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Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem, insbesondere ein Kühlsystem zur Kühlung eines Fluids in einem Fahrzeug. Außerdem betrifft die Erfindung eine Verwendung und ein Fahrzeug mit einem Kühlsystem.
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Ein Kühlsystem in einem Fahrzeug dient beispielsweise zur Kühlung eines Fluids wie Kühlwasser, Motoröl oder weiterer Fluide. Um eine Fluidpumpe in dem Fahrzeug, welche für eine Erhaltung der Strömung dieses Fluids eingerichtet ist, im Betrieb möglichst zu entlasten, ist es vorteilhaft, wenn das Kühlsystem strömungsoptimiert ist, d.h. einen geringen Druckverlust aufweist. Dem stehen allerdings insbesondere bei Kühlsystemen für Fahrzeuge, eine oder mehrere Restriktionen entgegen, beispielsweise Platzbedarf und/oder eine Integration von Komponenten des Kühlsystems.
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Die
DE 10 2011 010 480 A1 zeigt eine Wasserpumpenanordnung mit einer Wasserpumpe und einem Ölkühler, der an der Wasserpumpe montiert ist, wobei die Wasserpumpe ein hinteres Gehäuse umfasst, das zumindest teilweise mindestens einen Wasserdurchgang definiert, um die Wasserpumpe fluidtechnisch mit dem Ölkühler zu verbinden.
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Die
DE 10 2006 039 681 A1 zeigt einen Hubkolben-Verbrennungsmotor in V-Bauweise mit einem zwischen den Zylinderbänken oberhalb des Kurbelgehäuses gelegenen Innen-V-Bereich und mit einer Trockensumpfschmierung, die einen Trockensumpfbehälter aufweist, wobei der Trockensumpfbehälter und ein Ölkühler im Innen-V-Bereich angeordnet sind.
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Die
JP 2011 -
213 290 A zeigt eine Kühlvorrichtung eines Hybridfahrzeugs mit einem Kühlweg, in dem ein Kühlmedium zum Kühlen des Motors und des Generators zirkuliert. In der Kühlvorrichtung des Hybridfahrzeugs umfasst der Kühlweg einen Wärmetauscher, der das Kühlmedium kühlt, ein Motorkühlteil, das das Innere des Motors kühlt, und ein Generatorkühlteil, das den Generator kühlt, wobei das Generatorkühlteil stromabwärts des Motorkühlteils und stromaufwärts des Wärmetauschers angeordnet ist.
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Die
DE 100 59 619 A1 zeigt ein Verteilerrohr für Kühlmittel bei einer Brennkraftmaschine deren Kurbelgehäuse Öffnungen und Kanäle aufweist und das Verteilerrohr innerhalb der Kanäle angeordnet wird, wobei das Verteilerrohr in eine Öffnung des Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine in einer ersten Konfiguration eingesetzt wird und nach dem Einsetzen in die Öffnung in eine zweite Konfiguration überführt wird, und wobei das Verteilerrohr in der ersten Konfiguration einen ovalen Querschnitt aufweist.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Kühlsystem und/oder einen Teil eines Kühlsystems zur Kühlung eines Fluids in einem Fahrzeug zur Verfügung zu stellen, das strömungsoptimiert ist.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Abdeckung einer Kavität eines Kühlsystems zur Kühlung eines Fluids in einem Fahrzeug.
Dabei ist die Kavität dazu eingerichtet, ein Fluid für die Kühlung einer Fahrzeugkomponente aufzunehmen. Die Kavität kann so gestaltet sein, dass sie eine vordefinierte Anforderung an die Dichtigkeit erfüllt und damit ein Fluid aufnehmen kann, das unter Druck steht. Das Kühlsystem kann als ein Kühlkreislauf gestaltet sein.
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Bei dem Fahrzeug handelt es sich beispielsweise um ein Kraftfahrzeug, wie Auto, Bus oder Lastkraftwagen, oder aber auch um ein Schienenfahrzeug, ein Schiff oder ein Luftfahrzeug, wie Helikopter oder Flugzeug. Eine zu kühlende Fahrzeugkomponente kann ein Verbrennungsmotor, ein Elektromotor, eine Komponente des Antriebsstrangs (powertrain) in einem Fahrzeug, wie z.B. ein Getriebe, und/oder eine Komponente des Infotainment-Systems, wie z.B. eine Endstufe eines Leistungsverstärkers, sein.
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Die Abdeckung kann im Wesentlichen auf der Oberseite der Kavität angeordnet sein; die Abdeckung kann auch wesentliche Teile der Kavität, z.B. zumindest Teile der Unterseite, umschließen. Die Abdeckung weist dementsprechend eine abschnittsweise plane Grundplatte auf, welche dazu eingerichtet ist, die Kavität zumindest teilweise abzudecken. Die Grundplatte kann dabei Höhenunterschiede aufweisen, die beispielsweise unter Berücksichtigung der Gestaltung der Kavität geformt wurden und/oder unter Berücksichtigung von zu integrierenden Komponenten, beispielsweise einer Fluidpumpe, eines Sensors und/oder eines Steuergeräts, insbesondere für dieses Kühlsystem.
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Die Abdeckung weist dabei mindestens eine Fluidpassage auf, welche oberhalb der Grundplatte angeordnet ist und die mit der Grundplatte verbunden ist. Dabei gibt die Anordnung der Fluidpassage oberhalb der Grundplatte der technischen Ausgestaltung der Abdeckung einen Freiheitsgrad, der in vielen Abdeckungen nicht vorhanden ist. Insbesondere wird es dadurch möglich, mindestens einen Teil des Kühlsystems so zu gestalten, dass es einen geringen Druckverlust aufweist. Die Fluidpassage kann mit der Grundplatte in einer Weise verbunden sein, dass die Abdeckung vordefinierte Anforderungen an den maximal zulässigen Druck des Kühlsystems erfüllt. Die Anforderungen können z.B. den Druckanforderungen an ein Wasserkühlsystem und/oder an einen Ölkühlerkreislauf entsprechen.
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Die Fluidpassage weist eine Vielzahl von rohrförmigen Abschnitten auf, wobei die Abschnitte einen ovalen Querschnitt aufweisen. Die Gestaltung als eine Vielzahl von rohrförmigen Abschnitten kann dazu führen, dass die rohrförmigen Abschnitte z.B. mit bogenförmigen Abschnitten verbunden sind. Der Querschnitt der Abschnitte ist ein Schnitt, welcher senkrecht zu einer Mittelachse jedes rohrförmigen Abschnitts definiert ist. Die Strömung des Fluids durch den rohrförmigen Abschnitt ist im Wesentlichen parallel zu der Mittelachse jedes rohrförmigen Abschnitts. Der Querschnitt der Abschnitte ist oval gestaltet. Der Begriff „oval“ kann dabei eine runde Gestaltung einschließen, es kann auch eine Einschnürung des Querschnitts, etwa in Form einer „8“ einschließen.
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Ein Krümmungsradius einer Innenwand in Längsrichtung der Fluidpassage ist an jeder Stelle der Fluidpassage größer oder gleich einem kleinsten Krümmungsradius des Querschnitts der Fluidpassage. Die Innenwand der Fluidpassage ist im Wesentlichen glatt. Der Krümmungsradius der Innenwand der Fluidpassage betrifft die Längsrichtung der Fluidpassage, also die Richtung parallel zu der Mittelachse jedes Abschnitts der Fluidpassage; dabei betrifft der Krümmungsradius die konkaven Teile der Fluidpassage. Der Krümmungsradius der Innenwand kann beispielsweise bei einem der rohrförmigen Abschnitte der Fluidpassage „unendlich“ sein, weil rohrförmige Abschnitte gerade sein können. Bei einem der bogenförmigen Abschnitte der Fluidpassage kann der Krümmungsradius an einem konkaven Teil der Innenwand bestimmt werden. Der Krümmungsradius des Querschnitts der Fluidpassage kann z.B. an der Breitseite des Ovals maximal sein und an der Schmalseite des Ovals minimal - und damit der kleinste Krümmungsradius - sein. Der Krümmungsradius in Längsrichtung der Fluidpassage ist also nirgends kleiner als an der Schmalseite des Querschnitt-Ovals.
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Diese Gestaltung der Abdeckung weist vorteilhafterweise einen besonders strömungsgünstigen Verlauf auf, d.h. es wird dadurch nur ein geringer Druckverlust in dem Kühlsystem verursacht. Weiterhin sind dadurch gleichmäßige Kanalbreiten in der Fluidpassage möglich. Darüber hinaus wird durch die Gestaltung als Fluidpassage oberhalb der Grundplatte weniger Kavitätsvolumen beansprucht als beispielsweise bei einer Gestaltung, bei der eine Fluidpassage als Teil der Abdeckung ausgeführt ist.
Die so ausgeführten Kanäle können eine gewisse Unabhängigkeit von der Abdeckung bzw. von einem Kühlmodul aufweisen. Ferner kann die Fluidpassage dadurch in flexibler Weise auf verschiedenen Höhen der abschnittsweise planen Grundplatte verschiedene Kavitäten abdecken. Selbst Stufen und/oder Höhensprünge können damit gleichmäßiger und/oder strömungsoptimiert - d.h. mit nur geringer Druckverlusten - über die Fluidpassagen konstruktiv bewältigt werden.
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In einer Ausführungsform weist die Fluidpassage einen Zeta-Wert von kleiner 2,0, insbesondere von kleiner 1,0, beispielsweise von kleiner 0,8, auf. Der Zeta-Wert wird auch Druckverlustbeiwert, Druckverlustkoeffizient oder Widerstandsbeiwert genannt. Durch einen Zeta-Wert der Fluidpassage in dem genannten Bereich kann der Druckverlust in dem gesamten Kühlsystem reduziert werden. Der Zeta-Wert kann beispielsweise mit Wasser oder Öl gemessen werden. Während der Messung kann das Wasser z.B. eine Viskosität von etwa 1 cSt (centi-Stokes) aufweisen, das Öl kann z.B. eine Viskosität von etwa 3 cSt aufweisen, zumindest über einen vordefinierten Temperaturbereich. Die Fluidpassage kann z.B. ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser zwischen 15 und 25, beispielsweise von 20, aufweisen. Die Fluidpassage kann z.B. eine Länge zwischen 10 und 100 cm aufweisen.
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In einer Ausführungsform weist die Grundplatte der Abdeckung mindestens eine Öffnung auf, die zur Aufnahme je eines Endes der Fluidpassage eingerichtet ist. Die mindestens eine Öffnung kann dabei an nahezu beliebigen Stellen der Grundplatte angeordnet sein. Dies ist insbesondere vorteilhaft, weil die Öffnungen in vielen Fällen Resultat einer speziellen Gestaltung des Kühlsystems sind und damit an „ungünstigen“ Stellen angeordnet sein können. Durch die hier erläuterte Gestaltung sind nun verschiedene Gestaltungen des Kühlsystems möglich, wobei das Kühlsystem dennoch strömungsgünstig gestaltet bleiben kann. Außerdem ist vorteilhafterweise die so ausgeführte Fluidpassage gleichzeitig eine fluiddichte Abdeckung der Anschlüsse.
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In einer Ausführungsform wird die Fluidpassage mittels eines Heißgas-Schweißverfahrens und/oder mittels eines Ultraschall-Schweißverfahrens mit der Grundplatte verbunden. Dadurch können Restriktionen umgangen werden, die bei anderen Schweißverfahren existieren. Beispielsweise sind bei Verwendung von Laserschweißverfahren gerade Schweißstege erforderlich; dies ist eine Restriktion, die hinderlich sein kann, aber bei den genannten Schweißverfahren entfällt. Vorteilhaft kann weiterhin sein, dass nicht - wie z.B. bei Laserschweißverfahren - ein Laser-transparentes helles Material, z.B. heller Kunststoff, erforderlich ist, sondern dass auch dunkler und sogar schwarzer Kunststoff verwendet werden kann. Dies kann auch Kostenvorteile mit sich bringen.
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In einer Ausführungsform weist die Fluidpassage einen dunklen, insbesondere einen schwarzen, Kunststoff auf oder besteht aus einem dunklen bzw. schwarzen Kunststoff. Dunkler und/oder schwarzer Kunststoff hat thermische Vorteile, z.B. bezüglich der Wärmeabstrahlung, was insbesondere bei Kühlsystem vorteilhaft ist. Darüber hinaus müssen keine besonderen Maßnahmen bezüglich einer Farbgestaltung und/oder Angleichung der Farbe getroffen werden. Insgesamt kann die Verwendung von dunklem Kunststoff die Qualität erhöhen und/oder die Kosten reduzieren.
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In einer Ausführungsform weist die Abdeckung eine Öffnung auf, die zur Aufnahme eines Pumpensystems eingerichtet ist. Außerdem oder stattdessen weist die Abdeckung eine Öffnung auf, die zur Integration eines thermischen Aktors eingerichtet ist. Damit wird eine Gestaltungsfreiheit ausgenutzt, welche durch die erläuterte Ausgestaltung der Abdeckung möglich ist. Es sind also spezifische Öffnungen möglich, welche die Integration von Komponenten des Kühlsystems vereinfachen. Beispiele können ein Pumpensystem sein, das in einer Ansaugkavität integriert ist, z.B. inklusive einem thermischen Bypasspfad, und/oder die Möglichkeit der Anbindung von Sensoren. Dies kann vorteilhafterweise nur zu einer Reduzierung der Kosten des Kühlsystems führen, und weiterhin kann dies den Einbau des Kühlsystems vereinfachen, z.B. weil die Anschlussreihenfolge weniger restriktiv sein kann.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Kühlsystem zur Kühlung eines Fluids in einem Fahrzeug, wobei das Kühlsystem
eine Abdeckung aufweist, wie es oben und/oder im Folgenden beschrieben ist, und eine Bodenwanne, die dazu eingerichtet ist, zusammen mit der Abdeckung ein abgedichtetes und abgeschottetes Kanalführungssystem zu bilden.
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In einer Ausführungsform ist das Kühlsystem dazu eingerichtet, im Betrieb für einen Druck von mehr als 2 bar, insbesondere von mehr als 5 bar fluiddicht zu sein.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer Abdeckung und/oder ein Kühlsystem, wie es oben und/oder im Folgenden beschrieben ist.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Verwendung einer Abdeckung wie oben und/oder im Folgenden beschrieben zur Abdeckung eines gesteuerten Kühlölkreislaufes eines Fahrzeugs.
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Zur weiteren Verdeutlichung wird die Erfindung anhand von in den Figuren abgebildeten Ausführungsformen beschrieben. Diese Ausführungsformen sind nur als Beispiel, nicht aber als Einschränkung zu verstehen.
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Dabei zeigt:
- 1: eine zumindest teilweise schematische Darstellung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 2: eine zumindest teilweise schematische Darstellung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der Fluidpassagen entfernt wurden.
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1 zeigt eine zumindest teilweise schematische Darstellung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dabei ist eine Abdeckung 10 einer Kavität 12 eines Kühlsystems gezeigt, wobei Teile der Einbettung der Abdeckung 10 in deren Umgebung innerhalb eines Fahrzeugs dargestellt sind. Die Kavität 12 ist unterhalb der Abdeckung 10 angeordnet. Die Umgebung kann beispielsweise in einem Motorraum angeordnet sein. Das Kühlsystem kann z.B. ein Kühlölkreislauf oder ein Teil eines Kühlölkreislaufes sein. Die Abdeckung 10 weist eine abschnittsweise plane Grundplatte 15 auf, welche die Kavität 12 zumindest teilweise abdeckt. Weiterhin sind Fluidpassagen 21 und 22 dargestellt, welche oberhalb der Grundplatte 15 angeordnet sind und die mit der Grundplatte 15 verbunden sind. Jede der Fluidpassagen 21 und 22 weist eine Vielzahl von rohrförmigen Abschnitten 25 auf, wobei jeder der Abschnitte 25 einen ovalen Querschnitt aufweist. Dabei ist die Kanalbreite der Fluidpassagen 21 und 22 im Wesentlichen gleich. Die Wanddicke der Fluidpassagen 21 und 22 ist im Wesentlichen gleich. Daher wird deutlich, dass bei jeder der Fluidpassagen 21 und 22 ein Krümmungsradius einer Innenwand in Längsrichtung der Fluidpassage 21, 22 an jeder Stelle der Fluidpassage 21, 22 größer oder gleich einem Krümmungsradius des Querschnitts der Fluidpassage 21, 22 ist. Dadurch wird der Strömungswiderstand eines Kühlsystems, in welches diese Abdeckung 10 integriert ist, deutlich reduziert. Ferner weist die Abdeckung 10 eine Öffnung 17 auf, die zur Aufnahme eines Pumpensystems eingerichtet ist.
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2 zeigt eine zumindest teilweise schematische Darstellung einer Ausführungsform der Abdeckung 10 der vorliegenden Erfindung, bei der die Fluidpassagen siehe 1 entfernt wurden. Dadurch sind deutlich die Öffnungen 16 in der Grundplatte 15 der Abdeckung 10 erkennbar, welche zur Aufnahme je eines Endes der Fluidpassage 21, 22 eingerichtet sind. In der gezeigten Ausführungsform sind dabei drei Öffnungen 16 gezeigt. Damit kann beispielsweise ein Kühlsystem mit einem Bypass-Zweig realisiert sein. Weiterhin ist eine Öffnung 17 gezeigt, die zur Aufnahme eines Pumpensystems eingerichtet ist. Ferner eine Öffnung 18 aufweist, die zur Integration eines thermischen Aktors eingerichtet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Abdeckung
- 12
- Kavität
- 15
- Grundplatte
- 16, 17, 18
- Öffnungen
- 21, 22
- Fluidpassagen
- 25
- rohrförmige Abschnitte
