車輛隔熱壁結構的制作方法
【專利摘要】根據本發明示例性方面的車輛子系統除其它方面外包括壁結構和熱阻部件，該熱阻部件位于壁結構內且配置用于阻止通過壁結構的熱損失。
【專利說明】
車輛隔熱壁結構
技術領域
[0001]本發明涉及一種車輛子系統。車輛子系統的壁結構包括配置用于阻止通過壁結構的熱損失的熱阻部件。
【背景技術】
[0002]現代車輛包括在車輛運行過程期間達到較高溫度的多種部件。這樣的車輛部件的兩個示例是發動機和驅動橋。在發動機和驅動橋的溫度升高時，由摩擦所引起的損失相對低，引起降低的燃料消耗。但當車輛關閉時發動機和驅動橋向它們周圍損失熱。經過一段時間，這些部件緩慢冷卻且最終達到與環境溫度平衡。當之后在這種冷卻的狀態下啟動車輛時，由于摩擦而導致的損失較高，由此與升高的溫度狀態相比增加了燃料消耗。
[0003]在冷啟動之后，在發動機冷卻劑可以向車艙提供熱之前它首先需要變暖，由此在冬季使乘客不舒服。而且，為了滿足混合動力電動車輛(HEV)的排放要求，冷的發動機需要車輛子系統控制器使發動機持續運行而不顧及推進需求直至到達規定的發動機溫度。這意味著在這段時間期間內沒有使用HEV系統的功能性且沒有實現可行的燃料經濟提高。
【發明內容】
[0004]根據本發明示例性方面的車輛子系統除其它方面外包括壁結構和熱阻部件，該熱阻部件位于壁結構內且配置用于阻止通過壁結構的熱損失。
[0005]在上述車輛子系統的進一步非限制性實施例中，壁結構是發動機的一部分。
[0006]在任一上述車輛子系統的進一步非限制性實施例中，壁結構是驅動橋的一部分。
[0007]在任一上述車輛子系統的進一步非限制性實施例中，熱阻部件包括形成于壁結構內的空氣穴。
[0008]在任一上述車輛子系統的進一步非限制性實施例中，空氣穴已經排空空氣。
[0009]在任一上述車輛子系統的進一步非限制性實施例中，加強肋跨越空氣穴在壁結構的至少兩個實心表面之間延伸。
[0010]在任一上述車輛子系統的進一步非限制性實施例中，熱阻部件包括夾在壁結構的第一層和第二層之間的隔熱層。
[0011]在任一上述車輛子系統的進一步非限制性實施例中，至少一個緊固件延伸穿過第一層、隔熱層和第二層。
[0012]在任一上述車輛子系統的進一步非限制性實施例中，壁結構包括外壁、內壁、頂壁和底壁。
[0013]在任一上述車輛子系統的進一步非限制性實施例中，熱阻部件設置于外壁和內壁之間。
[0014]在任一上述車輛子系統的進一步非限制性實施例中，壁結構包括鄰近熱阻部件的至少一個實心部分。
[0015]根據本發明另一示例性方面的車輛除其它方面外包括發動機、由發動機選擇性驅動的驅動橋以及包括壁結構的發動機和驅動橋中的至少一個，壁結構具有構建在壁結構內且配置用于阻止離開發動機或驅動橋的熱損失的熱阻部件。
[0016]在上述車輛的進一步非限制性實施例中，熱阻部件包括形成在壁結構內的空氣穴。
[0017]在任一上述車輛的進一步非限制性實施例中，空氣穴在壁結構的外壁和內壁之間延伸。
[0018]在任一上述車輛的進一步非限制性實施例中，加強肋跨越空氣穴在第一實心表面和第二實心表面之間延伸。
[0019]在任一上述車輛的進一步非限制性實施例中，第一實心表面和第二實心表面是壁結構的內表面。
[0020]在任一上述車輛的進一步非限制性實施例中，空氣穴已經排空空氣。
[0021]在任一上述車輛的進一步非限制性實施例中，熱阻部件包括隔熱層，該隔熱層夾在壁結構的第一層和第二層之間。
[0022]在任一上述車輛的進一步非限制性實施例中，至少一個緊固件延伸穿過第一層、隔熱層和第二層。
[0023]在任一上述車輛的進一步非限制性實施例中，電機配置用于選擇性地驅動驅動橋。
[0024]可以單獨地或任意組合地使用上述段落、權利要求或下列說明書和附圖中的實施例、示例以及替代形式，包括它們任意的各方面或各自的獨立特征。關于一個實施例所描述的特征可以應用于所有的實施例，除非這樣的特征是不兼容的。
[0025]所公開示例的各種特征及有利之處由下列【具體實施方式】對本領域的技術人員而言是顯而易見的。伴隨【具體實施方式】的附圖可以簡要描述如下。
【附圖說明】
[0026I圖1示意性地示出了車輛動力傳動系統；
[0027]圖2示出了車輛子系統；
[0028]圖3示出了根據本發明的第一實施例的車輛子系統的壁結構；
[0029]圖4示出了根據本發明的第二實施例的壁結構；
[0030]圖5示出了根據本發明的另一實施例的壁結構；
[0031]圖6示出了又一示例性壁結構。
【具體實施方式】
[0032]本發明詳述了車輛子系統。車輛子系統包括壁結構以及位于壁結構內的熱阻部件。熱阻部件配置用于阻止通過壁結構的熱損失。在一些實施例中，壁結構是車輛發動機的一部分。在其它實施例中，壁結構是車輛驅動橋的一部分。在該【具體實施方式】的下述段落中更具體地說明這些以及其他部件。
[0033]圖1示意性地示出了車輛10。本發明可應用于任何類型的車輛。例如車輛10可以是由內燃發動機提供動力的傳統車輛或可以配置為通過除內燃發動機之外的一個或多個電機提供動力的混合動力電動車輛。
[0034]示例性車輛10包括動力傳動系統12。動力傳動系統12可以包括驅動裝置14和由驅動裝置14選擇性驅動的驅動橋15。驅動裝置14可以作為車輛10的可用驅動源來使用。如果車輛10配置為傳統車輛，那么驅動裝置14可以包括內燃發動機。可選地，如果車輛10配置為電動車輛，那么驅動裝置14可以包括內燃發動機和電機(即電動馬達、發電機或組合的馬達/發電機)。
[0035]驅動橋15包括變速器16。示意性示出的變速器16可以包括具有多個齒輪組(未示出)的變速箱，通過如離合器和制動器(未示出)的摩擦元件的選擇性接合而使用不同的齒輪比來選擇性操作該變速箱以實現所需的多個分立或步進的傳動比。可通過換擋計劃控制摩擦元件，換擋計劃連接和分離齒輪組的特定元件以控制驅動橋15的變速器輸入軸19和變速器輸出軸20之間的傳動比。可選地，可以控制變速器16以實現無限數量的傳動比。可以通過如無級變速器(CVT)中的機械重構或通過如電無級變速器(eCVT)中的電機速度的電協調實現這些傳動比。可以基于各種車輛和環境操作狀況通過相關控制模塊而使變速器16從一個傳動比自動轉換到另一個傳動比。之后變速器16向變速器輸出軸20提供動力傳動系統輸出扭矩。
[0036]變速器輸出軸20可以可選地被連接到驅動橋15的差速器22。差速器22通過各車橋26驅動一對車輪24，車橋26被連接到差速器22以推進車輛10。驅動橋15可以配置為前車輪驅動或后車輪驅動平臺。
[0037]一個或多個能量源18可以為驅動裝置14供電。能量源18在驅動裝置14是發動機的情況下可以包括燃料系統和/或在驅動裝置14是電機的情況下可以包括高壓電池組。例如，發動機配置用于消耗燃料(即燃氣、柴油等)以產生馬達輸出，而高壓電池組配置用于輸出和接收由電機消耗的電能以產生馬達輸出。在一個非限制性實施例中，在車輛10配置為混合動力電動車輛的情況下，車輛10可以包括作為可用能量源18的燃料系統和高壓電池組兩者。
[0038]圖2是可以并入車輛的車輛子系統54的高度示意性說明。例如，車輛子系統54可以使用在圖1的車輛10中。在一個非限制性實施例中，車輛子系統54是產熱車輛子系統，例如發動機或驅動橋。車輛子系統54可以包括一個或多個部件56(在該非限制性實施例中示出兩個)，部件56在車輛子系統54運行期間產生熱H。部件56可以包括在車輛子系統54運行期間產生摩擦的任何部分，包括但不限于汽缸、配合部件、齒輪、離合器、制動器等。
[0039]車輛子系統54包括圍繞部件56的壁結構58。部件56可以與壁結構58直接接觸或可以與壁結構58分開，間接地熱連接到壁結構58。由部件56產生的熱H通過這些直接或間接的路徑傳輸到壁結構58且之后損失到周圍環境AS中。壁結構58可以形成用于容納部件56的內部I。內部I可以包含氣態或液態介質或介質的任意組合。
[0040]壁結構58配置用于將車輛子系統54產生的熱H保持在內部I中。在一個實施例中，一個或多個熱阻部件68可以在壁結構58內形成以阻止從內部I到周圍環境AS中的熱H的損失。例如，每個熱阻部件68作為合適的熱屏障以使車輛子系統54以與標準壁結構相比更慢的速率向周圍環境AS發生熱H的損失。以這種方式阻止熱損失容許車輛子系統54在產熱部件56長持續時間被停用之后以比周圍環境AS的環境溫度更高的溫度開始操作部件56。通過這種阻止熱損失的部件，部件56以比標準壁結構更快的速率變暖。因此，由于在更高溫度的摩擦損失更低，因此可以實現改善的燃料經濟性。這也意味著可以更快地為車艙提供熱且滿足關鍵熱舒適指標。下面參照附圖3-6描述各種壁結構，壁結構具有內部構建的阻止熱損失的熱阻部件。
[0041 ]圖3示出了適于阻止離開車輛子系統的熱損失的示例性壁結構58。壁結構58可以包括外壁60、內壁62、頂壁64和底壁66。外壁60朝向車輛子系統54的周圍環境AS，且內壁62朝向車輛子系統54的內部K同樣見圖2)。
[0042]熱阻部件68可以構建于壁結構58內。例如，在一個非限制性實施例中，熱阻部件68設置在壁結構58內位于外壁60和內壁62之間。熱阻部件68也可以設置于頂壁64和底壁66之間。
[0043]在一個實施例中，熱阻部件68包括設置于壁結構58內的空氣穴70。空氣穴70將壁結構58分成多層壁，在層之間延伸有空隙。空氣穴70可以在外壁60的第一表面90和內壁62的第二表面92之間延伸。在一個實施例中，第一表面90和第二表面92二者都是壁結構58的實心、內表面。
[0044]空氣穴70是導熱相對差的熱導體且因此通過增加從內壁62到外壁60的熱阻來阻止通過壁58的熱損失。應理解的是，壁結構58可以包括周期地設置在整個壁結構58中的一個或多個空氣穴70。換言之，壁結構58可以包括除空氣穴70以外的實心部分96。
[0045]壁結構58可以使用金屬材料制成。在一個實施例中，壁結構58由鋁制成。在另一實施例中，壁結構58由鐵制成。在本發明的范圍內也可以想到其他高強度和高剛性的材料。
[0046]圖4示出了另一示例性壁結構158。在本發明中，適用時相同的附圖標記指代相同的元件，且增加了 100或100的倍數的附圖標記指代經過修改的元件，其應理解為包含與對應原始元件相同的特征和有利之處。
[0047]在該示例性實施例中，壁結構158類似于圖3的壁結構58且包括配置為真空穴170的熱阻部件168。在該實施例中，真空穴170已排空空氣。排空真空穴170內的空氣大體消除了熱傳導因此剩余熱輻射作為可以跨越真空穴170發生的唯一的熱傳導機制。因此，真空穴170可以進一步降低可以通過壁結構158從內壁162到外壁160發生的熱損失。
[0048]圖5示出了又一壁結構258。壁結構258類似于圖3的壁結構58，但包括延伸跨越形成在壁結構258內的空氣穴270的加強肋72。在一個實施例中，加強肋72在圍繞空氣穴270的第一實心表面290和第二實心表面292之間延伸。加強肋72增加壁258的強度和剛性。雖然示出為單個加強肋72，但多個加強肋72可以延伸跨越空氣穴270。在一個非限制性實施例中，加強肋72由非導熱材料制成。在另一非限制性實施例中，加強肋72由與壁結構258相同的材料制成。
[0049]圖6示出了另一壁結構358。在該實施例中，壁結構358包括第一層76、第二層78和位于第一層76和第二層78之間的熱阻部件368。在一個實施例中，熱阻部件368包括夾在第一層76和第二層78之間的隔熱層80。隔熱層80可以使用一個或多個緊固件82保持就位，緊固件82延伸穿過第一層76、隔熱層80和第二層78中的每一個。隔熱層80適于阻止通過壁結構358的如在從第二層78向第一層76延伸的方向上(即朝向周圍空氣)的熱損失。
[0050]本發明的各種實施例包括位于產熱車輛子系統的壁結構內的熱阻部件。熱阻部件呈現增加的熱阻以降低離開壁結構的熱損失。以這種方式降低熱損失容許車輛子系統的操作開始于比環境溫度更高的溫度，從而提供改善的燃料經濟性。
[0051]雖然不同的非限制性實施例描述為具有特定部件或步驟，但本發明的實施例并不限于那些特定的組合。可以使用任何非限制性實施例的一些部件或組件與任何其他非限制性實施例的組件或部件組合。
[0052]應該理解的是，在所有幾幅圖中相同的附圖標記標識對應的或類似的元件。應該理解的是，雖然公開了特定部件的設置并且以這些示例性實施例說明，但其他設置也可以受益于本發明的教導。
[0053]上述說明書應該解釋為說明性的并且沒有任何限制的意思。本領域普通技術人員可以理解，在本發明的范圍之內可以出現一些變化。出于這些原因，應該研究下述權利要求以確定本發明的真實范圍和內容。
【主權項】
1.一種車輛子系統，包含: 壁結構；以及 熱阻部件，所述熱阻部件位于所述壁結構內且配置用于阻止通過所述壁結構的熱損失。2.根據權利要求1所述的車輛子系統，其中所述壁結構是發動機的一部分。3.根據權利要求1所述的車輛子系統，其中所述壁結構是驅動橋的一部分。4.根據權利要求1所述的車輛子系統，其中所述熱阻部件包括形成于所述壁結構內的空氣穴。5.根據權利要求4所述的車輛子系統，其中所述空氣穴已經排空空氣。6.根據權利要求4所述的車輛子系統，包含加強肋，所述加強肋跨越所述空氣穴在所述壁結構的至少兩個實心表面之間延伸。7.根據權利要求1所述的車輛子系統，其中所述熱阻部件包括夾在所述壁結構的第一層和第二層之間的隔熱層。8.根據權利要求7所述的車輛子系統，包含延伸穿過所述第一層、所述隔熱層和所述第二層的至少一個緊固件。9.根據權利要求1所述的車輛子系統，其中所述壁結構包括外壁、內壁、頂壁和底壁。10.根據權利要求9所述的車輛子系統，其中所述熱阻部件設置于所述外壁和所述內壁之間。11.根據權利要求1所述的車輛子系統，其中所述壁結構包括鄰近所述熱阻部件的至少一個實心部分。
【文檔編號】F02B77/11GK105966327SQ201610111829
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年2月29日
【發明人】庫阿茲·埃泰斯哈姆·侯賽因, 威廉·塞繆爾·施瓦茲, 馬克·約翰·詹寧斯
【申請人】福特全球技術公司