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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine thermische Verkapselungsvorrichtung und insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, auf eine Vorrichtung zur Reduzierung von Wärmeverlust und gegebenenfalls Abstrahlgeräuschen aus einem Fahrzeugbauteil. Erfindungsgemäße Aspekte beziehen sich auf eine thermische Verkapselungsvorrichtung, ein Fahrzeugbauteil und ein Fahrzeug.
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STAND DER TECHNIK
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Die beweglichen Teile eines Motors, eines Getriebes oder eines anderen Bauteils eines Fahrzeugs wie einem Auto müssen mit einem Schmiermittel wie Öl geschmiert werden, um Reibung zwischen den beweglichen Teilen zu reduzieren und somit den Arbeitsaufwand zu reduzieren, der erforderlich ist, um das Bauteil betriebsfähig zu halten. Der Reibungsgrad in einem solchen Bauteil hängt weitgehend von dem Schmiersystem, der Wahl des Schmiermittels und der Temperatur des Schmiermittels ab. Insbesondere nimmt die Viskosität eines Schmiermittels bei steigender Temperatur tendenziell ab, was zu verminderter Reibung führt und daher ist es wünschenswert, dass das Schmiermittel während der Verwendung auf einer relativ hohen Temperatur gehalten wird.
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Im ausgeschalteten Zustand, wenn ein Fahrzeugbauteil nicht in Betrieb ist, wird Wärme in dem Bauteil und dem Schmiermittel an die Umgebung abgegeben. Daher müssen, wenn das Fahrzeug gestartet wird und das Bauteil erneut in Betrieb genommen wird, die beweglichen Teile des Bauteils eine erhöhte Reibungsbelastung überwinden, bis das Schmiermittel wieder auf eine optimale Betriebstemperatur erwärmt ist. Es wurden daher Schritte unternommen, um die Menge an Wärmeverlust an die Umgebung bei ausgeschaltetem Fahrzeug zu reduzieren.
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Es ist bekannt, an einem Fahrzeugbauteil oder einem anderen Teil des Fahrzeugs eine Dämmung vorzusehen, um zu versuchen, die Wärme innerhalb des Bauteils und des Schmiermittels bei ausgeschaltetem Fahrzeug zu halten, sodass jedes darauffolgende erneute Anlassen des Fahrzeugs aufgrund reduzierter Reibung effizienter ist. Beispielsweise können Dämmplatten oder eine Dämmschicht geformt werden, um mit einer äußeren Oberfläche eines Fahrzeugbauteils übereinzustimmen und dann direkt auf die Oberfläche aufgebracht zu werden. Diese Art der Dämmung kann allgemein als ,bauteilfest' bezeichnet werden: wenn die Dämmplatten zum Beispiel auf einer Motoraußenoberfläche aufgebracht sind, dann wird dies als ,motorfest' bezeichnet. Da die Anordnungen solcher Bauteile relativ komplexe Formen aufweisen können, kann dies die Fertigung einer solchen motorfesten Dämmung relativ schwierig und kostspielig machen und die wärmespeichernde und geräuschdämpfende Funktion der Dämmung beeinträchtigen. Alternativ kann die Dämmung in einem Abstand zu einem äußeren Fahrzeugbauteil angebracht werden, zum Beispiel an einer Motorhaube, einer Seitenverkleidung, einem Unterboden oder einem aktiven Kühlergrill der Fahrzeugkarosserie, was als ,karosseriefeste' Dämmung bezeichnet wird. Diese Art der Dämmung ist von Nachteil, da es schwierig sein kann, eine ausreichende Abdichtung gegen Leckage durch Spalte in der Fahrzeugkarosserie beizubehalten und die Wärmeausbreitung über den gesamten Bereich in der Nähe eines Bauteils, zum Beispiel über einen gesamten Motorraum, handhaben zu müssen.
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Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die mit dem Stand der Technik verbundenen Nachteile anzugehen.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine thermische Verkapselungsvorrichtung zur Reduzierung des Wärmeverlusts aus einem Fahrzeugbauteil bereitgestellt. Die Vorrichtung umfasst eine Dämmschicht, die zusammen mit einer Oberfläche des Bauteils einen Hohlraum dazwischen bildet. In dem Hohlraum befindet sich mindestens eine Schallwand, um den Hohlraum in mindestens zwei Zellen zu unterteilen, wobei innerhalb jeder Zelle ein durch Konvektion angetriebener Luftstrom, der von einem Temperaturgefälle zwischen der Bauteiloberfläche und der Dämmschicht erzeugt wird, umgewälzt wird.
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Die Vorrichtung ermöglicht, dass das Bauteil Wärme speichert, wenn es nicht in Betrieb ist, sodass bei erneutem Anlassen des Bauteils, z. B. des Fahrzeugmotors, eine reduzierte Reibung in den beweglichen Teilen, insbesondere bei relativ kühlen Umgebungstemperaturen, besteht. Die mindestens eine Schallwand dient dazu, den durch Konvektion oder Auftrieb angetriebenen Luftstrom in den Hohlraum zu unterbrechen und dadurch den Wärmeverlust über einen Spalt in dem Hohlraum zu reduzieren oder zu beseitigen. Insbesondere erzwingt die mindestens eine Schallwand einen Druckabfall des durch Konvektion angetriebenen Luftstroms, um die Strömungsgeschwindigkeit der Luft und somit die Mischgeschwindigkeit von relativ warmer Luft mit relativ kühler Luft zu reduzieren.
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Das Fahrzeugbauteil kann ein Motor, ein Getriebe, ein anderes innerhalb eines Fahrzeugmotorraums befindliches Bauteil oder ein beliebiges anderes Bauteil sein, für das ein reduzierter Wärmeverlust von Vorteil sein kann. Wenn das Bauteil beispielsweise ein Fahrzeugmotor ist, dann ermöglicht diese Vorrichtung, dass konvektive Strömungen so beeinflusst werden, dass bei erneutem Anlassen des Motors nach einer Zeit des Nichtbetriebs, z. B. nach 9 bis 12 Stunden, die Motorkonstruktion und die zugehörigen Schmiermittel nach wie vor relativ warm sind, um ein effizienteres erneutes Anlassen zu ermöglichen. Dies kann zu einer höheren Kraftstoffersparnis und/oder reduziertem Kohlendioxidausstoß des Fahrzeugs führen. Das Fahrzeug kann ein Landfahrzeug wie ein Auto oder alternativ ein Flugzeug, Schiff oder eine beliebige andere Art von geeignetem Fahrzeug sein.
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Die Dämmschicht wird neben der Bauteiloberfläche positioniert, sodass dazwischen ein Hohlraum gebildet wird. Ein Abschnitt der Dämmschicht kann mindestens teilweise mit der Oberfläche in Kontakt stehen; dies ist jedoch nicht erforderlich.
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In einer Ausführungsform ist mindestens ein Abschnitt der Dämmschicht neben einer seitlichen Oberfläche des Bauteils positioniert.
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Die mindestens eine Schallwand kann an der Dämmschicht befestigt sein und sich von dieser aus erstrecken.
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Die Dämmschicht und die mindestens eine Schallwand können aus einem einzigen Stück gebildet sein.
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Die mindestens eine Schallwand kann an der Oberfläche des Bauteils befestigt sein und sich von dieser aus erstrecken. Die mindestens eine Schallwand kann einen Flanschabschnitt neben der Oberfläche des Bauteils umfassen. Die mindestens eine Schallwand kann an der Oberfläche des Bauteils mit Befestigungsmitteln durch eine Öffnung in dem Flanschabschnitt anbringbar sein.
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In manchen Ausführungsformen bildet die mindestens eine Schallwand einen spitzen Winkel mit mindestens einer von der Dämmschicht und der Oberfläche des Bauteils. Dies kann von dem Fahrzeugbauteil während der Verwendung an die Umgebung, z. B. an den Fahrzeuginnenraum, abgegebene Geräusche reduzieren, da sich die Schallwellen möglicherweise durch eine Schallwand und die Dämmschicht bewegen müssen, bevor sie die Umgebung erreichen, und so die Geräuschabsorption erhöht wird.
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In manchen Ausführungsformen ist mindestens ein Teil der Dämmschicht aus dem gleichen Material wie die mindestens eine Schallwand gebildet.
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Die mindestens eine Schallwand kann aus einem undurchlässigen Material gebildet sein. Die mindestens eine Schallwand kann mindestens eine Öffnung enthalten, um einen Luftstrom dahindurch zu ermöglichen. Dies schützt vor der Entstehung deutlicher Druckunterschiede zwischen benachbarten Zellen.
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In manchen Ausführungsformen ist die mindestens eine Schallwand aus porösem Material gebildet. Dies ist eine Alternative, um zu gewährleisten, dass mindestens etwas Luftverbindung zwischen benachbarten Zellen besteht. In solchen Ausführungsformen kann die mindestens eine Schallwand aus einem oder mehreren von Schaumstoff, Gaze, Gewebe und Filz gebildet sein. Möglicherweise ist mindestens ein Teil der Dämmschicht aus einem porösen Material gebildet.
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Die Dämmschicht kann mindestens einen Kühllufteinlass und mindestens einen Kühlluftauslass auf einer der Dämmschicht gegenüberliegenden Seite umfassen. Dies ermöglicht eine wirksame Kühlung des Bauteils während des normalen Fahrzeugbetriebs.
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Das Bauteil kann eines von einem Motor und einem Getriebe sein.
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Nach einem weiteren erfindungsgemäßen Aspekt wird ein Fahrzeugbauteil bereitgestellt, das eine thermische Verkapselungsvorrichtung zur Reduzierung des Wärmeverlusts aus dem Fahrzeugbauteil umfasst, wobei die thermische Verkapselungsvorrichtung Folgendes umfasst: eine Dämmschicht, wobei die Dämmschicht und eine Oberfläche des Bauteils einen Hohlraum dazwischen bilden, und mindestens eine innerhalb des Hohlraums befindliche Schallwand, um mindestens eine Zelle darin zu definieren. Innerhalb der Zelle wird ein durch Konvektion angetriebener Luftstrom, der von einem Temperaturgefälle zwischen der Bauteiloberfläche und der Dämmschicht erzeugt wird, umgewälzt.
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An einem unteren Teil des Hohlraums kann eine Öffnung gebildet sein.
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Die mindestens eine Schallwand kann an der Dämmschicht befestigt sein und liegt an der Oberfläche des Bauteils an.
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Die mindestens eine Schallwand kann an der Oberfläche des Bauteils befestigt sein und liegt an der Dämmschicht an.
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In manchen Ausführungsformen stimmt eine Längsachse der mindestens einen Schallwand im Wesentlichen mit einer Kühlluftrichtung des Fahrzeugs überein. Dies ermöglicht eine wirksame Kühlung des Bauteils, während sich das Fahrzeug bewegt.
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Die thermische Verkapselungsvorrichtung kann an dem Bauteil montiert sein. Möglicherweise ist mindestens ein Abschnitt der Dämmschicht an einer seitlichen Oberfläche des Bauteils montiert.
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Nach einem weiteren erfindungsgemäßen Aspekt wird ein Fahrzeug einschließlich der thermischen Verkapselungsvorrichtung, wie oben beschrieben, oder einschließlich des Fahrzeugbauteils, wie oben beschrieben, bereitgestellt.
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Die thermische Verkapselungsvorrichtung kann an der Fahrzeugkarosserie montiert sein. Möglicherweise ist mindestens ein Abschnitt der Dämmschicht an einem Radhaus und/oder einer Radhausschale des Fahrzeugs montiert.
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Innerhalb des Umfangs dieser Anmeldung wird ausdrücklich beabsichtigt, dass die verschiedenen Aspekte, Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen, die in den vorhergehenden Absätzen, in den Patentansprüchen und/oder in der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen dargestellt werden, und insbesondere deren individuelle Merkmale, unabhängig voneinander oder in einer beliebigen Kombination berücksichtigt werden können. Dies bedeutet, dass alle Ausführungsformen und/oder Merkmale einer beliebigen Ausführungsform auf beliebige Weise und/oder in beliebiger Kombination kombiniert werden können, sofern diese Merkmale nicht unvereinbar sind. Der Anmelder behält sich das Recht vor, jeden beliebigen ursprünglich eingereichten Patentanspruch zu ändern oder jeden neuen Patentanspruch entsprechend einzureichen, einschließlich des Rechts, jeden beliebigen ursprünglich eingereichten Patentanspruch zu verändern, um von einem beliebigen Merkmal eines beliebigen anderen Patentanspruchs abzuhängen und/oder dieses zu integrieren, obwohl es auf diese Art und Weise zuvor nicht beansprucht wurde.
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Figurenliste
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Es werden nun eine oder mehrere erfindungsgemäße Ausführungsformen nur in Form von Beispielen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, hierbei zeigen:
- 1 einen Fahrzeugmotor und eine thermische Verkapselungsvorrichtung nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform, wobei die Vorrichtung eine den Motor abdeckende Dämmschicht und mindestens eine Schallwand (nicht gezeigt) enthält, wobei ein Abschnitt der Dämmschicht der Klarheit halber weggeschnitten wurde;
- 2 einen Querschnitt des Motors und der thermischen Verkapselungsvorrichtung aus 1 in Abwesenheit der mindestens einen Schallwand, um eine Richtung des Luftstroms zu zeigen, der von einem Temperaturgefälle zwischen einer äußeren Oberfläche des Motors und der Dämmschicht in Abwesenheit der Schallwand erzeugt wird;
- 3 die Ansicht aus 2 und zusätzlich zwei Schallwände, die sich im Wesentlichen senkrecht von der Dämmschicht aus erstrecken;
- 4 die Ansicht aus 3, jedoch in einer alternativen Ausführungsform, wobei sich die Schallwände von der Dämmschicht aus nach unten erstrecken, wobei die Schallwände einen spitzen Winkel mit der Dämmschicht bilden;
- 5 die Ansicht aus 3, jedoch in einer alternativen Ausführungsform, wobei sich die Schallwände von der Dämmschicht aus nach oben erstrecken, wobei die Schallwände einen spitzen Winkel mit der Dämmschicht bilden;
- 6 die Ansicht aus 2, jedoch in einer alternativen Ausführungsform, wobei sich drei Schallwände von der Dämmschicht aus erstrecken, wobei die Schallwände und ein Abschnitt der Dämmschicht aus einem porösen Material gebildet sind;
- 7 eine Draufsicht eines Abschnitts des zur Bildung der Schallwände aus 6 verwendeten porösen Materials;
- 8 die Ansicht aus 3, jedoch in einer alternativen Ausführungsform, wobei sich die Schallwände im Wesentlichen senkrecht zwischen der Motoroberfläche und der Dämmschicht erstrecken, wobei die Schallwände an der Motoroberfläche befestigt sind;
- 9 eine seitliche Querschnittsansicht eines Fahrzeugs mit dem Motor und der thermischen Verkapselungsvorrichtung aus 1;
- 10 eine Draufansicht eines Fahrzeugmotorraums einschließlich eines Motors und einer thermischen Verkapselungsvorrichtung nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform, wobei die Vorrichtung eine an der Fahrzeugkarosserie befestigte Dämmschicht und mindestens eine Schallwand (nicht gezeigt) enthält;
- 11 einen Querschnitt des Motors und der thermischen Verkapselungsvorrichtung aus 10 mit zwei Schallwänden, die sich im Wesentlichen senkrecht von der Dämmschicht aus erstrecken.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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1 zeigt einen Motor 10 für ein Fahrzeug wie ein Auto, wobei der Motor 10 einen Zylinderkopf 12, einen Motorblock 14 und eine Ölwanne 16 aufweist. Der Motorblock 14 befindet sich unter dem Zylinderkopf 12 und der Motorblock 14 und der Zylinderkopf 12 weisen im Wesentlichen die gleiche Breite in einer x-Richtung auf. Die Ölwanne 16 befindet sich unter dem Motorblock 14 und verjüngt sich zu einer geringeren Breite als der des Motorblocks 14.
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Der Motor 10 ist von einer Dämmschicht 18 mit einer gedämmten oberen Abdeckung 20 und gedämmten Seitenplatten 22 (von denen nur eine in 1 zu sehen ist) bedeckt. Die obere Abdeckung 20 liegt auf einem oberen Teil des Zylinderkopfs 12 auf und die Seitenplatten 22 hängen von der oberen Abdeckung 20 und befinden sich neben Seitenteilen des Zylinderkopfs 12 und des Motorblocks 14. Eine oder mehrere Schallwände oder Strömungsbegrenzer (nicht in 1 gezeigt) erstrecken sich von der Dämmschicht 18 aus nach innen zu dem Motor 10. Dies wird nachstehend ausführlicher beschrieben.
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2 zeigt einen Querschnitt des Motors 10 und der Dämmplattenschicht 18, zeigt jedoch nicht die eine oder mehreren Schallwände. Die Dämmschicht 18 ist relativ ,locker sitzend', das heißt, es wird ein Hohlraum 24 durch eine äußere seitliche Oberfläche 26 des Zylinderkopfes 12 und des Motorblocks 14 des Motors 10, der oberen Abdeckung 20 der Dämmschicht 18 und der Seitenplatte 22 der Dämmschicht 18 gebildet. Lose sitzende Platten wie diese ermöglichen eine vollständigere Abdeckung der Motoroberfläche. Die Platten weisen eine Dicke von 2 bis 20 mm, typischerweise 2 bis 5 mm oder 15 bis 20 mm auf. Ein Spalt oder eine Öffnung 28 wird zwischen der Seitenplatte 22 und dem Motorblock 14 an dem unteren Teil des Motorblocks 14 gebildet. In der vorliegend beschriebenen Ausführungsform ist der Hohlraum 24 im Wesentlichen vertikal; der Hohlraum kann jedoch, abhängig von den Konturen des Äußeren des in Betracht kommenden Motors, in einem Winkel zu der Senkrechten sein.
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Die Temperatur Tc der Luft auf der Seite der Seitenplatte 22 gegenüber dem Hohlraum 24, z. B. in einem Motorraum des Fahrzeugs, ist relativ kühl, möglicherweise bei oder oberhalb der Umgebungstemperatur. Während des Betriebs des Motors 10 ist die Temperatur Th der äußeren seitlichen Oberfläche 26 relativ warm und insbesondere bei einer Temperatur über Tc. Daher besteht ein Temperaturgefälle von Th an der seitlichen Oberfläche 26 auf Tc an der Seitenplatte 22. Da der untere Teil des Hohlraums 24 für die relativ kühle, dichte Luft des Motorraums offen ist, hat dann die Luft an dem unteren Teil des Hohlraums 24 darüber hinaus eine Temperatur, die niedriger als die relativ warme, weniger dichte Luft des oberen Teils des Hohlraums 24 nahe der oberen Abdeckung 20 ist. Dieses Temperaturgefälle bewirkt den durch Konvektion angetriebenen Luftstrom in dem Hohlraum 24. Insbesondere steigt die neben der und von der Motoroberfläche 26 erwärmte relativ warme Luft tendenziell in einer y-Richtung (die im Gegensatz zu einer Schwerkraftrichtung steht) zu der oberen Oberfläche 20 der Dämmschicht. Dies wiederum zwingt neben der oberen Abdeckung 20 befindliche Luft nach unten durch die andere Seite des Hohlraums 24, d. h. neben der seitlichen Oberfläche 22 der Dämmschicht, und aus dem Spalt 28 heraus in den unteren Teil des Hohlraums 24. Diese durch Konvektion angetriebene Strömung bedeutet, dass von dem Motor 10 an die Luft in den Hohlraum 24 überführte Wärme an die Umgebung verloren geht, wie durch die Pfeile in 2 gezeigt.
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3 zeigt die Ansicht aus 2 und zeigt zusätzlich obere und untere Schallwände, die jeweils mit 30a und 30b gekennzeichnet sind, die sich im Wesentlichen senkrecht von der seitlichen Oberfläche 22 der Dämmschicht zu der Motoroberfläche 26 erstrecken. Die Schallwände 30a, 30b sind aus dem gleichen undurchlässigen Material gebildet wie die Dämmschicht 18, das heißt, es strömt keine Luft durch das Schallwandmaterial. Die Schallwände 30a, 30b sind so positioniert, dass der Hohlraum 24 in obere und untere Zellen unterteilt ist, die als 32a beziehungsweise 32b gekennzeichnet sind. Die obere Zelle 32a ist zwischen der oberen Abdeckung 20 und der oberen Schallwand 30a definiert und die untere Zelle 32b ist zwischen den oberen und unteren Schallwänden 30a, 30b definiert. Wie in 3 ersichtlich, weisen die Zellen 32a, 32b einen im Wesentlichen gleichen Querschnittsbereich und ein im Wesentlichen gleiches Volumen auf; dies ist jedoch nicht erforderlich. Die Schallwände 30a, 30b erstrecken sich vollständig über den Spalt 28 und liegen an der seitlichen Oberfläche 26 in der vorliegend beschriebenen Ausführungsform an.
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Jede der Schwallwände 30a, 30b hat Schallwandöffnungen 34, die eine Fluidverbindung zwischen den Zellen 32a, 32b ermöglichen. In der beschriebenen Ausführungsform hat die obere Schallwand 30a vier Öffnungen 34 und die untere Schallwand 30b hat drei Öffnungen 34; es kann jedoch jede beliebige Anzahl von Öffnungen verwendet werden. Die Öffnungen 34 sind in der Form von durch das Schallwandmaterial eingelassenen Löchern. Da Luft zwischen den Zellen 32a, 32b strömen kann, kann dies dann dazu beitragen, vor Druckabnahme der Zellen 32a, 32b zu schützen, die durch Druckunterschiede verursacht wird, die zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Hohlraums 24 entstehen können. Die Öffnungen 34 sind jedoch klein genug, sodass nur eine relativ unbedeutende Wärmemenge an die Umgebung durch Luft, die durch die Öffnungen 34 und aus dem Spalt 28 in dem Hohlraum 24 strömt, verloren geht und dass insbesondere der Luftstrom innerhalb des Hohlraums 24 so beeinflusst wird, dass die Strömungsgeschwindigkeit der Luft reduziert wird. Dies rührt daher, dass das Temperaturgefälle innerhalb einer der Zellen 32a, 32b in Abwesenheit von Schallwänden kleiner als in dem Hohlraum 24 ist.
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Anders als in dem in 2 gezeigten Fall zeigen die Pfeile in 3, dass neben der und von der Motoroberfläche 26 erwärmte Luft nicht über den Spalt 28 an die Umgebung verloren geht, sondern die Luft vielmehr um die Zellen 32a, 32b umgewälzt wird (nach wie vor von dem Temperaturunterschied zwischen der Motoroberfläche 26 und der Dämmschicht 22 angetrieben). Da das Temperaturgefälle, wie oben erwähnt, innerhalb jeder Zelle 32a, 32b geringer als das Temperaturgefälle innerhalb des gesamten Hohlraums 24 ohne Schallwände ausfällt, dann fällt die Geschwindigkeit der Luftströmung innerhalb der Zellen 32a, 32b, wie in 3 gezeigt, geringer aus als die Geschwindigkeit der Luftströmung innerhalb des Hohlraums 24, wie in 2 gezeigt. Anders ausgedrückt, reduziert das Aufteilen des Hohlraums 24 in eine Vielzahl von Zellen 32a, 32b die Umlaufströme aufgrund der reduzierten vertikalen Höhe und des Temperaturunterschieds innerhalb jeder Zelle, was zusätzlich zu der Strömungsdrosselung die Tendenz zum Aufbau von durch Konvektion angetriebenen Strömungen reduziert.
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4 und 5 zeigen alternative Ausführungsformen, in denen sich die Schallwände 30a, 30b von der seitlichen Oberfläche 22 der Dämmschicht in die untere beziehungsweise obere Richtung erstrecken, sodass die Schallwände 30a, 30b einen spitzen Winkel mit der seitlichen Oberfläche 22 bilden. Die Volumina der Zellen 32a, 32b sind daher in jedem Fall unterschiedlich. Diese besonderen Konfigurationen können aus Sicht der Geräuschdämpfung von Vorteil sein. Insbesondere müssen sich die Schallwellen infolge von Schall, der von dem Motor 10 ausgeht, durch die seitliche Oberfläche 22 der Dämmschicht darüber hinaus durch eine der schrägen Dämmschallwände 30a, 30b bewegen und stellen damit eine zusätzliche Geräuschdämpfung bereit, bevor sie den Motorraum erreichen. Darüber hinaus stellen die schrägen Schallwände 30a, 30b, da sie die effektive Dicke der Dämmung erhöhen, einen gewundeneren Weg für das Entweichen der Wärme von der relativ warmen Motoroberfläche 26 in die Umgebung bereit.
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6 zeigt eine alternative Ausführungsform, in der drei Schallwände 30a, 30b, 30c anstatt zwei vorgesehen sind. Jede der drei Schallwände 30a, 30b, 30c ist aus einem porösen oder faserigen Material anstatt einem undurchlässigen Material gebildet. In der beschriebenen Ausführungsform wird auch ein innerer Abschnitt 36 der Seitenplatte 22 der Dämmplattenschicht aus dem porösen Material gebildet und ein äußerer Abschnitt 38 der Seitenplatte 22 der Dämmschicht ist aus einem undurchlässigen Material gebildet. Das poröse Material kann eines von Schaumstoffen, Gaze, Gewebe oder Filzen sein.
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7 zeigt eine Draufsicht eines Abschnitts der Schallwand 30a in 6 und zeigt das Webmuster der Fasern, die das poröse Material bilden, mit relativ kleinen, zwischen den Fasern gebildeten Spalten, damit Luft hindurchströmen kann. Die Spalte können so bemessen sein, dass sie die gewünschte Luftmenge hindurchlassen, d. h. das poröse Material kann mit einer auf einen gewünschten Wert zugeschnittenen Luftdurchlässigkeit hergestellt werden.
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8 zeigt eine alternative Ausführungsform, bei der die Schallwände 30a, 30b nicht an der seitlichen Oberfläche 22 der Dämmschicht befestigt sind, sondern stattdessen an der Motoroberfläche 26 befestigt sind und sich von dort in den Hohlraum 28 erstrecken, um die Zellen 32a, 32bb zu bilden. Die Schallwände 30a, 30b können auf jede beliebige Weise an der Motoroberfläche befestigt sein. In der beschriebenen Ausführungsform weist jede Schallwand 30a, 30b einen an der Motoroberfläche 26 anliegenden Flansch 31a, 31b auf, wobei die Schallwand 30a, 30b an der Motoroberfläche 26 mit einem Bolzen 33a, 33b montiert ist, der sich durch die Schallwand 30a, 30b in den Motor erstreckt. Es kann ein beliebiges anderes geeignetes Befestigungsmittel verwendet werden. Die Montagepunkte an der Motoroberfläche 26, durch die die Bolzen 33a, 33b eindringen, können speziell geformt sein, um die Schallwände 30a, 30b zu befestigen oder sie können bestehende Hilfsmontagepunkte sein. Die Enden der Schallwände 30a, 30b neben der seitlichen Oberfläche 22 der Dämmschicht liegen an der seitlichen Oberfläche 22 an.
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9 zeigt eine seitliche Querschnittsansicht eines Fahrzeugs 40, die den Motor 10, die obere Abdeckung 20 der Dämmschicht und drei Schallwände 30a, 30b, 30c zeigt. Zu beachten ist, dass die Seitenplatten 22 der Dämmschicht in 8 nicht gezeigt sind. Das Fahrzeug 40 enthält einen Lüfter 42, der dem Motor 10 vorgelagert ist, um dem Motor 10 während des Betriebs Kühlluft bereitzustellen. Die Pfeile 44, 46 zeigen die Strömungsrichtung der Kühlluft in, durch und aus der thermischen Verkapselungsvorrichtung heraus. Insbesondere enthält eine vordere Platte 48 der Dämmschicht 18 Kühllufteinlässe 50, damit Kühlluft 44 von dem Lüfter 42 durch die ansonsten undurchlässige Dämmschicht 18 passieren kann, sodass der Motor mit Kühlluft zur wirksamen Kühlung während des Betriebs versorgt wird. Eine hintere Platte 52 der Dämmschicht 18 wiederum enthält Kühlluftauslässe 54, damit die Kühlluft wieder durch die Dämmschicht 18 zurückgeführt werden kann. Die Anzahl der Kühllufteinlässe 50 und -auslässe 54 kann ausgewählt werden, um die Wirksamkeit der Motorkühlung zu optimieren. Zu sehen ist, dass eine Längsachse der Schallwände 30a, 30b, 30c, d. h. von der Front bis zum Heck des Fahrzeugs 40 oder in der Richtung der Fahrzeugbewegung, im Wesentlichen mit der Kühlluftrichtung 44, 46 des Fahrzeugs 10 übereinstimmt, sodass der Kühlluftstrom durch die Schallwände 30a, 30b, 30c nicht behindert oder eingeschränkt wird. Diese Anordnung ermöglicht eine wirksame Kühlung des Motors 10 während des Fahrzeugbetriebs und auch eine wirksame Wärmespeicherung innerhalb des Motors 10 und des zugehörigen Schmiersystems im abgeschalteten Zustand des Fahrzeugs.
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10 und 11 zeigen eine Anordnung nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform. 10 zeigt insbesondere eine Draufsicht eines Fahrzeugmotorraums 100 einschließlich des Motors 10. Die Fahrzeugmotorhaube 102 ist in 10 nicht gezeigt, ist jedoch in 11 gezeigt. Wie in den in 1 bis 9 beschriebenen Ausführungsformen gibt es eine motorfeste obere Dämmabdeckung 20; anders als in diesen Ausführungsformen gibt es jedoch keine motorfesten dämmenden Seitenplatten 22 (von denen nur eine gezeigt ist). Ebenfalls anders als bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen ist eine karosseriefeste Dämmschicht 118 mit einer oberen Dämmabdeckung 120 und gedämmten Seitenplatten 122 vorgesehen. Insbesondere die obere Abdeckung 120 ist an der Motorhaube 102 befestigt und die Seitenplatte 122 ist an einem Seitenteil der Fahrzeugkarosserie befestigt, in diesem Fall an einem Radhaus 104 (oder einer Radhausschale). Die obere Abdeckung oder Motorhaube 120 enthält eine Motorhaubendichtung 106 zum Schutz vor Wärmeverlust an die Umgebung durch Dämmspalte.
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Zwischen der seitlichen Motoroberfläche 26 und der dämmenden Seitenplatte 122 wird ein Hohlraum gebildet, wobei der Hohlraum an seinem unteren Teil ein offenes Ende 128 aufweist, das Luft in den und aus dem Hohlraum strömen lässt. Zwei Schallwände 130a, 130b erstrecken sich im Wesentlichen senkrecht von der dämmenden Seitenplatte 22 zu der seitlichen Motoroberfläche 26. Die Schallwände 130a, 130b bilden eine Zelle 132a innerhalb des Hohlraums.
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Ähnlich wie bei den unter Bezugnahme auf 1 bis 9 beschriebenen Ausführungsformen ist die Temperatur Tc der Luft auf der Seite der Seitenplatte 122 gegenüber dem Hohlraum, d. h. außerhalb des Fahrzeugs, kühler als die Temperatur Th der Motoroberfläche 26 während des Motorbetriebs. Wie zuvor beschrieben, verursacht dieses Temperaturgefälle einen durch Konvektion angetriebenen Strom innerhalb des Hohlraums und die Schallwände 130a, 130b dienen dazu, den Strom innerhalb der Zelle 132a zu zirkulieren, um den Wärmeverlust an die Umgebung über den Spalt 128 zu reduzieren. Der Temperaturunterschied zwischen Th und Tc kann in dieser Ausführungsform größer sein als in zuvor beschriebenen Ausführungsformen und somit kann der durch Konvektion angetriebene Luftstrom in dieser Ausführungsform schneller sein.
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In den beschriebenen Ausführungsformen liegen die Schallwände 30a, 30b an der Motoroberfläche 26 oder an der seitlichen Oberfläche 22 der Dämmschicht an. In anderen Ausführungsformen kann jedoch ein Spalt zwischen den Schallwänden und der Motoroberfläche vorliegen, sodass Luft dazwischen durchströmen kann.
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In den beschriebenen Ausführungsformen sind die Schallwände 30a, 30b im Wesentlichen parallel zueinander; in anderen Ausführungsformen muss dies jedoch nicht der Fall sein.
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In den beschriebenen Ausführungsformen kann Luft zwischen den Zellen 32a, 32b durch Öffnungen 34 oder durch poröses Schallwandmaterial strömen; in verschiedenen Ausführungsformen kann jedoch kein Luftstrom durch die Schallwände vorliegen, d. h. die Schallwände sind vollkommen massiv.
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In den beschriebenen Ausführungsformen sind die Schallwände 30a, 30b entweder an der Dämmschicht oder an dem Bauteil befestigt; in verschiedenen Ausführungsformen können die Schallwände 30a, 30b jedoch sowohl an der Dämmschicht als auch an dem Bauteil befestigt sein.
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Es gilt zu verstehen, dass die Schallwände jede beliebige geeignete Form aufweisen können und nicht auf die in den begleitenden Figuren gezeigten Formen beschränkt sind. Zum Beispiel kann die Querschnittsform der Schallwände gekrümmt anstatt eben oder flach sein.
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An den obigen Beispielen können viele Modifikationen vorgenommen werden, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, wie in den begleitenden Ansprüchen definiert.
