CN101896702A - 用于机动车辆的冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆的冷却系统，包括冷却回路，以便利用冷却回路中流动的冷却介质向车辆中的在操作中被加热的单元(10)提供冷却作用，该冷却系统包括用于使冷却介质在冷却回路中循环的装置(20)和用于处理循环的冷却介质的处理装置，其特征在于，设有模块结构(40)，其包含所述装置(52，54；56；52，54，56，58)并且配置成在接口元件(60)处连接到所述单元，以便在所述单元(10)和模块结构(40)之间循环冷却介质。

Description

用于机动车辆的冷却系统

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的用于机动车辆的冷却系统。本发明还涉及根据权利要求11的机动车辆。

背景技术

根据现有技术中的例子，对机动车辆驱动装置例如变速箱和万向节中的冷却介质进行冷却是这样实现的，即引导冷却介质例如油从驱动装置例如变速箱通过管件到达布置在车辆的前散热栅格中的热交换器，由此在车辆工作过程中冷却介质被空气冷却，并且被引导返回以便被再次用于冷却目的。这样的热交换借助于冷却介质例如油在车辆中的各个部位实现，例如在发动机/曲轴，在差动齿轮中等等。因此，大量冷却管线在车辆中到处排布。

车辆中的这种冷却管线相关的问题是，它们有时会漏油，从而导致着火的危险增大。随着动力增加，机动车辆特别是卡车的发动机趋向于越来越大。发动机因此而占据车辆中更多空间，这可能导致为车辆其它部件提供空间的问题。随着发动机动力提供，对油进行冷却的需求也加大了，根据现有技术水平，对油进行充分冷却也存在问题。

通过将热交换器布置成例如靠近于变速箱并且向其供应除了油之外的冷却介质例如水，空间需求可以降低并且着火危险可以消除。然而，这种方案必须对变速箱的设计进行改造，而如果车辆变速箱发生变化，会导致综合成本升高。

发明目的

本发明的目的是提出一种用于机动车辆的冷却系统，其可同时实现更可靠的冷却和紧凑的结构，并且成本低。

发明内容

上述目的以及下面的描述中提及的其它目的可通过前述类型的、并且具有独立权利要求1和11的特征部分中限定的特征的冷却系统和车辆实现。冷却系统的优选实施方式在从属权利要求2-10中限定。

根据本发明，这些目的通过下述方式实现，即一种用于机动车辆的冷却系统包括冷却回路，用于利用冷却回路中流动的冷却介质冷却车辆中的单元，该单元在操作中被加热，该冷却系统包括用于使冷却介质在冷却回路中循环的循环装置以及循环的冷却介质的处理装置，其特征在于，模块结构包括所述装置并且配置成在接口元件处被连接到所述单元，以便在所述单元和模块结构之间循环冷却介质。

这样可产生更可靠的冷却系统，其在例如油被用作冷却介质的情况下，可降低着火的危险，因为泄露的危险被最小化了。另一结果是紧凑的方案，其中冷却介质处理装置例如热交换器被布置成靠近于车辆的需要冷却的单元例如变速箱或发动机。由于所述模块结构包括冷却介质处理装置，并且由于所述接口元件，使得能够利用类似的模块结构来冷却各种不同的驱动单元，从而降低零件种类并因此而降低成本，因为不再需要制造出多种不同的模块。另一优点是各种不同的模块结构可被连接在同一接口元件，这使得当车辆例如仅被用于轻载时，占据相对小量空间的较简单模块结构可被连接；而更复杂的模块结构可以用于类似的车辆和/或类似的驱动单元或其它车辆。

根据一种实施方式，模块结构包括中间元件，用于支撑所述装置并且用于连接至接口元件。这可以产生有效的途径以在接口元件处连接模块结构以及用于以这种方式布置所述处理装置。

根据一种实施方式，所述装置包括过滤器，其被配置成过滤冷却回路中的冷却介质。这在冷却介质是油的情况下特别有益，由此油被过滤。

根据一种实施方式，所述装置包括恒温器和热交换器，该恒温器被配置成，取决于冷却介质的温度，引导冷却介质经过热交换器以便被冷却，或绕过热交换器。这产生了有效的途径，仅在必要时对冷却介质进行冷却。

根据一种实施方式，所述装置包括旁通阀，其被配置成响应于冷却介质的一定压力，即引导冷却介质在旁通管线中回到所述单元。这在例如车辆的冷态下提供了安全性，以使得冷却介质处理装置例如热交换器受到保护。这还避免了装配的任何油过滤器崩裂的危险。

根据一种实施方式，所述装置包括至少一个传感器，例如温度传感器，而所述至少一个传感器优选配置成与车辆的电子控制单元通信。有关冷却介质的信息例如其温度可被获得。这使得能够控制冷却介质处理装置。这还使得能够基于车辆负载进行动作/限制车辆负载，例如临时减小发动机动力，以便例如在必要时降低变速箱油温度。

根据一种实施方式，所述单元包括变速箱，在这种情况下，油通常用作冷却介质。

根据一种实施方式，所述单元包括发动机，在这种情况下，水通常用作冷却介质。

根据一种实施方式，所述单元包括后桥，在这种情况下，油通常用作冷却介质。

根据一种实施方式，所述冷却介质包括油，其特性使得其可用作非常有效的冷却介质，例如在变速箱中的齿轮啮合点和在轴承中。

附图说明

参看下面的详细描述并结合附图，可更好地理解本发明，在附图中，相同的附图标记自始至终表示相似的部件，其中：

图1示意性描绘了根据本发明的用于机动车辆的冷却系统；

图2示意性描绘了根据本发明的一种实施方式的冷却系统，用于冷却车辆的发动机；

图3示意性描绘了根据本发明的一种实施方式的冷却系统，用于冷却车辆的适于低负载运行的变速箱；

图4示意性描绘了根据本发明的一种实施方式的冷却系统，用于冷却车辆的适于高负载运行的变速箱；

图5描绘了根据图4的冷却系统的改型，用于冷却变速箱。

具体实施方式

图1示意性描绘了根据本发明的用于机动车辆的冷却系统I、II、III。冷却系统包括：冷却回路，用于利用冷却回路中流动的介质向机动车辆中的单元提供冷却，该单元为驱动单元10的形式，在工作中被加热，泵20，用于使冷却介质在冷却回路中循环，模块结构40，包括冷却介质处理装置，和接口元件60，其被构造成与所述单元10相连并且还被构造成与模块结构40相适配。接口元件60因此而布置在所述单元10和模块结构40之间。

泵20可以布置在驱动单元10中或靠近于驱动单元，或与驱动单元集成在一起。泵20被配置成在冷却回路中泵送冷却介质。泵20被配置成通过接口元件60从驱动单元10泵送冷却介质至模块结构40。泵20还被配置成泵送冷却介质通过所述处理装置流经模块结构40并通过接口元件60回到驱动单元10，以便冷却驱动单元10。

接口元件60具有第一入口61，其连接着驱动单元10，并且来自驱动单元10的冷却介质将流经该第一入口。接口元件60具有第二入口63，其通过管线44连接着模块结构40的出口42，由此冷却介质可从模块结构40的出口42流动通过管线44并且进入接口元件60的第二入口63。

接口元件60具有第一出口62，其通过管线66连接着驱动单元10的入口11，由此冷却介质可从接口元件60的第一出口62流经管线66并且进入驱动单元10的入口11。接口元件60具有第二出口64，其通过管线68连接着模块结构40的入口41，由此冷却介质可从第二出口64流经管线68而到达模块结构40的入口41。

接口元件60被构造成使得其可装配到车辆的各种不同的驱动单元10上，根据图1的驱动单元10可采用发动机10的形式，参看图2；可以是变速箱10，参看图3和4；以及，可以是后桥10。

接口元件60被构造成使得其适配于模块结构40。接口元件60构成紧固点，模块结构40被配置成可紧固至该紧固点。接口元件60具有固定的几何形状，即确定的几何布局。接口元件60构成连接部，其被用作模块结构40的机械悬挂体。接口元件60因此而成为机械紧固点，冷却介质可被引导着通过其流出驱动单元10并且回到驱动单元。

模块结构40包括冷却介质处理装置和中间元件50，所述装置被配置在中间元件中，如图2、3、4和5所揭示。取决于驱动单元、冷却介质等，所述装置可以包括热交换器52、过滤器56、恒温器54、旁通阀58、温度传感器和类似的冷却介质处理装置，参看图2、3、4和5。模块结构是可互换的，并且可以被替换为具有类似处理装置或其它处理装置的模块结构40。

中间元件具有用于一种冷却介质/多种冷却介质的集成管路或管线。

图2示意性描绘了根据本发明的一种实施方式的冷却系统I，用于冷却车辆的驱动单元10，根据该实施方式的单元采取的形式为车辆的发动机10。冷却系统包括接口元件60，其连接着发动机10，和模块结构40，其连接着接口元件60。接口元件60与发动机10流体连通，由此冷却介质可被引导而进出发动机10。接口元件60还与模块结构40流体连通。

模块结构40包括中间元件50，热交换器52，其被配置成冷却所述冷却介质，和恒温器54，其被配置成根据需要而引导冷却介质流经热交换器52以便冷却所述冷却介质，或绕过热交换器52。

热交换器52和恒温器54连接着中间元件50，以使得被发动机10加热的冷却介质能够在中间元件50的管路/管线中流动通过恒温器54和流动到热交换器52上和/或绕过热交换器52，并且通过接口元件60的入口返回发动机10。

冷却介质因此而能够从发动机10的出口11流入接口元件60的入口61和流出接口元件的出口64，并且经过管线68朝向恒温器54流动。当冷却介质的温度低于特定温度时，例如在车辆的常规运行中，恒温器被配置成引导冷却介质通过旁通管线51回到发动机10，由此冷却介质能够通过模块结构40的出口42流动通过管线44进入接口元件60的入口63和流出接口元件的出口62，然后流入发动机10的入口12。

当冷却介质的温度高于特定温度时，例如在车辆的高负载状态下，恒温器被配置成允许冷却介质通过管线53朝向热交换器52流动并且流入热交换器52，在此被冷却。冷却后的冷却介质能够在管线55中从热交换器流出，由此冷却介质能够流动通过模块结构40的出口42并且通过管线44进入接口元件60的入口63和流出接口元件的出口62，然后流入发动机10的入口12。

热交换器52被配置成借助于第二冷却介质冷却流经其的冷却介质，该第二冷却介质能够通过第一管线71流入热交换器52，由此能够在热交换器52中流动以使得实现与冷却介质之间的热交换，然后可通过第二管线72从热交换器52流出，以便被引导至被冷却装置冷却。

根据一种改型，冷却介质是水，其可能含有添加剂以降低其凝固点，并且其用于在发动机的冷却管路中冷却发动机。或者，冷却介质是油，在这种情况下，还优选在恒温器的上游布置用于过滤油的过滤器。

根据一种改型，第二冷却介质也是水。

根据一种备选改型，第二冷却介质是空气。利用空气冷却水的热交换器52包括电动机，其被配置成压缩空气。将空气用作第二冷却介质的热交换器的一个优点是，泄露的危险降低了。然而，这样的热交换装置比将水用作第二冷却介质的热交换器要求更多的空间。

根据进一步改型，第二冷却介质是氟利昂。

图3示意性描绘了根据本发明的一种实施方式的冷却系统II，用于冷却车辆的驱动单元10，根据该实施方式的单元采取的形式为车辆的适于以低负载运行的变速箱10。冷却系统Il包括接口元件60，其连接着变速箱10，和模块结构40，其连接着接口元件60。接口元件60与变速箱10流体连通，由此冷却介质能够被引导进出变速箱10。接口元件60还与模块结构40流体连通。

模块结构40包括中间元件50和过滤器56，该过滤器用于过滤流动通过模块结构40的冷却介质。过滤器56以这样的方式连接着中间元件50，即流动通过中间元件50的管路68的冷却介质被过滤器56过滤，该冷却介质被引导通过中间元件50的管路44、通过接口元件60返回变速箱10，即流出模块结构40的出口42、流入入口63、流出接口元件60的出口62、并进入变速箱10的入口12。

用于冷却变速箱10的冷却介质优选采用油的形式。过滤器56因此而配置成过滤油。油可以由变速箱10底部的油池的形式供应，由此油可用于冷却变速箱10中的在旋转过程中相互啮合的齿轮、轴承和类似物。油可被泵20从油池泵送通过接口元件60并且流到模块结构40，在此油可被过滤器56过滤，然后通过接口元件60被引导回到变速箱10。

这种模块结构40不带冷却，并且可用于安装在不承受重载的车辆中，例如在公路上承载轻质货物的卡车，公路上没有严重陡坡或类似物，因此而不需要对油进行额外冷却。这样的模块结构的一个优点是其占据的空间小，且安装成本、零件成本和维护成本低。

图4示意性描绘了根据本发明的一种实施方式的冷却系统III，用于冷却车辆的驱动单元10，根据该实施方式的单元采取的形式为车辆的适于以高负载运行的变速箱10。冷却系统包括接口元件60，其连接着变速箱10，和模块结构40，其连接着接口元件60。接口元件60与变速箱10流体连通，由此冷却介质能够被引导进出变速箱10。接口元件60还与模块结构40流体连通。

模块结构40包括中间元件50，过滤器，用于过滤冷却介质，旁通阀58，用于在特定压力下引导冷却介质绕行，热交换器52，配置成冷却所述冷却介质，恒温器54，配置成根据需要而引导冷却介质通过热交换器52以便冷却所述冷却介质，或绕过热交换器52。

热交换器52和恒温器54以这样的方式连接着中间元件50，即由发动机10加热了的冷却介质被允许在中间元件50的管路/管线中流动通过恒温器54并且流到热交换器52和/或通过旁通管线绕过热交换器52，并且通过接口元件60的入口返回发动机10。热交换器/恒温器的一般功能等价于参照图2描述的冷却系统I中的热交换器/恒温器的功能。

过滤器56以这样的方式连接着中间元件50，即流动通过中间元件50的管路68的冷却介质被过滤器56过滤。根据一种改型，过滤器56布置在热交换器52/恒温器54的上游。

旁通阀58以这样的方式连接着中间元件50，即当冷却介质处在特定压力时，冷却介质被引导绕过热交换器/恒温器。根据一种改型，旁通阀58布置在过滤器56的下游。

热交换器52被配置成借助于第二冷却介质冷却流经其的冷却介质，第二冷却介质可通过第一管线71流入热交换器52，由此可用于在热交换器52中这样的方式流动，即导致与冷却介质之间进行热交换，然后通过第二管线72从热交换器52流出而被引导至被冷却装置冷却，这一点可参照根据图2的冷却系统I的功能。

用于冷却变速箱10的冷却介质优选采用油的形式。油可以由变速箱10底部的油池的形式供应，由此油可用于冷却变速箱10中的在旋转过程中相互啮合的齿轮、轴承和类似物。

油可被泵20从油池泵送通过接口元件60并且通过过滤器56流到模块结构40中的第一管线68，在此，油可被过滤。

在常规操作中，恒温器54被配置成引导油在第一旁通管线51中绕过热交换器52，然后被引导通过接口元件60回到变速箱10。

在高负载工作中，当变速箱10中的油因摩擦而达到特定的较高温度时，恒温器54被配置成引导油通过热交换器52，在此，油可被第二冷却介质冷却。油然后被引导回到变速箱10以便冷却变速箱。

在所谓的冷启动或类此工作中，当出现高压时，例如当外界温度非常低时，油可能凝固。为了保护例如热交换器52，当油开始粘滞运行并且有堵塞的危险时，油可被引导通过旁通管线51a和51b而通过旁通阀58绕行，该旁通阀58是可调节的，从而可根据油的压力而设置，并且油被引导返回变速箱10。根据一种改型，旁通阀设有弹簧，其在常规压力下保持阀关闭，但在冷却介质例如油达到特定的较高压力时，导致作用于弹簧的力大于弹簧自身的力，从而允许阀打开。

根据一种改型，第二冷却介质是水。

根据一种备选改型，第二冷却介质是空气。利用空气冷却水的热交换器52包括电动机，其被配置成压缩空气。将空气用作第二冷却介质的热交换器的一个优点是，泄露的危险降低了。然而，这样的热交换装置比将水用作第二冷却介质的热交换器要求更多的空间。

根据进一步改型，第二冷却介质是氟利昂。

图5描绘了根据图4的冷却系统的改型，用于冷却变速箱。冷却系统包括接口元件60，其连接着变速箱10，和模块结构40，其连接着接口元件60。接口元件60与变速箱10流体连通，由此油可被引导进出发动机10。接口元件60还与模块结构40流体连通。

模块结构40包括中间元件，过滤器，用于过滤冷却介质，旁通阀，用于在特定压力下引导冷却介质绕行，热交换器，配置成冷却所述冷却介质，恒温器，配置成根据需要而引导冷却介质通过热交换器52以便冷却所述冷却介质，或绕过热交换器52。模块结构40还包括温度传感器59，其配置成向车辆的控制系统提供有关当前状态的信息。过滤器56、旁通阀、热交换器52、恒温器54和温度传感器都安装在中间元件50上。中间元件50连接着接口元件60。

根据这种改型，热交换器52是板式热交换器，包括多个彼此叠置的板，板之间形成空间，由此油可在一组交替分布的空间中流动，水可在另一组交替分布的空间中流动，从而油被水冷却。

根据本发明的冷却系统I、II、III的实施方式在上面被描述。根据这些实施方式的模块结构40仅仅是示例性的，并且可包括其它元件例如传感器等等。前面描述的模块结构还可以连接至车辆中各种不同的驱动单元，由此接口元件构成紧固点。

根据本发明的一种实施方式，接口元件60的形式为适合于各种不同的驱动单元10例如变速箱、发动机、后桥等等的相同形式。这提供了下述优点，即类似的模块结构可被用于冷却各种不同的驱动单元10，从而不需要以多种不同型号制作出模块结构，因而减少零件类型并且因此而降低成本。

另一优点是，可以采用各种不同的模块结构40，从而在同一车辆/驱动单元中，不同的模块结构40可以连接到相同的接口元件60，由此，在车辆仅被用于低负载时，可以连接占据相对少量空间的简单模块结构40，例如根据图3所示的实施方式II，其仅被用于油的过滤；而当车辆被用于高负载时，在类似的车辆和/或类似的驱动单元或其它车辆的情况下，可连接更为复杂的模块结构，例如根据图4所示实施方式III的模块结构，用于过滤和冷却，并且具有安全阀58。

根据一种备选实施方式，冷却介质能够被从驱动单元引导绕过接口元件60到达模块结构40并且从模块结构40绕过接口元件返回到驱动单元10以便冷却。在这种情况下，接口元件60构成模块结构40的紧固点，由此根据图1的驱动单元10的形式可以是机动车辆中的要求冷却的任何适宜的单元，例如根据图2中的实施方式的发动机10，根据图3和4中的实施方式的变速箱10，或根据图1涵盖的一种改型的后桥10，所述模块结构可包含任何适宜的处理装置，包括根据前述实施方式I、II、III的处理装置52、54、56、58、59。

本发明不应认为局限于前面描述的实施方式，而使可以在权利要求中限定的范围内作出修改。

Claims (11)

1.一种用于机动车辆的冷却系统，包括冷却回路，以便利用冷却回路中流动的冷却介质向车辆中的在操作中被加热的单元(10)提供冷却作用，该冷却系统包括用于使冷却介质在冷却回路中循环的装置(20)和用于处理循环的冷却介质的处理装置，其特征在于，设有模块结构(40)，其包含所述装置(52，54；56；52，54，56，58)并且配置成在接口元件(60)处连接到所述单元，以便在所述单元(10)和模块结构(40)之间循环冷却介质。

2.根据权利要求1的冷却系统，其中，所述模块结构(40)包括中间元件(50)，用于支撑所述装置并且用于连接至所述接口元件。

3.根据权利要求1或2的冷却系统，其中，所述装置包括过滤器(56)，其被配置成过滤冷却回路中的冷却介质。

4.根据前面权利要求中任一项的冷却系统，其中，所述装置包括恒温器(54)和热交换器(52)，所述恒温器(54)被配置成基于冷却介质的温度而使得冷却介质被引导流经热交换器(52)以便被冷却，或绕过热交换器(52)。

5.根据前面权利要求中任一项的冷却系统，其中，所述装置包括旁通阀(58)，其被配置成响应于冷却介质的一定压力而在旁通管线(51b)中引导冷却介质回到所述单元。

6.根据前面权利要求中任一项的冷却系统，其中，所述装置包括至少一个传感器(59)，例如温度传感器(59)，所述至少一个传感器优选被配置成与车辆的电子控制单元通信。

7.根据前面权利要求中任一项的冷却系统，其中，所述单元包括变速箱。

8.根据权利要求1-6中任一项的冷却系统，其中，所述单元包括发动机。

9.根据前面权利要求中任一项的冷却系统，其中，所述单元包括后桥。

10.根据前面权利要求中任一项的冷却系统，其中，所述冷却介质包括油。

11.一种机动车辆，包括根据权利要求1-10中任一项的冷却系统。

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