CN112041546B - 用于传动系或者其组成部件的热和/或声屏蔽的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于传动系或者其组成部件的热和/或声屏蔽的装置(1)，其中所述装置(1)包括至少一个由高热阻隔的可受热的纤维材料制成的层，并且构造用于，在外部放置到所述传动系的特定的部件上，或者围绕着所述部件闭合。为了作为以所述类型的还能够费用低廉地集成到现有系统中的装置的形式提供针对所述被遮盖的部件的过低的温度的补救措施，提出将至少一个用于对传动系或对其组成部件进行感应加热的元件(4)集成或嵌入地设置在用于热和/或声屏蔽的所述装置(1)中。

Description

用于传动系或者其组成部件的热和/或声屏蔽的装置
技术领域
本发明涉及一种用于传动系或者其组成部件的热和/或声屏蔽的装置以及其应用。
背景技术
由现有技术已知若干不同的用于构造所述类型装置的方案，通过所述方案将传动系或者其组成部件针对相邻的周围环境进行热和/或声屏蔽。对此，已知的装置作为屏蔽件，在外部放置到所述传动系的特定的部件上或者围绕着所述部件闭合。通过已知的装置可对所述传动系的相应被遮盖的部件针对相邻的环境屏蔽并且以此也能够在限度内针对外部影响导致的冷却提供保护。相反的是，已知的装置无法针对所述传动系的被遮盖的部件的过低温度提供保护。
发明内容
本发明此处的任务在于，提供所述类型的、还能够费用低廉地集成到现有系统中的装置的形式的补救措施。
根据本发明，所述任务通过下述特征解决，即至少一个用于对传动系或对其组成部件进行感应加热的元件集成或嵌入地设置在所述装置中。借此，通过根据本发明的装置，可实现加热系统在例如内燃机的传动系上或者在其组成部件上的设置。需要对内燃机或者对所述传动系的至少一个另外的组成部件进行加热的技术背景是基于这样的事实，即，为了能够保证可靠的运行，特别在冷启动时，同样在例如+20℃的有利环境条件下，在所述组件中须达到特定的运行温度。这尤其适用于废气后处理的领域，以遵守废气极限值。此处，在能够通过废气后处理充分减少废气流中有害物质之前，须使催化器达到结构类型特定的运行温度。为了将该不充分的废气后处理的时间窗保持尽可能的短，已知一种车辆内的组件的有源的电加热，以用于预加热特定的构件或者使其快速达到运行温度，并且借此减少例如在前文中简述的排气系中的冷启动排放。混合动力车辆或者电动车辆同样可缺少传统意义上的排气系，前述要求以此通过合适的方式同样在利用燃料电池和/或蓄电池作为电能的大容量存储器的可选的传动方案中适用。
除了使用在催化器中额外燃烧的用于快速加热的燃料以外，还存在不同类型的加热系统，加热系统通常用作欧姆电阻加热。
为了加热车辆中若干不同的元件，现根据应用情况而存在不同的解决方案。EP783621B1因此公开了一种作为催化器的组成部件的可电加热的蜂窝体。WO2015/040396A1同样公开了一种作为催化器的组成部件的可电加热的蜂窝结构，所述催化器下游具有含其它组合物的另外的蜂窝体。以类似的方式，US 2002/0092298A1也提供了一种加热导体，该加热导体被构造为蜂窝结构并且通过下游的实际催化器电隔绝。
DE102015111689B3公开了一种可电加热的催化器及其制造方法，其中特定的热量分配的产生此处通过完全嵌入隔绝部中的加热导体形式的相应的加热器的设计方案实现。
除了排气系统，在电池中也存在最佳的运行温度。所述电池在温度过低时无法最佳地充电，或者说所述待驱动的系统在过低的运行温度下无法获得足够的电压。
EP0588004A1例如描述了一种特别用于车辆驱动的蓄电池。为了达到约300℃的最佳运行温度，除了冷却系统和相应的隔绝部，在特定情况下对电池的加热同样是必需的。
DE102010032088A1描述了一种用于加热具有至少两个电池或者电池部分的电池系统的方法，其中所述电池系统的加热通过电池系统的交替的充电和放电而借助交流电进行。
DE102009005853A1涉及一种包括至少一个珀尔帖元件的电池系统，所述珀尔帖元件用于至少一个电池的冷却和/或加热。在此，已知的电池系统的最佳的温度在大约20℃至40℃。
除了所述电池系统，根据燃料电池类型分别达到最佳的运行温度，这在燃料电池技术中同样重要。该运行温度根据类型分布在一个较宽的范围：对于缩写为PEMFC的聚合物电解质燃料电池，规定运行温度在10℃至100℃，其中对于缩写为SOFC的固体氧化物燃料电池，规定运行温度在450℃至大约1000℃的高温范围。DE19931061A1描述了用于对燃料电池和燃料电池系统进行加热也或者进行冷却的一种可能的设置。
迄今可供使用的解决方案要伴随较大的额外费用才能在现有的系统中使用。尤其是催化器的壳体通过所述方案打开，并且实际的催化器载体要么通过装入件改变，要么额外的构件被连接在上游、下游或周围。因此，出现缺陷时的制造、维护和维修费用很高。此外，通常通过可使用的解决方案还需要额外的结构空间，这大大限制了改装的可能。排气系统领域中的迄今的解决方案此外相对昂贵。
与之相反，根据本发明的作为已知构件的热和/或声屏蔽装置已经存在，通过集成或者嵌入至少一个元件来仅仅改变和在功能上扩展所述构件，所述元件用于对安装位置中与其紧密相邻的传动系，例如内燃机或者作为其组成部件的催化器进行感应加热。附加的空间需求相对较小，其中各个可以通过感应线圈的层、热设计和大小来确定的加热区，可以在所述屏蔽件的较宽的区域上自由地安装。相反地，传动系本身的所有的部件和/或区域保持不受这些变化的影响和改变。从其它技术领域可知感应加热系统的应用。除了在感应灶具上应用，工业生产中的通过感应的加热也在熔焊、烧灼、表面硬化、钎焊和熔化领域得到应用。而与此相对地，根据本发明的方案的一个特点在于，至少一个用于感应加热的扁平的元件组合地或者集成地设置在作为已存在的构件的屏蔽装置上或屏蔽装置中。
借此，根据本发明的解决方案规定，借助一个或者多个感应元件对车辆内的前文示例性所述的组件进行有源的电加热，其中形成与已经存在的用于热和/或声屏蔽的构件的组合，并且不须在任何传动系的组成部件上进行改变。所述相应扩展的屏蔽件借此以已知的方式继续包围所述待加热的构件，其中此时在这里将必需的能量从外部输入所述屏蔽件，并且借助感应引起有针对性的升温。通过至少一个作为所述屏蔽件的元件的感应线圈，电流以已知的方式从电压源流出，使得在待加热的部件和/或非电供馈的用于其加热的线圈中有针对性地感应出涡流。优选地采用车载电网作为电压源，并且这里尤其采用升高的供给电压，例如在未来的车辆中将能够作为标准使用的预定的48V车载电网来作为电压源。
与从现有技术中已知的方案相比，根据本发明的解决方案的优点包括：相较于已知的在传动系的构件中或者构件上集成的加热系统的可能的重量削减、成本削减和在足够好的可接近性下的现有系统中简单的可改装性。
有利的改进方案是，本发明优选的实施方式，其中的所述至少一个元件构造为平面元件。通过该结构形式使额外需要的结构空间最小化，这尤其当结构形式呈现为具有被遮盖的面的基本为矩形的形状的扁平线圈时是有效的。
所述至少一个元件优选地设置在所述热和/或声屏蔽装置上，使得所述元件在安装位置面向所述传动系的待加热的部件布置。借此同样将用于降低磁漏损的距离最小化。
如关于各实施例更加准确地说明，本发明另一改进方案中的元件可选地同样嵌入地设置在所述热和/或声屏蔽装置中。借此，在所述热和/或声屏蔽装置中的至少一个所述元件和所述待加热的构件之间预置并设定限定的距离。这可以用于持久并且良好的电隔绝。
在本发明另一改进方案中，用于引导限定的通向所述至少一个元件的电流和引导限定的处于所述至少一个元件中的电流的导体电路被加工到承载所述元件的材料或者阻隔材料中。当所述加热系统包括平面结构，尤其是作为承载元件而配有或者装有所述至少一个元件的织物垫时，此外会有利。所述元件优选地以机械方式持久固定在所述织物垫中和/或织物垫上。
所述装置优选地作为加热系统，通过所述垫柔韧地和/或可三维变形地构造，其中设置有适于不同温度范围的材料，用于在足够电隔绝条件下的所述垫的构造。此处特别注意，在所应用的材料中本身不会感应出涡流。
本发明优选实施方式中，所述至少一个元件通过铁磁的金属箔或者板片在背向所述待加热的构件的侧上被屏蔽。在此，所述屏蔽尤其抵抗所述至少一个元件向周围的外部空间中的电磁辐射。
替代作为垫的实施方案，用于感应加热的元件同样可集成进入呈无法导电的网的形式的载体中。在薄的、非常开放的作为载体的网或者无纺布上，元件例如以厚层法以限定的方式受压。这样的布置在预制的单独的步骤中产生，随后在层中与所述屏蔽装置的部件相连并且共同变形和硬化。此外，该载体可由玻璃纤维制成并且作为热、声和电的隔绝材料作用。
所描述的加热系统的有利的应用是对电池系统、燃料电池或者例如机动车上的备选的驱动系统的部件进行强烈的和有针对性的加热的使用案例，它们具有用于按照规定运行的特定的温度最低水平并且配置为能够感应加热。
附图说明
下面参照实施例并且借助附图进一步说明根据本发明的实施方式的其它特征和优点。图中示意性示出：
图1示出加热系统集成在用于直接隔绝的屏蔽件中的实施方式的透视图；
图2在类似于图1的视图中示出了加热系统集成在多层的屏蔽件中的实施方式；
图3示出围绕排气系统管道闭合的屏蔽件的被扩展有磁屏蔽装置的实施方式的透视图。
具体实施方式
在不同的附图中，始终将相同的附图标记应用于相同的元件。
具有可以通过加热系统进行感应加热的附加功能的屏蔽件的根据本发明的扩展基本不限于特殊的应用。在所述屏蔽件中的该种方式的加热的集成能够以不同的形式进行。例如，所述加热可集成进入用于所谓的直接隔绝的屏蔽件中。在那里，所述元件被有源地电供馈，或者为了加热而与传动系或者其组成部件电磁耦合。借此，例如基于催化器的应用的废气净化能够提前起作用，并且与此相应地可减少汽油发动机和柴油发动机中的排放和燃料消耗，借此同样减少例如机动车的二氧化碳排放。而此外同样可想到的是，将所述加热系统集成在多层的屏蔽件中。在不详细地借助附图进一步研究时，必须要指出，屏蔽件的这样的可加热性也能够在应用燃料电池或者蓄电池的传动系中在不同的温度范围内使用，所述屏蔽件此时通过与加热系统的组合获得特别的附加功能。对此，下文说明的具有扩展的功能的屏蔽件与传动系的相关部分接触。
所述加热系统不仅能够设置在不同的温度范围内，还能够在不同的空间形状中实施，并且能够在很大程度上随意三维变形。因此，下面借助大幅放大的片段，仅描述和说明两个基本不同的作为将加热系统集成进入屏蔽件中的布置的结构形式，而不同样地对实际的隔热屏的结构形状或者所述待加热的传动系或者其组成部件的类型作进一步研究。
图1中示例性地示出了加热系统2集成在现有构件的3中的装置1的示意性结构。在本发明优选的实施方式中，所述构件3为有效的热和/或声屏蔽件，此处示出所述热和/或声屏蔽件，以用于未进一步示出的内燃机或者组成部件的直接隔绝，该组成部件尤其是内燃机的排气歧管中的连接在弯头上的催化器。催化器的运行温度通常在900℃以下至大约1000℃的范围内，从而为了保证所述催化器的尽可能好的功能性，可同样在内燃机的冷启动之后通过应用概述的装置1尽快地达到正常运行的各温度范围。
所述热屏蔽件3承载作为加热系统2的呈扁平线圈形式的元件4，所述扁平线圈布置在安装位置并且直接与待加热部件发生表面接触地相邻。与之相反地，所述屏蔽件3向外具有金属反射层5，所述反射层因为其对于热辐射的高反射度并且通过特别的表面结构而同样在声方面主动有效。在所述反射层5和所述扁平线圈4之间设置有热阻隔层6，所述热阻隔层本身承载平面结构7。所述平面结构7本身包括所述元件4的平面的供给装置，并且同样自己承载所述线圈4，所述供给装置呈扁平线圈4的电输入和输出线路8的形式。位于所述阻隔层6上的没有自己的供应的电磁耦合的元件4也能够作为其它额外的热源。同样在这一点上，感应电流通过电阻损耗引起本发明意义上的加热。在安装位置，所述平面结构7针对内燃机的或者其组成部件的待加热的部件或者区域，作为直接隔绝而直接邻接地布置，在足够的电隔绝下甚至尽可能地发生表面接触。
在图2的实施例中示出了所述加热系统2在多层的屏蔽件3内可能的集成的示意性结构。相较于图1的实施例，根据图2的实施例以仅稍微改变的几何关系被扩展有附加的阻隔层9，所述附加的阻隔层此时遮盖具有多个感应元件4或者平面线圈的平面结构7，并且借此形成复合结构或者多层。
电隔绝地实施所述平面结构7。作为具有设在其中的并且电连接的带有输入线路的元件4的织物垫，所述平面结构柔韧地并且可变形地构造，从而还可以制造具有可加热邻接的传动系或其组成部件的附加功能的热和/或声音屏蔽件的所有目前常见的三维形状。
同样在根据图2的实施方式中，并非一定需要作为所述感应元件4的载体的所述垫7。在未进一步图示的实施例中，以厚层方法直接将所述感应元件4布置在热阻隔层6上，并且通过相应的线路连接到外部的接头。
而将感应线圈4嵌入到所述垫7中尤其有利，其中由电隔绝的材料制成所述垫被使用作为用于将准备步骤中制造的元件4传送到所述热阻隔层6上的载体。在热固化下，利用根据DE102015121397A1教导的悬浮，可实现绘出的层结构的共同的变形。
除了此处示出的仅具有一个金属层的所谓直接隔绝，还可以在所述阻隔层9上方将第二金属层附加于根据图2的所述多层结构。所述金属层通常由板片或者较厚的铝制金属箔制成。通过相对较小的重量、在足够的机械的持续受载性下良好的可成形性和对于热辐射的高反射能力，所述金属与其它材料相比具有一系列已知的优点。因为铝此外还不是铁磁的，例如由铝制成的金属层在本发明的范围内被用于有针对性地加热的磁场没有削弱地穿透。
图3示出被扩展有磁屏蔽装置10的所述装置1的实施方式的透视图。所述装置1此处根据一件式的套环11的形式构造为三维的模制件的示例。借助未进一步示出的用于供应所述电隔绝结构7中的简述的扁平线圈4的电连接线路8，所述套环11围绕未进一步示出的排气系统的管道12闭合。扁平线圈4的分布在此在小的间距下以规则的图案示出。但这可根据各自的要求自由选择，从而尤其可以在催化器前设置具有扁平线圈4的加热区，并且直接相邻地在同一屏蔽件中不设置任何扁平线圈4。
因为套环11例如同样可适用于矩形的横截面和在很大程度上任意的空间延伸，所述笔直延伸的管道12此处具有仅仅是示例性的圆形的横截面。通过作为套环11的结构形式，在示出的所述安装状态中仅出现一个可闭合的细缝13，在所述金属反射层5外部可识别所述细缝。除了粘接，此处同样可实施夹紧或者覆盖性的铆接。
与所述分别应用的具有不同热阻隔性的材料的热特性相协调的所述层7、6和14的强度或者厚度d1、d2、d3明显能够不同地选择。此处应向本领域技术人员阐明该种套环11的设计中的其它调节参数。
所述电磁兼容屏蔽装置10位于无纺布制成的热阻隔层6上。所述电磁兼容屏蔽装置构造为铁磁的箔并且此处实施为非常薄的铁片，所述铁片通过额外的阻隔层14与所述金属反射层5分离。当套环11的或者装置1另外的实施方式的外部区域上的加热被允许用于一种应用情况时，所述电磁兼容屏蔽装置10和所述金属反射层5在去除额外的阻隔层层14的情况下相邻地实施，其中所述电磁兼容屏蔽装置10作为最外的一层同时接收此外优选地实施为铝箔的所述金属反射层5的功能。
所述装置1的所有组成部件在通过延伸的切口示出的层中集拢设置并且共同适应于使用情况地变形。此外，所述的组成部件相互连接，使得所述作为套环11的简述的模制件能够一件式地并且借此可容易和工艺可靠地手工安装。
附图标记列表
1 作为现有构件的用于热和/或声屏蔽的装置
2 加热系统
3 声和/或热屏蔽件
4 元件/扁平线圈
5 金属反射层
6 热阻隔层/无纺布
7 电绝缘的平面结构
8 导体电路，电输入线路
9 设置在待加热的部件上的第二阻隔层
10 电磁兼容屏蔽装置
11 套环
12 未进一步示出的排气系统的管道
13 套环11的缝
14 附加的阻隔层
d1、d2、d3 层7、6、9、14的厚度。

Claims (12)

1.一种用于传动系或者其组成部件(12)的热和/或声屏蔽的装置(1)，其中所述装置(1)包括至少一个由高热阻隔的可受热的纤维材料制成的层，至少一个用于对传动系或对其组成部件进行感应加热的元件(4)被设置成集成或嵌入所述装置(1)中，
其特征在于，
所述装置(1)构造成在外部放置到所述传动系或者其组成部件(12)上或者围绕所述传动系或者其组成部件(12)闭合，所述至少一个元件(4)布置在热和/或声屏蔽件(3)上，使得所述元件在安装位置面向传动系或者其组成部件(12)的待加热的部件布置。
2.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，所述至少一个元件(4)构造为平面元件。
3.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，所述至少一个元件(4)构造为扁平的线圈。
4.根据权利要求2所述的装置(1)，其特征在于，所述至少一个元件(4)构造为扁平的线圈。
5.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，至少一个元件(4)被布置成嵌入在所述热和/或声屏蔽件(3)中并且有源地被电馈送或电磁耦合。
6.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，所述装置(1)包括平面结构(7)或者织物垫，通过将元件(4)固定在所述织物垫内和/或织物垫上，所述织物垫配备有所述元件(4)。
7.根据权利要求6所述的装置(1)，其特征在于，所述装置(1)作为垫柔韧地和/或可三维变形地构造，其中设置适于不同温度范围的材料，在所述材料中本身不能感应出涡流。
8.根据权利要求7所述的装置(1)，其特征在于，用于向所述至少一个元件(4)限定地引导电流的至少一个导体电路(8)被加工到阻隔材料中。
9.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，所述至少一个元件(4)通过金属反射层(5)和/或铁磁的电磁兼容屏蔽装置(10)在背离所述待加热的部件的侧上被屏蔽。
10.根据权利要求9所述的装置(1)，其特征在于，所述金属反射层(5)和/或所述铁磁的电磁兼容屏蔽装置(10)呈金属箔形式。
11.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，用于感应加热的所述元件(4)被布置成集成到呈不导电的网的形式的载体中。
12.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)用于对废气管路的至少一个区段、蓄电池、燃料电池或者内燃机传动系统、混合动力传动系统或电动传动系统的剩余部件进行强烈的和有针对性的加热的应用，对于废气管路的至少一个区段、蓄电池系统、燃料电池或者内燃机传动系统、混合动力传动系统或电动传动系统的剩余部件通过感应加热调节最低温度。
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