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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Fluidsysteme in einem Kraftfahrzeug.
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HINTERGRUND
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Während des Betriebs eines Fahrzeugs, wie eines Kraftfahrzeugs, wird Wärme regelmäßig durch verschiedene Komponenten erzeugt. In vielen Fällen muss die Wärme entfernt werden, um die effiziente Funktion und/oder die Haltbarkeit oder Langlebigkeit der Teile sicherzustellen. Aufgrund ihrer einmaligen thermischen Eigenschaften werden oftmals Fluide dazu verwendet, thermische Energie zu absorbieren, wo sie erzeugt wird, und diese an eine geeignetere Stelle zu übertragen, an der sie effizient an die Umgebung übertragen werden kann. Dieses Arbeitsfluid kann typischerweise innerhalb des Kühlsystems rückgeführt werden, sobald es die gespeicherte thermische Energie abgegeben hat. Somit kann ein Fluidkreislauf, wie ein geschlossener Kreislauf, aufgebaut werden, um das Arbeitsfluid zwischen der Wärme erzeugenden Komponente und der Wärme abgebenden Komponente im Kreislauf zu führen. Derartige Kreisläufe sind bei Motorblockkühlungs- und/oder -kälteanwendungen üblich. Bei modernen Kraftfahrzeugen, wie Hybrid-Elektrokraftfahrzeugen, können mehrere Fluidkreisläufe eingeschlossen sein, wobei jeder Kreislauf zur Erwärmung und/oder Kühlung einer bestimmten Komponente oder einer Gruppe von Komponenten verantwortlich sein kann.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein Fahrzeug mit mehreren isolierten Fluidkreisläufen, die zur Füllung durch einen gemeinsamen Fülldurchlass konfiguriert sind, kann einen ersten Fluidkreislauf, der in dem Fahrzeug angeordnet ist, wobei der erste Fluidkreislauf einen ersten Fülldurchlass aufweist, einen zweiten Fluidkreislauf, der in dem Fahrzeug angeordnet ist, und eine Leitung aufweisen, die einen Fluiddurchgang zwischen dem ersten Fluidkreislauf und dem zweiten Fluidkreislauf definiert ist, wobei die Leitung ein Ventil aufweist. Das Ventil ist derart konfiguriert, dass der erste und zweite Fluidkreislauf über den Durchgang fluidtechnisch gekoppelt sind, wenn das Ventil offen ist, und fluidtechnisch isoliert sind, wenn das Fluid geschlossen ist.
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Der erste und zweite Fluidkreislauf können ferner derart konfiguriert sein, dass Fluid, das über den ersten Fülldurchlass bereitgestellt wird, sowohl in den ersten als auch zweiten Fluidkreislauf eintritt, wenn das Ventil offen ist. Sowohl der erste als auch zweite Fluidkreislauf können ein jeweiliges Fluidreservoir, einen Wärmetauscher sowie eine thermische Komponente aufweisen, und zumindest einer des ersten oder zweiten Fluidkreislaufs kann derart konfiguriert sein, einen Motorblock eines Verbrennungsmotors oder ein wiederaufladbares Energiespeichersystem zu kühlen. Zusätzlich kann bei einer Ausführungsform der zweite Fluidkreislauf einen zweiten Fluidfülldurchlass aufweisen. Der erste und zweite Fluidkreislauf können beide durch Bereitstellen eines Fluides über einen des ersten und zweiten Fluiddurchlasses gefüllt werden.
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Das Ventil kann einen Plunger aufweisen, der derart konfiguriert ist, durch einen Anwender gedrückt zu werden, und der Plunger kann, sobald er gedrückt ist, das Ventil durch physikalische Behinderung der Fluidströmung durch den Fluiddurchgang schließen. Das Ventil kann auch eine Halteklammer aufweisen, die verhindert, dass sich der Plunger weg von dem gedrückten Zustand bewegt.
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Ein Verfahren zum Füllen einer Mehrzahl isolierter Kraftfahrzeug-Fluidkreisläufe durch einen gemeinsamen Fluidfülldurchlass kann umfassen: Bereitstellen eines ersten Fluidkreislaufs in einem Kraftfahrzeug, wobei der erste Fluidkreislauf einen ersten Fluidfülldurchlass aufweisen kann, Bereitstellen eines zweiten Fluidkreislaufs in dem Kraftfahrzeug und in Fluidkommunikation mit dem ersten Fluidkreislauf, und Bereitstellen eines Ventils in Fluidkommunikation mit dem ersten und zweiten Fluidkreislauf. Das Ventil kann derart konfiguriert sein, den ersten und zweiten Fluidkreislauf fluidtechnisch zu koppeln, wenn es offen ist, und den ersten und zweiten Fluidkreislauf fluidtechnisch zu isolieren, wenn es geschlossen ist. Das Verfahren kann ferner ein Füllen des ersten und zweiten Fluidkreislaufs mit einem Fluid über den ersten Fluidfülldurchlass und ein Schließen des Ventils umfassen, um den ersten Fluidkreislauf von dem zweiten Fluidkreislauf selektiv zu isolieren.
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Die obigen Merkmale und Vorteile wie auch weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der besten Arten zur Ausführung der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen leicht offensichtlich.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein schematisches Diagramm einer Mehrzahl von Fluidkreisläufen, die in einem Kraftfahrzeug angeordnet und über eine Leitung gekoppelt sind.
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2 ist eine Seitenansicht eines Ventils zur Verwendung bei der Fluidverbindung mit einem ersten und zweiten Fluidkreislauf.
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3 ist eine schematische Schnittansicht des in 2 dargestellten Ventils, das in einer offenen Konfiguration gezeigt ist.
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4 ist eine schematische Schnittansicht des in 2 dargestellten Ventils, das in einer geschlossenen Konfiguration gezeigt ist.
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5 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Füllen einer Mehrzahl isolierter Kraftfahrzeug-Fluidkreisläufe durch einen gemeinsamen Fluidfülldurchlass.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Bezug nehmend auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen dazu verwendet sind, gleiche oder identische Komponenten in den verschiedenen Ansichten zu bezeichnen, zeigt 1 schematisch ein Fahrzeug 12 mit mehreren isolierten Fluidkreisläufen, die zur Füllung durch einen gemeinsamen Fülldurchlass konfiguriert sind. Wie gezeigt ist, kann das Fahrzeug 12 (z. B. ein Kraftfahrzeug) einen ersten Fluidkreislauf 14, einen zweiten Fluidkreislauf 16 und eine Leitung 18 aufweisen, die einen Fluiddurchgang zwischen dem ersten Fluidkreislauf 14 und dem zweiten Fluidkreislauf 16 definieren kann. Die Fluidkreisläufe 14, 16 können beispielsweise in einem Motorraum des Fahrzeugs 12 oder unter einem Abschnitt des Karosserierahmens des Fahrzeugs 12 angeordnet sein.
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Allgemein kann jeder Fluidkreislauf 14, 16 einen geschlossenen Fluidpfad definieren und kann aus einer Mehrzahl von rohrförmigen Elementen oder Kammern aufgebaut sein, die von der Außenumgebung abgedichtet sind. Jeder Fluidkreislauf 14, 16 kann so konfiguriert sein, dass er die Wärmeabsorptionsqualitäten eines Fluides, das in dem Kreislauf enthalten ist, verwendet, um Wärme von einem physischen Ort zu einem anderen zu bewegen. Somit können die Fluidkreisläufe derart konfiguriert sein, thermische Energie von einer Wärme erzeugenden Komponente an die Umgebung, von einer Wärme erzeugenden Komponente zu einer anderen Wärme absorbierenden Komponente oder von der Umgebung an eine Wärme absorbierende Komponente zu übertragen.
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Wie in 1 gezeigt ist, kann jeder Fluidkreislauf 14, 16 ein jeweiliges Fluidreservoir 20, einen Wärmetauscher 22, eine Pumpe 24 und eine thermische Komponente 26 aufweisen, die alle durch eine Verrohrung 29 oder Rohrleitungen in einer Reihenanordnung verbunden sind. Im Betrieb kann jeder Kreislauf 14, 16 ein Fluid 30 aufweisen, das durch den Kreislauf über eine Pumpe 24 getrieben und/oder gezogen werden kann. Wie es in der Technik bekannt ist, kann das Fluid 30 dazu dienen, beispielsweise Wärme von der thermischen Komponente 26 zu entziehen und die Wärme über den Wärmetauscher 22 auszustoßen. Bei einer Ausführungsform kann der Wärmetauscher 22 einen Kühler aufweisen. Das Fluidreservoir 20 kann ein Mittel bereitstellen, damit sich das Fluid 30 thermisch ausdehnen/zusammenziehen kann, ohne einen übermäßigen Druck an der Verrohrung 29 oder anderen Komponenten in dem Kreislauf zu erzeugen.
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Der erste und zweite Fluidkreislauf 14, 16 können dazu verwendet werden, verschiedene thermische Komponenten 26 zu erhitzen und/oder zu kühlen, die bei im Wesentlichen verschiedenen Temperaturen arbeiten können. Beispielsweise kann der erste Fluidkreislauf 14 derart konfiguriert sein, den Motorblock 27 eines Verbrennungsmotors zu kühlen, der bei einer relativ hohen Temperatur arbeiten kann, während der zweite Fluidkreislauf 16 dazu verwendet werden kann, ein wiederaufladbares Energiespeichersystem 28 (z. B. eine Hybridfahrzeugbatterie) zu kühlen, das bei einer wesentlich geringeren Temperatur arbeiten kann. Demgemäß können die Größe des Reservoirs 20, des Wärmetauschers 22 und der Pumpe 24 innerhalb jedes Kreislaufs 14, 16 speziell konfiguriert sein, wie es in der Technik bekannt ist, um die thermischen Anforderungen/Erfordernisse der Komponente 26 anzupassen. Es sei auch angemerkt, dass das Fluid 30 in jedem Kreislauf 14, 16 auf Grundlage der Beschaffenheit und des Gebrauchs des bestimmten Fluidkreislaufs einen im Wesentlichen anderen Betriebstemperaturbereich haben kann.
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Jeder Fluidkreislauf 14, 16 in dem Fahrzeug 12 kann einen jeweiligen Fluidfülldurchlass 32, 34 aufweisen. Ein Fülldurchlass kann einer Person, wie einem Techniker oder einem Monteur, ermöglichen, den Kreislauf mit dem Fluid 30, das zum Betrieb notwendig ist, zu füllen. Bei einer Ausführungsform kann ein Fluidkreislauf zuerst durch Erzeugen eines Unterdrucks in dem Kreislauf und dann durch Lieferung eines Fluides 30 in den evakuierten Kreislauf über den Fülldurchlass gefüllt werden. Während der Evakuierungsschritt nicht speziell notwendig ist, wird er oftmals ausgeführt, um die Wahrscheinlichkeit von Lufttaschen, die in einer Fluidleitung oder -komponente gefangen sind, zu reduzieren.
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Bei einer Ausführungsform kann der erste und zweite Fluidkreislauf 14, 16 so konfiguriert sein, dass Fluid, das über den ersten Fülldurchlass 32 bereitgestellt wird, sowohl in den ersten als auch zweiten Fluidkreislauf 14, 16 eintreten kann. Durch Füllen beider Kreisläufe 14, 16 durch einen einzelnen Fülldurchlass kann diese Konfiguration die Anzahl von Prozessen reduzieren, die während der anfänglichen Herstellung erforderlich sind (d. h. von zwei separaten Füllungen auf eine). Dementsprechend kann sie auch den Bedarf nach redundanten Betriebsmitteln und Fluidfüllstationen innerhalb der Montageanlage reduzieren. Um für die Fluidkopplung zwischen dem ersten und zweiten Fluidkreislauf 14, 16 zu sorgen, kann das Fahrzeug 12 eine Leitung 18 aufweisen, die einen Fluiddurchgang zwischen den Kreisläufen 14, 16 definieren kann. Während des Füllbetriebs kann die Leitung 18 ermöglichen, dass Fluid von dem ersten Fluidkreislauf 14 frei in den zweiten Fluidkreislauf 16 strömen kann. Genauer können der erste und zweite Fluidkreislauf beide durch Bereitstellen eines Fluides über einen des ersten und zweiten Fülldurchlasses gefüllt werden.
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Wie oben angemerkt ist, kann es, da jeder Fluidkreislauf 14, 16 während des Betriebs innerhalb eines anderen Temperaturbereiches gehalten werden kann, erwünscht sein, dass die Fluide des ersten und zweiten Kreislaufs 14, 16 isoliert sind, sobald diese gefüllt sind. Um dies zu erreichen, kann bei einer Ausführungsform die Leitung 18 ein Ventil 40 aufweisen, das derart konfiguriert sein kann, den ersten und zweiten Fluidkreislauf 14, 16 über den Durchgang fluidtechnisch zu koppeln, wenn das Ventil 40 in einem offenen Zustand ist, und die Kreisläufe 14, 16 fluidtechnisch zu isolieren, wenn es geschlossen ist.
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2 zeigt eine Ausführungsform eines Ventils 40, das dazu verwendet werden kann, den ersten Fluidkreislauf 14 von dem zweiten Fluidkreislauf 16 zu isolieren. Wie gezeigt ist, kann das Ventil einen Plunger 42 oder ein anderes ähnliches Betätigungsmittel aufweisen, um zu ermöglichen, dass das Ventil selektiv geschlossen wird. In einigen Umständen kann es vorteilhaft sein, dass das gewählte Betätigungsmittel die physikalische Bewegung eines Abschnitts des Ventils erfordert. Dies kann ermöglichen, dass ein Bediener oder Qualitätsprüfer schnell den Zustand des Ventils (d. h. offen oder geschlossen) unterscheiden kann. Bei einer Ausführungsform, die einen Plunger verwendet, wie einen Plunger 42, kann der Plunger 42 so konfiguriert sein, dass er durch Anlegen einer Kraft an eine obere Fläche 44 des Plungers 42 manuell gedrückt werden kann. Diese Aktion kann durch eine Person, wie einen Monteur oder Techniker, ausgeführt werden. Sobald der Plunger 42 gedrückt ist, kann eine Rippe 46 des Plungers 42 so konfiguriert sein, dass sie mit einer Halteklammer 48 in Eingriff tritt und verhindern kann, dass sich der Plunger 42 weg von dem gedrückten Zustand bewegt.
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3 zeigt eine Schnittansicht des Ventils 40, das in 2 gezeigt ist. Das Ventil 40 weist einen Ventilkörper 50 und einen Plunger 42 auf, der derart konfiguriert ist, im gedrückten Zustand das Ventil 40 zu schließen. Der Ventilkörper 50 definiert einen Fluiddurchgang 52, der fluidtechnisch auf einer ersten Seite 54 mit dem ersten Fluidkreislauf 14 verbunden sein kann und fluidtechnisch auf einer zweiten Seite 56 mit dem zweiten Fluidkreislauf 16 verbunden ist. Wenn der Plunger 42 gedrückt ist, wie allgemein in 4 gezeigt ist, kann ein Abschnitt 58 des Plungers 42 eine Fluidströmung durch den Fluiddurchgang 52 durch physikalisches Blockieren eines wesentlichen Anteils des Durchgangs 52 behindern. Der Plunger 42 kann ferner eine oder mehrere Dichtungen (z. B. einen O-Ring 60) aufweisen, die eine weitere Fluidbehinderung in dem Durchgang 52 bereitstellen können.
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Während des Füllvorgangs kann das Ventil 40 in einer offenen Position (wie allgemein in 3 gezeigt ist) konfiguriert sein, in der es die Strömung 62 von Fluid 30 durch den Durchgang 52 zwischen dem ersten Fluidkreislauf 14 und dem zweiten Fluidkreislauf 16 im Wesentlichen nicht behindert. Sobald der zweite Fluidkreislauf 16 fluidtechnisch auf einen geeigneten Betriebspegel (der durch die Spezifikationen des bestimmten Systems bestimmt sein kann) gefüllt worden ist, kann das Ventil 40 geschlossen werden, wie in 4 gezeigt ist. Das Schließen des Ventils 40 kann den ersten Fluidkreislauf 14 im Wesentlichen von dem zweiten Fluidkreislauf 16 isolieren, was einen Fluidaustausch und/oder thermischen Austausch zwischen den beiden Kreisläufen minimieren und/oder beseitigen kann.
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5 zeigt ein beispielhaftes Verfahren 100 zum Füllen einer Mehrzahl isolierter Kraftfahrzeug-Fluidkreisläufe durch einen gemeinsamen Fluidfülldurchlass. Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren 100 die Bereitstellung eines ersten Fluidkreislaufs in einem Kraftfahrzeug, wobei der erste Fluidkreislauf einen ersten Fluidfülldurchlass aufweisen kann (Schritt 102); die Bereitstellung eines zweiten Fluidkreislaufs in dem einen Kraftfahrzeug und in Fluidkommunikation mit dem ersten Fluidkreislauf (Schritt 104); und die Bereitstellung eines Ventils in Fluidkommunikation mit dem ersten und zweiten Fluidkreislauf (Schritt 106). Das Ventil kann derart konfiguriert sein, den ersten und zweiten Fluidkreislauf fluidtechnisch zu koppeln, während es offen ist, und den ersten und zweiten Fluidkreislauf fluidtechnisch zu isolieren, während es geschlossen ist. Das Verfahren 100 kann ferner ein Füllen des ersten und zweiten Fluidkreislaufs mit einem Fluid über den ersten Fluidfülldurchlass (Schritt 108) und Schließen des Ventils umfassen, um den ersten Fluidkreislauf von dem zweiten Fluidkreislauf selektiv zu isolieren (Schritt 110).
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Während die besten Arten zur Ausführung der Erfindung detailliert beschrieben worden sind, erkennt der Fachmann verschiedenen alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur Ausführung der Erfindung innerhalb des Schutzumfangs der angefügten Ansprüche. Alle Richtungsbezüge (z. B. obere, untere, aufwärts, abwärts, links, rechts, linke Seite, rechte Seite, oben, unten, vertikal und horizontal) werden nur zu Identifikationszwecken verwendet, um das Verständnis des Lesers für die vorliegende Erfindung zu unterstützen, und bilden keine Beschränkungen insbesondere in Bezug auf die Position, Orientierung oder den Gebrauch der Erfindung. Es ist beabsichtigt, dass der gesamte Inhalt, der in der obigen Beschreibung enthalten oder in den begleitenden Zeichnungen gezeigt ist, nur als illustrativ und nicht als beschränkend zu interpretieren ist.
