EP1876310A2 - Strukturiertes Blech und Stapel von strukturierten Blechen - Google Patents

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EP1876310A2
EP1876310A2 EP20070405196 EP07405196A EP1876310A2 EP 1876310 A2 EP1876310 A2 EP 1876310A2 EP 20070405196 EP20070405196 EP 20070405196 EP 07405196 A EP07405196 A EP 07405196A EP 1876310 A2 EP1876310 A2 EP 1876310A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
structures
sheet
sheets
structured
stack
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.)
Withdrawn
Application number
EP20070405196
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Giovanni Giusta
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.)
Vanzetti Ruth
Original Assignee
Vanzetti Ruth
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 Vanzetti Ruth filed Critical Vanzetti Ruth
Publication of EP1876310A2 publication Critical patent/EP1876310A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04CSTRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C2/00Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels
    • E04C2/02Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials
    • E04C2/08Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials of metal, e.g. sheet metal
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04CSTRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C2/00Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels
    • E04C2/30Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by the shape or structure
    • E04C2/32Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by the shape or structure formed of corrugated or otherwise indented sheet-like material; composed of such layers with or without layers of flat sheet-like material

Definitions

  • the invention relates to a structured sheet and a stack of structured sheets for vehicle components, in particular for heat shields, with a plurality of regularly applied structures, according to the preambles of the independent claims.
  • sheets are structured in order to increase the rigidity of the sheet through the structures.
  • material can thus be saved compared to structures with unstructured sheets, since the sheet thicknesses can generally be reduced by about 30% with the same strength.
  • heat shields are often made of dimpled sheets and constructed in various ways.
  • heat shields with a single sheet, which may additionally be provided with insulation.
  • heat shields made of two sheets, which usually have an insulation in between in some places. These sheets are spaced from each other in the central region and are pressed into the desired shape in two different tools before being assembled, folded, crimped and provided with holes in one or more other tools.
  • the advantage of two-ply heat shields over single ply is the better heat insulation.
  • a heat shield is made of materials that are highly reflective in the infrared range or coated with appropriate surfaces, so that the heat radiation can be reflected as effectively as possible. With soiled surfaces, however, this advantageous effect disappears.
  • multi-layer heat shields have, in addition to the outer surfaces further, against each other, inner surfaces, which before Pollution are protected. Therefore, they keep their quality even after years of use and reliably protect against overheating of vehicle components.
  • the known two-layer heat shields have several disadvantages.
  • the manufacturing process is very complex, since the individual shells must be made separately in tools.
  • the finished heat shield can also rattle or roar in the places where no insulation is attached, when the two sheets touch each other by the vibrations resulting from the ride. Such noise can be very disturbing for the passengers of the vehicle.
  • the sheets should touch each other in as few places as possible so that the heat flow through the contact points remains minimal.
  • a structured sheet according to the invention for vehicle components, in particular for heat shields, has a multiplicity of regularly arranged structures with steep flanks which are arranged in such a way that, in addition to structures of a second sheet stacked on this sheet metal Arrange arrangement, the sheets touch when stacking only on the steep flanks of the structures and support it. Otherwise, the sheets do not touch each other. They can be stacked contrary or set orientation.
  • flanks of the structures are at least 60 ° steep, so that the lateral locking is guaranteed.
  • the angle can also be lower.
  • the invention also relates to a stack produced from the sheets according to the invention and, in particular, to a double sheet which has been deformed three-dimensionally after stacking for use as a heat shield.
  • the sheets touch only on the steep flanks of the structures of the respective opposing structured sheets.
  • the sheets can not move relative to each other, since the structures support each other on the steep flanks.
  • FIG. 1 shows a schematic plan view of an example of a metal sheet 1 according to the invention with structures 2.
  • These structures 2 are arranged in staggered rows 3, 4, 3 ', 4' with uniform spacings A, wherein in each second row 2, 4 only each one second structure is pronounced resp. there is a double distance (2A) of the structures 2 from each other.
  • Another variant with the same number of structures 2 in each row 3, 3 ', 4, 4' is also possible.
  • the structures 2 are cup-shaped and are characterized by a flat bottom 8 with steep flanks 5, as shown in Fig. 3 and 4.
  • These figures each show a double plate 7 consisting of two with structures 2, 2 'structured, inventive sheets 1, 1 ', wherein the structures 2, 2' are formed only in one direction of the surface 6 and are mutually joined together so that they engage with each other.
  • the flanks 5 should be at least 60 ° steep, preferably between 75 ° and 80 °. It has been found that flatter structures 2, as known from the prior art, tend to slide against one another and thereby mutually crush each other when they are converted three-dimensionally as parts of a corresponding double sheet 7.
  • Flank angles between 60 and 95 °, in particular between 75 and 80 ° have proven to be advantageous from the processing technology and the sheet quality, since the materials of the sheets are also very heavily stressed during deformation. Occurring cracks at the edges of the structure floors 8, however, do not affect the quality of the heat shields produced therefrom with respect to the thermal properties.
  • FIG. 2 shows an arrangement with two sheets 1, 1 'according to the invention, which engage with one another with their structures 2, 2' in opposite orientation.
  • the second sheet 1 'and its structures 2' is indicated by dashed lines.
  • each structure 2 of the first sheet 1 contacts exactly two structures 2 'of the other sheet 1' at the points of contact 9. This is advantageous in that each structure 2, 2 'thus well supported laterally but still has freedom to evade in a three-dimensional deformation, since it is not completely locked between the other structures.
  • heat shields are made of materials that have high thermal conductivity. Typical materials include aluminum, aluminum alloys, chrome steel, stainless steel or aluminized steel. The higher the heat conduction of the sheet, the better the local heat dissipation spreads over the whole heat shield. Touch points 9 of the individual sheets 1, 1 'to each other are an obstacle, since the heat can reach the back of the heat shield at these locations, which is generally not desirable. Preference is therefore given to point contact with surface contact, and this in the least possible number. Therefore, the arrangement shown in Fig. 2 is optimized in terms of stability, flexibility and thermal protection.
  • the bottoms 8 of the structures 2 can not touch the flat surfaces 6 of the other sheets 1 'over the entire surface but, as shown in FIGS. 3 and 4, only the flanks 5 of the structures 2, 2' contact at points, the distances A and the diameters D of the structures 2, 2 'are exactly matched to one another.
  • the specified dimensions must be adapted depending on the arrangements of the structures 2 and counter-structures 2 '.
  • the desired point of contact 9 of the structures is normally approximately in the middle of the flanks 5, so that the total thickness of the double plate 7 is approximately between 1.2 and 1.8 times that of a single structured sheet 1, 1 '.
  • a total thickness of between 1.4 and 1.6 times the height of the individual sheets 1, 1 ' is desired.
  • sheet thicknesses typically 0.1 mm to 0.8 mm are used, depending on the material.
  • Softer aluminum is usually used thicker, for example, between 0.3 and 0.5 mm, while stainless steel already shows good results as a 0.2 mm thick sheet.
  • the diameter of the structures 2, 2 ' can be chosen freely, as well as the structural depth, within the scope of the mentioned restriction regarding the structure spacings. Limits of structure depth are given by the stretchability of the material used, 2 to 10 mm have been found to be suitable. For applications in the heat shield sector, a structural diameter D of 2 to 20 mm has proven to be advantageous, for other applications in the vehicle sector, other dimensions are suitable.
  • the structures 2, 2 ' are configured only in one direction of the sheet metal surface 6.
  • An essential part of the sheet surface 6 remains unstructured, so flat.
  • the flat part is larger than the structured part, as can be easily seen from FIG. 2:
  • the structures 2 'of the second sheet 1' do not fill the flat part of the first sheet 1.
  • the structures 2, 2 'do not shift against each other and are based on the structures of the other sheet, whereby the double sheet 7 is de-droned and has good acoustic properties having.
  • the pressing tool must have a recess, so that the double plate 7 is not crushed. In further processing, it is crimped like other heat shields and provided with holes and / or with mounting inserts.
  • the present double sheet 7 can be cut to size at the beginning and still be flattened in the flat state, since the two layers no longer move laterally relative to one another. This is considerably cheaper than a three-dimensional curl. Even the holes can already be punched flat. This is because the double sheet can be considered as a thick sheet and can also be processed as such. This saves considerable costs in production.
  • insulation material can also be inserted between these layers 1, 1 'of the inventive double sheet 7, to increase the thermal insulation locally.
  • the insulation does not cause rattling noises at these points.
  • the structures interlock again and lock the two layers together.
  • FIG. 5 shows a sheet metal 1 structured according to the invention in cross-section at a selected point.
  • the per se regular structure 2 of vaults has a special structure 2 *.
  • This is asymmetrical and is characterized by a steep edge 5 of at least 60 °.
  • This steep flank 5 causes its structure 2 * to become asymmetric.
  • the structures 2 * with steep flanks 5 are arranged in rows or grids. In addition, in a row in each second structure 2 * with a steep flank 5, the steep flank 5 is arranged on another side.
  • Fig. 6 shows the sheet 1 of Fig. 5 with a stacked second sheet 1 'of the same configuration. This sheet 1 'but arranged in the opposite orientation and offset by the distance of second structures 2 *.
  • the other structures 2, 2 'of the sheets 1, 1' are always spaced from each other.
  • the elevated structures 2 *, 2 * 'of the sheets 1, 1' engage in one another so that the total height of the two sheets 1, 1 'is only slightly higher than the height of a single sheet 1. From FIGS. 5 and 6, which, like the other figures, represent the true proportions of a structured sheet 1 according to the invention and a stack 7 according to the invention, it can be seen that the total height of the stack is only about 10-20% greater than the height of a sheet 1.
  • the spaces between the structures 2 * with the steep flanks 5 are structured with the wave-shaped structures 2.
  • Other structures or no structure is also conceivable.
  • the structures 2 * with the steep flanks 5 make up the smaller part of the entire surface.
  • the mean distance between the structures 2 * should at least twice, preferably at least three times, be greater than the height of the structured sheet.
  • FIGS. 7 a and 7 b show the structured sheet metal 1 according to the invention in a perspective form.
  • the structures 2 * with the steep flanks 5 are each highlighted by circles. This allows the uniform, recognize grid-shaped arrangement, wherein the distances of the rows 3, in which the structures 2 * are arranged, vary slightly. This can already be seen in FIG. 5.
  • Such stacks can be used for vehicle components, in particular for heat shields. Since the sheets support each other and thus can not or only very difficult to move transversely, they can be deformed three-dimensionally in a tool designed for this purpose in a single operation, for example, to a heat shield. It is also easy to bring insulation in a sub-area between a stack of structured sheets, creating an isolated, multi-layered heat shield.
  • FIG. 9 shows in perspective a sheet metal 1 structured according to the invention.
  • the periodic structures 2 fill most of the surface. At regular intervals, however, these structures are to elevated structures 2 * pronounced with steeper edges 5. These are steepest in the direction of the shortest connection to the next sink 10. These flanks are at least one point at least 60 ° steep.
  • This structure is also suitable for forming stacks, for three-dimensional shaping and as a use for vehicle components, especially for heat shields.
  • the other properties and special advantageous embodiments can be applied to a sheet 1 of this structure.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Thermal Insulation (AREA)

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein strukturiertes Blech 1 zur Verwendung für Fahrzeugkomponenten, insbesondere für Hitzeschilder, mit einer Vielzahl von regelmässig angeordneten Strukturen 2, wobei die Strukturen 2 mindestens 60° steile Flanken 5 aufweisen und derart angeordnet sind, dass sie sich neben Strukturen 2' eines auf diesem Blech 1 gestapelten zweiten Bleches 1' derselben Ausgestaltung anordnen lassen, wobei sich die Bleche 1, 1' beim Stapeln nur an den steilen Flanken 5, 5' der Strukturen 2, 2' gegenseitig berühren und daran abstützen. Zudem betrifft die Erfindung ein aus solchen Blechen hergestellter Stapel und insbesondere ein nach dem Stapeln dreidimensional verformtes Doppelblech zum Einsatz als Hitzeschild.

Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft ein strukturiertes Blech sowie einen Stapel von strukturierten Blechen für Fahrzeugkomponenten, insbesondere für Hitzeschilder, mit einer Vielzahl von regelmässig angebrachten Strukturen, gemäss den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
  • Stand der Technik
  • In der Fahrzeugindustrie werden Bleche strukturiert, um durch die Strukturen die Steifigkeit des Bleches zu erhöhen. Mit strukturierten Blechen kann somit gegenüber Aufbauten mit unstrukturierten Blechen Material eingespart werden, da die Blechdicken in der Regel um etwa 30% reduziert werden können bei gleicher Festigkeit.
  • Eine häufige Anwendung sind Hitzeschilder. Diese werden oft aus genoppten Blechen hergestellt und verschiedenartig aufgebaut. Insbesondere gibt es Hitzeschilder mit einem einzigen Blech, das zusätzlich noch mit einer Isolation versehen sein kann.
  • Andererseits gibt es Hitzeschilder aus zwei Blechen, die in der Regel dazwischen an manchen Stellen eine Isolation aufweisen. Diese Bleche sind im mittleren Bereich von einander beabstandet und werden in zwei verschiedenen Werkzeugen in die gewünschte Form gepresst, bevor sie in einem oder mehreren weiteren Werkzeugen zusammengefügt, abgekantet, gebördelt und mit Löchern versehen werden. Der Vorteil von zweilagigen Hitzeschildern gegenüber einlagigen ist die bessere Wärmeisolation. In der Regel wird ein Hitzeschild aus im Infrarotbereich hochreflektierenden Materialien hergestellt oder mit entsprechenden Oberflächen beschichtet, damit die Wärmestrahlung möglichst effektiv reflektiert werden kann. Bei verschmutzten Oberflächen verschwindet jedoch dieser vorteilhafte Effekt. Mehrlagige Hitzeschilder weisen aber zusätzlich zu den äusseren Oberflächen weitere, gegeneinander gerichtete, innere Oberflächen auf, welche vor Verschmutzung geschützt sind. Daher behalten sie auch nach Jahren im Einsatz ihre Güte und schützen zuverlässig gegen Überhitzung von Fahrzeugkomponenten.
  • Die bekannten zweilagigen Hitzeschilder haben verschiedene Nachteile. Der Herstellprozess ist sehr aufwändig, da die einzelnen Schalen separat in Werkzeugen hergestellt werden müssen. Der fertige Hitzeschild kann zudem an den Stellen, an denen keine Isolation angebracht ist, klappern oder dröhnen, wenn die zwei Bleche durch die bei der Fahrt entstehenden Vibrationen einander berühren. Solcher Lärm kann sehr störend sein für die Passagiere des Fahrzeuges.
  • Aus der WO 2004/098808 ist zudem ein zweilagiger Hitzeschild aus genoppten Blechen bekannt, der mit einem Werkzeug hergestellt werden kann. Nachteilig an diesem Aufbau ist aber die unkontrollierte laterale Verschiebung der beiden Bleche zueinander, welche das Material stark belastet. Zudem ist die Verkeilung nicht zuverlässig, da die Noppen teilweise erst durch die laterale Verschiebung umgelegt und danach flachgedrückt werden.
  • Darstellung der Erfindung
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein strukturiertes Blech zu beschreiben, welches mehrlagig in einem Werkzeug geformt werden kann, ohne dabei relativ zu den anderen Blechen lateral zu verrutschen. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein Stapel von Blechen zu beschreiben, welches zuverlässig ineinander verkeilt ist und auch bei starken Vibrationen keine Klappergeräusche und kein Dröhnen von sich gibt und schwingungsgedämpft ist.
  • Dabei sollen sich die Bleche an so wenigen Stellen wie möglich berühren, damit der Wärmefluss durch die Kontaktstellen minimal bleibt.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein strukturiertes Blech und ein Stapel von Blechen gemäss den unabhängigen Ansprüchen. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen gegeben.
  • Ein erfindungsgemässes strukturiertes Blech für Fahrzeugkomponenten, insbesondere für Hitzeschilder, weist eine Vielzahl von regelmässig angeordneten Strukturen mit steilen Flanken auf, die derart angeordnet sind, dass sie sich neben Strukturen eines auf diesem Blech gestapelten zweiten Bleches derselben Ausgestaltung anordnen lassen, wobei sich die Bleche beim Stapeln nur an den steilen Flanken der Strukturen berühren und daran abstützen. Ansonsten berühren sich die Bleche nicht. Sie können gestapelt entgegen gesetzter oder gleich gerichteter Orientierung sein.
  • Die Flanken der Strukturen sind dazu mindestens 60° steil, damit die seitliche Arretierung gewährleistet ist. Bei grösseren Reibungskräften der Bleche zueinander können die Winkel auch geringer sein.
  • Die Erfindung betrifft auch ein aus den erfindungsgemässen Blechen hergestellter Stapel und insbesondere ein nach dem Stapeln dreidimensional verformtes Doppelblech zum Einsatz als Hitzeschild.
  • Bei einem derart gestapelten erfindungsgemässen Stapel von strukturierten Blechen berühren sich die Bleche nur an den steilen Flanken der Strukturen der jeweils gegenüberliegenden strukturierten Bleche. Bei einer späteren dreidimensionalen Umformung eines solchen erfindungsgemässen Stapels können sich die Bleche relativ zueinander nicht verschieben, da sich die Strukturen gegenseitig an den steilen Flanken abstützen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
  • Fig. 1
    ein erfindungsgemässes Blech, von oben gesehen;
    Fig. 2
    zwei übereinander angeordnete Bleche, von oben gesehen;
    Fig. 3
    eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemässen Doppelbleches;
    Fig. 4
    einen Querschnitt durch ein erfindungsgemässes Doppelblech
    Fig. 5
    einen Querschnitt durch ein erfindungsgemässes Blech in einer alternativen Ausführung;
    Fig. 6
    einen Querschnitt durch ein erfindungsgemässes Doppelblech in einer alternativen Ausführung;
    Fig. 7
    eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemässen Bleches in einer alternativen Ausführung, a) ohne und b) mit Markierungen;
    Fig. 8
    eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemässen Doppelbleches in einer alternativen Ausführung, a) ohne und b) mit Markierungen;
    Fig. 9
    eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemässen Bleches in einer alternativen Ausführung mit Markierungen.
    Wege zur Ausführung der Erfindung
  • Fig. 1 zeigt eine schematische Aufsicht auf ein Beispiel eines erfindungsgemässen Bleches 1 mit Strukturen 2. Diese Strukturen 2 sind in versetzten Reihen 3, 4, 3', 4' mit gleichmässigen Abständen A angeordnet, wobei in jeder zweiten Reihe 2, 4 nur jede zweite Struktur ausgeprägt ist resp. ein doppelter Abstand (2A) der Strukturen 2 voneinander vorliegt. Eine andere Variante mit gleich vielen Strukturen 2 in jeder Reihe 3, 3', 4, 4' ist ebenfalls möglich.
  • Die Strukturen 2 sind topfförmig und zeichnen sich aus durch einen flachen Boden 8 mit steilen Flanken 5, wie dargestellt in Fig. 3 und 4. Diese Figuren zeigen je ein Doppelblech 7 bestehend aus zwei mit Strukturen 2, 2' strukturierten, erfindungsgemässen Blechen 1, 1', wobei die Strukturen 2, 2' nur in eine Richtung der Oberfläche 6 ausgeprägt sind und gegeneinander derart zusammengefügt sind, dass sie ineinander eingreifen. Die Flanken 5 sollten mindestens 60° steil sein, vorzugsweise zwischen 75° und 80°. Es hat sich gezeigt, dass flachere Strukturen 2, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, dazu neigen, gegeneinander abzurutschen und sich dadurch gegenseitig zu zerdrücken, wenn sie als Teile eines entsprechenden Doppelbleches 7 dreidimensional umgeformt werden. Flankenwinkel zwischen 60 und 95°, insbesondere zwischen 75 und 80° haben sich von der Verfahrenstechnik und der Blechgüte als vorteilhaft erwiesen, da die Materialien der Bleche bei der Verformung auch sehr stark beansprucht werden. Auftretende Risse an den Rändern der Strukturenböden 8 beeinträchtigen jedoch nicht die Qualität der daraus hergestellten Hitzeschilder bezüglich der Wärmeeigenschaften.
  • Fig. 2 zeigt eine Anordnung mit zwei erfindungsgemässen Blechen 1, 1', welche mit entgegengesetzter Orientierung mit ihren Strukturen 2, 2' ineinander eingreifen. Das zweite Blech 1' und seine Strukturen 2' ist mit gestrichelten Linien angegeben. In der gezeigten bevorzugten Ausführungsform berührt jede Struktur 2 des ersten Bleches 1 genau zwei Strukturen 2' des anderen Bleches 1' an den Berührungspunkten 9. Dies ist insofern vorteilhaft, weil jede Struktur 2, 2' somit zwar seitlich gut abgestützt ist, dennoch aber Freiheit zum Ausweichen hat bei einer dreidimensionalen Verformung, da sie nicht vollständig arretiert zwischen den anderen Strukturen ist.
  • Bei einer Anordnung, in der alle Reihen 3, 4, 3', 4' gleich viele Strukturen 2, 2' aufweisen und die Reihen 3, 4, 3', 4' wie im angegebenen Fall versetzt sind, würde jede Struktur 2, 2' genau drei Strukturen 2, 2' des anderen Bleches berühren. Bei nicht versetzten Reihen 3, 4 und den entsprechenden Abständen der Strukturen 2, 2' und der Reihen 3, 4 sogar genau vier. Auch in diesem Fall könnten jedoch Strukturen 2, 2' gezielt weggelassen werden, um die Anzahl Berührungspunkte 9 zu reduzieren.
  • Natürlich müssen nicht beide Bleche 1, 1' dieselben Muster und Dimensionen an Strukturen aufweisen. Wichtig ist das Ineinandergreifen der Bleche 1, 1' und das Berühren der Strukturen 2, 2' an den Flanken 5 der anderen Strukturen.
  • Vielfache Berührungspunkte erhöhen die Steifigkeit eines erfindungsgemässen Doppelbleches. Bei dreidimensionalen Umformungen könnten sich dadurch Falten bilden. Für gewisse Anwendungen kann eine sehr starre Doppelblechkonfiguration aber von Vorteil sein. Ein Nachteil vieler Berührungspunkte 9 liegt in der dadurch erhöhten Wärmeübertragung.
  • Vorzugsweise werden Hitzeschilder aus Materialen hergestellt, welche eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Typische Materialien umfassen Aluminium, Aluminiumlegierungen, Chromstahl, Inoxstahl oder aluminisierter Stahl. Je höher die Wärmeleitung des Bleches ist, desto besser verteilt sich lokal auftretende Wärme auf dem ganzen Hitzeschild. Berührungspunkte 9 der einzelnen Bleche 1, 1' zueinander sind dabei hinderlich, da die Wärme an diesen Stellen auf die Rückseite des Hitzeschildes gelangen kann, was generell nicht erwünscht ist. Bevorzugt werden daher Punktberührungen gegenüber Flächenberührungen, und diese in möglichst geringer Anzahl. Daher ist die in Fig. 2 dargestellte Anordnung optimiert bezüglich Stabilität, Flexibilität und Wärmeschutz.
  • Damit die Böden 8 der Strukturen 2 die flachen Oberflächen 6 der anderen Bleche 1' nicht vollflächig berühren können sondern, wie in Fig. 3 und 4 dargestellt, sich nur die Flanken 5 der Strukturen 2, 2' punktuell berühren, müssen die Abstände A und die Durchmesser D der Strukturen 2, 2' genau aufeinander abgestimmt sein. Der Abstand A der Mittelpunkte der benachbarten Strukturen 2 sollte dabei vorteilhaft um √3 = ca. 1.73 mal grösser sein als der äussere Durchmesser D einer Struktur 2, 2' in der Höhe der Flanke 5, an der die Berührung 9 zur Struktur des anderen Bleches stattfinden soll. Dadurch ist gewährleistet, dass einerseits die Bleche 1, 1' ineinander eingreifen können und andererseits die Strukturenböden 8 nicht auf den flachen Stellen des anderen Bleches aufliegen. Dies würde zu einer zu grossen Wärmeübertragung des fertigen Hitzeschildes und zu einer geringen seitlichen Abstützung der Strukturen führen. Die angegebenen Dimensionen müssen je nach Anordnungen der Strukturen 2 und Gegenstrukturen 2' angepasst werden. Der gewünschte Berührungspunkt 9 der Strukturen liegt normalerweise etwa in der Mitte der Flanken 5, sodass die Gesamtstärke des Doppelblechs 7 etwa zwischen 1.2 und 1.8 mal so gross ist wie die eines einzelnen strukturierten Blechs 1, 1'. In der Regel wird eine Gesamtstärke von zwischen 1.4 und 1.6 mal der Höhe der einzelnen Bleche 1, 1' angestrebt.
  • Als Blechstärken werden typischerweise 0.1 mm bis 0.8 mm verwendet, je nach Material. Weicheres Aluminium wird in der Regel dicker verwendet, beispielsweise zwischen 0.3 und 0.5 mm, während Inoxstahl schon als 0.2 mm starkes Blech gute Ergebnisse zeigt.
  • Der Durchmesser der Strukturen 2, 2' kann, im Rahmen der genannten Einschränkung betreffend die Strukturenabstände, frei gewählt werden, wie auch die Strukturentiefe. Grenzen der Strukturentiefe werden durch die Streckfähigkeit des verwendeten Materials gegeben, 2 bis 10 mm haben sich als geeignet erwiesen. Für Anwendungen im Hitzeschildbereich hat sich ein Strukturendurchmesser D von 2 bis 20 mm als vorteilhaft erwiesen, für andere Anwendungen im Fahrzeugbereich sind auch andere Dimensionen geeignet.
  • Im Gegensatz zu Blechstrukturen nach dem Stand der Technik sind die Strukturen 2, 2' nur in eine Richtung der Blechoberfläche 6 ausgestaltet. Ein wesentlicher Teil der Blechoberfläche 6 bleibt unstrukturiert, also flach. Der flache Teil ist grösser als der strukturierte Teil, wie aus der Fig. 2 leicht zu erkennen ist: Die Strukturen 2' des zweiten Bleches 1' füllen den flachen Teil des ersten Bleches 1 nicht aus.
  • In der dreidimensionalen Verformung verschieben sich die Strukturen 2, 2' nicht gegeneinander und stützen sich an den Strukturen des anderen Bleches ab, wodurch das Doppelblech 7 entdröhnt wird und gute akustische Eigenschaften aufweist. In der Verarbeitung muss das Presswerkzeug eine Aussparung aufweisen, damit das Doppelblech 7 nicht zerquetscht wird. In der weiteren Verarbeitung wird es wie andere Hitzeschilder gebördelt und mit Löchern und/oder mit Montageeinsätzen versehen.
  • Im Gegensatz zu anderen Hitzeschildern kann das vorliegende Doppelblech 7 aber zu Beginn zugeschnitten und noch im flachen Zustand gebördelt werden, da sich die beiden Lagen nicht mehr lateral zueinander versetzen. Dies ist erheblich billiger als eine dreidimensionale Bördelung. Auch die Löcher können bereits im flachen Zustand gestanzt werden. Dies liegt daran, dass das Doppelblech als ein dickes Blech betrachtet werden und auch als ein solches verarbeitet werden kann. Dies erspart erhebliche Kosten in der Produktion.
  • Wie bei bisherigen zweilagigen Hitzeschildern kann auch zwischen diese Lagen 1, 1' des erfindungsgemässen Doppelbleches 7 Isolationsmaterial eingefügt werden, um die Wärmeisolation lokal zu erhöhen. Durch die Isolation kommt es an diesen Stellen nicht zu Klappergeräuschen. Neben der Isolation greifen die Strukturen wieder ineinander ein und arretieren die beiden Lagen miteinander.
  • In der Fahrzeugindustrie bleibt oft nur wenig Platz für den Einbau von Hitzeschildern. Ein weiterer Vorteil des beschriebenen Doppelbleches ist daher auch die geringe Dicke, da die Strukturen nur in eine Richtung der Oberfläche 6 ausgeprägt sind. Herkömmliche Noppen gestalten sich beidseitig aus einem flachen Blech heraus. Da die Strukturen 2, 2' gegeneinander ausgestaltet sind, ist der Platzbedarf minimal.
  • Eine alternative Ausführung ist in den Figuren 5-8 dargestellt. Fig. 5 zeigt ein erfindungsgemäss strukturiertes Blech 1 im Querschnitt an einer ausgesuchten Stelle. In periodischen Abständen weist die an sich regelmässige Struktur 2 von Wölbungen eine besondere Struktur 2* auf. Diese ist asymmetrisch und zeichnet sich durch eine steile Flanke 5 von mindestens 60° aus. Diese steile Flanke 5 bewirkt, dass ihre Struktur 2* asymmetrisch wird. Die Strukturen 2* mit steilen Flanken 5 sind in Reihen oder Rastern angeordnet. Zudem ist in einer Reihe bei jeder zweiten Struktur 2* mit steiler Flanke 5 die steile Flanke 5 auf einer anderen Seite angeordnet.
  • Eine weitere Besonderheit der Blechstruktur ist, dass die Strukturen 2* mit steilen Flanken 5 höher ausgeprägt sind als die übrigen Strukturen 2 des Bleches 1. Diese stärkere Ausprägung bezieht sich aber nur auf eine Orientierungsrichtung des Bleches, nämlich auf die obere Seite des Bleches 1 in der Fig. 1. In der anderen Orientierungsrichtung sind sämtliche Strukturen 2, 2* gleich tief ausgeprägt. Somit wurde das Blech 1 in Fig. 1 mit allen Strukturen 2, 2* auf einer ebenen Fläche aufliegen, wenn dieses wie hier abgebildet angeordnet darauf liegen würde.
  • Fig. 6 zeigt das Blech 1 aus der Fig. 5 mit einem darauf gestapelten zweiten Blech 1' derselben Ausgestaltung. Dieses Blech 1' ist aber in entgegen gesetzter Orientierung angeordnet und versetzt um den Abstand zweiter Strukturen 2*.
  • In dieser Anordnung berühren sich die Bleche 1, 1' nur an ihren steilen Flanken 5, 5' und stützen sich an ihnen ab. Die anderen Strukturen 2, 2' der Bleche 1, 1' sind stets beabstandet voneinander. Die erhöhten Strukturen 2*, 2*' der Bleche 1, 1' greifen weit ineinander ein, sodass die Gesamthöhe der beiden Bleche 1, 1' nut um wenig höher ist als die Höhe eines einzelnen Bleches 1. Aus der Figuren 5 und 6, welche, wie auch die anderen Abbildungen die wahren Proportionen eines erfindungsgemässen strukturierten Bleches 1 und eines erfindungsgemässen Stapels 7 wiedergeben, lässt sich erkennen, dass die Gesamthöhe des Stapels nur etwa 10-20% grösser ist als die Höhe eines Bleches 1.
  • In dieser Anordnung sind die Zwischenräume zwischen den Strukturen 2* mit den steilen Flanken 5 mit den wellenförmigen Strukturen 2 strukturiert. Andere Strukturen oder keine Struktur ist auch denkbar. Die Strukturen 2* mit den steilen Flanken 5 machen den kleineren Teil der gesamten Oberfläche aus. Der mittlere Abstand zwischen den Strukturen 2* sollte jedenfalls mindestens zweimal, vorzugsweise mindestens dreimal so gross wein wie die Höhe des strukturierten Bleches.
  • Andere Eigenschaften wir die bevorzugte Wahl der Materialien, die Blechstärken sowie die Strukturtiefen entsprechen weitgehend denen der ersten beschriebenen Ausführungsformen.
  • Fig. 7 a und 7b zeigen das erfindungsgemässe strukturierte Blech 1 in perspektivischer Form. In Fig. 7b sind die Strukturen 2* mit den steilen Flanken 5 jeweils durch Kreise hervorgehoben. Dadurch lässt sich die gleichmässige, rasterförmige Anordnung erkennen, wobei die Abstände der Reihen 3, in denen die Strukturen 2* angeordnet sind, leicht variieren. Dies ist bereits in der Fig. 5 zu erkennen.
  • Fig. 8 und 8a zeigen einen erfindungsgemässen Stapel in perspektivischer Form, wiederum in a) ohne und in b) mit Kennzeichnung der Strukturen 2* mit den steilen Flanken 5, die mindestens 60° steil sind. An den Orten dieser Kreise befinden sich die Berührungspunkte 9 der beiden Bleche 1, 1'. Bemerkenswert ist, dass diese Berührungspunkte nur sehr spärlich auftauchen, der grösste Teil der Flächen demnach ohne Berührungspunkte zueinander angeordnet sind. Dies gewährleistet eine gute Isolationswirkung, da wenig Wärme durch direkte Leitung von einem Blech 1 zum anderen Blech 1' fliessen kann.
  • Natürlich lässt sich auch ein Blech 1 strukturieren, das in beide Orientierungsrichtungen mit Strukturen 2* mit den steilen Flanken 5 ausgestattet ist. Dadurch lassen sich dann drei oder mehr entsprechende Bleche stapeln, die sich gegenseitig abstützen. Bevorzugt sind aber Stapel von genau 2 erfindungsgemässen Blechen.
  • Solche Stapel lassen sich zur Verwendung für Fahrzeugkomponenten, insbesondere für Hitzeschilder verwenden. Da sich die Bleche gegenseitig abstützen und sich somit nicht oder nur sehr schwer transversal verschieben lassen, lassen sie sich auch in einem dafür ausgelegten Werkzeug in EINEM Arbeitsgang dreidimensional verformen, beispielsweise zu einem Hitzeschild. Es lässt sich auch leicht Isolation in einem Teilgebiet zwischen einen Stapel strukturierter Bleche bringen, wodurch ein isoliertes, mehrlagigen Hitzeschild entstehen kann.
  • Eine weitere alternative Ausführung ist in Figur 9 dargestellt. Fig. 9 zeigt perspektivisch ein erfindungsgemäss strukturiertes Blech 1. Die periodischen Strukturen 2 füllen den grössten teil der Oberfläche aus. In regelmässigen Abständen sind diese Strukturen aber zu erhöhten Strukturen 2* ausgeprägt mit steileren Flanken 5. Diese sind am steilsten in der Richtung der kürzesten Verbindung zur nächsten Senke 10. Auch diese Flanken sind an mindestens einer Stelle mindestens 60° steil. Diese Struktur ist ebenso geeignet zur Bildung von Stapeln, zum dreidimensionalen Verformen und als Verwendung für Fahrzeugkomponenten, insbesondere für Hitzeschilder. Auch die anderen Eigenschaften und besonderen vorteilhafte Ausgestaltungen lassen sich auf ein Blech 1 dieser Struktur anwenden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1, 1'
    Blech
    2, 2'
    Struktur
    2*, 2*'
    Struktur mit steilen Flanken
    3
    Reihe
    4
    Reihe, in welcher jede Struktur weggelassen ist (resp. mit doppeltem Abstand der Strukturen)
    5
    Flanke
    6
    Oberfläche
    7
    Stapel
    8
    Boden
    9
    Berührungspunkt zweier Strukturen resp. zweier Bleche
    10
    Senke
    A
    Abstand benachbarter Strukturen
    D
    Äusserer Strukturendurchmesser an der Stelle der Berührung

Claims (15)

  1. Strukturiertes Blech (1) zur Verwendung für Fahrzeugkomponenten, insbesondere für Hitzeschilder, mit einer Vielzahl von regelmässig angeordneten Strukturen (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturen (2) mindestens 60° steile Flanken (5) aufweisen und derart angeordnet sind, dass sie sich neben Strukturen (2') eines auf diesem Blech (1) gestapelten zweiten Bleches (1') derselben Ausgestaltung und entgegen gesetzter oder gleich gerichteter Orientierung anordnen lassen, wobei sich die Bleche (1, 1') beim Stapeln nur an den steilen Flanken (5, 5') der Strukturen (2, 2') gegenseitig berühren und daran abstützen.
  2. Strukturiertes Blech nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturen (2, 2') asymmetrisch sind.
  3. Strukturiertes Blech nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturen (2, 2') nur in eine Richtung der Blechoberfläche (6) ausgeprägt sind.
  4. Strukturiertes Blech nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturen (2, 2') abwechslungsweise in beide Richtungen der Blechoberfläche (6) ausgeprägt sind.
    Strukturiertes Blech nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturen (2) mit den mindestens 60° steilen Flanken (5) den kleineren Teil der Oberfläche (6) ausmachen, und der grössere Teil der Oberfläche (6) nicht oder mit anderen Strukturen strukturiert ist.
  5. Strukturiertes Blech nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturen (2, 2') in Reihen oder Rastern (3, 4, 3', 4') angeordnet sind.
  6. Strukturiertes Blech nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der kleinste Abstand der Mittelpunkte benachbarter Strukturen (2, 2') mindestens zwei mal, vorzugsweise mindestens dreimal so gross ist wie die Höhe des strukturierten Bleches.
  7. Strukturiertes Blech nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Blech aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung, Chromstahl, Inoxstahl oder aluminisiertem Stahl besteht.
  8. Strukturiertes Blech nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechstärke zwischen 0.1 und 0.8 mm beträgt.
  9. Strukturiertes Blech nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturentiefe zwischen 2 und 10 mm beträgt.
  10. Stapel (7) aus strukturierten Blechen (1, 1') zur Verwendung für Fahrzeugkomponenten, insbesondere für Hitzeschilder, bestehend aus mindestens zwei gestapelten, strukturierten Blechen (1, 1') mit einer Vielzahl von regelmässig angeordneten Strukturen (2, 2'), dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturen (2, 2') der Bleche (1,1') mindestens 60° steile Flanken (5, 5') aufweisen und derart angeordnet sind, dass sich die gestapelten Bleche (1, 1') nur an den steilen Flanken (5, 5') der Strukturen (2, 2') gegenseitig berühren und daran abstützen.
  11. Stapel nach Anspruch 10, bestehend aus genau 2 Blechen (1, 1').
  12. Stapel nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Bleche (1, 1') ein Blech nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ist.
  13. Stapel nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Stapel (7) dreidimensional verformt ist.
  14. Stapel nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Stapel (7) als Hitzeschild ausgestaltet ist.
  15. Stapel nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Stapel (7) mindestens teilweise eine Isolation zwischen den beiden Blechen (1, 1') aufweist.
EP20070405196 2006-07-07 2007-07-06 Strukturiertes Blech und Stapel von strukturierten Blechen Withdrawn EP1876310A2 (de)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015217078A1 (de) 2015-09-07 2017-03-09 MTU Aero Engines AG Vorrichtung zum Begrenzen eines Strömungskanals einer Strömungsmaschine
CN107740910A (zh) * 2017-10-23 2018-02-27 烟台石川密封科技股份有限公司 一种层间自锁的隔热罩用褶皱复合铝材
CN107891650A (zh) * 2017-12-25 2018-04-10 长春超维科技产业有限责任公司 一种三层隔热板的加工设备及其加工方法

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