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Die Erfindung betrifft ein Schaltelement für einen Getriebekühlkreislauf nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus der
DE 10 2011 078 088 A1 ist ein Kühlsystem eines Kraftfahrzeugs mit einem Getriebekühlkreislauf und einem Motorkühlkreislauf bekannt, wobei der Getriebekühlkreislauf und der Motorkühlkreislauf über einen Wärmetauscher gekoppelt sind. Abhängig vom Temperaturgradienten zwischen dem Getriebeöl und einem Motorkühlmittel kann entweder Wärme vom Getriebeöl auf das Motorkühlmittel oder vom Motorkühlmittel auf das Getriebeöl übertragen werden. Nach der
DE 10 2011 078 088 A1 ist dem Getriebekühlkreislauf stromaufwärts des Wärmetauschers ein als Thermostat ausgebildetes Schaltelement zugeordnet, mit Hilfe dessen abhängig von der Getriebeöltemperatur und abhängig von der Motorkühlmitteltemperatur das Getriebeöl entweder über den Wärmetauscher oder über einen Bypass am Wärmetauscher vorbeigeführt wird. Dabei ist gemäß der
DE 10 2011 078 088 A1 einerseits dem Getriebekühlkreislauf und andererseits dem Motorkühlkreislauf jeweils ein Temperatursensor zugeordnet, um die Temperatur des Getriebeöls sowie die Temperatur des Motorkühlmittels zu erfassen und abhängig hiervon den Betrieb des Thermostats zu regeln bzw. zu steuern.
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Aus der
DE 197 50 814 C5 ist ein als Ölkühler ausgebildeter Wärmetauscher bekannt.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Schaltelement für einen Getriebekühlkreislauf zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Schaltelement gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Schaltelement weist ein erstes, vom Getriebeöl temperiertes Thermoelement und ein zweites, vom Motorkühlmittel temperiertes Thermoelement auf, wobei das erste Thermoelement ein erstes Getriebeölführungselement abhängig von der Getriebeöltemperatur und das zweite Thermoelement ein zweites Getriebeölführungselement abhängig von der Motorkühlmitteltemperatur betätigt, und wobei die Relativposition der Getriebeölführungselemente zueinander den Volumenstrom des Getriebeöls durch den Wärmetauscher und/oder durch den Bypass beeinflusst.
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Das erfindungsgemäße Schaltelement erlaubt auf besonders vorteilhafte Art und Weise die Einstellung des Volumenstroms des Getriebeöls über den Wärmetauscher und/oder den Bypass, nämlich abhängig von der Getriebeöltemperatur und der Motorkühlmitteltemperatur. Das erste Thermoelement ist hierzu vom Getriebeöl und das zweite Thermoelement vom Motorkühlmittel temperiert, wobei das vom Getriebeöl temperierte erste Thermoelement das erste Getriebeölführungselement und das vom Motorkühlmittel temperierte zweite Thermoelement das zweite Getriebeölführungselement betätigt, und zwar derart, dass die von der Motorkühlmitteltemperatur und der Getriebeöltemperatur abhängige Relativposition der Getriebeölführungselemente zueinander den Volumenstrom des Getriebeöls durch den Wärmetauscher und/oder den Bypass bestimmt. Ein derartiges Schaltelement lässt sich einfach in ein Kühlsystem integrieren, ohne dass konstruktive Änderungen am Wärmetauscher erforderlich sind.
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Vorzugsweise ist das erste Getriebeölführungselement mit dem ersten Thermoelement gekoppelt und abhängig von der Getriebeöltemperatur entgegen einer Federkraft eines als Federelement ausgebildeten ersten Rückstellelements, welches am ersten Getriebeölführungselement angreift, verlagerbar, wobei das zweite Getriebeölführungselement mit dem zweiten Thermoelement gekoppelt und abhängig von der Motorkühlmitteltemperatur entgegen einer Federkraft eines als Federelement ausgebildeten zweiten Rückstellelements, welches am zweiten Getriebeölführungselementangreift, verlagerbar ist. Über die Rückstellelemente können die Thermoelemente einfach und zuverlässig in ihre Grundstellung überführt werden.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind das erste Getriebeölführungselement und das zweite Getriebeölführungselement gemeinsam in einem von dem Getriebeöl durchströmten Innenraum eines Schaltelementgehäuses angeordnet, wobei Getriebeöl dem Innenraum über einen Zulauf ausgehend vom Getriebe zuführbar ist, und wobei Getriebeöl abhängig von der Relativposition der Getriebeölführungselemente aus dem Innenraum über einen ersten Ablauf in Richtung auf den Wärmetauscher und/oder über einen zweiten Ablauf in Richtung auf den Bypass abführbar ist. Die Anordnung beider Getriebeölführungselemente gemeinsam in dem Innenraum des Schaltelements erlaubt eine besonders kompakte Bauform des Schaltelements.
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Vorzugsweise weist das erste Getriebeölführungselement eine mit dem Zulauf zusammenwirkende Bohrung auf, wobei das zweite Getriebeölführungselement eine mit dem ersten Auslass zusammenwirkende erste Bohrung und eine mit dem zweiten Auslass zusammenwirkende zweite Bohrung aufweist, und wobei abhängig von der Relativposition der Getriebeölführungselemente die Bohrung des ersten Getriebeölführungselements mit der ersten Bohrung des zweiten Getriebeölführungselements und/oder mit der zweiten Bohrung des zweiten Getriebeölführungselements kommuniziert. Diese Ausgestaltung ist einfach und kompakt.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist das erste Getriebeölführungselement als ein von dem ersten Thermoelement translatorisch verlagerbares, erstes Schiebeelement ausgebildet, wobei das zweite Getriebeölführungselement als ein von dem zweiten Thermoelement translatorisch verlagerbares, zweites Schiebeelement ausgebildet ist. Die Ausführung der Getriebeölführungselemente als translatorisch verlagerbare Schiebeelemente ist einfach und erlaubt eine kompakte Bauform des Schaltelements.
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Vorzugsweise ist dann, wenn die Getriebeöltemperatur kleiner als ein erster Grenzwert, die Relativposition der Getriebeölführungselemente zueinander derart eingestellt, dass Getriebeöl dem Wärmetauscher und gegebenenfalls dem Bypass zuführbar ist. Dann, wenn die Getriebeöltemperatur größer als ein zweiter Grenzwert und weiterhin die Getriebeöltemperatur größer als die Motorkühlmitteltemperatur ist, ist die Relativposition der Getriebeölführungselemente zueinander derart eingestellt, dass Getriebeöl dem Wärmetauscher und nicht dem Bypass zuführbar ist. Dann, wenn die Getriebeöltemperatur größer als ein zweiter Grenzwert und weiterhin die Getriebeöltemperatur kleiner als die Motorkühlmitteltemperatur ist, ist die Relativposition der Getriebeölführungselemente zueinander derart eingestellt, dass Getriebeöl dem Bypass und nicht dem Wärmetauscher zuführbar ist. Dies gewährleistet eine besonders vorteilhafte Temperierung des Getriebeöls.
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Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
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1 eine schematisierte Darstellung eines Getriebeölkühlkreislaufs mit einem Schaltelement;
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2 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Schaltelement für einen Getriebeölkühlkreislauf; und
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3 den Querschnitt III-III der 2 durch das erfindungsgemäße Schaltelement.
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Die Erfindung betrifft ein Schaltelement für einen Getriebeölkühlkreislauf bzw. für Kühlsystem eines Kraftfahrzeugs.
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1 zeigt schematisiert ein Kühlsystem 1 eines Kraftfahrzeugs, welches einen in 1 gestrichelt gezeigten Motorkühlkreislauf 2 und einen Getriebekühlkreislauf 3 umfasst. Die beiden Kühlkreisläufe 2 und 3 sind über einen Wärmetauscher 4 gekoppelt, wobei über den Wärmetauscher 4 einerseits das der Kühlung eines Motors 5 dienende Motorkühlmittel und andererseits das der Kühlung eines Getriebes 6 dienende Getriebeöl geführt wird. Dann, wenn die Getriebeöltemperatur größer als die Motorkühlmitteltemperatur ist, kann im Bereich des Wärmetauschers 4 zur Kühlung des Getriebeöls thermische Energie vom Getriebeöl an das Motorkühlmittel übertragen werden. Dann hingegen, wenn die Motorkühlmitteltemperatur größer als die Getriebeöltemperatur ist, kann zur Aufheizung des Getriebeöls thermische Energie vom Motorkühlmittel auf das Getriebeöl übertragen werden.
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In 1 ist weiterhin ein Schaltelement 7 gezeigt, welches abhängig von der Getriebeöltemperatur des Getriebeöls und abhängig von der Motorkühlmitteltemperatur des Motorkühlmittels einen Volumenstrom des Getriebeöls durch den Wärmetauscher 4 und/oder durch einen Bypass 8 des Getriebeölkühlkreislaufs vorbei am Wärmetauscher 4 beeinflusst. Die hier vorliegende Erfindung betrifft Details des Schaltelements 7.
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2 und 3 zeigen zwei Querschnitte durch ein erfindungsgemäßes Schaltelement 7, wobei ein Gehäuse 9 des Schaltelements 7 ein Gehäuseunterteil 10 und einen Gehäusedeckel 11 umfasst.
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Das erfindungsgemäße Schaltelement 7 umfasst ein im Gehäuse 9 aufgenommenes, erstes, vom Getriebeöl temperiertes Thermoelement 12 und ein ebenfalls im Gehäuse 9 aufgenommenes, zweites, vom Motorkühlmittel temperiertes Thermoelement 13. Das erste Thermoelement 12, welches vom Getriebeöl temperiert ist, wirkt mit einem ersten Getriebeölführungselement 14 zusammen, wohingegen mit dem zweiten Thermoelemente 13, welches vom Motorkühlmittel temperiert ist, ein zweites Getriebeölführungselement 15 zusammenwirkt. Die Position des ersten Getriebeölführungselements 14 ist demnach von der Temperatur des Getriebeöls und die Position des zweiten Getriebeölführungselements 15 von der Temperatur des Motorkühlmittels abhängig, wobei die Relativposition der Getriebeölführungselemente 14 und 15 zueinander den Volumenstrom des Getriebeöls durch den Wärmetauscher 4 und/oder durch den Bypass 8 beeinflusst bzw. bestimmt.
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Gemäß 2 sind beide Getriebeölführungselemente 14 und 15 in einem vom Gehäuse 9 des Schaltelements 7 definierten Innenraum 16 aufgenommen und demnach gemeinsam in dem Innenraum 16 angeordnet, wobei dieser Innenraum 16 von Getriebeöl durchströmt ist. Dem Innenraum 16 ist Getriebeöl ausgehend vom Getriebe 6 über einen Zulauf 17 zuführbar, wobei das Getriebeöl abhängig von der Relativposition der Getriebeölführungselemente 14 und 15 über einen ersten Ablauf 18 in Richtung auf den Wärmetauscher 4 und/oder über einen zweiten Ablauf 19 in Richtung auf den Bypass 8 abführbar ist. Der Zulauf 17 sowie die beiden Abläufe 18, 19 sind dabei vom Gehäuseunterteil 10 des Schaltelementgehäuses 9 bereitgestellt und kommunizieren jeweils mit dem Innenraum 16, in welchem die beiden Getriebeölführungselemente 14 und 15 aufgenommen sind.
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Das erste Thermoelement 12, welches vom Getriebeöl temperiert ist, ist ebenso wie die beiden Getriebeölführungselemente 14 und 15 zusammen mit denselben im vom Getriebeöl durchströmten Innenraum 16 des Schaltelementgehäuses 9 positioniert. Das zweite, vom Motorkühlmittel temperierte Thermoelement 13 ragt gemäß 2 zumindest abschnittsweise in einen Strömungskanal 20 hinein, der vom Motorkühlmittel durchflossen ist und über welchen das Schaltelement 7 an den Motorkühlkreislauf 2 angebunden ist.
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Das zweite Thermoelement 13, welches vom Motorkühlmittel temperiert ist, nimmt an einem Ende desselben das zweite Getriebeölführungselement 15 auf und ragt demnach mit diesem Ende auch in den vom Getriebeöl durchströmten Innenraum des Schaltelementgehäuses 9 hinein, wobei jedoch das zweite Thermoelement 16 gegenüber dem Getriebeöl 6 über eine Scheibe 21 mit Sicherungsring 28 und einen Dichtring 22 abgedichtet ist, um so den Getriebekühlkreislauf 3 vom Motorkühlkreislauf 2 strömungstechnisch zu trennen und eine Temperierung des zweiten Thermoelements 13 ausschließlich über das Motorkühlmittel zuzulassen.
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Gemäß 2 wirkt sowohl mit dem ersten Getriebeölführungselement 14 als auch mit dem zweiten Getriebeölführungselement 15 jeweils ein als Federelement bzw. als Druckfeder ausgebildetes Rückstellelement 23, 24 zusammen. So zeigt 2, dass das erste Getriebeölführungselement 14 mit dem Rückstellelement 24 und das zweite Getriebeölführungselement 15 mit dem Rückstellelement 23 zusammenwirkt.
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Über die Rückstellelemente 23, 24 können beide Getriebeölführungselemente 14, 15 des Schaltelements 7 sowie beide Thermoelemente 12, 13 in ihre Grundposition zurückgeführt werden.
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2 zeigt, dass das erste Getriebeölführungselement 14 eine mit dem Zulauf 17 zusammenwirkende Bohrung 25 aufweist. In diese Bohrung 25 ragt das erste Thermoelement 12 hinein, wobei dann, wenn durch diese Bohrung 25 Getriebeöl strömt, das erste Thermoelement 12 vom Getriebeöl umströmt ist.
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In das zweite Getriebeölführungselement 15 ist eine mit dem ersten Auslass 18 zusammenwirkende erste Bohrung 26 und eine mit dem zweiten Auslass 19 zusammenwirkende zweite Bohrung 27 eingebracht.
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Abhängig von der Relativposition der Getriebeölführungselemente 14, 15 des Schaltelements 7 zueinander, kommuniziert die Bohrung 25 des ersten Getriebeölführungselements 14 mit der ersten Bohrung 26 des zweiten Getriebeölführungselements 15 und/oder mit der zweiten Bohrung 27 des zweiten Getriebeölführungselements 15 und bestimmt so den Getriebeölfluss des Getriebekühlkreislaufs über den Wärmetauscher 4 und/oder Bypass 8.
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Dann, wenn die Getriebeöltemperatur kleiner als ein erster Grenzwert ist, ist die Relativposition der Getriebeölführungselemente 14, 15 bedingt durch die entsprechende Auslegung der Thermoelemente 12, 13 sowie der Rückstellelemente 23, 24 derart eingestellt, dass Getriebeöl, welches ausgehend vom Getriebe 3 dem Schaltelement 7 zugeführt wird, sowohl dem Wärmetauscher 4 über den Auslass 18 als auch den Bypass 8 über den Auslass 19 zuführbar ist, wobei dann die beiden Getriebeölführungselemente 14, 15 die in 2 gezeigte Relativposition einnehmen, in welcher beide Bohrungen 26, 27 des zweiten Getriebeölführungselements 15 mit der Bohrung 25 des ersten Getriebeölführungselements 14 kommunizieren.
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Dann, wenn die Getriebeöltemperatur größer als ein zweiter Grenzwert ist, und wenn weiterhin gleichzeitig die Getriebeöltemperatur größer als die Motorkühlmitteltemperatur ist, ist die Relativposition der Getriebeölführungselemente 14, 15 bedingt durch die Auslegung der Thermoelemente 12, 13 und der Rückstellelemente 23, 24 derart zueinander eingestellt, dass das Getriebeöl zwar über den Auslass 18 dem Wärmetauscher 4 jedoch nicht über den Auslass 19 dem Bypass 8 zuführbar ist. In diesem Fall wird zur Reduzierung der Getriebeöltemperatur demnach sämtliches Getriebeöl über den Wärmetauscher 4 geführt.
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Dann, wenn die Getriebeöltemperatur größer als der zweite Grenzwert ist, und wenn weiterhin die Getriebeöltemperatur kleiner als die Motorkühlmitteltemperatur ist, ist die Relativposition der Getriebeölführungselemente 14, 15 bedingt durch die Auslegung der Thermoelemente 12, 13 sowie der Rückstellelemente 23, 24 derart eingestellt, dass Getriebeöl zwar über den zweiten Auslass 19 dem Bypass 8 jedoch nicht über den ersten Auslass 18 dem Wärmetauscher 4 zuführbar ist, da in diesem Fall durch das Motorkühlmittel das Getriebeöl nicht gekühlt werden kann.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind beide Getriebeölführungselemente 14, 15 als translatorisch verlagerbare Schiebeelemente ausgeführt. Das erste Getriebeölführungselement 14 ist demnach als erstes Schiebeelement ausgebildet, welches abhängig von der Getriebeöltemperatur vom ersten Thermoelement 12 translatorisch verlagerbar ist. Das zweite Getriebeölführungselement 15 ist als zweites Schiebeelement ausgebildet, welches abhängig von der Motorkühlmitteltemperatur über das zweite Thermoelement 13 translatorisch verlagerbar ist.
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Gemäß 2 sind die Verlagerungsrichtungen der beiden Getriebeölführungselemente 12, 13 parallel zueinander ausgerichtet, wobei die beiden Getriebeölführungselemente 12, 13 gemäß 2 aneinander angrenzend im Innenraum 16 des Schaltelementgehäuses 9 aufgenommen sind.
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Im Unterschied hierzu ist es auch möglich, dass die beiden Verlagerungsrichtungen der beiden Getriebeölführungselemente 12, 13 nicht parallel zueinander verlaufen, sondern vielmehr zueinander versetzt sind.
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Ferner ist es im Unterschied zum gezeigten Ausführungsbeispiel auch möglich, die Getriebeölführungselemente über die Thermoelemente rotatorisch zueinander zu verlagern.
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Mit der hier vorliegenden Erfindung wird demnach ein kompaktes und einfaches Schaltelement 7 für ein Kühlsystemeines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, mit Hilfe dessen verschiedene Funktionen realisiert werden können. So kann verhindert werden, dass das Getriebeöl dann, wenn die Temperatur desselben größer al der zweite Grenzwert ist und wenn weiterhin die Getriebeöltemperatur kleiner als die Motorkühlmitteltemperatur ist, Wärme vom Motorkühlmittel aufnimmt. Das erfindungsgemäße Schaltelement 7 lässt einen Wärmeaustausch vom Motorkühlmittel in Richtung auf das Getriebeöl zu, wenn die Getriebeöltemperatur kleiner als der erste Grenzwert ist. Ferner lässt das Schaltelement 7 einen Wärmeaustausch vom Getriebeöl in Richtung auf das Motorkühlmittel zu, wenn die Getriebeöltemperatur größer als der zweite Grenzwert ist, und wenn weiterhin die Getriebeöltemperatur größer als die Motorkühlmitteltemperatur ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kühlsystem
- 2
- Motorkühlkreislauf
- 3
- Getriebekühlkreislauf
- 4
- Wärmetauscher
- 5
- Motor
- 6
- Getriebe
- 7
- Schaltelement
- 8
- Bypass
- 9
- Gehäuse
- 10
- Gehäuseunterteil
- 11
- Gehäusedeckel
- 12
- Thermoelement
- 13
- Thermoelement
- 14
- Getriebeölführungselement
- 15
- Getriebeölführungselement
- 16
- Innenraum
- 17
- Zulauf
- 18
- Ablauf
- 19
- Ablauf
- 20
- Strömungskanal
- 21
- Scheibe
- 22
- Dichtring
- 23
- Rückstellelement
- 24
- Rückstellelement
- 25
- Bohrung
- 26
- Bohrung
- 27
- Bohrung
- 28
- Sicherungsring
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011078088 A1 [0002, 0002, 0002]
- DE 19750814 C5 [0003]
