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Title:
DEVICE FOR THERMALLY AND/OR ACOUSTICALLY SHIELDING A DRIVETRAIN OR PART THEREOF
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/166584
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a device (1) for thermally and/or acoustically shielding a drivetrain or part thereof, wherein the device (1) comprises at least one layer of thermally loadable fiber material with high thermal insulation properties and is designed to be laid on the exterior of a certain part of the drivetrain or to enclose the part. In order to solve the problem of an excessively low temperature of the covered part by providing a device of the stated type which can additionally be integrated cost-effectively into an existing system, it is proposed that at least one element (4) for inductively heating a drivetrain or part thereof is integrated or embedded in the device (1) for thermal and/or acoustic shielding.

Inventors:
WILSCH KRISTINA (DE)
BOLD MARCEL (DE)
HUBERT ANDREAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2019/055057
Publication Date:
September 06, 2019
Filing Date:
February 28, 2019
Export Citation:
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Assignee:
ELRINGKLINGER AG (DE)
International Classes:
F01N3/20; F01N13/14; H05B6/02; H05B6/10
Domestic Patent References:
WO2015040396A12015-03-26
Foreign References:
EP0332609A21989-09-13
US20170218816A12017-08-03
US5569455A1996-10-29
US3886739A1975-06-03
EP2784283A22014-10-01
EP0783621A11997-07-16
US20020092298A12002-07-18
DE102015111689B32016-10-20
EP0588004A11994-03-23
DE102010032088A12011-04-21
DE102009005853A12010-07-29
DE19931061A12001-01-11
DE102015121397A12017-06-14
Attorney, Agent or Firm:
SCHMIDT, Axel (DE)
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Claims:
Ansprüche

1. Vorrichtung (1) zur thermischen und/oder akustischen Ab schirmung eines Antriebsstrangs oder eines Bestandteils (12) davon, wobei die Vorrichtung (1) mindestens eine Lage aus thermisch belastbarem Fasermaterial hoher ther mischer Dämmung umfasst und dazu ausgebildet ist, außen auf ein bestimmtes Teil (12) des Antriebsstrangs gelegt oder um das Teil herum geschlossen zu werden,

dadurch gekennzeichnet, dass

mindestens ein Element (4) zum induktiven Beheizen eines Antriebsstrangs oder eines Bestandteils davon in der Vor richtung (1) integriert oder eingebettet vorgesehen ist .

2. Vorrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Element (4) als Flächenelement ausgebildet ist.

3. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Element (4) als flache Spule ausgebildet ist.

4. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Element (4) an dem thermischen und/oder akustischen Abschirmteil (3) so angeordnet ist, dass es in einer Einbaulage dem zu erwärmenden Teil des Antriebsstrangs zugewandt angeordnet ist .

5. Vorrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Element (4) in dem thermischen und/oder akustischen Abschirmteil (3) einge bettet angeordnet ist und aktiv elektrisch gespeist oder elektromagnetisch gekoppelt ist.

6. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eine flächige Struktur (7) oder Gewebematte umfasst, die mit Elementen (4) ausgerüstet ist, indem die Elemente (4) in und/oder auf der Gewebematte fixiert sind.

7. Vorrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) als Matte flexi bel und/oder dreidimensional verformbar ausgebildet ist, wobei für die unterschiedlichsten Temperaturbereiche an gepasst Materialien vorgesehen sind, in die selber keine Wirbelströme induzierbar sind.

8. Vorrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Leitbahn (8) für eine definierte Stromführung zu dem mindestens einen Ele ment (4) in das Dämmmaterial eingearbeitet ist.

9. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Element (4) durch eine metallische Reflexionsschicht (5) und/oder eine ferromagnetische EMV-Abschirmung (10) insbesondere in Form einer Metallfolie auf einer dem zu beheizenden Teil () abgewandten Seite abgeschirmt ist.

10. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (4) zur indukti ven Erwärmung in einen Träger in Form eines elektrisch nicht leitfähigen Netzes integriert angeordnet ist.

11. Verwendung eine Vorrichtung (1) nach einem der vorstehen den Ansprüche zum starken und zielgerichteten Beheizen mindestens eines Abschnitts einer Abgasleistung, eines Batteriesystems, einer Brennstoffzelle oder sonstigen Teilen alternativer Antriebssysteme, für die eine Min desttemperatur durch induktive Erwärmung einzuregeln ist.

Description:
Vorrichtung zur thermischen und/oder akustischen Abschirmung eines AntriebsStrangs oder eines Bestandteils davon

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur ther mischen und/oder akustischen Abschirmung eines Antriebsstrangs oder eines Bestandteils davon sowie dessen Verwendung.

Aus dem Stand der Technik sind diverse Ansätze zur Ausbildung von Vorrichtungen der genannten Art bekannt, durch die ein An triebsstrang oder ein Bestandteil davon thermisch und/oder akustisch gegenüber der angrenzenden Umgebung abgeschirmt wer den. Dazu wird eine bekannte Vorrichtung als Abschirmteil au ßen auf ein bestimmtes Teil des Antriebsstranges gelegt oder um das Teil herum geschlossen. Durch bekannte Vorrichtungen kann ein entsprechend abgedeckter Teil des Antriebsstranges gegenüber der angrenzenden Umwelt abgeschirmt und so auch vor einem Auskühlen durch äußere Einflüsse in Grenzen geschützt werden. Gegen eine zu geringe Temperatur des abgedeckten Teils des Antriebsstranges kann eine bekannte Vorrichtung hingegen nicht schützen.

Die vorliegende Erfindung hat das Ziel hier Abhilfe in Form einer Vorrichtung der genannten Art zu schaffen, die zudem in ein bestehendes System preiswert integrierbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale von An spruch 1 dadurch gelöst, dass mindestens ein Element zum in duktiven Beheizen eines Antriebsstrangs oder eines Bestand teils davon in der Vorrichtung integriert oder eingebettet vorgesehen ist. Damit ist es durch eine erfindungsgemäße Vor richtung möglich, dass ein Heizsystem an einem Antriebsstrang beispielsweise einer Verbrennungskraftmaschine oder einem Bestandteil davon vorgesehen werden kann. Der technische Hin tergrund für die Notwendigkeit eines Beheizens einer Verbren nungskraftmaschine oder mindestens eines sonstigen Bestand teils des Antriebsstranges davon liegt darin begründet, dass insbesondere bei einem Kaltstart auch unter günstigen Umge bungsbedingungen von z.B. +20 °C erst bestimmte Betriebstempe raturen in den genannten Komponenten erreicht werden müssen, um einen zuverlässigen Betrieb gewährleisten zu können. Das gilt insbesondere für den Bereich der Abgasnachbehandlung zur Einhaltung von Abgasgrenzwerten. Hier müssen Katalysatoren erst auf eine bauartspezifische Betriebstemperatur gebracht werden, bevor eine ausreichende Reduzierung von Schadstoffen in einem Abgasstrom durch die Abgasnachbehandlung erreichbar ist. Um dieses Zeitfenster einer unzureichenden Abgasnachbe handlung so klein wie möglich zu halten, ist ein aktives, elektrisches Beheizen von Komponenten innerhalb eines Fahrzeu ges bekannt, um bestimmte Bauteile vorzuheizen oder sie schneller auf Betriebstemperatur zu bringen und hierdurch bei spielsweise die vorstehend angedeuteten Kaltstartemissionen in Abgasstrang zu reduzieren. Auch wenn in Hybrid- oder Elektro fahrzeuge ein Abgasstrang im herkömmlichen Sinn fehlen kann, so gelten die vorstehenden Forderungen in angepasster Weise auch auf alternative Antriebskonzepte unter Nutzung von Brenn stoffzellen und/oder Akkumulatoren als Massenspeicher für elektrische Energie.

Es gibt neben dem Einsatz von zusätzlich in einem Katalysator zum schnellen Aufheizen verbrannten Kraftstoffs unterschied lichste Arten von Heizsystemen, welche i.d.R. als ohmsche Wi derstandsheizungen angewendet werden.

Zum Beheizen diverser Elemente im Fahrzeug gibt es aktuell je nach Anwendung unterschiedliche Lösungen. So offenbart die EP 783 621 Bl einen elektrisch beheizbaren Wabenkörper als Bestandteil eines Katalysators. Auch die WO 2015/040396 Al of fenbart eine elektrisch beheizbare Wabenstruktur als Bestand teil eines Katalysators, der nachgeschaltet einen weiteren Wa benkörper mit anderer Zusammensetzung aufweist. In ähnlicher Weise sieht auch die US 2002/0092298 Al einen als Wabenstruk tur ausgebildeten Heizleiter elektrisch isoliert über einem stromabwärts folgenden eigentlichen Katalysator vor.

Die DE 10 2015 111 689 B3 offenbart einen elektrisch beheizba ren Katalysator und ein Verfahren zu dessen Herstellung, wobei hier die Erzeugung einer bestimmten Wärmeverteilung durch eine entsprechende Ausgestaltung der Heizung in Form eines komplett in eine Isolierung eingebetteten Heizleiters.

Neben den Abgassystemen gibt es auch bei den Batterien eine optimale Betriebstemperatur. Ist die Temperatur zu gering kann die Batterien nicht optimal geladen werden bzw. ist das zu be treibende System bekommt bei zu geringen Betriebstemperaturen nicht genügend Spannung.

Die EP 0 588 004 Al beschreibt beispielsweise eine elektrische Speicherbatterie, insbesondere für einen Fahrzeugantrieb. Um den optimale Betriebstemperatur von ca. 300 °C zu erreichen ist neben einem Kühlsystem und einer entsprechenden Isolierung auch ein Beheizen der Batterie unter bestimmten Umständen er forderlich .

Die DE 10 2010 032 088 Al beschreibt Verfahren zum Beheizen eines Batteriesystems mit wenigstens zwei Batterien oder Bat terieabschnitten, wobei die Beheizung des Batteriesystems durch das abwechselnde Laden und Entladen des Batteriesystems mit einem Wechselstrom erfolgt. Die DE 10 2009 005 853 Al betrifft ein Batteriesystem, das we nigsten ein Peltierelement umfasst, welches der Kühlung und / oder der Erwärmung mindestens einer Batterie dient. Dabei lie gen optimale Temperaturen für bekannte Batteriesysteme bei ca. 20° bis 40 °C .

Neben den Batteriesystemen ist es auch bei der Brennstoffzel lentechnik von Bedeutung, dass je nach Brennstoffzellentyp eine jeweils optimale Betriebstemperatur erreicht wird. Diese Betriebstemperaturen sind je nach Typ über einen weiten Be reich gestreut: für eine Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle, kurz PEMFC, werden Betriebstemperaturen von 10° bis 100°C an gegeben, wobei für Festoxid-Brennstoffzellen, kurz SOFC, Be triebstemperaturen von 450° bis in einen Hochtemperaturbereich mit ca. 1.000°C angegeben werden. Die DE 19931061 Al be schreibt eine mögliche Anordnung zum Beheizen oder auch Kühlen einer Brennstoffzelle und Brennstoffzellensystem.

Die bisher verfügbaren Lösungen sind nicht ohne größeren zu sätzlichen Aufwand in ein bestehendes System einfügbar. Durch die genannten Ansätze wird ein Gehäuse insbesondere eines Ka talysators geöffnet und der eigentliche Katalysatorträger ent weder durch Einbauten modifiziert, oder es werden zusätzliche Bauteile vor-, nach oder herum geschaltet. Auf Grund dessen sind Fertigung, Wartungen und Reparaturen bei Defekten sehr aufwändig. Des Weiteren wird meist durch die verfügbaren Lö sungen zusätzlicher Bauraum benötigt, was Möglichkeiten einer Nachrüstung stark einschränkt. Bisherige Lösungen im Bereich der Abgassysteme sind zudem vergleichsweise teuer.

Erfindungsgemäß ist hingegen eine thermische und/oder akusti sche Abschirmung als bekanntes Bauteil bereits vorhanden, das durch Integration oder Einbettung mindestens eines Elements zum induktiven Beheizen eines in einer Einbaulage daran eng angrenzenden Antriebsstrangs, z.B. einer Verbrennungskraftma schine oder eines Katalysators als eines Bestandteils davon, lediglich modifiziert und funktional erweitert wird. Ein zu sätzlicher Platzbedarf fällt vergleichsweise gering aus, wobei eine jeweilige durch Lage, thermische Auslegung und Größe der Induktionsspulen bestimmbare Heizzone über weite Bereiche des Abschirmteils frei einbaubar ist. Alle Teile und/oder Bereich des Antriebsstrangs selber bleiben hingegen von diesen Ände rungen unberührt und unverändert. Aus anderen Bereichen der Technik ist die Verwendung von induktiven Heizsystemen be kannt. Neben dem Einsatz bei Induktionskochfeldern kommt ein Heizen durch Induktion in der industriellen Fertigung auch im Bereich des Schweißens, Glühens, Oberflächenhärtens, Lötens und Schmelzens zum Einsatz. Eine Besonderheit eines erfin dungsgemäßen Ansatzes liegt demgegenüber jedoch darin, dass mindestens ein flaches Element zum induktiven Beheizen an oder in einer Abschirmung als einem bereits existierenden Bauteil kombiniert oder integriert vorgesehen ist.

Damit sieht eine erfindungsgemäße Lösung ein aktives elektri sches Beheizen von vorstehend beispielhaft genannten Komponen ten innerhalb eines Fahrzeuges mittels eines oder mehrerer in duktiver Elemente vor, wobei eine Kombination mit einem be reits existierenden Bauteil zur thermischen und/oder akusti schen Abschirmung gebildet wird und an keinem Bestandteil ei nes Antriebsstrangs Modifikationen vorgenommen werden müssen. Die entsprechend erweiterten Abschirmteile umschließen damit in bekannter Weise weiterhin das zu heizende Bauteil, wobei hier nun die erforderliche Energie von außen in das Abschirm teil eingebracht und eine gezielte Erwärmung mittels Induktion hervorgerufen wird. Durch mindestens eine Induktionsspule als Element des Abschirmteils fließt in bekannter Weise elektri scher Strom aus einer Spannungsquelle derart, dass gezielt Wirbelströme in ein zu erwärmendes Teil und/oder nicht elektrisch gespeiste Spulen zu deren Erwärmung induziert wer den. Als Spannungsquelle wird vorzugsweise das Bordnetz heran gezogen und hier im Besonderen die gesteigerte Versorgungs spannung, z.B. ein geplantes 48 V Bordnetz, welches in zukünf tigen Fahrzeugen als Standard verfügbar sein wird.

Gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Ansätzen sind als Vorteile einer erfindungsgemäßen Lösung u.a. mögliche Ge- wichtseinsparungen gegenüber bekannten und in oder an Bautei len eines Antriebsstrangs integrierten Heizsystemen, Kosten einsparungen, sowie die einfache Nachrüstbarkeit in ein beste hendes System bei ausreichend guter Zugänglichkeit zu nennen.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprü che. Demnach ist das mindestens ein Element in einer bevorzug ten Ausführungsform der Erfindung als Flächenelement ausgebil det. Durch diese Bauform wird ein zusätzlich benötigter Bau raum minimiert, besonders effektiv bei der Bauform als flacher Spule mit einer im Wesentlichen rechteckigen Form der abge deckten Fläche.

Vorzugsweise ist das mindestens eine Element an der thermi schen und/oder akustischen Abschirmung so angeordnet ist, dass es in einer Einbaulage dem zu erwärmenden Teil des Antriebs strangs zugewandt angeordnet ist. Damit wird auch ein Abstand zur Verringerung von magnetischen Streuverlusten minimiert.

Alternativ ist ein Element in einer anderen Weiterbildung der Erfindung auch in der thermischen und/oder akustischen Ab schirmung eingebettet angeordnet, wie unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele noch genauer beschrieben wird. Hierdurch wird ein definierter Abstand zwischen dem mindestens einen Element in der thermischen und/oder akustischen Abschirmung und dem zu erwärmenden Bauteil vorgegeben und eingestellt. Das kann für eine dauerhafte und gute elektrische Isolierung ge nutzt werden.

In einer Weiterbildung der Erfindung sind auch Leitbahnen für eine definierte Stromführung zu und in dem mindestens einen Element in ein das Element tragendes Material oder Dämmmate rial eingearbeitet. Dazu ist es weiterhin vorteilhaft, wenn das Heizsystem eine flächige Struktur umfasst, insbesondere eine Gewebematte, die als tragendes Element mit dem mindestens einen Element ausgerüstet oder bestückt ist. Vorzugsweise sind die Elemente in und/oder auf der Gewebematte mechanisch dauer haft fixiert.

Vorzugsweise ist diese Vorrichtung als Heizsystem durch die Matte flexibel und/oder dreidimensional verformbar ausgebil det, wobei für die unterschiedlichsten Temperaturbereiche an gepasst Materialien zum Aufbau der Matte bei ausreichender elektrischer Isolation vorgesehen sind. Dabei wird insbeson dere darauf geachtet, dass in den verwendeten Materialien sel ber keine Wirbelströme induzierbar sind.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das mindestens eine Element durch eine ferromagnetische Folie oder ein Blech auf einer dem zu beheizenden Bauteil abgewandten Seite abgeschirmt. Diese Abschirmung wirkt dabei insbesondere gegen eine elektromagnetische Abstrahlung des mindestens einen Elements in den umgebenden Außenraum hinein.

Alternativ zu einer Ausführung als Matte werden Elemente zur induktiven Erwärmung auch in einen Träger in Form eines elektrisch nicht leitfähigen Netzes integriert angeordnet. Auf einem dünnen, sehr offenen Netz oder Vlies als Träger werden Elemente beispielsweise in einem Dickschichtverfahren in defi nierter Weise gedruckt. Eine solche Anordnung wird in einem getrennten Schritt der Vorfertigung hergestellt, dann in einer Schichtung mit den Teilen der Abschirmung verbunden und ge meinsam verformt sowie ausgehärtet. Im Weiteren kann dieser Träger z.B. aus Glasfasern bestehen und als thermisches, akus tisches und elektrisches Isolationsmaterial wirken.

Eine vorteilhafte Verwendung eines beschriebenen Heizsystems sind Einsatzfälle zum starken und zielgerichteten Beheizen ei nes Batteriesystems, einer Brennstoffzelle oder von Teilen al ternativer Antriebssysteme z.B. an Kraftfahrzeugen, die ein bestimmtes Temperatur-Mindestniveau für einen bestimmungsgemä ßen Betrieb haben und induktiv erwärmbar ausgerüstet sind.

Nachfolgend werden weitere Merkmale und Vorteile erfindungsge mäßer Ausführungsformen unter Bezugnahme auf Ausführungsbei spiele anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in schematischer Darstellung:

Figur 1: eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform mit Integration eines Heizsystems in einem Abschirm- teil für eine Direktisolierung;

Figur 2: eine Ausführungsform mit Integration eines Heizsys tems in ein mehrlagiges Abschirmteil in einer Ansicht analog Figur 1 und

Figur 3 : eine perspektivische Ansicht einer um eine magneti sehe Abschirmung erweiterten Ausführungsform eines um ein Rohr eines Abgassystems geschlossenen Abschirnr teils .

Über die verschiedenen Abbildungen hinweg werden für gleiche Elemente stets die gleichen Bezugszeichen verwendet. Eine erfindungsgemäße Erweiterung eines Abschirmteils mit der Zusatzfunktionalität der induktiven Beheizbarkeit durch ein Heizsystem ist grundsätzlich nicht auf eine spezielle Anwen dung begrenzt. Die Integration dieser Art einer Heizung in das Abschirmteil kann in unterschiedlichster Form vorgenommen wer den. Beispielsweise kann sie in ein Abschirmteil, welches zur sog. Direktisolierung eingesetzt wird, integriert werden. Dort ist das Element aktiv elektrisch gespeist oder zur Erwärmung mit einem Antriebsstrang oder eines Bestandteils davon elekt romagnetisch gekoppelt. Hierdurch kann beispielsweise eine auf dem Einsatz eines Katalysators basierende Abgasreinigung frü her wirken und dementsprechend sowohl bei Otto- als auch Die selmotoren die Emissionen als auch der Kraftstoffverbrauch und damit auch die CO 2 Emission z.B. eines Kraftfahrzeugs reduziert werden. Des Weiteren ist aber auch denkbar, das Heizsystem in ein mehrlagiges Abschirmteil zu integrieren. Ohne dass darauf hier im Detail mit Abbildungen weiter eingegangen wird muss darauf hingewiesen werden, dass eine derartige Beheizbarkeit auch in Antriebssträngen unter Verwendung von Brennstoffzellen oder Akkumulatoren Abschirmteile in unterschiedlichen Tempera turbereichen einsetzbar sind, die nun durch die Kombination mit einem Heizsystem eine besondere Zusatzfunktionalität er halten. Dazu wird ein nachfolgend beschriebenes Abschirmteil mit erweiterter Funktionalität mit dem betreffenden Abschnitt eines Antriebsstrangs in Kontakt gebracht.

Das Heizsystem kann nicht nur für unterschiedliche Temperatur bereiche vorgesehen sein, sondern auch in unterschiedlichster Raumform ausgeführt und weitgehend beliebig dreidimensional verformt werden. Daher werden nachfolgend nur zwei grundsätz lich unterschiedliche Aufbauformen als Anordnungen für die In tegration eines Heizsystems in ein Abschirmteil in stark vergrößerten Ausschnitten dargestellt und beschrieben, ohne auch auf die Bauform des eigentlichen Hitzeschildes oder die Art des zu erwärmenden Antriebsstrangs oder eines Bestandteils davon weiter einzugehen.

In der Abbildung von Figur 1 ist exemplarisch ein schemati scher Aufbau einer Vorrichtung 1 mit Integration eines

Heizsystems 2 in ein existierendes Bauteil 3 dargestellt. Das Bauteil 3 ist in bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ein thermisch und/oder akustisch wirksames Abschirmteil, das hier für eine Direktisolierung einer nicht weiter dargestell ten Verbrennungskraftmaschine oder eines Bestandteils abgebil det ist, insbesondere eines Katalysators in einem Abgastrakt der Verbrennungskraftmaschine an einen Krümmer anschließend. Betriebstemperaturen von Katalysatoren liegen i.d.R. im Be reich unterhalb von 900°C bis ca. 1.000°C, so dass ein jewei liger Temperaturbereich eines Regelbetriebs auch nach einem Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine durch Verwendung der skizzierten Vorrichtung 1 so schnell als möglich erreicht wer den kann, um die bestmögliche Funktionalität des Katalysators zu gewährleisten.

Das thermische Abschirmteil 3 trägt als Heizsystem 2 ein Ele ment 4 in Form einer Flachspule, die in einer Einbaulage einem zu beheizenden Teil direkt benachbart in oberflächlichem Kon takt angeordnet ist. dem entgegengesetzt nach außen hin weist das Abschirmteil 3 eine metallische Reflexionsschicht 5 auf, die aufgrund ihres hohen Reflexionsgrades gegen Wärmestrahlung und durch eine besondere Oberflächenstruktur auch akustisch aktiv wirksam ist. Zwischen der Reflexionsschicht 5 und der Flachspule 4 ist eine thermische Dämmungslage 6 vorgesehen, die ihrerseits eine flächige Struktur 7 trägt. Diese flächige Struktur 7 beinhaltet ihrerseits eine flächige Versorgung des Elements 4 in Form von elektrischen Zu- und Ableitungen 8 einer flächigen Spule 4 und trägt auch die Spule 4 selbst.

Auch elektromagnetische gekoppelte Elemente 4 ohne eigene Speisung können auf der Dämmungslage 6 als weitere zusätzliche Wärmequellen dienen. Auch hierin rufen induzierte Ströme durch ohmsche Verluste eine Erwärmung im Sinne der Erfindung hervor. In einer Einbaulage ist diese flächige Struktur 7 zu dem auf zuheizenden Teil oder Bereich einer Verbrennungskraftmaschine oder eines Bestandteils davon als Direktisolierung direkt an grenzend angeordnet, bei ausreichender elektrischer Isolation möglichst sogar in direktem Oberflächenkontakt.

In dem Ausführungsbeispiel von Figur 2 ist ein schematischer Aufbau für die mögliche Integration des Heizsystems 2 in einem mehrlagigen Abschirmteil 3 abgebildet. Gegenüber dem Ausfüh rungsbeispiel von Figur 1 ist das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 bei nur geringfügig geänderten geometrischen Verhält nissen um eine zusätzliche dämmende Läge 9 erweitert, die die flächige Struktur 7 mit mehreren induktiven Elementen 4 bzw. planaren Spulen nun abdeckt und so eine Verbundstruktur bzw. einen Multilayer bildet.

Die flächige Struktur 7 ist elektrisch isolierend ausgeführt. Als Gewebematte mit darin angeordneten und elektrisch verbun denen Elementen 4 mit Zuleitungen ist sie flexibel und ver formbar ausgebildet, so dass weiterhin alle schon heute ge bräuchlichen dreidimensionalen Formen von thermischen und/oder akustischen Abschirmteilen mit der zusätzlichen Funktionalität einer Beheizbarkeit eines angrenzenden Antriebsstrang oder ei nes Bestandteils davon hergestellt werden können.

Auch in der Ausführungsform gemäß Figur 2 ist die Matte 7 als Träger der induktiven Elemente 4 nicht zwingend notwendig. Die induktiven Elemente 4 werden in einem nicht weiter zeichne risch dargestellten Ausführungsbeispiel in einem Dickschicht- Verfahren direkt auf die thermische Dämmungslage 6 aufgebracht und über entsprechende Leitungen zu äußeren Anschlüssen ver bunden .

Ein Einbetten von Induktionsspulen 4 in die Matte 7 ist aber dann besonders vorteilhaft, wobei die Matte aus elektrisch isolierendem Material als Träger für einen Transfer der in ei nem Vorbereitungsschritt hergestellten Elemente 4 auf die thermische Dämmungslage 6 dient. Eine gemeinsame Verformung des skizzierten Schichtaufbaus unter thermische Verfestigung unter Nutzung einer Suspension gemäß der Lehre der DE 10 2015 121 397 Al ist möglich.

Statt einer hier dargestellten sog. Direktisolierung mit nur einer Metalllage kann dem Multilayer-Aufbau nach Fig. 2 noch eine zweite Metalllage über der dämmende Lage 9 hinzugefügt werden. Die Metalllagen werden regelmäßig aus Blechen oder stärkeren Metallfolien aus Aluminium herstellt. Dieses Metall weist durch ein vergleichsweise geringes Gewicht, gute Form barkeit bei ausreichender mechanischer Dauerbeanspruchbarkeit und hohes Reflexionsvermögen gegenüber thermischer Strahlung eine Reihe bekannter Vorteile gegenüber anderen Materialien auf. Da Aluminium zudem auch nicht ferromagnetisch ist, wird eine Metalllage aus Aluminium von den im Rahmen der vorliegen den Erfindung zur gezielten Erwärmung genutzten magnetischen Feldern ohne Schwächung durchdringen.

Figur 3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer um eine mag netische Abschirmung 10 erweiterten Ausführungsform der Vor richtung 1. Hier ist diese Vorrichtung 1 nach Art einer ein teiligen Manschette 11 als Beispiel für ein dreidimensionales Formteil ausgebildet. Mit nicht weiter dargestellten elektri schen Anschlussleitungen 8 zur Versorgung der angedeuteten Flachspulen 4 in der elektrisch isolierenden Struktur 7 ist die Manschette 11 um ein Rohr 12 eines nicht weiter darge stellten Abgassystems geschlossen. Eine Verteilung der Flach spulen 4 ist hier unter geringen Abständen in einem regelmäßi gen Muster angedeutet. Das ist aber den jeweiligen Anforderun gen entsprechend frei wählbar, so dass insbesondere vor einem Katalysator Heizzonen mit Flachspulen 4 vorgesehen sein kön nen, und direkt anschließend im selben Abschirmteil keine Flachspulen 4 vorgesehen sind.

Das geradlinig verlaufende Rohr 12 weist hier nur beispielhaft einen kreisförmigen Querschnitt auf, da eine Manschette 11 z.B. auch an rechteck-förmige Querschnitte und weitgehend be liebige räumliche Verläufe anpassbar ist. Durch die Bauform als Manschette 11 ergibt sich in dem dargestellten Einbauzu stand nur eine zu schließende dünne Naht 13, die außen in der metallischen Reflexionsschicht 5 erkennbar ist. Neben einer Verklebung ist hier auch eine Verklammerung oder eine überde ckende Nietverbindung ausführbar.

Die Mächtigkeiten bzw. Dicken di, d 2 , d3 der Schichten 7, 6 und

14 sind in Abstimmung auf die thermischen Eigenschaften der jeweils verwendeten Materialien mit unterschiedlicher thermi scher Dämmfähigkeit erkennbar unterschiedlich gewählt worden. Hiermit sollen dem Fachmann weitere Einstellparameter beim Entwurf einer derartigen Manschette 11 aufgezeigt werden.

Die EMV-Abschirmung 10 liegt auf der thermischen Dämmungslage 6 aus Vlies. Sie ist als ferromagnetische Folie ausgebildet und ist hier als sehr dünnes Eisenblech ausgeführt, das durch eine zusätzliche Dämmungslage 14 von der metallischen Reflexi onsschicht 5 getrennt ist. Sofern eine Erwärmung am Außenbe reich einer Manschette 11 oder einer sonstigen Ausführungsform einer Vorrichtung 1 in einem Anwendungsfall zulässig ist, kann die EMV-Abschirmung 10 mit der metallischen Reflexionsschicht 5 unter Fortfall der zusätzlichen Dämmungslage 14 zusammenlie gend ausgeführt werden, wobei die EMV-Abschirmung 10 als äu ßerste Schicht zugleich die Funktion der - sonst vorzugsweise als Aluminiumfolie ausgeführten - metallischen Reflexions schicht 5 übernimmt.

Alle Bestandteile der Vorrichtung 1 sind in der durch fort schreitenden Freischnitt dargestellten Schichtung zusammenge legt und gemeinsam in Anpassung an einen Einsatzfall verformt worden. Zusätzlich sind die genannten Bestandteile soweit mit einander verbunden worden, dass das angedeutete Formteil als Manschette 11 einstückig und damit leicht sowie prozesssicher hündisch einbaubar ist.

Bezugszeichenliste

1 Vorrichtung zur thermischen und/oder akustischen Ab schirmung als existierendes Bauteil

2 Heizsystem

3 akustisches und/oder thermisches Abschirmteil

4 Element / Flachspule

5 metallische Reflexionsschicht

6 thermische Dämmungslage /Vlies

7 flächige Struktur, elektrisch isolierend

8 Leitbahn, elektrische Zuleitung

9 zweite dämmende Lage, auf dem zu erwärmenden Teil ange ordnet

10 EMV-Abschirmung

11 Manschette

12 Rohr eines nicht weiter dargestellten Abgassystems

13 Naht der Manschette 11

14 zusätzliche Dämmungslage di,d 2 ,d3 Dicken der Schichten 7, 6, 9, 14




 
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