车辆隔热壁结构的制作方法
【专利摘要】根据本发明示例性方面的车辆子系统除其它方面外包括壁结构和热阻部件，该热阻部件位于壁结构内且配置用于阻止通过壁结构的热损失。
【专利说明】
车辆隔热壁结构
技术领域
[0001]本发明涉及一种车辆子系统。车辆子系统的壁结构包括配置用于阻止通过壁结构的热损失的热阻部件。
【背景技术】
[0002]现代车辆包括在车辆运行过程期间达到较高温度的多种部件。这样的车辆部件的两个示例是发动机和驱动桥。在发动机和驱动桥的温度升高时，由摩擦所引起的损失相对低，引起降低的燃料消耗。但当车辆关闭时发动机和驱动桥向它们周围损失热。经过一段时间，这些部件缓慢冷却且最终达到与环境温度平衡。当之后在这种冷却的状态下启动车辆时，由于摩擦而导致的损失较高，由此与升高的温度状态相比增加了燃料消耗。
[0003]在冷启动之后，在发动机冷却剂可以向车舱提供热之前它首先需要变暖，由此在冬季使乘客不舒服。而且，为了满足混合动力电动车辆(HEV)的排放要求，冷的发动机需要车辆子系统控制器使发动机持续运行而不顾及推进需求直至到达规定的发动机温度。这意味着在这段时间期间内没有使用HEV系统的功能性且没有实现可行的燃料经济提高。
【发明内容】
[0004]根据本发明示例性方面的车辆子系统除其它方面外包括壁结构和热阻部件，该热阻部件位于壁结构内且配置用于阻止通过壁结构的热损失。
[0005]在上述车辆子系统的进一步非限制性实施例中，壁结构是发动机的一部分。
[0006]在任一上述车辆子系统的进一步非限制性实施例中，壁结构是驱动桥的一部分。
[0007]在任一上述车辆子系统的进一步非限制性实施例中，热阻部件包括形成于壁结构内的空气穴。
[0008]在任一上述车辆子系统的进一步非限制性实施例中，空气穴已经排空空气。
[0009]在任一上述车辆子系统的进一步非限制性实施例中，加强肋跨越空气穴在壁结构的至少两个实心表面之间延伸。
[0010]在任一上述车辆子系统的进一步非限制性实施例中，热阻部件包括夹在壁结构的第一层和第二层之间的隔热层。
[0011]在任一上述车辆子系统的进一步非限制性实施例中，至少一个紧固件延伸穿过第一层、隔热层和第二层。
[0012]在任一上述车辆子系统的进一步非限制性实施例中，壁结构包括外壁、内壁、顶壁和底壁。
[0013]在任一上述车辆子系统的进一步非限制性实施例中，热阻部件设置于外壁和内壁之间。
[0014]在任一上述车辆子系统的进一步非限制性实施例中，壁结构包括邻近热阻部件的至少一个实心部分。
[0015]根据本发明另一示例性方面的车辆除其它方面外包括发动机、由发动机选择性驱动的驱动桥以及包括壁结构的发动机和驱动桥中的至少一个，壁结构具有构建在壁结构内且配置用于阻止离开发动机或驱动桥的热损失的热阻部件。
[0016]在上述车辆的进一步非限制性实施例中，热阻部件包括形成在壁结构内的空气穴。
[0017]在任一上述车辆的进一步非限制性实施例中，空气穴在壁结构的外壁和内壁之间延伸。
[0018]在任一上述车辆的进一步非限制性实施例中，加强肋跨越空气穴在第一实心表面和第二实心表面之间延伸。
[0019]在任一上述车辆的进一步非限制性实施例中，第一实心表面和第二实心表面是壁结构的内表面。
[0020]在任一上述车辆的进一步非限制性实施例中，空气穴已经排空空气。
[0021]在任一上述车辆的进一步非限制性实施例中，热阻部件包括隔热层，该隔热层夹在壁结构的第一层和第二层之间。
[0022]在任一上述车辆的进一步非限制性实施例中，至少一个紧固件延伸穿过第一层、隔热层和第二层。
[0023]在任一上述车辆的进一步非限制性实施例中，电机配置用于选择性地驱动驱动桥。
[0024]可以单独地或任意组合地使用上述段落、权利要求或下列说明书和附图中的实施例、示例以及替代形式，包括它们任意的各方面或各自的独立特征。关于一个实施例所描述的特征可以应用于所有的实施例，除非这样的特征是不兼容的。
[0025]所公开示例的各种特征及有利之处由下列【具体实施方式】对本领域的技术人员而言是显而易见的。伴随【具体实施方式】的附图可以简要描述如下。
【附图说明】
[0026I图1示意性地示出了车辆动力传动系统；
[0027]图2示出了车辆子系统；
[0028]图3示出了根据本发明的第一实施例的车辆子系统的壁结构；
[0029]图4示出了根据本发明的第二实施例的壁结构；
[0030]图5示出了根据本发明的另一实施例的壁结构；
[0031]图6示出了又一示例性壁结构。
【具体实施方式】
[0032]本发明详述了车辆子系统。车辆子系统包括壁结构以及位于壁结构内的热阻部件。热阻部件配置用于阻止通过壁结构的热损失。在一些实施例中，壁结构是车辆发动机的一部分。在其它实施例中，壁结构是车辆驱动桥的一部分。在该【具体实施方式】的下述段落中更具体地说明这些以及其他部件。
[0033]图1示意性地示出了车辆10。本发明可应用于任何类型的车辆。例如车辆10可以是由内燃发动机提供动力的传统车辆或可以配置为通过除内燃发动机之外的一个或多个电机提供动力的混合动力电动车辆。
[0034]示例性车辆10包括动力传动系统12。动力传动系统12可以包括驱动装置14和由驱动装置14选择性驱动的驱动桥15。驱动装置14可以作为车辆10的可用驱动源来使用。如果车辆10配置为传统车辆，那么驱动装置14可以包括内燃发动机。可选地，如果车辆10配置为电动车辆，那么驱动装置14可以包括内燃发动机和电机(即电动马达、发电机或组合的马达/发电机)。
[0035]驱动桥15包括变速器16。示意性示出的变速器16可以包括具有多个齿轮组(未示出)的变速箱，通过如离合器和制动器(未示出)的摩擦元件的选择性接合而使用不同的齿轮比来选择性操作该变速箱以实现所需的多个分立或步进的传动比。可通过换挡计划控制摩擦元件，换挡计划连接和分离齿轮组的特定元件以控制驱动桥15的变速器输入轴19和变速器输出轴20之间的传动比。可选地，可以控制变速器16以实现无限数量的传动比。可以通过如无级变速器(CVT)中的机械重构或通过如电无级变速器(eCVT)中的电机速度的电协调实现这些传动比。可以基于各种车辆和环境操作状况通过相关控制模块而使变速器16从一个传动比自动转换到另一个传动比。之后变速器16向变速器输出轴20提供动力传动系统输出扭矩。
[0036]变速器输出轴20可以可选地被连接到驱动桥15的差速器22。差速器22通过各车桥26驱动一对车轮24，车桥26被连接到差速器22以推进车辆10。驱动桥15可以配置为前车轮驱动或后车轮驱动平台。
[0037]一个或多个能量源18可以为驱动装置14供电。能量源18在驱动装置14是发动机的情况下可以包括燃料系统和/或在驱动装置14是电机的情况下可以包括高压电池组。例如，发动机配置用于消耗燃料(即燃气、柴油等)以产生马达输出，而高压电池组配置用于输出和接收由电机消耗的电能以产生马达输出。在一个非限制性实施例中，在车辆10配置为混合动力电动车辆的情况下，车辆10可以包括作为可用能量源18的燃料系统和高压电池组两者。
[0038]图2是可以并入车辆的车辆子系统54的高度示意性说明。例如，车辆子系统54可以使用在图1的车辆10中。在一个非限制性实施例中，车辆子系统54是产热车辆子系统，例如发动机或驱动桥。车辆子系统54可以包括一个或多个部件56(在该非限制性实施例中示出两个)，部件56在车辆子系统54运行期间产生热H。部件56可以包括在车辆子系统54运行期间产生摩擦的任何部分，包括但不限于汽缸、配合部件、齿轮、离合器、制动器等。
[0039]车辆子系统54包括围绕部件56的壁结构58。部件56可以与壁结构58直接接触或可以与壁结构58分开，间接地热连接到壁结构58。由部件56产生的热H通过这些直接或间接的路径传输到壁结构58且之后损失到周围环境AS中。壁结构58可以形成用于容纳部件56的内部I。内部I可以包含气态或液态介质或介质的任意组合。
[0040]壁结构58配置用于将车辆子系统54产生的热H保持在内部I中。在一个实施例中，一个或多个热阻部件68可以在壁结构58内形成以阻止从内部I到周围环境AS中的热H的损失。例如，每个热阻部件68作为合适的热屏障以使车辆子系统54以与标准壁结构相比更慢的速率向周围环境AS发生热H的损失。以这种方式阻止热损失容许车辆子系统54在产热部件56长持续时间被停用之后以比周围环境AS的环境温度更高的温度开始操作部件56。通过这种阻止热损失的部件，部件56以比标准壁结构更快的速率变暖。因此，由于在更高温度的摩擦损失更低，因此可以实现改善的燃料经济性。这也意味着可以更快地为车舱提供热且满足关键热舒适指标。下面参照附图3-6描述各种壁结构，壁结构具有内部构建的阻止热损失的热阻部件。
[0041 ]图3示出了适于阻止离开车辆子系统的热损失的示例性壁结构58。壁结构58可以包括外壁60、内壁62、顶壁64和底壁66。外壁60朝向车辆子系统54的周围环境AS，且内壁62朝向车辆子系统54的内部K同样见图2)。
[0042]热阻部件68可以构建于壁结构58内。例如，在一个非限制性实施例中，热阻部件68设置在壁结构58内位于外壁60和内壁62之间。热阻部件68也可以设置于顶壁64和底壁66之间。
[0043]在一个实施例中，热阻部件68包括设置于壁结构58内的空气穴70。空气穴70将壁结构58分成多层壁，在层之间延伸有空隙。空气穴70可以在外壁60的第一表面90和内壁62的第二表面92之间延伸。在一个实施例中，第一表面90和第二表面92二者都是壁结构58的实心、内表面。
[0044]空气穴70是导热相对差的热导体且因此通过增加从内壁62到外壁60的热阻来阻止通过壁58的热损失。应理解的是，壁结构58可以包括周期地设置在整个壁结构58中的一个或多个空气穴70。换言之，壁结构58可以包括除空气穴70以外的实心部分96。
[0045]壁结构58可以使用金属材料制成。在一个实施例中，壁结构58由铝制成。在另一实施例中，壁结构58由铁制成。在本发明的范围内也可以想到其他高强度和高刚性的材料。
[0046]图4示出了另一示例性壁结构158。在本发明中，适用时相同的附图标记指代相同的元件，且增加了 100或100的倍数的附图标记指代经过修改的元件，其应理解为包含与对应原始元件相同的特征和有利之处。
[0047]在该示例性实施例中，壁结构158类似于图3的壁结构58且包括配置为真空穴170的热阻部件168。在该实施例中，真空穴170已排空空气。排空真空穴170内的空气大体消除了热传导因此剩余热辐射作为可以跨越真空穴170发生的唯一的热传导机制。因此，真空穴170可以进一步降低可以通过壁结构158从内壁162到外壁160发生的热损失。
[0048]图5示出了又一壁结构258。壁结构258类似于图3的壁结构58，但包括延伸跨越形成在壁结构258内的空气穴270的加强肋72。在一个实施例中，加强肋72在围绕空气穴270的第一实心表面290和第二实心表面292之间延伸。加强肋72增加壁258的强度和刚性。虽然示出为单个加强肋72，但多个加强肋72可以延伸跨越空气穴270。在一个非限制性实施例中，加强肋72由非导热材料制成。在另一非限制性实施例中，加强肋72由与壁结构258相同的材料制成。
[0049]图6示出了另一壁结构358。在该实施例中，壁结构358包括第一层76、第二层78和位于第一层76和第二层78之间的热阻部件368。在一个实施例中，热阻部件368包括夹在第一层76和第二层78之间的隔热层80。隔热层80可以使用一个或多个紧固件82保持就位，紧固件82延伸穿过第一层76、隔热层80和第二层78中的每一个。隔热层80适于阻止通过壁结构358的如在从第二层78向第一层76延伸的方向上(即朝向周围空气)的热损失。
[0050]本发明的各种实施例包括位于产热车辆子系统的壁结构内的热阻部件。热阻部件呈现增加的热阻以降低离开壁结构的热损失。以这种方式降低热损失容许车辆子系统的操作开始于比环境温度更高的温度，从而提供改善的燃料经济性。
[0051]虽然不同的非限制性实施例描述为具有特定部件或步骤，但本发明的实施例并不限于那些特定的组合。可以使用任何非限制性实施例的一些部件或组件与任何其他非限制性实施例的组件或部件组合。
[0052]应该理解的是，在所有几幅图中相同的附图标记标识对应的或类似的元件。应该理解的是，虽然公开了特定部件的设置并且以这些示例性实施例说明，但其他设置也可以受益于本发明的教导。
[0053]上述说明书应该解释为说明性的并且没有任何限制的意思。本领域普通技术人员可以理解，在本发明的范围之内可以出现一些变化。出于这些原因，应该研究下述权利要求以确定本发明的真实范围和内容。
【主权项】
1.一种车辆子系统，包含: 壁结构；以及 热阻部件，所述热阻部件位于所述壁结构内且配置用于阻止通过所述壁结构的热损失。2.根据权利要求1所述的车辆子系统，其中所述壁结构是发动机的一部分。3.根据权利要求1所述的车辆子系统，其中所述壁结构是驱动桥的一部分。4.根据权利要求1所述的车辆子系统，其中所述热阻部件包括形成于所述壁结构内的空气穴。5.根据权利要求4所述的车辆子系统，其中所述空气穴已经排空空气。6.根据权利要求4所述的车辆子系统，包含加强肋，所述加强肋跨越所述空气穴在所述壁结构的至少两个实心表面之间延伸。7.根据权利要求1所述的车辆子系统，其中所述热阻部件包括夹在所述壁结构的第一层和第二层之间的隔热层。8.根据权利要求7所述的车辆子系统，包含延伸穿过所述第一层、所述隔热层和所述第二层的至少一个紧固件。9.根据权利要求1所述的车辆子系统，其中所述壁结构包括外壁、内壁、顶壁和底壁。10.根据权利要求9所述的车辆子系统，其中所述热阻部件设置于所述外壁和所述内壁之间。11.根据权利要求1所述的车辆子系统，其中所述壁结构包括邻近所述热阻部件的至少一个实心部分。
【文档编号】F02B77/11GK105966327SQ201610111829
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年2月29日
【发明人】库阿兹·埃泰斯哈姆·侯赛因, 威廉·塞缪尔·施瓦兹, 马克·约翰·詹宁斯
【申请人】福特全球技术公司