(57)【要約】  アルミニウム積層熱シールドアセンブリ（３０）を提供する。アルミニウム組成で作られる、離間された１対の金属外装シート（３２）を含む。多孔スチール芯（３４）は、外装シート（３２）同士の間の間隙空間において、隣接し、かつ概ね一貫した間隔を維持するセグメントを有する概ねジグザグバッフル形状に形成される。多孔スチール芯（３４）は、穿孔されていないフランジ（４２）を有して作られ、フランジ（４２）は、アルミニウム外装シート（３２）同士の間から外側に突出して、支持構造への取付けのための延長部分を定める。
2009516800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源と温度感知部材との間に熱障壁を生じさせるために乗物の用途において用いられる形式の積層熱シールドアセンブリであって、前記アセンブリは、
周囲端縁が概ね位置合わせされた第１のおよび第２の金属外装シートと、
前記第１のおよび第２の外装シートの間に配置され、かつ前記第１のおよび第２の外装シートの各々を直接接続する金属芯とを備え、前記芯は、前記第１のおよび第２の外装シートの間に概ね一定の間隔を定め、
前記芯は、前記第１のおよび第２の外装シートの前記周囲端縁から外側に片持ち梁式に突出する複数の一体型フランジを含み、これにより前記一体型フランジは、前記アセンブリを熱源に対して支持するための延長された固定箇所を定める、アセンブリ。
【請求項２】
前記芯は複数の離間された穿孔を含み、前記フランジは穿孔を有していない、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項３】
前記芯は、前記穿孔の各々に隣接して形成される少なくとも１本の脚部を含み、前記脚部は、前記第１のおよび第２の外装シートの一方の内面に固定して取付けられる、請求項２に記載のアセンブリ。
【請求項４】
前記芯は、前記穿孔の各々に隣接して形成された１対の脚部を含み、前記１対の脚部は互いに反対方向に延在して、前記第１のおよび第２の外装シートのそれぞれの内面に固定して取付けられる、請求項２に記載のアセンブリ。
【請求項５】
前記第１のおよび第２の外装シートは、シートアルミニウム材料で作られる、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項６】
前記芯は薄板鋼材料で作られる、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項７】
前記第１のおよび第２の外装シートは、前記周囲端縁によって境界付けられた領域内で連続して途切れずに延在する、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項８】
熱源と温度感知部材との間に熱障壁を生じさせるために乗物の用途において用いられる形式の積層熱シールドアセンブリであって、前記アセンブリは、
シートアルミニウム材料で作られ、かつ周囲端縁が概ね位置合わせされた第１のおよび第２の金属外装シートと、
薄板鋼材料で作られ、前記第１のおよび第２の外装シートの間に配置され、かつ前記第１のおよび第２の外装シートの各々を直接接続する金属芯とを備え、前記芯は、前記第１のおよび第２の外装シートの間に概ね一定の間隔を定め、前記芯は、複数の離間された穿孔と前記穿孔の各々に隣接して形成された１対の脚部とを含み、前記１対の脚部は互いに反対方向に延在して、前記第１のおよび第２の外装シートのそれぞれの内面に固定して取付けられ、
前記芯は、前記第１のおよび第２の外装シートの前記周囲端縁から外側に片持ち梁式に突出する複数の一体型フランジを含み、前記フランジは穿孔を有しておらず、これにより前記一体型フランジは、前記アセンブリを熱源に対して支持するための延長された固定箇所を定める、アセンブリ。
【請求項９】
熱源と温度感知部材との間に熱障壁を生じさせるために乗物の用途において用いられる形式の積層熱シールドアセンブリを作成するための方法であって、前記方法は、
周囲端縁を有する第１の金属外装シートを形成するステップと、
第１の外装シートの寸法および形状とほぼ同等な周囲端縁を有する第２の金属外装シー
トを形成するステップと、
シート材料で金属芯を形成するステップと、
複数の離間した位置において芯を穿孔するステップと、
少なくとも１本の脚部を、芯シート材料から外へ、各穿孔から傾斜させて曲げるステップと、
第１のおよび第２の外装シートの間に概ね一貫した間隔を定め、第１のおよび第２の外装シートを、概ね位置合わせされた重なった状態に保持するように、第１のおよび第２の外装シートのそれぞれの内面に各脚部を固定するステップと、
複数のフランジを芯から一体に形成し、前記一体型フランジが、アセンブリを熱源に対して支持するための延長された固定箇所を定めるように、前記フランジを第１のおよび第２の外装シートの周囲端縁から外側に向けるステップとを備える、方法。
【請求項１０】
前記穿孔するステップは、穿孔のすべてをフランジから離間させるステップを含む、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願との相互参照
本出願は、２００５年１１月１８日出願の「AL-RE HEAT SHIELD WITH FABRICATED IN-PLACE ATTACHMENT FLANGES」と題される、米国仮出願連続番号第６０／７３７，９７３号の優先権を主張する。
【０００２】
発明の背景
発明の分野
本発明は熱シールドに関し、特に、アルミニウム外装と、アルミニウム外装同士の間に空隙分離を維持する多孔スチール芯とを含む積層シート材料で形成される熱シールドに関する。
【背景技術】
【０００３】
関連技術
現代の内燃機関エンジンは、熱力学効率および燃費効率を向上させるべく作業温度が高くなるように典型的に設計される。しかし、こういった高い作業温度は、熱源に近接する機能に関する実際上の大きな問題点の原因である。したがって、高い作業温度環境における動作には不向きなエンジンの部材を確実に高熱源から適切に保護するには、十分な熱管理が必要である。適切な熱保護により、システムおよび部材の高信頼性動作がエンジンの寿命に亘って保証される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
熱シールドは、乗物のエンジンにおいて熱を管理するための技術として用いられる。先行技術によれば、熱シールドは、遮蔽すべき部材にブラケットまたはクリップによって固定される。これらの取付技術は、熱シールドを所定の位置に保持するために、熱シールドおよび／または遮蔽すべき部材に機能を付加することが必要である。熱シールドの厳密な構成はモデル毎および用途毎に異なり得るため、一部の用途において取付機能を設けることは困難かつ高価であり得る。また、取付機能をリベットまたは他の締結具で熱シールドに固定する際、応力集中が引き起こされ、早期のクラックまたは他の故障モードに繋がり得る。
【０００５】
したがって、クリップ、ブラケット、または他の付加的な機能以外の、熱シールドを装着するための代替的な技術が有益である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
発明の概要
熱源と温度感知部材との間に熱障壁を生じさせるために乗物の用途において用いられる形式の積層熱シールドアセンブリを提供する。当該アセンブリは、周囲端縁が概ね位置合わせされた第１のおよび第２の金属外装シートを含む。金属芯が第１のおよび第２の外装シートの間に配置され、かつ第１のおよび第２の外装シートの各々を直接接続する。当該芯は、第１のおよび第２の外装シートの間に概ね一定の間隔を定める。当該芯は、第１のおよび第２の外装シートの周囲端縁から外側に片持ち梁式に突出する複数の一体型フランジを含む。当該一体型フランジは、アセンブリを熱源に対して支持するための延長された固定箇所を定める。
【０００７】
熱源と温度感知部材との間に熱障壁を生じさせるために乗物の用途において用いられる
形式の積層熱シールドアセンブリを作成するための方法を提供する。当該方法は、周囲端縁を有する第１の金属外装シートを形成するステップと、第１の外装シートの寸法および形状とほぼ同等な周囲端縁を有する第２の金属外装シートを形成するステップとを含む。当該方法はさらに、シート材料で金属芯を形成するステップと、次に複数の離間した位置において芯を穿孔するステップとを含む。少なくとも１本の脚部が、芯シート材料から外へ、各穿孔から傾斜させて曲げられる。当該方法は、第１のおよび第２の外装シートの間に概ね一貫した間隔を定め、第１のおよび第２の外装シートを、概ね位置合わせされた重なった状態に保持するように、第１のおよび第２の外装シートのそれぞれの内面に各脚部を固定するステップを含む。当該改良は、複数のフランジを芯から一体に形成し、一体型フランジが、アセンブリを熱源に対して支持するための延長された固定箇所を定めるように、フランジを第１のおよび第２の外装シートの周囲端縁から外側に向けるステップとを含む。
【０００８】
直接芯から延在する一体型フランジを支持物に直接取付けて、付加的なブラケット、クリップ、または他の機能を必要とすることなく、主題の熱シールドアセンブリを動作可能な位置に取付けて、固定することができる。
【０００９】
本発明のこれらおよび他の特徴ならびに利点は、以下の詳細な説明および添付の図面と関連して考慮すると、より簡単に理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
好ましい実施形態の詳細な説明
図面を参照し、同じ参照符号は、いくつかの図面を通して同じまたは対応する部分を示し、先行技術方式の熱シールドを図１の１０に大まかに示す。アセンブリ１０は、芯材料１４によって離間され、概ね平行な向きに保持される１対のシート状アルミニウム外装を含む。芯１４は、多孔スチールまたはステンレススチール材料で、オフセットしたジグザグ模様に作られ、これにより芯１０と一方のアルミニウム外装との間の取付け箇所が、他方のアルミニウム外装の取付け箇所からオフセットする。したがって、アルミニウム外装１２同士の間の芯材料１４を伝わる熱は、アルミニウム外装１２同士の間の垂直な間隔よりも長い距離を横切るように強いられる。また芯１４は穿孔されており、それによって通気および自然対流による冷却が強化される。先行技術の熱シールドアセンブリ１０の周囲は境界端縁１６によって規定され、境界端縁１６は、単純な切断またはスタンピング動作によって形成することができ、３つの材料層１２，１４はすべて同時に形成され、かつせん断される。
【００１１】
図２に示すように、熱シールドアセンブリ１０は、保護すべき部材１８が熱源２０にごく近接して維持される用途において配置することができる。したがって熱シールド１０は、主として放射熱エネルギから、また対流する熱エネルギからも保護すべき部材１８と熱源２０との間にバリアを形成する。保護すべき部材１８に熱シールドアセンブリ１０を装着するには、ブラケット２２およびクリップ２４などの補足的な取付機能が必要である。これらのブラケット２２およびクリップ２４によって、アセンブリ動作の費用が増加し、動作が複雑化し、またアセンブリ１０が早期に故障する一因となり得る。たとえば、ブラケット２２は、切削されたねじ穴に設けられた付加的な固定ボルト２３を必要とする。クリップ２４は、特殊な噛合い機能２５の形成を必要とし、これによってシステムが重量化し、かつ複雑化する。さらに、リベット２６は、外装１２同士の間に直接熱伝導経路を設けることによって、アセンブリ１０の全体的な熱シールド効率を低下させ得る。リベット２６は、応力集中を引き起こすことによって、早期の故障にも繋がり得る。
【００１２】
これに対し、図３および図４は、改良された熱シールドアセンブリを大まかに３０に示す。熱シールドアセンブリ３０は、上記の特徴的なジグザグバッフルパターンを有する間
隙芯材料３４によって、１対のアルミニウム外装３２が一貫して離間された概ね平行な向きに保持される点で、先行技術装置と同様に構成される。アルミニウム外装３２の端縁３６は、熱源から部材を遮蔽するための有効領域の全体的な境界を定める。
【００１３】
図３に最もよく示されるように、芯３４は複数の穿孔５０を有し、これらはスタンピングまたは他の適切な動作において形成される。穿孔５０を形成するのに用いられる工具によって、互い違いの上側および下側脚部５２がアプセット材料で形成される。脚部５２は、溶接などによって第１のおよび第２の外装シート３２の内面に取付けられ、一体型アセンブリを形成する。芯３４の剛性によって堅い波形状構造が生じ、第１のおよび第２の外装シート３２は、互いに平行にかつ離間して保持され、空気が穿孔５２の網目を介して間隙空間を対流しながら循環することができる。芯３４の同等の構造は、図示したジグザグバッフルパターンに形成された複数の離散セグメントからなり、脚部セグメントは、第１のおよび第２の外装シート３２のそれぞれの内面に隣接し、概ね一貫した間隔を維持する。
【００１４】
図４を参照し、保護すべき部材３８の付近に固定された例示的な動作位置における熱シールドアセンブリ３０を示す。熱源４０をごく近接して示す。先行技術の付加ブラケットおよびクリップ機能は欠点を有するため、これらの代わりに、芯３４からアルミニウム外装材料３２の端縁３６を越えて延在する一体型フランジ４２を、主題の熱シールドアセンブリ３０に設ける。注目すべきは、保護すべき部材３８には、付加的な固定ボルトと、クリップおよびブラケットを留めるための特殊な噛合い機能とがない点である。フランジ４２は、好ましくは穿孔されていない材料で形成されるが、芯３４の残りの部分、すなわちアルミニウム外装同士の間にある部分は、空気循環と伝熱とを向上させるべく穿孔されている。
【００１５】
フランジ４２は、４４に示すように、溶接などによって保護すべき部材３８に直接固定するのに理想的に適する。代替的に、溶接の代わりに、高温接着またはフランジ４２の機械的なクリッピングもしくは連結、および締結部を用いてもよい。
【００１６】
フランジ４２によって、熱シールドアセンブリ３０に大幅に向上した汎用性がもたらされる一方、高故障率、高応力成分を排除することにより低コスト化し、耐用年数が延びる。新規なフランジ構造４２により、熱シールドアセンブリ３０を、図４に図示したような保護すべき部材３８にではなく、ある熱源、たとえば排気管に直接固定することが可能になる。もちろん、他の多くの応用装着位置も可能である。材料を適切に選択することによって、ステンレススチール面への直接溶接を可能とするようにフランジ４２を変更することができる。
【００１７】
先行技術の熱シールドアセンブリでは、付加的な機能を主材料構造の外側に設けない限り溶接は可能ではないが、主題の熱シールドアセンブリ３０はこの欠点を克服する。穿孔していない（ステンレススチール芯材料を含み得る）ストリップで芯３４を作ることによって、フランジ４２がアルミニウム外装３４の終端縁３６を越えて形成され、好都合な溶接箇所４４を見込む。
【００１８】
明らかに、本発明の多くの変更および変形が上記の教示に鑑みて可能である。したがって、添付の請求項の範囲内において、明記した以外の方法で発明を実施し得ると理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】バッフル状隙間充填機能を生じさせる間隙多孔スチール芯を有する、離間された１対のアルミニウム外装材料を含む形式の、典型的な先行技術の熱シールドの断面図である。
【図２】先行技術のブラケットおよびクリップ装置を用いて、熱源からの保護を要する機能に固定された、先行技術の熱シールドを示す簡略化した図である。
【図３】図１と同様であるが、固定箇所を設けるために、芯材料で形成されたフランジ状の延長部分を有する、本発明に係る熱シールドを示す断面図である。
【図４】図３と同様であるが、フランジを介して熱源に対して支持される、本発明に係る熱シールドを示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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