ES2198366T3 - Componente con un medio de acumulacion de calor. - Google Patents
Componente con un medio de acumulacion de calor.Info
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Abstract
Componente, en especial un volante de dirección para un vehículo automóvil con un medio de acumulación de calor dispuesto en al menos dos zonas del componente con separación en el espacio, caracterizado porque el componente está constituido al menos en parte de un material poroso, en especial plástico, cuyos poros presentan, como medio (9) de acumulación de calor, un medio de transmisión de fase el cual en el intervalo de temperaturas de funcionamiento del componente puede cambiar de estado de agregación.
Description
Componente con un medio de acumulación de
calor.
La invención se refiere a un componente con un
medio de acumulación de calor según el preámbulo de las
reivindicaciones 1 y 3.
Los componentes, como p. e. los volantes de
vehículos automóviles se calientan mucho en verano, en especial por
la irradiación solar directa. A temperaturas más bajas en invierno,
los volantes se enfrían rápidamente después de abandonar el
vehículo. El atemperamiento de las superficies de los componentes es
por tanto una cuestión de confort. Pero también la seguridad se ve
afectada negativamente por componentes mal atemperados, ya que un
volante demasiado caliente o demasiado frío por regla general no se
agarrará con suficiente firmeza, de modo que se produce una
afectación negativa de la seguridad de conducción.
A partir del documento DE 34 38 266 se conoce un
dispositivo para calentar y enfriar un volante, en cuyo aro del
volante están dispuestos convertidores termoeléctricos cuyas
secciones de generación de calor o de absorción de calor generan o
absorben calor de acuerdo con la dirección de corriente aplicada. En
el interior del volante está dispuesta una parte de núcleo hueca en
cuyo interior se encuentra un fluido que puede almacenar calor y/o
que puede conducir calor. Por medio de la evaporación de este
líquido se eleva la capacidad calorífica del volante y se evita un
calentamiento de la superficie del volante. En este caso es
desventajosa la utilización de un único lugar para el alojamiento
de un medio de acumulación de calor ya que la transmisión calorífica
en el volante empeora.
A partir del documento JP 11259157 se conoce un
componente según el preámbulo de las reivindicaciones 1 y 3, en
especial una manija que presenta varios recipientes de resina
sintética que están llenos de un medio regenerable. El medio
regenerable tiene que impedir un excesivo calentamiento de la
manija.
La presente invención se basa en el problema de
crear un componente, en especial un volante en el que se mejore el
atemperamiento.
Este problema se resuelve según la invención por
medio de un componente con las características de las
reivindicaciones 1 y 3.
Por medio de al menos dos zonas dispuestas
separadas en el espacio en el componente, para el medio de
acumulación de calor se puede emplear este de una forma
espacialmente dirigida, como si el medio de acumulación de calor
estuviera concentrado sólo en un lugar en el componente. Por medio
de esto se mejora la transmisión del calor y con ello el
atemperamiento del volante. En especial la separación en el espacio
de las zonas cuida de que comparado con una única zona siempre se
tienen que calentar o enfriar pequeñas zonas del medio de
acumulación de calor. Varias zonas presentan una superficie más
grande que una única zona lo cual contribuye a la mejora de la
transmisión del calor. También se pueden dividir mejor por medio de
la disposición adecuada las zonas con separación en el espacio, en
las fuerzas de inercia del componente.
En una configuración ventajosa de la invención el
componente está constituido al menos en parte de un material poroso
en especial plástico. Los poros presentan, como medio de
acumulación de calor, un medio de transición de fase el cual en el
intervalo de temperaturas de funcionamiento del componente puede
cambiar de estado de agregación. Al cambiar de estado de agregación
(también llamado cambio de fase) se demanda o se cede energía, de
modo que la fase rica en energía puede servir como acumulador de
calor. De un modo correspondiente la fase pobre en energía puede
servir como sumidero de calor. Así se necesita p. e. calor de
evaporación para llevar una sustancia del estado de agregación
líquido al gaseoso. El gas puede servir con esto como acumulador de
calor cuya energía se cede de nuevo en caso de una condensación
como calor de condensación. Algo análogo es válido para una
transición de fase de líquido a sólido, en la cual se consume calor
de fusión o se libera calor de solidificación respectivamente, y
para los procesos de sublimación en una transición de fase de sólido
a gas.
En una configuración de la invención
especialmente ventajosa se emplean freon o agua como medios de
transición de fase. Estas sustancias son especialmente bien
adecuadas como medios de acumulación de calor.
En otra configuración ventajosa el componente
está constituido al menos en parte de un material poroso, en
especial plástico, cuyos poros presentan como medio de acumulación
de calor un agente de acumulación de calor. El agente de acumulación
de calor conserva a las temperaturas de funcionamiento habituales
su estado de agregación. En este caso tiene lugar la acumulación de
calor a través de la capacidad térmica del medio de acumulación de
calor.
De un modo ventajoso el agente de acumulación de
calor presenta en este caso agua con un agente de protección contra
la congelación trozos de metal, polvo de metal, glicol, gel y/o
aceite como agente de acumulación de calor. Estas sustancias son
especialmente adecuadas como agentes de acumulación de calor
gracias a su capacidad calorífica.
Con ventaja se dispone el medio de acumulación de
calor en zonas parciales, en especial en zonas de agarre del
componente. Con esto se puede elegir una disposición adaptada al
usuario, de modo que se consiga una especial comodidad de
manejo.
La invención se explica a continuación con más
detalle haciendo referencia a las figuras de los dibujos en varios
ejemplos de ejecución. Muestran:
Figura 1 una vista anterior de un volante;
Figura 1a una vista lateral del volante;
Figura 2 una vista lateral a lo largo de A - A en
la figura 1;
Figura 3 una vista en sección a lo largo de A - A
en la figura 1 en otro forma de realización del volante;
Figura 4 una vista en sección a lo largo de A - A
en la figura 1 del volante con un medio de acumulación de calor en
una capa exterior de la camisa;
Figura 5 una vista en sección a lo largo de A - A
en la figura 1 del volante con un medio de acumulación de calor en
toda la camisa del volante;
Figura 6 una vista en sección a lo largo de A - A
en la figura 1del volante con un medio de acumulación de calor en
una zona parcial de la camisa del volante;
Figura 7 una vista en esquema del volante con
zonas parciales con una concentración del medio de acumulación de
calor;
Figura 8 una representación gráfica de la
temperatura del volante en dependencia de la energía calorífica
absorbida; con y sin material de transición de fase.
La presente invención se describe en las
siguientes figuras sobre la base de un volante. Básicamente es
también posible sin embargo el atemperar otros componentes como p.
e. palancas de dirección, palancas de cambio de marcha, pomos del
cambio, manijas, manivelas, manijas del freno de mano, cierres de
cinturones, superficies de asientos, respaldos de asientos, apoyos
de cabeza, palancas de cambio de marcha o conmutadores. Por
atemperar se entiende el enfriar o calentar a una temperatura
prefijada. El objetivo es en cada caso el evitar los componentes
demasiado fríos o demasiado calientes para un usuario.
En las figuras 1 y 1a está representado un
volante con las típicas zonas de aro 1 del volante, radios 2 del
volante, cuerpo 3 del volante y unidad 4 de saco de aire (airbag).
Un volante semejante tiene aplicación p. e. en vehículos
automóviles de todo tipo.
En la figura 2 está representada la típica
estructura interior de un volante. El plano de corte A - A está
representado en la figura 1. El volante mismo está formado en el
núcleo a partir de un esqueleto. Este está rodeado de una camisa 6
y revestimiento 7 (p. e. de cuero). Otros volantes muestran una
estructura interior como se ha representado en la figura 3, en el
cual el esqueleto 5 está rodeado de una camisa 6 dura (p. e. de
espuma dura) y una camisa 6 blanda (p. e. espuma blanda).
El esqueleto 5 esta constituido en el caso de los
objetos en la figura 2 y 3 de material macizo. De forma alternativa
el esqueleto 5 puede estar formado también a partir de una
estructura de tubo de metal con perfil hueco o de una estructura de
inyección de aluminio o de magnesio. También pueden presentar formas
de ejecución alternativas una forma de volante no redonda.
En la figura 4 está representada una sección
transversal a través de un volante según la figura 3. La forma de
ejecución representada en la figura 4 presenta en la camisa 8
blanda, poros como medio para la acumulación de un medio de
transición de fase como medio 9 de acumulación de calor. Los poros
están repartidos en el espacio a lo largo de la camisa 8 blanda;
ellos forman las zonas con separación en el espacio. Incluso si
aquí se utiliza un número muy grande de poros, es también posible
en unas formas alternativas de ejecución el disponer en el
componente sólo dos zonas separadas en el espacio con medio 9 de
acumulación de calor, para mejorar localmente la transmisión de
calor.
Separadas en el espacio significa en el sentido
de la invención que el medio de acumulación de calor no está
dispuesto en una única zona cerrada en si misma (p. e. un tubo
hueco), sino que se divide en zonas individuales, p. e. poros
repartidos a lo largo del componente. Estas zonas con el medio de
acumulación de calor tienen que estar repartidas, pero no por igual
por toda el componente. Como se representa p. e. en la figura 8, el
medio de acumulación de calor puede estar dispuesto también de
forma dirigida en algunas zonas parciales (p. e. zonas de agarre)
del volante de dirección. También aquí existen zonas del medio de
acumulación de calor separadas en el espacio.
Como medio de transición de fase sirve aquí el
freon, que se evapora bajo la acción del calor (p. e. irradiación
solar sobre el volante). De forma alternativa se pueden utilizar
también agua a baja presión o una aleación metálica. En el caso de
estas sustancias, es posible un cambio en el estado de agregación a
las temperaturas habituales del componente, (p. e. -40º C a 100º
C). La energía de cambio de fase necesaria para esto (p. e. energía
de fusión, energía de evaporación) sirve para la acumulación de
calor en el componente.
En el ejemplo presente se impide por medio del
calor de evaporación a aportar, que la superficie del volante se
caliente demasiado. Como el coeficiente de transmisión del calor
entre las paredes de los poros y el medio de transición de fase en
forma de gas, es mucho peor que entre las paredes de los poros y un
medio líquido de transición de fase, no se produce ningún
calentamiento demasiado intenso de la superficie del volante.
En otra forma de realización, que está
representada en la figura 5 toda la camisa 10 del volante de
dirección está provista de poros como medio líquido para la
acumulación del medio de transición de fase. La función es análoga a
la forma de realización representada en la figura 4.
En la figura representada en la figura 6 el
volante presenta una zona 11 parcial en la que están dispuestos
poros como medios para el alojamiento de un medio de transición de
fase. Fuera de la zona 11 parcial no hay poros dispuestos. Así
puede p. e. la zona superior de un volante, que esté expuesta a la
irradiación solar de forma especialmente intensa, ser protegida en
estos lugares especialmente contra un sobrecalentamiento. En una
forma de ejecución alternativa la densidad de los poros en la zona
11 parcial está elevada frente a la densidad de poros un las zonas
restantes de la camisa 8 blanda.
En la figura 6 está dispuesta la zona 11 parcial
a lo largo de una zona angular del volante 1. En otra forma de
configuración están dispuestas zonas 11 parciales en típicas zonas
de agarre del volante 1, tal como se ha representado en la figura
7. Por medio de la disposición de las zonas 11 parciales en las
zonas de agarre del volante se eleva la comodidad de uso.
En la figura 8 está representado en esquema cómo
se comporta la temperatura en la superficie del volante en
dependencia de la energía calorífica absorbida. La curva A
representa en este caso el curso de la temperatura que se produce
cuando no se usa ningún medio de acumulación de calor; la
superficie del volante se calienta cada vez más.
La curva B por el contrario muestra una subida de
la temperatura esencialmente más débil, ya que aquí el medio de
acumulación de calor toma calor y con esto impide que la superficie
del volante se caliente demasiado.
Las mismas relaciones son válidas de forma
análoga para el enfriamiento que con motivo del calor acumulado en
el medio de acumulación de calor se produce más lentamente.
La invención no se limita en su realización a los
ejemplos de realización preferidos indicados más arriba. Más bien
se puede imaginar un gran número de variantes que hacen uso del
componente según la invención también en el caso de versiones
diseñadas básicamente de otra manera.
Claims (5)
1. Componente, en especial un volante de
dirección para un vehículo automóvil con un medio de acumulación de
calor dispuesto en al menos dos zonas del componente con separación
en el espacio, caracterizado porque el componente está
constituido al menos en parte de un material poroso, en especial
plástico, cuyos poros presentan, como medio (9) de acumulación de
calor, un medio de transmisión de fase el cual en el intervalo de
temperaturas de funcionamiento del componente puede cambiar de
estado de agregación.
2. Componente según la reivindicación 1
caracterizado porque como medio de transmisión de fase se
utiliza freon o agua.
3. Componente, en especial un volante para un
vehículo automóvil con un medio de acumulación de calor dispuesto
en al menos dos zonas del componente con separación en el espacio,
caracterizado porque el componente está constituida al menos
en parte de un material poroso, en especial plástico, cuyos poros
presentan, como medio (9) de acumulación de calor, un agente de
acumulación de calor, manteniendo el medio de acumulación de calor a
las temperaturas de funcionamiento habituales del componente su
estado de agregación.
4. Componente según la reivindicación 3,
caracterizado porque el medio (9) de acumulación de calor
presenta agua con un agente de protección contra la congelación,
trozos de metal, polvo de metal, glicol, gel y/o aceite como agente
de acumulación de calor.
5. Componente según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado porque el medio (9) de
acumulación de calor está dispuesto en zonas (11) parciales, en
especial en las zonas de agarre del componente.
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