeschild und ein Verbrennungsmotor mit einem erfindungsgemäßen Abgaskrümmer oder Hitzeschild zur Verfügung gestellt werden.
Diese Aufgabe wird durch das Hitzeschild nach Anspruch 1, sowie den Abgas- krümmer nach Anspruch 16 sowie den Verbrennungsmotor nach Anspruch 17 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Hitzeschildes werden in den abhängigen Ansprüchen gegeben.
Das erfindungsgemäße Hitzeschild zeichnet sich nunmehr dadurch aus, dass das Hitzeschild mindestens eine metallische Abschirmlage und ein einlagiges metallisches Dichtelement aufweist.
Die mindestens eine Abschirmlage ist dabei derart beschaffen, dass ein Wärmeübertrag von einer Wärmequelle auf ein hitzeempfindliches Bauteil mittels der Abschirmlage reduziert oder verhindert werden kann.
Es versteht sich, dass die geometrische Beschaffenheit je nach Anwendungsfall variieren kann. Insbesondere kann die Abschirmlage eine im Wesentlichen flache Form aufweisen, die an verschiedenen Stellen umgeformt ist. Die Umformungen können dabei die Befestigung der Abschirmlage an einem Gegenbauteil erleichtern oder aber der Außenkontur eines wärmeführenden Bauteils oder aber eines gegen Wärme zu dämmenden Bauteils ähneln, insbesondere zumindest abschnittsweise näherungsweise parallel dazu ausgebildet sein. Die Abschirmlage weist zudem mindestens eine Mediendurchflussöffnung auf, d.h. eine Durchgangsöffnung, welche in erster Linie oder ausschließlich dazu geeignet ist, ein Fluid als Medium hindurchtreten zu lassen. Im Rahmen dieser Erfindung ist eine Mediendurchflussöffnung in einer Abschirmlage nicht auf eine in sich geschlossene Mediendurchflussöffnung beschränkt. Vielmehr um- fasst eine Mediendurchflussöffnung in einer Abschirmlage auch solche Aussparungen in einer Abschirmlage, die nur teilweise von Material umgeben sind, d.h. z.B. auch Einbuchtungen in Abschirmlagen.
Das eine oder mindestens eine metallische Dichtelement hat die Funktion, umlaufend um die mindestens eine Mediendurchflussöffnung der Abschirmlage eine Dichtwirkung zwischen mehreren dem Hitzeschild benachbarten Bauteilen zu erzielen.
Dabei ist der Anspruch so zu verstehen, dass auch mehrere einlagige metallische Dichtelemente vom Hitzeschild umfasst sein können, zumindest liegt jedoch ein einzelnes einlagiges metallisches Dichtelement vor.
Auch das Dichtelement weist zumindest eine Mediendurchflussöffnung auf. Diese Durchflusssöffnung ist in Durchflussrichtung des Fluids zur Mediendurchflussöffnung der Abschirmlage benachbart angeordnet. Zudem sind die Mediendurchflussöffnungen in zur Lagenebene senkrechter Richtung benachbart zueinander angeordnet.
Das Dichtelement ist zumindest abschnittsweise beidseitig entlang des Innen- umfangrandes der Mediendurchflussöffnung der Abschirmlage angeordnet. Dies bedeutet, dass in Orthogonalprojektion auf die Abschirmlage zumindest abschnittsweise das Dichtelement zu beiden Seiten des Umfangsrandes der Mediendurchflussöffnung der Abschirmlage angeordnet ist. Mit anderen Worten ist entlang eines Abschnitts der Kontur der Mediendurchflussöffnung der Abschirmlage das Dichtelement zu beiden Seiten der durch die Kontur gebildeten Linie ausgebildet. Dies bedeutet, dass das Dichtelement in Orthogonalprojektion auf die Abschirmlage überlappend mit der Kontur des Innenumfangrandes der Mediendurchflussöffnung der Abschirmlage angeordnet ist.
Das Dichtelement weist zumindest einen Überlappungsabschnitt auf, welcher mit der Abschirmlage zumindest abschnittsweise entlang des Innenumfangs- randes der Mediendurchflussöffnung der Abschirmlage überlappend angeordnet ist.
Dieser Überlappungsabschnitt kann dazu dienen, das Dichtelement relativ zur Abschirmlage zu positionieren und ggf. zu fixieren.
Weiterhin weist das Dichtelement einen Dichtabschnitt auf, welcher, zumindest abschnittsweise entlang des Innenumfangsrandes, umlaufend innerhalb der Mediendurchflussöffnung der Abschirmlage angeordnet ist.
Ein solches Hitzeschild ermöglicht es, mittels des Dichtelementes innerhalb der Mediendurchflussöffnung der Abschirmlage eine Dichtwirkung zu erzielen, wobei neben der Abschirmlage nur eine zusätzliche Lage notwendig ist. Dadurch wird eine wesentliche Material- und Gewichtsreduktion im Vergleich zu herkömmlichen Hitzeschilden mit Mediendurchflussöffnungen und mehreren Dichtlagen erreicht. Weiterhin sinkt die Komplexität der Baugruppe und die Fertigung und Montage des Hitzeschildes werden vereinfacht.
Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Hitzeschildes umfassen Ausführungsformen mit einer, zwei, drei oder mehr als drei Abschirmlagen, wobei die Abschirmlagen benachbart zueinander angeordnet sein können. Insbesondere ist es möglich, dass eine Abschirmlage zu einer oder beiden seiner flächig ausgebildeten Oberflächen flächig an einer oder zwei Oberflächen benachbarter Abschirmlagen anliegt. Mit anderen Worten können die Lagenebenen der Abschirmlagen zumindest abschnittsweise parallel zueinander verlaufen. Die Lagenebene jeder der Abschirmlagen definiert sich dabei über die neutrale Faser der Abschirmlage in dem Bereich, der an die mindes- tens eine Mediendurchflussöffnung angrenzt.
Das Dichtelement ist vorteilhafterweise als flächiges Bauteil ausgebildet, welches abschnittsweise mit Umformungen versehen ist. Vorteilhafterweise sind eine vollflächig ausgebildete Oberfläche der Abschirmlage und eine vollflächig ausgebildete Oberfläche des Dichtelementes, insbesondere des Überlappungsabschnittes, zumindest abschnittsweise unmittelbar benachbart zueinander angeordnet.
Die mindestens eine Abschirmlage und das Dichtelement können miteinander außerhalb ihrer Mediendurchflussöffnungen form-, kraft- und/oder stoffschlüssig verbunden sein. Dadurch kann eine exakte Positionierung relativ zueinander sichergestellt werden und das Materialhandling vor dem Einbau des Hitzeschildes wird vereinfacht. Es ist jedoch auch möglich, die Befestigung so vorzusehen, dass die mindestens zwei Elemente miteinander verbunden werden, ihre endgültige Positionierung zueinander aber erst beim Einbau erfolgt. Es ist weiterhin möglich, dass das Dichtelement erst durch die Befestigung des Hitzeschildes an dem benachbarten Bauteil fixiert wird. Insbesondere bei dieser Ausführungsform können Zentrierungshilfen für die Montage eingesetzt werden.
Vorteilhafterweise kann das Dichtelement einen, zwei, drei oder mehr als drei Überlappungsabschnitte aufweisen. Ein einzelner vollständig umlaufender Überlappungsabschnitt kann im eingebauten Zustand eine besonders gleichmäßige Spannungsverteilung und ein gleichmäßiges Verformen der benach- barten (Dicht-)Bereiche bewirken, wodurch ein besonders günstiger Dichteffekt erreicht werden kann. Es können jedoch auch mehrere Überlappungsabschnitte vorliegen, wobei jeder Abschnitt nur entlang eines Teilabschnittes des Umfangsrandes der Mediendurchflussöffnung der Abschirmlage ausgebildet ist. Diese Ausführungsform ermöglicht eine Materialeinsparung.
Bevorzugt ist mindestens eine durch den Dichtabschnitt ausgebildete Dichtlinie vollständig umlaufend um die Mediendurchflussöffnung des Dichtelementes angeordnet. Dadurch wird gewährleistet, dass umlaufend eine vollständige Dichtwirkung gegeben ist.
Insbesondere ist es möglich, dass der Dichtabschnitt lediglich abschnittsweise entlang des Innenumfangsrandes der Mediendurchflussöffnung der Abschirmlage verläuft, aber vollständig umlaufend innerhalb der Mediendurchflussöffnung der Abschirmlage. Dadurch kann eine geschlossene Dichtlinie um den Durchströmquerschnitt des hindurchtretenden Fluids gebildet werden, diese Dichtlinie muss jedoch nicht zwangsläufig vollständig entlang des Innenumfangsrandes der Mediendurchflussöffnung der Abschirmlage verlaufen, sondern kann zumindest abschnittsweise deutlich zu dieser beabstandet sein. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn die Mediendurchflussöffnung nicht kreisförmig, sondern länglich ausgebildet ist, während die Dichtli- nie kreisförmig verläuft. Dies kann insbesondere auch dann der Fall sein, wenn die Mediendurchflussöffnung der Abschirmlage nicht vollständig von der Abschirmlage umschlossen ist, beispielsweise in dem Fall, in welchem eine Durchgangsöffnung (bei ihrer Fertigung) so nah an einem Rand der Abschirmlage eingebracht wird, dass sie nach ihrer Ausbildung selber einen Teil dieses Randes, beispielsweise eine Einbuchtung in diesem Rand, bildet. Die mindestens eine Mediendurchflussöffnung der Abschirmlage und/oder des Dichtelementes können jeweils insbesondere kreisförmig oder oval ausgebildet sein. Sie können an beliebigen Stellen der Abschirmlage und/oder des Dichtelementes ausgebildet sein.
Erfindungsgemäß sind die Mediendurchflussöffnungen innerhalb des Außen- umfangsrandes des Dichtelementes angeordnet. Für die Abschirmlage ist es jedoch auch möglich, dass die Mediendurchflussöffnungen am Rand ausgebildet sind, d.h. derart ausgebildet sind, dass sie nicht vollständig vom Lagenmaterial der Abschirmlage umgeben sind, sondern selber einen Teil des Außen- umfangsrandes der Abschirmlage bilden. Vorzugsweise ist eine Mediendurchflussöffnung in einer Abschirmlage in Summe zumindest zu 180", besonders bevorzugt zumindest zu 270°, von Material der Abschirmlage umschlossen. Vorteilhafterweise sind die Mediendurchflussöffnungen in einer ebenen Fläche ausgebildet, sodass in diesem Fall der Rand einer Mediendurchflussöffnung vollständig innerhalb einer Ebene verläuft. In dieser Ausführungsform weist der Rand der Mediendurchflussöffnung in Umlaufrichtung keine Voroder Rücksprünge auf. Dies erleichtert die Abdichtung sowie die Ausbildung der Durchflussöffnungen an sich.
Vorteilhafterweise sind die Mediendurchflussöffnungen derart ausgebildet, dass die Mittelachse der Öffnung im Wesentlichen senkrecht zur Lagenebene der Abschirmlage und/oder des Dichtelementes im die Mediendurchflussöffnung umgebenden Überlappungsabschnitt ausgebildet ist. Soweit nicht anders definiert, bezeichnet die Lagenebene hier - sowohl für die mindestens eine Abschirmlage als auch für das Dichtelement - die neutrale Faser der betreffenden Lage bzw. bei einem Hitzeschild mit mehreren Abschirmlagen die sich für die Summe der Abschirmlagen ergebende neutrale Faser. Insbesondere kann in diesem Fall auf der Grenzfläche von Mediendurchflussöffnung der Abschirmlage und Abschirmlage die Mantelfläche eines geraden Kreiszylinders gebildet werden. In Bezug auf die Lagenebene des Dichtelements wird vorteilhafterweise die neutrale Faser des die Mediendurchflussöffnung unmittelbar umgebenden Bereichs betrachtet, nicht notwendigerweise die davon entfernt angeordneten Bereiche, die beispielsweise eine hierzu versetzte Ebene aufweisen können, in der sich der Großteil des Dichtelements erstreckt.
Es versteht sich, dass die Mediendurchflussöffnungen des Abdichtelementes und des Hitzeschildes koaxial oder mit parallel zueinander verlaufenden Mit- teiachsen angeordnet sein können.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Hitzeschildes bildet der Dichtabschnitt jeweils eine entlang des Innenumfangsrandes der Mediendurchflussöffnung der Abschirmlage und/oder des Dichtelementes verlaufende Dichtlinie aus, die zu verschiedenen Seiten der Lagenebene der Abschirmlage angeordnet ist/sind. Dies bedeutet, dass durch den Dichtabschnitt zwei Dichtlinien innerhalb der Mediendurchflussöffnung der Abschirmlage ausgebildet werden können, wobei diese zumindest abschnittsweise entlang des Randes der Mediendurchflussöffnung der Abschirmlage verlaufen.
Weiterhin sind die beiden Dichtlinien vorteilhafterweise auch zu verschiedenen Seiten der Lagenebene angeordnet. Mit anderen Worten kann eine Dichtlinie oberhalb und eine Dichtlinie unterhalb der Lagenebene des Dichtelementes und/oder der Lagenebene der Abschirmlage verlaufen. Im verbauten Zustand kann so insbesondere jeweils eine Dichtlinie auf jeder der beiden Oberflächen des Hitzeschildes ausgebildet werden.
Dadurch wird es ermöglicht, mit einem einzigen Dichtelement, mithin durch eine einzige Aktivlage, zwei verschiedene Dichtlinien auszubilden, sodass die Mediendurchflussöffnungen des Hitzeschildes zu beiden Oberflächen des Hitzeschildes umlaufend abgedichtet werden.
Vorteilhafterweise wird eine erste Dichtlinie an einer Berührungszone zwischen einem Bereich eines ersten benachbarten Bauteils und einem ersten Bereich des Dichtabschnitts ausgebildet, und eine zweite Dichtlinie an einer Berührungszone zwischen einem Bereich eines zweiten benachbarten Bauteils und einem zweiten Bereich des Dichtabschnitts. Die Dichtlinien sind vorteilhafterweise innerhalb der Mediendurchflussöffnung der Abschirmlage angeordnet.
Insbesondere sind Ausführungsformen des Hitzeschildes vorteilhaft, in welchen die benachbarten Bauteile in Orthogonalprojektion auf die Lagenebene des Dichtelementes vollständig oder teilweise überlappend mit dem Dichtabschnitt ausgebildet sind.
Vorteilhafterweise wird durch die Struktur des Dichtabschnitts im verbauten Zustand der Dichtabschnitt zumindest abschnittsweise gegen das erste und das zweite Bauteil gepresst, sodass sich die Dichtlinien ausbilden.
Es ist auch möglich, dass nicht nur zwei, sondern drei, vier oder mehr als vier Dichtlinien an einer Mediendurchflussöffnung ausgebildet werden. Beispiels- weise können pro Seite mehrere parallel zueinander verlaufende Dichtlinien ausgebildet werden. Hierdurch kann das Dichtverhalten verbessert werden. Insbesondere ist es möglich, dass Schmutzpartikel oder Rückstände des Fluids, welche sich an einem Berührungspunkt von Dichtabschnitt und erstem oder zweiten benachbarten Bauteil absetzen, mithin an einer Dichtlinie, die Dicht- Wirkung beeinträchtigen oder aufheben. In diesem Fall kann die Dichtheit durch eine der parallel verlaufenden Dichtlinien sichergestellt werden.
Zur weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Dichtabschnitt einen zum Überlappungsabschnitt beabstandet benachbarten Übergangsabschnitt auf, der durch die Mediendurchflussöffnung der Abschirmlage hindurchgreift.
Beispielsweise kann in einem Schnitt parallel zur Mittelachse der Mediendurchflussöffnung, insbesondere einem radialen Schnitt durch die Mediendurchflussöffnung, betrachtet der Dichtabschnitt zwischen seinem radial inneren und radial äußeren Ende zumindest abschnittsweise einen Übergangsab- schnitt aufweisen, welcher beabstandet benachbart zum Überlappungsabschnitt angeordnet ist. In dieser Ausführungsform weist der Dichtabschnitt also einen Übergangsabschnitt auf, welcher zwischen einem radial inneren Endbereich und einem radial äußeren Endbereich des Dichtabschnittes angeordnet ist.
In diesem Schnitt betrachtet kann der Dichtabschnitt (jeweils zu beiden Seiten der Achse) entlang einer Hauptlinie verlaufen, deren Anfangspunkt der radial innere Punkt des Dichtabschnittes bildet und deren Endpunkt der radial äußere Punkt des Dichtabschnittes bildet. Zwischen dem Anfangs- und Endpunkt kann der Verlauf der Hauptlinie durch mehrere in Knotenpunkten verbundene Linienabschnitte zusammengesetzt sein, wobei jeder Linienabschnitt die Form einer Geraden, eines Kreisbogens oder eines Übergangsbogens aufweist. Der Übergangsabschnitt kann sich aus einem oder mehreren solcher Linienabschnitte zusammensetzen. Insbesondere kann der Übergangsabschnitt aus einer einzelnen Geraden oder aus mehreren Geraden zusammengesetzt sein. der Übergangsabschnitt kann insbesondere weiterhin durch einen geraden
Linienabschnitt zusammengesetzt sein, vor welchem und hinter welchem je- weils ein oder mehrere Kreisbögen oder Übergangsbögen angeordnet sind. Ebenfalls kann der Übergangsabschnitt ausschließlich aus Kreisbögen und Übergangsbögen bestehen. Der Übergangsabschnitt kann in axialer Richtung vollständig oder nur durch einen Teil der Mediendurchflussöffnung hindurchtreten.
Vorteilhafterweise ist der Verlauf der Hauptlinie des Übergangsabschnittes vom Anfangs- zum Endpunkt monoton steigend oder fallend.
Die Linienabschnitte weisen vorteilhafterweise eine konstante Dicke, d.h. Er- streckung in zum Linienabschnitt senkrechter Richtung, wobei in gekrümmten Bereichen im betrachteten Punkt eine Tangente angelegt wird, auf. Die Dicke kann jedoch auch im Verlauf vom Anfangs- zum Endpunkt variieren. Insbe- sondere kann sich die Dicke im Bereich von prägnanten Krümmungsänderungen ändern.
Es versteht sich, dass der Dichtabschnitt rotationssymmetrisch um die Mediendurchflussöffnung des Dichtelementes ausgebildet sein kann.
In einer vorteilhaften Weiterbildung weist der Dichtabschnitt im Querschnitt in vom Überlappungsabschnitt zum Durchlass weisender Richtung aufeinanderfolgend einen äußeren Abschnitt, einen mittleren Abschnitt und einen inneren Abschnitt auf, die über zwei aufeinanderfolgende, entgegengesetzt gerichtete Knickstellen ineinander übergehen und jeweils einen ersten nicht gekrümmten, geraden Abschnitt aufweisen. Die Knickstellen sind dabei als gekrümmte Knickstellen zu verstehen.
Es empfiehlt sich, dass im eingebauten Zustand des Hitzeschildes der innere Abschnitt gegen das erste benachbarte Bauteil flächig anliegt und der äußere
Abschnitt gegen das zweite benachbarte Bauteil flächig anliegt, oder der äußere Abschnitt gegen das erste benachbarte Bauteil flächig anliegt und der innere Abschnitt gegen das zweite benachbarte Bauteil flächig anliegt.
Bevorzugt besteht in einer Ausgestaltung der Erfindung das Dichtelement aus einem Metallblech mit einer Zugfestigkeit von mindestens 1000 N/mm2, ins- besondere also aus einem federharten Material, beispielsweise einem federharten Stahl oder auch einer Nickelbasislegierung. Das Dichtelement kann dabei unbeschichtet sein, es kann jedoch auch zumindest einseitig zumindest abschnittsweise beschichtet sein, insbesondere mit einer Beschichtung zur Reduktion der Kaltleckage. Vorteilhafterweise ist das Dichtelement jedoch auf beiden Oberflächen zumindest im Bereich der Dichtlinien beschichtet.
Weiterhin bevorzugt besteht in Ausgestaltung der Erfindung mindestens eine der mindestens einen Abschirmlagen, vorzugsweise alle der mindestens einen Abschirmlagen aus einem Metallblech mit einer Zugfestigkeit von weniger als
800 N/mm2. Als Materialien für die Abschirmlagen kommen vorteilhafterwei- se insbesondere Stahl, feueraluminierter Stahl, aluplattierter Stahl oder Edelstahl zum Einsatz. Neben unstrukturiertem Material kann vorteilhafterweise, insbesondere in einem Teil der Lagen bei Verwendung mehrerer Abschirmla- gen, auch zumindest abschnittsweise perforiertes oder zumindest abschnittsweise noppaliertes Material Verwendung finden. Insbesondere zwischen zwei metallischen Abschirmlagen kann vorteilhafterweise auch nicht-metallisches Isolationsmaterial, insbesondere faserbasiertes Material verwendet werden. Es empfiehlt sich, dass die Abschirmlage mindestens einen Befestigungsbereich für Schraubenlöcher zur Befestigung des Hitzeschildes an einem Bauteil aufweist. Dabei ist sowohl eine im wesentlichen toleranzfreie Positionierung, beispielsweise ausschließlich mittels Rundlöchern, möglich als auch eine Montage zumindest teilweise mittels Langlöchern, so dass ein Ausgleich von tem- peraturbedingten Ausdehnungen/Kontraktionen im Betrieb möglich ist.
Vorteilhafterweise sind die Befestigungsbereiche innerhalb des Überlappungsabschnittes von Dichtelement und mindestens einer Abschirmlage angeordnet. Bei großen Hitzeschilden, insbesondere solchen mit zum Überlappungsabschnitt angewinkelt verlaufenden Bereichen der mindestens einen Abschirmlage, kann es sich auch bei dem mindestens einen Befestigungsbereich um einen angewinkelt, ggf. rechtwinklig, aus der Lagenebene umgebogenen Bereich handeln, welcher Schraubenlöcher zur Befestigung an einem Bauteil aufweist. Vorzugsweise wird aber auch ein solcher Befestigungsbereich mit mindestens einem Befestigungsbereich innerhalb des Überlap- pungsabschnitts kombiniert, so dass nicht sämtliche Befestigungsbereiche in derselben Ebene oder in zueinander parallelen Ebenen liegen müssen. In einer vorteilhaften Weiterbildung befindet sich der Befestigungsbereich benachbart zum Außenumfangsrand der Abschirmlage. Es ist jedoch ebenfalls möglich, dass der Befestigungsbereich nicht benachbart zum Außenumfangsrand, d.h. zentral auf der Abschirmlage angeordnet ist. Der Befestigungsbereich kann ein, zwei, drei oder mehr als drei Schraubenlöcher aufweisen.
Vorteilhafterweise ist die Summe der Dicken der mindestens einen Abschirmlage DA relativ zur Dicke des Dichtelementes DD derart ausgebildet, dass 10 > DA IDD > 1,5, bevorzugt 8 > DA /DD > 1,8, besonders bevorzugt 6 > DA /DD > 2, Die Dicke des Dichtelementes ist dabei als Materialstärke zu verstehen, d.h. die lokale zusätzliche Dicke im Dichtabschnitt wird nicht mit berücksichtigt.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weisen die mindestens eine Abschirmlage und das Dichtelement jeweils mehrere Mediendurchflussöff- nungen auf, wobei jeweils eine Mediendurchflussöffnung der mindestens einen Abschirmlage und eine Mediendurchflussöffnung des Dichtelementes in Durchflussrichtung benachbart zueinander angeordnet sind.
Vorteilhafterweise sind die Mediendurchflussöffnungen derart angeordnet, dass vorzugsweise jeweils ein Paar bestehend aus einer Mediendurchflussöffnung der Abschirmlage und einer Mediendurchflussöffnung des Dichtelementes jeweils benachbart zueinander angeordnet ist. Es ist auch möglich, dass zu einer Mediendurchflussöffnung der Abschirmlage mehrere Mediendurchflussöffnungen des Dichtelementes benachbart angeordnet sind.
Vorteilhafterweise sind die Durchmesser der Mediendurchflussöffnungen der Abschirmlage zumindest in etwa gleich groß, dies gilt ebenfalls für die Mediendurchflussöffnungen des Dichtelementes.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung schneiden die Mittelachsen sämtlicher oder mehrerer Mediendurchflussöffnungen eine Linie, die senkrecht zu den Achsen verläuft. In dieser Ausführungsform sind die Mediendurchflussöffnungen also entlang einer geraden Linie angeordnet.
Weiterhin bevorzugt ist die mindestens eine Abschirmlage in ihrer Flächenebene ungeteilt und das Dichtelement besteht aus einem einzigen Element. Vorteilhaft an dieser Ausführungsform ist insbesondere, dass eine Montage des Dichtelements auf der Abschirmlage auch mit wenigen Befestigungspunkten ermöglich werden kann.
Alternativ ist es jedoch ebenfalls möglich, dass die mindestens eine Abschirm- läge in ihrer Flächenebene ungeteilt ist und das Dichtelement aus mehreren, in der Fläche des Dichtelements nebeneinander angeordneten Elementen besteht, wobei jedes Element mindestens eine Mediendurchflussöffnung aufweist. Diese Ausführungsform kann insbesondere dann bevorzugt Einsatz finden, wenn der Abstand zwischen den Mediendurchflussöffnungen der Ab- schirmlage verhältnismäßig groß ist.
Sämtliche Ausführungsformen können symmetrisch um die Mittelachse einer Mediendurchflussöffnung ausgebildet sein. Die eingangs beschriebene Aufgabe wird zudem gelöst durch einen Abgaskrümmer mit einem erfindungsgemäßen Hitzeschild. Hierbei ist vorzugsweise der Überlappungsabschnitt auf der dem Abgaskrümmer abgewandten Seite des Hitzeschildes angeordnet, so dass das Dichtelement überwiegend vom Abgaskrümmer beabstandet ist. in einer anderen Ausführungsform ist der Überlappungsabschnitt auf der dem Abgaskrümmer zugewandten Seite des
Hitzeschildes angeordnet, weist aber eine zusätzliche Gleitbeschichtung auf. Auf diese Weise wird verhindert, dass der Abgaskrümmer bei temperaturbedingten Ausdehnungen und Schrumpfungen das Hitzeschild bzw. seine Oberfläche, insbesondere die Oberfläche des Dichtelements, beim Abgleiten be- schädigt.
Ebenfalls wird die beschriebene Aufgabe gelöst durch einen Verbrennungsmotor mit einem erfindungsgemäßen Abgaskrümmer oder einem erfindungsgemäßen Hitzeschild.
Im Folgenden werden einige Beispiele erfindungsgemäßer Hitzeschilde gegeben, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen werden. Deren Beschreibung wird daher gegebenenfalls nicht wiederholt. Weiterhin enthalten die nachfolgenden Ausführungsbeispie- le eine Vielzahl von vorteilhaften Weiterbildungen und Merkmalen, die jedoch auch als solche für sich ohne in Kombination mit den weiteren vorteilhaften Merkmalen der jeweiligen Ausführungsform betrachtet zu werden, sich zur Weiterbildung der vorliegenden Erfindung eignen. Auch Kombinationen einzelner Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele sind ohne Weiteres als vorteilhafte Weiterbildungen möglich.
Es zeigen
Fig. 1 eine Schnittansicht eines Hitzeschildes mit Durchgangsöffnung und Dichtung im Stand der Technik;
Fig. 2a eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Hitzeschild mit einem Dichtelement;
Fig. 2b eine Draufsicht auf ein weiteres erfindungsgemäßes
Hitzeschild mit zwei Dichtelementen;
Fig. 2c eine Draufsicht auf ein weiteres erfindungsgemäßes
Hitzeschild mit einem Dichtelement;
Fig. 3a bis 3d Schnittansichten von weiteren erfindungsgemäßen Hitzeschilden mit verschieden ausgeführten Abschirmlagen;
Fig. 4a eine schematische Schnittansicht eines weiteren erfindungsgemäßen Hitzeschildes vor der endgültigen Einbausituation;
Fig. 4b eine schematische Schnittansicht des erfindungsgemäßen Hitzeschildes aus Fig. 4a im verpressten Zustand.
In Figur 1 wird ein Hitzeschild 1 mit Durchgangsöffnung und um diese Durchgangsöffnung umlaufende Dichtung nach dem Stand der Technik im Schnitt durch die Durchgangsöffnung gezeigt.
Eine Abschirmlage 20' ist zwischen einem ersten Gegenbauteil 80 und einem zweiten Gegenbauteil 90 angeordnet. Die Abschirmlage 20' ist im Wesentlichen flach ausgebildet und weist eine abgerundete Knickstelle 21' auf, an welcher die Abschirmlage 20' im Querschnitt betrachtet um einen Winkel von ungefähr 80° umgeformt ist. Dadurch wird ein parallel zu den Oberflächen der Gegenbauteile 80, 90 verlaufender Abschnitt 22' der Abschirmlage 20' sowie ein versetzt zu diesen Oberflächen verlaufender Abschnitt 23' ausgebildet. Die Abschirmlage weist in ihrem parallel zu den Oberflächen der Gegenbauteilen 80, 90 verlaufenden Abschnitt 22' eine Durchgangsöffnung 30' auf. Auch die Gegenbauteile 80, 90 weisen jeweils eine Durchgangsöffnung auf.
Die Durchgangsöffnung der Gegenbauteile 80, 90 und der Abschirmlage 20' sind allesamt benachbart zueinander angeordnet. Die Mittelachse der Durchgangsöffnung des ersten Gegenbauteils 80 sowie die Mittelachse der Durchgangsöffnung 30' der Abschirmlage 20' sind koaxial ausgebildet, wobei der Durchmesser der Abschirmlage 20' um ein sehr geringes Maß größer ist als der Durchmesser der Mediendurchflussöffnung des ersten Gegenbauteils 80. Die Durchgangsöffnung des ersten Gegenbauteils 80 ist im dargestellten Abschnitt rotationssymmetrisch ausgebildet, sodass die Öffnung die Form eines geraden Kreiszylinders aufweist.
Der Durchmesser der Durchgangsöffnung des zweiten Gegenbauteils 90 ist unmittelbar benachbart zu der Durchgangsöffnung 30' der Abschirmlage 20' derart ausgebildet, dass der Durchmesser identisch ist mit dem Durchmesser des ersten Gegenbauteils 80. Jedoch ist die Durchgangsöffnung des zweiten Gegenbauteils 90 in Nachbarschaft zur Durchgangsöffnung 30' der Abschirm- läge nicht rotationssymmetrisch ausgebildet, so dass die Mantelfläche der
Durchgangsöffnung des zweiten Gegenbauteils 90 im dargestellten Schnitt zwei nicht parallel zueinander verlaufenden Linien zeigt.
Um einen ungewollten Stoffübergang zwischen der Oberfläche des ersten Gegenbauteils 80 und der dazu benachbarten Oberfläche der Abschirmlage
20' sowie zwischen der Oberfläche des zweiten Gegenbauteils 90 und der dazu benachbarten Oberfläche der Abschirmlage 20' zu verhindern, ist ein Dichtelement 400' nach dem Stand der Technik mit einer Mediendurchflussöffnung 50' zwischen den jeweiligen Oberflächen eingebracht.
Dieses Dichtelement 400' besteht aus vier separaten einzelnen aktiven Lagen 41', 42', 43', 44'. Dabei sind jeweils zwei dieser Lagen 41', 42', 43', 44' zu einer Seite der Abschirmlage 20' angeordnet. In diesem Fall befinden sich zwischen dem ersten Gegenbauteil 80 und der Abschirmlage 20' die Lagen 43' und 44'. Zwischen dem zweiten Gegenbauteil 90 und der Abschirmlage 20' befinden sich die Lagen 41' und 42'. Diese vier Lagen 41', 42', 43', 44' sind in Nachbarschaft zu den Durchgangsöffnungen und rotationssymmetrisch um die Mittelachse der Durchgangsöffnungen von Abschirmlage 20' und Gegenbauteil 80 angeordnet. Auch die Lagen 41', 42', 43', 44' weisen jeweils eine Durchgangsöffnung auf, welche im wesentlichen koaxial zu den Durchgangsöffnungen des ersten Gegenbauteils 80 sowie der Abschirmlage 20' angeordnet sind.
Die erste Lage 41' weist nun - wie jede der vier Lagen - in unmittelbarer Nachbarschaft zu ihrer Durchgangsöffnung einen als Ringscheibe ausgebildeten inneren ringförmigen Abschnitt 411' auf, dessen Oberfläche im unverpressten Zustand, d.h. im nicht-verschraubten Zustand, parallel zu der
Lagenebene der Abschnittes 22' der Abschirmlage 20' verläuft. Der ringscheibenförmig ausgebildete Abschnitt 411' setzt sich an einer Stelle fort in einen Verbindungsbereich 412'. Dieser Verbindungsbereich 412', setzt sich in der radial äußeren Richtung wiederum in einen weiteren äußeren ringscheiben- förmig ausgebildeten Bereich 413' fort. Der äußere ringscheibenförmig ausgebildete Bereich 413' ist ebenfalls parallel zur Lagenebene des Abschnittes 22' der Abschirmlage 20' ausgebildet. Dies ist sowohl im verschraubten als auch nicht-verschraubten Zustand der Fall. Der Verbindungsbereich 412' verläuft geneigt im Vergleich zu seinen beiden benachbarten ringscheibenförmig ausgebildeten Bereichen 411', 413'. Im Querschnitt betrachtet wird also in jeder der vier Lagen 41' bis 44' eine Halbsicken-Form ausgebildet. Der Verbindungsbereich 412' sowie der innere und äußere ringscheibenförmig ausgebildete Bereich 411', 413' sind bei den übrigen drei Lagen 42', 43', 44' vergleichbar ausgebildet.
Die Lage 41' und die Lage 42' sind im unverpressten Zustand an ihren äußeren ringscheibenförmig ausgebildeten Bereichen 413' aufeinander aufliegend angeordnet. Die Verbindungsbereiche 412', 422' der beiden Lagen verlaufen in zur Durchgangsöffnung weisender Richtung spiegelsymmetrisch zueinander und zur Durchgangsöffnung hin voneinander weg. Dadurch ergibt sich im Querschnitt ein Y-förmiges Profil gebildet aus den Abschnitten 411', 412', 421', 422' der beiden Lagen 41', 42'. Der gespreizte Bereich, der durch die inneren ringförmigen Abschnitte 411', 421' und durch die Verbindungsbereiche 412', 422' ausgebildet wird, ist dabei unmittelbar benachbart zur Durch- gangsöffnung angeordnet.
Die erste Lage 41' ist spiegelsymmetrisch zu der zweiten Lage 42' ausgebildet, wobei die Spiegelebene entlang des Berührungsbereiches der ersten und zweiten Lage 41', 42' verläuft. Weiterhin ist die Kombination von erster und zweiter Lage 41', 42' spiegelsymmetrisch zur Kombination von dritter und vierter Lage 43', 44' ausgebildet, wobei die Spiegelebene durch die Lagenebene 22' des unverbogenen Bereiches 22' der Abschirmlage 20' gebildet wird.
Die Abschirmlage 20' ist in Nachbarschaft zu dem gespreizten Bereich 411' an ihren beiden Oberflächen umlaufend angeprägt, so dass sich auf beiden Oberflächen eine Stufe 221' benachbart zu der Durchgangsöffnung 30' der Abschirmlage 20' ergibt.
Im verbauten Zustand werden der nicht ausgesparte Bereich der Abschirmlage 20', die inneren ringförmigen Abschnitte 411', 421' der Lagen 41', 42' sowie das weitere Gegenbauteil aneinander gepresst. Der gespreizte Bereich des Y-förmigen Profils wird dabei ebenfalls teilweise zusammengedrückt, wobei der gespreizte Bereich als eine Feder wirkt. Dabei liegt der Y-förmige Bereich teilweise in der Anprägung der Abschirmlage 20', welche die Stufe 221' bildet, sodass der gespreizte Bereich nicht vollständig zusammengedrückt wird. Die Abdichtung zwischen der Abschirmlage 20' und dem zweiten Gegenbauteil 90 wird dann gewährleistet durch das Anliegen des Y-förmigen Bereiches an dem zweiten Gegenbauteil 90 und Abschirmlage 20'.
Die Lagen 43' sowie 44' sind in gleicher Weise zur Formung eines Y-förmigen Bereiches ausgebildet, jedoch zwischen der Abschirmlage 20' und dem ersten Gegenbauteil 80. Die Schnittfläche der ersten Lage 41' ist dabei deckungsgleich mit der Schnittfläche der dritten Lage 43', und die Schnittfläche der zweiten Lage 42' ist deckungsgleich mit der Schnittfläche der vierten Lage 44'. Beide Lagenpaare 41'-42' und 43'-44' bilden somit Halbsickenpakete aus. Figur 2a zeigt eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Hitzeschild 1.
Das Hitzeschild weist eine metallische Abschirmlage 20 zur Abschirmung hitzeempfindlicher Bauteile auf, welche hier ebenfalls abschnittsweise flach aus- gebildet ist. Die der Wärmedämmung dienende Abschirmlage 20 kann grob unterteilt werden in einen ebenmäßig ausgebildeten ersten Bereich 28 sowie in eine dazu etwa rechtwinkligen verlaufenden zweiten Bereich 29, welcher verschiedene Umformungen 290, 291, 292, 293, 294 zur Versteifung und als Bauraum für weitere Bauteile, etwa für Leitungen, aufweist.
Der erste Bereich 28 und der zweite Bereich 29 sind über einen abgerundeten
Knickbereich 21 miteinander verbunden. Der erste Bereich weist zwei Medi- endurchflussöffnungen 30a, 30b auf, durch welche mindestens ein Fluid geführt werden kann. Die Öffnungen 30a, 30b sind rundlich ausgebildet, wobei die Außenkontur, d.h. der Umfang der Mediendurchflussöffnungen 30a, 30b, sich jeweils aus zwei gegenüberliegenden parallelen Abschnitten 301a, 302a,
301b, 302b und aus zwei gegenüberliegenden Kreisbogenabschnitten 303a, 304a, 303b, 304b zusammensetzt.
Flächig auf dem ersten Abschnitt 28 aufliegend ist ein einlagiges metallisches Dichtelement 40 angeordnet. Dieses Dichtelement 40 weist ebenfalls Mediendurchflussöffnungen 50a, 50b auf, wobei Mediendurchflussöffnung 50a überdeckend mit Durchflussöffnung 30a des ersten Bereiches angeordnet ist und Mediendurchflussöffnung 50b überdeckend mit Durchflussöffnung 30b des ersten Bereiches angeordnet ist. Um die Mediendurchflussöffnungen 30a, 30b, 50a, 50b umlaufend sind in der Aufsicht nur skizzenhaft die Kanten 10 des Dichtabschnittes 70 (vgl. Fig. 3a ff.) dargestellt. Detailliertere Darstellungen werden in nachfolgenden Figuren zur Verfügung gestellt.
Zur Befestigung von Abschirmlage 20 und Dichtelement 40 sind vier Schrau- benlöcher 101, 102, 103, 104 vorgesehenen, welche in mittelbarer Nachbarschaft zu den Mediendurchflussöffnungen 30a, 30b, 50a, 50b angeordnet sind, wobei jedes Schraubenloch jeweils in Form einer Öffnung in der Abschirmlage 20 und einer Öffnung im Dichtelement 40 ausgebildet ist. Somit ist das erste Schraubenloch 101 in Form einer Öffnung 201 in Abschirmlage und einer Öffnung 401 in Dichtelement ausgebildet. Entsprechend sind die übrigen drei Schraubenlöcher 102, 103, 104 als Öffnungen 202, 402, 203, 403, 204, 404 ausgebildet. Öffnungen 201, 401, 202, 402 sind benachbart zu den Medi- endurchflussöffnungen 30a, 50a angeordnet und sind einander ungefähr gegenüberliegend bezogen auf die Mittelachse der Mediendurchflussöffnungen 30a, 50a angeordnet. Die Öffnungen 203, 403, 204, 404 sind benachbart zu
Mediendurchflussöffnungen 30b, 50b angeordnet und ebenfalls ungefähr gegenüberliegend bezogen auf die Mittelachsen der Mediendurchflussöffnungen 30b, 50b angeordnet.
Figur 2b zeigt eine Draufsicht auf ein weiteres erfindungsgemäßes Hitzeschild. Die Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform in Figur 2a dadurch, dass das Dichtelement zwischen den Mediendurchflussöffnungen 30b, 50b einerseits und 30a, 50a andererseits geteilt ist. Dadurch liegen also zwei verschiedene einlagige Dichtelemente 40a, 40b vor, von denen das erste Dichtelement 40a die ersten Mediendurchflussöffnungen 30a, 50a sowie zwei Befestigungspunkte in Form von ersten Schraubenlöchern 401a, 402a aufweist, und von denen das zweite Dichtelement 40b die zweiten Mediendurchflussöffnungen 30b, 50b sowie zwei Befestigungspunkte in Form von zweiten Schraubenlöchern 401b, 402b aufweist.
Figur 2c zeigt eine Draufsicht auf ein weiteres erfindungsgemäßes Hitzeschild. Hier besteht das Dichtelement 40 wie in Fig. 2a aus einem einzigen Teil. Auch die Abschirmlage 20 ist einteilig und einlagig ausgebildet. Allerdings weist die Abschirmlage 20 zur Material- und Gewichtseinsparung Aussparungen 80 auf. Hierzu sind zwei Hauptabschnitte 84, 85 der Abschirmlage 20 über einen gewellten Steg 83 einstückig miteinander verbunden. Der gewellte Steg 83 ist über eine Aussparung in der Fläche des Dichtelementes 40 besonders gut zu erkennen. Die Kanten 81 und 82 der Hauptabschnitte 84 bzw. 85 weisen zueinander und begrenzen die Aussparungen abschnittsweise. Sie bilden gleichzeitig abschnittsweise die Innenkante der Mediendurchflussöffnungen 30a, 30b. Während die Kanten 10 des Dichtelementes die Mediendurchflussöffnungen 50a, 50b vollständig umgeben, werden die Mediendurchflussöffnungen 30a, 30b also nur unvollständig von Material der Abschirmlage 20 umgeben. Dies kann jedoch sowohl für eine ausreichende Abdichtwirkung als auch für eine ausreichende Wärmeabschirmung ausreichend sein. Fig. 3a bis 3d zeigen erfindungsgemäße Hitzeschilde 1 in Schnittansichten, wobei der Schnitt jeweils parallel zur Mittelachse der Mediendurchflussöff- nungen 30, 50 beispielsweise entlang der jeweiligen Linie A-A verläuft.
In Fig. 3a ist eine metallische Abschirmlage 20 mit einer Mediendurchflussöff- nung 30 angeordnet, deren Lagenebene mit EA bezeichnet ist. Diese metallische Abschirmlage 20 dient nicht nur dem Schutz eines hitzeempfindlichen Bauteils, sondern erfüllt gleichzeitig die Funktion eines Verpressungsschutzes im montierten Zustand. Dies wird nähergehend im Kontext von Figur 4a und 4b erläutert.
Unmittelbar benachbart zu der Abschirmlage 20 ist ein einlagiges metallisches Dichtelement 40 angeordnet, dessen Lagenebene mit ED bezeichnet ist. Dieses Dichtelement 40 umfasst einen Überlappungsabschnitt 60, welcher in Aufsicht auf die Lagenebene der Abschirmlage 20 überdeckend mit, d.h. hinter, der Abschirmlage 20 angeordnet ist.
Weiterhin umfasst das Dichtelement 40 einen Dichtabschnitt 70, welcher in Aufsicht auf die Lagenebene nicht überlappend mit der Abschirmlage 20 angeordnet ist, sondern innerhalb der Mediendurchflussöffnung 30 der Abschirmlage 20 angeordnet ist. Der Berührungspunkt 410 von Überlappungsabschnitt 60 und Dichtabschnitt 70 ist in Aufsicht auf die Lagenebene der Abschirmlage 20 überdeckend mit dem Innenumfangsrand 32 der Mediendurchflussöffnung 30 der Abschirmlage 20 angeordnet. Hierbei ist zu beachten, dass sich die Mediendurchflussöffnung 30 in der Abschirmlage 20 auch in Bereiche ausdehnt, die vom Dichtelement 40 überdeckt werden, so dass in diesen Randbereichen kein Medienfluss möglich ist, wie im linken Bereich der Figur 3a ersichtlich ist.
In der Schnittansicht verläuft der Dichtabschnitt 70 entlang einer Hauptlinie, deren Anfangspunkt der radial innerste Punkt 724 des Dichtabschnittes 70 bildet, d.h. der Innenumfangsrand 724 der Mediendurchflussöffnung 50 des Dichtelements 40, und deren Endpunkt der radial äußerste Punkt 719 bildet, welcher übereinstimmt mit dem Berührungspunkt 410 von Überlappungsabschnitt 60 und Dichtabschnitt 70. In vom Endpunkt zum Anfangspunkt weisender Richtung setzt sich der Dichtabschnitt aus mehreren aufeinanderfolgenden Linienabschnitten 710-714 zusammen, wobei jeweils zwei benachbar- te Linienabschnitte 710-714 durch einen Knotenpunkt 720-723 miteinander verbunden sind. Vom Endpunkt 719 ausgehend setzt sich der Dichtabschnitt 70 zunächst parallel zur Lagenebene der Abschirmlage 20 in Richtung der Mittelachse der Mediendurchflussöffnung 30 der Abschirmlage 20 fort. Daran setzt sich ein weiterer gerader Linienabschnitt 711 fort, welcher in einem Winkel von ca. 10°-20° relativ zur Lagenebene der Abschirmlage 20 bei Anwinkelung in zur Abschirmlage 20 weisender Richtung verläuft, d.h. der zweite gerade Linienabschnitt ist relativ zum ersten geraden Linienabschnitt von außen nach innen weisend um das Ende des ersten Linienabschnittes nach rechts (im Uhrzeigersinn) gedreht. Dahinter schließt sich ein weiterer gerader Linienabschnitt 712 an, welcher unter einem Winkel von ca. 50o-60° relativ zur Lagenebene der Abschirmlage 20 verläuft. Dieser Linienabschnitt 712 bildet einzeln oder zusammen mit Linienabschnitt 711 einen Übergangsabschnitt, der durch die Mediendurchflussöffnung 30 der Abschirmlage 20 hindurchgreift. Dieser Übergangsabschnitt ist zwischen einem radial inneren Endbereich, welcher durch den Linienabschnitt 714 gebildet wird, und einen radial äußeren Endbereich, welcher durch den Linienabschnitt 710 gebildet wird, angeordnet.
Hinter dem Linienabschnitt 712 ist ein weiterer gerader Linienabschnitt 713 angeordnet, welcher relativ zur Lagenebene der Abschirmlage 20 in einem Winkel von ca. 10°-20° angeordnet ist. Der letzte, den Anfangspunkt 724 der Leitlinie berührende Linienabschnitt 714 ist ebenfalls gerade ausgebildet unter einer von außen nach innen nach links weisender Drehung um den Endpunkt des vorletzten Linienabschnitts 713, wodurch der letzte Linienabschnitt 714 wiederum parallel zur Lagenebene der Abschirmlage 20 verläuft.
Die Linienabschnitte 710-714 des Dichtabschnittes 70 weisen eine nahezu identische Dicke, d.h. Materialstärke, auf. Der radial innerste Linienabschnitt 714 und radial äußerste Linienabschnitt 710 des Dichtabschnittes 70 sind jeweils parallel zur Lagenebene der Abschirmlage 20 angeordnet, wobei jeweils einer dieser Linienabschnitte zu einer der beiden Seiten der Abschirmlage 20 angeordnet ist. Mit anderen Worten ist im gezeigten unverpressten Zustand einer dieser beiden Linienabschnitte 714, 710 oberhalb und einer unterhalb der Abschirmlage 20 angeordnet.
Der Dichtabschnitt 70 verläuft zumindest abschnittsweise entlang des Innen- umfangsrandes 32 der Mediendurchflussöffnung 30 der Abschirmlage 20. Er verläuft umlaufend innerhalb der Mediendurchflussöffnung 30 der Abschirmlage 20.
Werden nun zu beiden Seiten des erfindungsgemäßen Hitzeschildes 1 Gegenbauteile 80, 90 montiert, so wird der Dichtabschnitt 70 verformt, wobei zumindest der radial innerste Linienabschnitt 714 oder der Knotenpunkt 723 einerseits sowie der radial äußerste Linienabschnitt 710 oder der Knotenpunkt 720 des Dichtabschnittes 70 andererseits jeweils eines der Gegenbauteile 80, 90 berühren. Dadurch werden umlaufende Dichtlinien ausgebildet. Fig. 4a und 4b beschreiben diese Einbausituation näher.
In Fig. 3b ist ein weiteres erfindungsgemäßes Hitzeschild 1 in Schnittansicht dargestellt. Die hier dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen in Fig. 3a dadurch, dass anstatt einer Abschirmlage 20 zwei dünnere, gleich dicke Abschirmlagen 20b, 20c ausgebildet sind, welche parallel zueinander und unmittelbar benachbart zueinander angeordnet sind. Eine erste Abschirmlage 20c ist dabei unmittelbar benachbart zum Überlappungsabschnitt 60 angeordnet, eine zweite Abschirmlage 20b beabstandet zum Überlappungsabschnitt 60. Die Gesamtdicke beider Abschirmlagen ergibt in Summe die gleiche Lagendicke wie die in Fig. 3a dargestellte einzelne Abschirmlage 20. Die im Schnitt dargestellte Querschnittsfläche der einzelnen Abschirmlage 20 aus Fig. 3a ist deckungsgleich zu der Querschnittsfläche der beiden Abschirmlagen 20b, 20c aus Fig. 3b.
In Fig. 3c ist ein weiteres erfindungsgemäßes Hitzeschild 1 in Schnittansicht dargestellt. Die in Fig. 3c dargestellte Ausführungsform weist ebenfalls zwei dünnere Abschirmlagen 20c, 20d auf. Die Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen in Fig. 3b dadurch, dass die zweite, nicht unmittelbar benachbart zum Überlappungsabschnitt 60 angeordnete Abschirmlage 20d zumindest im dargestellten Querschnitt mit durch die gesamte Dicke der Abschirmlage 20d reichenden Perforationen ausgebildet ist, sodass in der Schnittansicht betrachtet Querschnittsflächen 210d, 220d, 230d, ... ausgebildet werden, welche keine gemeinsamen Berührungspunkte miteinander in der Schnitt- ebene aufweisen. Die Perforationen dienen der verbesserten Absorption von Schall im Hitzeschild 1 und befinden sich deshalb auf der einer Schallquelle zugewandten Oberfläche des Hitzeschildes 1.
In Fig. 3d ist ein weiteres erfindungsgemäßes Hitzeschild 1 in Schnittansicht dargestellt. In dieser Ausführungsform ist die unmittelbar benachbart zum
Überlappungsabschnitt 60 angeordnete erste Abschirmlage 20e ähnlich wie die Abschirmlage in den beiden vorangegangenen Ausführungsformen ausgebildet. Im Unterschied zu den vorangegangenen Beispielen weist diese Abschirmlage 20e jedoch einen Versatz 430 auf, sodass zwei parallel zueinander verlaufende Abschnitte 210e, 220e ausgebildet sind. Der erste dieser Abschnitte 210e verläuft radial innenseitig und ist wie in den vorangegangenen beiden Ausführungsbeispielen halb so dick ausgebildet wie das Ausführungsbeispiel in Fig. 3a. Der radial äußere Abschnitt 220e ist versetzt in Richtung des Dichtelements 40 ausgebildet.
Ähnlich wie in den vorangegangenen beiden Ausführungsbeispielen ist eine zweite Abschirmlage 20f ausgebildet, welche hier jedoch in einen radial inneren Abschnitt 210f und einen radial äußeren Abschnitt 220f gegliedert ist, wobei die beiden Abschnitte sich Projektion auf die Lagenebene des Dichtele- ments 40 an der Stelle des Versatzes 430 berühren. Der radial äußere Abschnitt 220f verläuft senkrecht zur Lagenebene in von dem Dichtelement wegweisender Richtung versetzt zum radial inneren Abschnitt 210f der zweiten Abschirmlage 20f.
Der radial innenseitig ausgebildeten Abschnitt 210f dieser zweiten Abschirm- läge ist identisch wie auch im Ausführungsbeispiel der Fig. 3b unmittelbar benachbart zur ersten Abschirmlage 20e ausgebildet und weist die gleiche Dicke wie diese auf.
Der radial äußere Abschnitt 220f ist ähnlich wie die zweite, nicht unmittelbar benachbart zum Dichtelement 40 im Überlappungsabschnitt 60 angeordnete Abschirmlage 20d des Ausführungsbeispiels in Fig. 3c ausgebildet, d.h. mit
Perforationen. Der radial äußere Abschnitt 220f der zweiten Abschirmlage ist nicht unmittelbar benachbart zum radial äußeren Abschnitt 220e der ersten Abschirmlage, da zwischen dem radial äußeren Abschnitt 220e der ersten Abschirmlage und dem radial äußeren Abschnitt 220f der zweiten Abschirmlage eine dritte Abschirmlage 20h angeordnet ist. Diese dritte Abschirmlage 20h ist weitaus dünner als die anderen beiden Abschirmlagenbereiche 20e, 20f ausgebildet und besteht aus einem faserbasierten Material, das in Wechselwirkung mit den Perforationen besonders gut zur akustischen Absorption geeignet ist.
Insgesamt weist also der radial äußere Abschnitt eine größere
Querschnittsfläche auf, weil im radial äußeren Bereich drei Abdichtlagen 20f, 20h, 20e parallel zueinander angeordnet sind. Der radial innere Abschnitt hat eine kleinere Querschnittsfläche, weil hier nur zwei dieser drei Abdichtlagen angeordnet sind, nämlich die äußeren Lagen 20e, 20f. Diese beiden äußeren Lagen weisen im radial inneren und im radial äußeren Bereich die gleiche Dicke, d.h. Materialstärke, auf.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 3d unterscheidet sich weiter von den vorangegangenen Ausführungsbeispielen dadurch, dass der Dichtabschnitt 70 weiter in die Mediendurchflussöffnung 50 hineinragt. Dies erlaubt es, den im Querschnitt radial innersten Punkt 724 des Dichtabschnittes im verbauten
Zustand mit dem an das Dichtelement 40 im Überlappungsabschnitt 60 angrenzenden Bauteil zur Anlage zu bringen und so eine zusätzliche Dichtlinie zu schaffen. Fig. 4a und Fig. 4b zeigen ein weiteres erfindungsgemäßes Hitzeschild 1 mit benachbarten Gegenbauteilen 80, 90 in einer schematischen Schnittansicht, wobei der Schnitt durch die Mediendurchflussöffnung 30 der metallischen Abschirmlage 20 und durch die Mediendurchflussöffnung 50 des einlagigen metallischen Dichtelementes 40 verläuft. In dieser Darstellung sind zudem die Dicken DD und DA von Dichtelement und Abschirmlage angegeben. Fig. 4a stellt dabei einen unverpressten Zustand, d.h. einen Zustand vor endgültigem Verschrauben der Bauteile, dar, während Fig. 4b einen verpressten Zustand darstellt, d.h. einen Zustand in vollständig verschraubtem und verbauten Zustand.
Zu beiden flächigen Seiten des erfindungsgemäßen Hitzeschildes 1, d.h. in
Durchlassrichtung und in zur Durchlassrichtung der Mediendurchflussöffnun- gen entgegengesetzter Richtung, sind ein erstes Gegenbauteil 80 und ein zweites Gegenbauteil 90 angeordnet. Die Gegenbauteile 80, 90, die Abschirmlage 20 und das metallische Dichtelement 40 weisen allesamt jeweils eine Mediendurchflussöffnung auf, welche jeweils koaxial zueinander angeordnet sind. Sämtliche Mediendurchflussöffnungen weisen einen kreisrunden Durchströmquerschnitt auf. Dabei weisen die Mediendurchflussöffnungen der Gegenbauteile 80, 90 den geringsten Durchmesser auf; die Mediendurch- flussöffnung 30 der metallischen Abschirmlage 20 weist den größten Durch- messer auf; der Durchmesser der Mediendurchflussöffnung 50 des metallischen Dichtelementes 40 liegt dazwischen.
Die Mittelachse der Mediendurchflussöffnungen ist senkrecht zu der Lagenebene der Abschirmlage angeordnet, und somit senkrecht zu den einander jeweils berührenden Oberflächen der einzelnen Bauteile (Gegenbauteile 80, 90, Abschirmlage 20, Dichtelement 40).
In der Schnittansicht sind die Schnittflächen der Gegenbauteile 80, 90 und der metallischen Abschirmlage 40 daher jeweils rechteckig ausgebildet, sodass in Fig. 4 zu beiden Seiten der Mediendurchflussöffnungen jeweils eine rechteckige Schnittfläche von dem erstem Gegenbauteil 80, der metallischer Abschirm- läge 20 und dem zweitem Gegenbauteil 90 ausgebildet ist.
Das einlagige metallische Dichtelement 40 weist zwischen dem ersten Gegenbauteil 80 und der metallischen Abschirmlage 20 einen Überlappungsabschnitt 60 auf. Weiterhin weist das einlagige metallische Dichtelement 40 ei- nen Dichtabschnitt 70 auf, welcher den Überlappungsabschnitt 60 in einem
Stoßpunkt 410 berührt. Ausgehend von diesem Stoßpunkt 410, erstreckt sich der Dichtabschnitt 70 in Richtung der Mediendurchflussöffnungen. Der Verlauf des Dichtabschnittes 70 ist dabei im Wesentlichen durch fünf gerade, aufeinanderfolgende Linienabschnitte 710-714 ausgebildet, wobei jeweils zwei benachbarte Linienabschnitte sich in einem Berührungspunkt 720-723 treffen. Der radial innerste Bereich des Dichtabschnittes 70 wird durch den Anfangspunkt 724 markiert, d.h. begrenzt, der radial äußerste Bereich 710 durch den Stoßpunkt 410 in radialer Richtung. Vom Anfangspunkt 724 hin zum Stoßpunkt 410 betrachtet ist der erste Linienabschnitt 714 der kürzeste; der zweite, vierte und fünfte Linienabschnitt 713, 711, 710 sind etwa gleich lang; der längste Linienabschnitt ist hier, anders als in den Fig. 3a bis 3d der dritte Linienabschnitt 712, welcher ungefähr die Länge der übrigen vier Linienabschnitte 714, 713, 711, 710 in Summe aufweist. Dieser dritte Linienabschnitt 712 kann auch als Übergangsabschnitt bezeichnet werden. In vom An- fangspunkt 724 zum Stoßpunkt 410 weisender Richtung sind der zweite und dritte Linienabschnitt verglichen mit dem vorangehenden Linienabschnitt nach links geknickt, während der vierte und fünfte Linienabschnitt bezogen auf den jeweils vorangehenden Linienabschnitt nach rechts angewinkelt sind.
In Fig. 4a ist zwischen jeweils zwei benachbarten Bauteilen, d.h. zwischen jeweils einem benachbarten Paar von Gegenbauteilen 80, 90, Abschirmlage 20 und metallischem Dichtelement 40, ein Spalt angeordnet, welcher dadurch zustande kommt, dass die Bauteile noch nicht im endgültigen Einbauzustand, d.h. verschraubt, sind.
Im unverschraubten Zustand haben relativ zur Lagenebene der Abschirmlage 20 der zweite Linienabschnitt 713 und der vierte Linienabschnitt 711 ungefähr den gleichen Winkel; der erste Linienabschnitt 714 und der fünfte Linienabschnitt 710 verlaufen parallel zur Lagenebene der Abschirmlage 20.
Das einlagige metallische Dichtelement 40 berührt im idealisiert dargestellten Abschnitt keine weiteren Bauteile 80, 90, 20. Weiterhin ragt der Dichtabschnitt 70 in Aufsicht auf die Lagenebene der metallischen Abschirmlage 20 nicht in die Mediendurchflussöffnungen der Gegenbauteile 80, 90 hinein.
In Fig. 4b sind die Bauteile im endgültigen Einbauzustand dargestellt, weshalb kein Spalt zwischen zwei jeweils zueinander benachbarten Bauteilen vorhanden ist.
Ein weiterer wesentlicher Unterschied zur Fig. 4a ist dadurch gegeben, dass das metallische Dichtelement 40 in Fig. 4b durch die aus der Verschraubung resultierende Anpresskraft umgeformt ist. Weil die jeweils benachbarten Bauteile (Gegenbauteile 80, 90, Abschirmlage 20, Dichtelement 40) im eingebauten Zustand dichter aneinander rücken, wird der Dichtabschnitt 70 des Dichtelementes 40 umgeformt. Insbesondere kommt es zu einer Verformung des Dichtabschnittes 70 in radial zur Mittelachse der Mediendurchflussöffnungen weisender Richtung, weil die Struktur des Dichtabschnittes 70 durch das zweite Gegenbauteil 90 verspannt wird. Dadurch werden die Winkel der einzelnen Linienabschnitte 710-714 relativ zur Lagenebene der Abschirmlage 20 flacher.
Durch die Verformung, insbesondere durch die flacher gewordenen Winkel der einzelnen Linienabschnitte 710-714 relativ zur Lagenebene der Abschirm- läge, ragt der Dichtabschnitt an seinen radial inneren Bereichen 714 in Aufsicht auf die Lagenebene der metallischen Abschirmlage 20 in die Medien- durchflussöffnung des ersten und zweiten Gegenbauteils 80, 90 hinein.
Weiterhin berührt im eingebauten Zustand das einlagige Dichtelement 40 das erste Gegenbauteil 80 und das zweite Gegenbauteil 90. Die Berührungsfläche mit dem ersten Gegenbauteil 80 ist ausgebildet im Überlappungsabschnitt 60 sowie im dem Überlappungsabschnitt 60 unmittelbar benachbarten Bereich des Dichtabschnittes 70, welcher den radial äußersten Linienabschnitt 710 des Dichtabschnittes 70 des Dichtelementes 40 bildet. Bei entsprechender Auslegung kann im eingefederten Zustand auch der Linienabschnitt 711 flächig anliegen. Die Berührungsfläche mit dem zweiten Gegenbauteil 90 ist gegeben im Berührungspunkt 723 zwischen den radial innersten beiden Linienabschnitten 714, 713 des Dichtabschnittes 70. Im Betrieb, insbesondere bei Vibrationen, kann sich die Berührungsfläche verändern.
Das Ausmaß der Verformung wird durch die metallische Abschirmlage 20 begrenzt. Denn weil die Abschirmlage 20 und der Überlappungsabschnitt 60 zwischen den Gegenbauteilen 80, 90 angeordnet sind, wird auch im eingebauten Zustand ein Mindestabstand zwischen den Gegenbauteilen 80, 90 sichergestellt. Die metallische Abschirmlage 20 dient somit als Verpressungsschutz für den Dichtabschnitt 70.

Claims

Ansprüche
1. Hitzeschild (1) zur Abschirmung heißer Bereiche eines Bauteils (80, 90) mit
mindestens einer metallischen Abschirmlage (20) und
einem einlagigen metallischen Dichtelement (40),
wobei die Abschirmlage (20) und das Dichtelement (40) jeweils mindestens eine Mediendurchflussöffnung (30, 50) aufweisen, wobei die Mediendurchflussöffnungen (30, 50) in Durchflussrichtung zueinander benachbart angeordnet sind,
wobei das Dichtelement (40) zumindest abschnittsweise beidseitig entlang des Innenumfangsrandes (32) der Mediendurchflussöffnung (30) der Abschirmlage (20) angeordnet ist und mindestens einen Überlappungsabschnitt (60) aufweist, welcher mit der Abschirmlage (20) zumindest abschnittsweise entlang des Innenumfangsrandes (32) der Mediendurchflussöffnung (30) der Abschirmlage (20) überlappend angeordnet ist und einen Dichtabschnitt (70) aufweist, welcher umlaufend innerhalb der Mediendurchflussöffnung (30) der Abschirmlage (20) zumindest abschnittsweise entlang des Innenumfangsrandes (32) angeordnet ist.
2. Hitzeschild (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtabschnitt (70) jeweils eine entlang des Innenumfangsrandes (32, 724) der Mediendurchflussöffnung (30, 50) der Abschirmlage (20) und/oder des Dichtelementes (40) verlaufende Dichtlinie ausbildet, die zu verschiedenen Seiten der Lagenebene (EA) der Abschirmlage (20) angeordnet sind.
3. Hitzeschild (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtabschnitt (70) einen zum Überlappungsabschnitt (60) beabstandet benachbarten Übergangsabschnitt (712) aufweist, der durch die Mediendurchflussöffnung (30) der Abschirmlage (20) hindurchgreift.
4. Hitzeschild (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtabschnitt (70) im Querschnitt in vom Überlappungsabschnitt (60) zum Durchlass weisender Richtung aufeinanderfolgend einen äußeren Abschnitt (710), einen mittleren Abschnitt (711, 712, 713) und einen inneren Abschnitt (714) aufweist, die über zwei aufeinanderfolgende, entgegengesetzt gerichtete Knickstellen (720, 723) ineinander übergehen und jeweils einen ersten nicht gekrümmten, geraden Abschnitt aufweisen.
5. Hitzeschild (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass im eingebauten Zustand des Hitzeschildes (1) der innere Abschnitt (714) gegen ein erstes benachbartes Bauteil (80) flächig anliegt und der äußere Abschnitt (710) gegen ein zweites benachbartes (90) Bauteil flächig anliegt,
oder
der äußere Abschnitt (710) gegen ein erstes benachbartes Bauteil (80) flächig anliegt und der innere Abschnitt (714) gegen ein zweites benachbartes Bauteil (90) flächig anliegt.
6. Hitzeschild (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine durch den Dichtabschnitt (70) ausgebildete Dichtlinie vollständig umlaufend um die Mediendurchflussöffnung (30, 50) angeordnet ist.
7. Hitzeschild (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (40) aus einem Metallblech mit einer Zugfestigkeit von mindestens 1000 N/mm2 besteht.
8. Hitzeschild (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der mindestens einen Abschirmlagen (20), vorzugsweise alle der mindestens einen Abschirmlagen (20) aus einem Metallblech mit einer Zugfestigkeit von weniger als 800 N/mm2 besteht.
9. Hitzeschild (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mediendurchflussöffnungen (30, 50) des Dichtelementes (40) und der mindestens einen Abschirmlage (20) koaxial oder mit parallel zueinander verlaufenden Mittelachsen angeordnet sind.
10. Hitzeschild (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmlage (20) mindestens einen Befestigungsbereich für Schraubenlöcher (101, 102, 103, 104) zur Befestigung des Hitzeschildes (1) an einem Bauteil (80, 90) aufweist.
11. Hitzeschild (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der Dicken der mindestens einen Abschirmlage (10) DA relativ zur Dicke des Dichtelementes (40) DD derart ausgebildet ist, dass 10 > DA/DD > 1,5, bevorzugt 8 >DA/DD > 1,8, besonders bevorzugt 6 > DA /DD >2.
12. Hitzeschild (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Abschirmlage (20) und das Dichtelement (40) jeweils mehrere Mediendurchflussöffnungen (30a, 30b, 50a, 50b) aufweisen, wobei jeweils eine Mediendurchflussöffnung (30a, 30b) der mindestens einen Abschirmlage (20) und eine Mediendurchflussöffnung (50a, 50b) des Dichtelementes (40) in Durchflussrichtung benachbart zueinander angeordnet sind.
13. Hitzeschild (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest für einen Teil der Mediendurchflussöffnungen (30a, 30b, 50a, 50b) die Achsen durch die Mediendurchflussöffnungen (30a, 30b, 50a, 50b) eine Linie schneiden, die senkrecht zu den Achsen verläuft.
14. Hitzeschild (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Abschirmlage (20) in ihrer Flächenebene ungeteilt ist und das Dichtelement (40) aus einem einzigen Element besteht.
15. Hitzeschild (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Abschirmlage (20) in ihrer Flächenebene ungeteilt ist und das Dichtelement (40) aus mehreren, in der Fläche des Dichtelements (40) nebeneinander angeordneten Elementen besteht, wobei jedes Element mindestens eine Mediendurchfluss- öffnung (30, 30a, 30b, 50, 50a, 50b) aufweist.
16. Abgaskrümmer mit einem Hitzeschild (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
17. Verbrennungsmotor mit einem Abgaskrümmer oder Hitzeschild (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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