DE102019133848A1

DE102019133848A1 - Motorkühlungsbaugruppe

Info

Publication number: DE102019133848A1
Application number: DE102019133848.4A
Authority: DE
Inventors: David Brian Glickman; Sean Terence Coghlan; Darshan Arun Nayak
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2018-12-11
Filing date: 2019-12-10
Publication date: 2020-06-18
Also published as: CN111301153A; US20200182563A1; US10982914B2

Abstract

Es sind Verfahren und Systeme für eine Kühlmodulbaugruppe für ein Fahrzeug vorgesehen. In einem Beispiel umfasst die Kühlmodulbaugruppe einen ersten Satz Rippen, die in einem Kreis angeordnet und so konfiguriert sind, dass sie eine erste Flüssigkeit durch einen ersten sinusförmigen, kontinuierlichen inneren Kanal strömen lassen, und einen zweiten Satz Rippen, die ebenfalls in einem Kreis angeordnet und so konfiguriert sind, dass sie eine zweite Flüssigkeit durch einen zweiten sinusförmigen, kontinuierlichen inneren Kanal strömen lassen. Der zweite Satz Rippen teilt eine gemeinsame Ebene mit dem ersten Satz Rippen und ist konzentrisch um den ersten Satz Rippen angeordnet.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen eine Kühlmodulbaugruppe für ein Fahrzeug.
Stand der Technik
Eine ständige Nachfrage nach Verbesserungen des Kraftstoffverbrauchs und einer Reduzierung von Emissionen hat den Automobilmarkt dazu veranlasst, der Produktion von leichten und kompakten Fahrzeugen Vorrang einzuräumen. Während Fortschritte bei der Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und der Freisetzung unerwünschter Verbrennungsprodukte erzielt wurden, stellt der Einbau von Fahrzeugkomponenten in einem kleineren Raumangebot die Automobilhersteller vor neue Herausforderungen. Insbesondere kann die Geometrie einer Fahrzeugfront von einem Volumen abhängen, das von sperrigen und schweren Bauteilen wie einem Kühlsystem, Kühlern, aktiven Kühlergrillklappen (AGS), einer Klimaanlage, Zusatzkühlern und unterstützenden Bauteilen, wie etwa Halterungen und Polster, eingenommen wird.
Motorkühlsysteme umfassen in der Regel mindestens einen Kühler und einen Kondensator, wobei der Kühler mit einer Fahrzeugfront gekoppelt und konfiguriert ist, um Kühlmittel zu einem Motorblock zu strömen, und wobei der Kondensator auch mit der Fahrzeugfront gekoppelt und konfiguriert ist, um Kühlmittel zu einem Klimaanlagenverdampfer zu strömen. Der Kühler und der Kondensator können ebene, rechteckige Strukturen aufweisen, die senkrecht zur Luftströmung angeordnet (z. B. Luftstaudruck) in der Fahrzeugfront und in horizontaler Richtung gestapelt sind, um eine einfachere Anordnung zu ermöglichen. Sowohl der Kühler als auch der Kondensator können auf einen Flüssigkeit-Luft-Wärmeaustausch zurückgreifen, um den Motorblock bzw. einen Innenraum des Fahrzeugs zu kühlen. Die Wärmeübertragung von dem Kältemittel und von dem Kühlmittel zu der Luft kann durch Verwenden eines Kühllüfters verbessert werden, um den Luftstrom über die Oberflächen des Kühlers und des Kondensators zu erhöhen. Bestimmte Bereiche des rechteckigen Kühlers und Kondensators, wie beispielsweise die Ecken, befinden sich möglicherweise nicht innerhalb eines Kreislaufs des Kühlgebläses und verlieren daher möglicherweise Wärme mit verringerter Geschwindigkeit.
Darüber hinaus führt eine Anordnung des Kühlers hinter dem Kondensator in dem Weg der Stauluft zu einer Erwärmung der Luft durch den Kondensator, bevor die Luft mit dem Kühler in Kontakt kommt. In einigen Beispielen können Hilfskühler, wie ein Ladeluftkühler, ein Ölkühler, ein Getriebeflüssigkeitskühler usw., zwischen dem Kondensator und dem Kühler anogeordnet sein, wodurch ein Temperaturunterschied zwischen der zu dem Kühler strömenden Luft und den Kühlmittelkanälen des Kühlers weiter verringert und eine Kühlleistung des Kühlers herabgesetzt werden. Um einen ineffizienten Wärmeaustausch am Kühler zu kompensieren, kann die Kühlergröße vergrößert werden, um eine verfügbare Oberfläche des Kühlers für einen Querstromwärmeaustausch zu vergrößern, was zu weiteren Schwierigkeiten bei der Installation sowohl des vergrößerten Kühlers als auch des Kondensators auf engstem Raum führt.
Versuche, eine ineffiziente Kühlung aufgrund einer Geometrie und Anordnung der Kühlmodulbaugruppe zu beheben, umfassen die Konfiguration eines Wärmetauschers mit kreisförmiger Geometrie. Ein beispielhafter Ansatz wird von Kawahira in US 4,510,991 gezeigt. Darin kann ein Wärmetauscher, wie etwa ein Kühler oder Kondensator, eine Vielzahl von konzentrisch angeordneten, kreisförmige Flachrohren aufweisen, wobei die Rohre mit Kanälen für den Kühlmittelstrom dadurch versehen sind. Die konzentrischen, kreisförmigen Flachrohre sind koaxial angeordnet und äquidistant voneinander entfernt, wobei jedes der kreisförmigen Flachrohre mit Kühlmitteleinlässen versehen ist. In den Zwischenräumen zwischen den kreisförmigen Flachrohren sind Wellrippen angeordnet. Alternativ kann ein einzelnes Flachrohr spiralförmig gewickelt sein, um einen ähnlich kreisförmigen Wärmetauscher mit Wellrippen zu bilden, die zwischen benachbarten Abschnitten des Flachrohres angeordnet sind. Das Flachrohr hat einen einzigen Kühlmitteleinlass, um dem Wärmetauscher Kühlmittel zuzuführen. Die kreisförmige Struktur beseitigt somit ineffizient gekühlte Ecken des Wärmetauschers und ein von einem Kühllüfter eingenommener Raum kann weiter verringert werden, indem eine Drehwelle oder ein Motor des Lüfters in eine zentrale Öffnung des kreisförmigen Wärmetauschers eingesetzt werden.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch mögliche Probleme bei derartigen Systemen erkannt. Beispielsweise erwärmt eine Anordnung des Kondensators vor dem Kühler die zum Kühler strömende Luft, während die kreisförmige Geometrie Bereiche beseitigt, die von dem Kühlerlüfter nicht erreicht werden. Darüber hinaus weist die konzentrische oder spiralförmige Geometrie des Flachrohres/der Flachrohre des kreisförmigen Wärmetauschers möglicherweise keine ausreichende Zugfestigkeit auf, um einem Aufprall infolge des Schließens einer Fahrzeugmotorhaube standzuhalten. Die Motorhaube kann im geschlossenen Zustand einen oberen Teil des Wärmetauschers berühren und bei Schwerlastfahrzeugen, wie Lastkraftwagen mit großen und schweren Motorhauben, kann das Schließen der Motorhaube den Wärmetauscher zusammendrücken und beschädigen. Infolgedessen sind unter Umständen häufige Reparaturen und/oder ein Austausch des Wärmetauschers erforderlich.
Kurzdarstellung
In einem Beispiel können die vorstehend beschriebenen Probleme durch ein Verfahren für ein integriertes Kühlsystem gelöst werden, das einen Rahmen mit einer oberen Halterung, einer unteren Halterung, einem Innenrand und einem Außenrand sowie einen ersten durchgehenden Kanal umfasst, der als eine erste Mäanderlinie mit dem Rahmen verbunden ist, die einen ersten Radius aufweist und eine erste Flüssigkeit zirkuliert, sowie einen zweiten durchgehenden Kanal, der mit dem Rahmen als eine zweite Mäanderlinie verbunden ist, die einen zweiten, größeren Radius aufweist, wobei der zweite Kanal eine zweites Flüssigkeit zirkuliert und komplanar mit dem zweiten Kanal angeordnet ist. Auf diese Weise erhalten sowohl der Kondensator als auch der Kühler eine maximale Kühlung durch Kontakt mit Stauluft, während sie an eine Struktur mit hoher Tragfähigkeit gekoppelt sind.
Beispielsweise können der Kühler, der aus einem ersten Kühlkanal gebildet ist, und der Kondensator, der aus einem zweiten Kühlkanal gebildet ist, zusammen eine kreisförmige Kühlmodulbaugruppe bereitstellen, wobei der Kondensator konzentrisch um den Kühler ist und beide Komponenten eine gemeinsame Ebene teilen. Die Kühlmodulbaugruppe kann Stauluft über die Ebene des Kühlpakets in einer Richtung erhalten, die senkrecht zu der Ebene steht, so dass der Kühler mit Luft gekühlt werden kann, die dem Kondensator zuvor keine Wärme entzogen hat. Ein haltbarer Rahmen mit hoher Zugfestigkeit kann in der Kühlmodulbaugruppe enthalten sein, wobei die auf die Kühlmodulbaugruppe über radiale Speichen des Rahmens ausgeübten Kräfte verteilt werden und die von Kühler und Kondensator ausgeübten Stöße verringert werden. Durch Konfigurieren des Kühlpakets mit dem Kondensator, der den Kühler in Umfangsrichtung umgibt, kann ein Platzbedarf reduziert werden, die von dem Kühlpaket in der Fahrzeugfront eingenommen wird.
Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt wird, um eine vereinfachte Form einer Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung genauer beschrieben sind. Sie soll wichtige oder maßgebliche Merkmale des beanspruchten Gegenstandes nicht feststellen, dessen Umfang einzig durch die Ansprüche im Anschluss an die ausführliche Beschreibung definiert ist. Zudem ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, welche die vorstehenden oder in jedwedem Teil dieser Offenbarung angemerkten Nachteile beheben.
Figurenliste

1 zeigt ein schematisches Diagramm eines Beispiels für ein Fahrzeug mit einem zugeordneten Kühlsystem.
2 zeigt eine perspektivische Vorderansicht einer beispielhaften Kühlmodulbaugruppe, die in dem Fahrzeug enthalten sein kann.
3 zeigt eine perspektivische Rückansicht der Kühlmodulbaugruppe.
4 zeigt eine Rückansicht der Kühlmodulbaugruppe.
5 zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnittes einer Rippe der Kühlmodulbaugruppe.
6 zeigt eine Profilansicht der Kühlmodulbaugruppe.
7 zeigt eine perspektivische Ansicht von Komponenten einer Fahrzeugfront, einschließlich der Kühlmodulbaugruppe.
8 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Kühlkanals der Kühlmodulbaugruppe.

Die 2-8 sind ungefähr maßstabsgetreu dargestellt.
Ausführliche Beschreibung
Die nachstehende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren für ein Kühlsystem für ein Fahrzeug. Das Fahrzeug kann eine Reihe von Frontkomponenten enthalten, wie in 1 gezeigt, einschließlich einer Kühlmodulbaugruppe (CMA) als ein Kühlsystem sowohl für einen Motor des Fahrzeugs als auch für einen Fahrgastraum. Die CMA kann eine kreisförmige Geometrie aufweisen, wobei sich ein Kühler und ein Kondensator eine gemeinsame Ebene teilen, wie in einer perspektivischen Vorderansicht der CMA in 2 gezeigt. Ein Lüfter kann an eine Rückseite der CMA gekoppelt sein, wie in einer perspektivischen Rückansicht der CMA in 3 gezeigt, um Luft durch die CMA zu ziehen und die Flüssigkeit-Luft-Kühlung zu fördern. Eine direkte Rückansicht ist in 4 gezeigt und zeigt die Verteilung einer auf die CMA einwirkenden Last durch einen Rahmen der CMA. Der Kühler und der Kondensator können aus Hohlrippen gebildet sein, die in einem radialen Muster in der Kühlmodulbaugruppe angeordnet sind, die mit Kanälen zum Strömen von Flüssigkeiten, wie etwa dem Kühlmittel oder dem Kältemittel, versehen sind. Ein Querschnitt einer der Rippen ist in einer schematischen Veranschaulichung in 5 dargestellt. Eine vergrößerte Ansicht der Rippen ist in 8 gezeigt und zeigt senkrecht angeordnete Flügel entlang der Oberflächen der Rippen. Durch Anpassen der Kühlmodulbaugruppe mit Hohlrippen und Anordnen des Kühlers und des Kondensators entlang der gemeinsamen Ebene kann ein Platzbedarf der Kühlmodulbaugruppe im Vergleich zu einer herkömmlichen Anordnung, bei der Kühler und Kondensator vor einem Motor des Fahrzeugs in der Fahrzeugfront gestapelt sind, verringert werden. Eine Profilansicht der Kühlmodulbaugruppe ist in 6 dargestellt, um eine Grundfläche einer Kühlmodulbaugruppe zu veranschaulichen. Die Kühlmodulbaugruppe ist zudem in 7 relativ zu anderen Fahrzeugfrontkomponenten dargestellt, wie etwa verschiedene Tragstrukturen.
Die 1-8 zeigen beispielhafte Auslegungen mit einer relativen Anordnung der verschiedenen Komponenten. Wenn (sich) derartige Elemente laut Darstellung direkt berühren oder direkt aneinander gekoppelt sind, dann können derartige Elemente wenigstens in einem Beispiel als sich direkt berührend bzw. direkt gekoppelt bezeichnet werden. Gleichermaßen können Elemente, die laut Darstellung aneinander anliegen oder angrenzen, wenigstens in einem Beispiel aneinander anliegen bzw. angrenzen. Als ein Beispiel können Komponenten, die in flächenteilendem Kontakt zueinander liegen, als in flächenteilendem Kontakt bezeichnet werden. In einem anderen Beispiel können Elemente, die mit nur einer Lücke und keinen anderen Komponenten dazwischen voneinander getrennt angeordnet sind, in wenigstens einem Beispiel als solche bezeichnet werden. In einem anderen Beispiel können Elemente, die laut Darstellung über-/untereinander, an gegenüberliegenden Seiten voneinander oder links/rechts voneinander angeordnet sind, in Relation zueinander als solche bezeichnet werden. Zudem kann, wie in den Figuren gezeigt, ein oberstes Element oder ein oberster Punkt eines Elementes in wenigstens einem Beispiel als „Oberteil“ der Komponente und kann ein unterstes Element oder ein unterster Punkt des Elementes als „Unterteil“ der Komponente bezeichnet werden. Im vorliegenden Zusammenhang kann sich Oberteil/Unterteil, obere(r/s)/untere(r/s), über/unter auf eine vertikale Achse der Figuren beziehen und verwendet werden, um die Anordnung von Elementen der Figuren in Relation zueinander zu beschreiben. Somit sind in einem Beispiel Elemente, die sich laut Darstellung über anderen Elementen befinden, vertikal über den anderen Elementen angeordnet. In einem anderen Beispiel können Formen der Elemente, die in den Figuren abgebildet sind, als diese Formen (z. B. kreisförmig, gerade, eben, gekrümmt, abgerundet, abgeschrägt, abgewinkelt oder dergleichen) aufweisend bezeichnet werden. Zudem können Elemente, die sich laut Darstellung schneiden, wenigstens in einem Beispiel als sich schneidende Elemente oder sich schneidend bezeichnet werden. Darüber hinaus kann ein Element, das in einem anderen Element oder außerhalb eines anderen Elementes dargestellt ist, in einem Beispiel als solches bezeichnet werden.
1 ist eine schematische Abbildung einer beispielhaften Ausführungsform eines Fahrzeugkühlsystems 100 in einem Fahrzeug 102. Das Fahrzeug 102 weist Antriebsräder 106, eine Fahrgastzelle 104 und einen Motorraum 103 auf. In dem Motorraum 103 können verschiedene Motorraumkomponenten unter der Motorhaube (nicht gezeigt) des Fahrzeugs 102 untergebracht sein. Beispielsweise kann in dem Motorraum 103 der Verbrennungsmotor 10 untergebracht sein. Der Verbrennungsmotor 10 weist eine Brennkammer auf, die über einen Ansaugkanal 44 Ansaugluft aufnehmen und über den Auslasskanal 48 Verbrennungsgase abgeben kann. In einem Beispiel kann der Ansaugkanal 44 als Staulufteinlass ausgelegt sein, wobei der dynamische Druck, der durch das Bewegen des Fahrzeugs 102 erzeugt wird, verwendet werden kann, um einen statischen Luftdruck im Inneren des Ansaugkrümmers des Verbrennungsmotors zu erhöhen. Demnach könnte dies einen größeren Luftmassenstrom durch den Motor ermöglichen, wodurch die Motorleistung erhöht wird. Das Fahrzeug 102 kann laut Veranschaulichung und Beschreibung in der vorliegenden Schrift unter anderem ein Straßenfahrzeug sein. Wenngleich die beispielhaften Anwendungen des Motors 10 unter Bezugnahme auf ein Fahrzeug 102 beschrieben sind, versteht es sich, dass verschiedene Arten von Motoren und Fahrzeugantriebssystemen verwendet werden können, einschließlich Personenkraftwagen, LKW usw.
In einigen Beispielen kann das Fahrzeug 102 ein Hybridelektrofahrzeug (hybrid electric vehicle - HEV) mit mehreren Drehmomentquellen sein, die einem oder mehreren Rädern 106 zur Verfügung stehen. In anderen Beispielen ist das Fahrzeug 102 ein herkömmliches Fahrzeug mit nur einem Motor oder ein Elektrofahrzeug mit (nur einer) elektrischen Maschine(n). Bei dem gezeigten Beispiel umfasst das Fahrzeug 102 den Motor 10 und eine elektrische Maschine 52. Bei der elektrischen Maschine 52 kann es sich um einen Motor oder einen Motor/Generator handeln. Eine Kurbelwelle (nicht gezeigt) des Motors 10 und die elektrische Maschine 52 sind über ein Getriebe 54 mit den Fahrzeugrädern 106 verbunden, wenn eine oder mehrere Kupplungen 56 eingekuppelt sind. In dem dargestellten Beispiel ist eine erste Kupplung 56 zwischen dem Motor 10 (z. B. zwischen der Kurbelwelle des Motors 10) und der elektrischen Maschine 52 vorgesehen und ist eine zweite Kupplung 56 zwischen der elektrischen Maschine 52 und dem Getriebe 54 vorgesehen. Eine Steuerung 12 kann ein Signal an einen Aktor jeder Kupplung 56 senden, um die Kupplung einzukuppeln oder auszukuppeln, um so die Kurbelwelle mit bzw. von der elektrischen Maschine 52 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder zu trennen und/oder um die elektrische Maschine 52 mit bzw. von dem Getriebe 54 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder zu trennen. Bei dem Getriebe 54 kann es sich um ein Schaltgetriebe, ein Planetenradsystem oder eine andere Getriebeart handeln.
Der Antriebsstrang kann verschiedenartig konfiguriert sein, darunter als ein Parallel-, Reihen- oder Reihen-Parallel-Hybridfahrzeug. In Ausführungsformen als Elektrofahrzeug kann eine Systembatterie 58 eine Traktionsbatterie sein, die der elektrischen Maschine 52 elektrische Leistung zuführt, um den Fahrzeugrädern 106 Drehmoment bereitzustellen. In einigen Ausführungsformen kann die elektrische Maschine 52 zudem als ein Generator betrieben werden, um beispielsweise während eines Bremsvorgangs elektrische Leistung zum Laden der Systembatterie 58 bereitzustellen. Es versteht sich, dass die Systembatterie 58 in anderen Ausführungsformen, einschließlich Ausführungsformen als Nicht-Elektrofahrzeug, eine typische Anlasser-, Licht- und Zündungsbatterie (starting, lighting, ignition battery - SLI-Batterie) sein kann, die an eine Lichtmaschine 72 gekoppelt ist.
Die Lichtmaschine 72 kann konfiguriert sein, die Systembatterie 58 unter Verwendung von Motordrehmoment über die Kurbelwelle bei laufendem Motor zu laden. Zusätzlich kann die Lichtmaschine 72 ein oder mehrere elektrische Systeme des Motors, wie etwa ein oder mehrere Hilfssysteme, zu denen ein Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungs-(HLK-)System, Fahrzeugbeleuchtung, ein bordeigenes Unterhaltungssystem und andere Hilfssysteme gehören können, auf Grundlage ihrer entsprechenden elektrischen Bedarfe mit Leistung versorgen. In einem Beispiel kann ein an der Lichtmaschine entnommener Strom auf Grundlage von jedem von einem Kabinenkühlbedarf des Fahrzeugführers, einer Batterieladeanforderung, Bedarfen von anderen Hilfsfahrzeugsystemen und Motordrehmoment kontinuierlich variieren. Ein Spannungsregler kann an die Lichtmaschine 72 gekoppelt sein, um die Leistungsausgabe der Lichtmaschine auf Grundlage von Systemnutzungsanforderungen, einschließlich Hilfssystembedarfen, zu regulieren.
Das Motorhaubenfach 103 kann zudem ein Kühlsystem 100 umfassen, das eine Kühlmodulbaugruppe (CMA) 110 mit einem integrierten Kühler 80 und einem Kondensator 88 umfasst. Die CMA 110 kann als eine einzelne Einheit konfiguriert sein, die sowohl den Kühler 80 als auch den Kondensator 88 in einer kontinuierlichen einheitlichen Struktur enthält. Der Kühler 80 und der Kondensator 88 können beide innerhalb eines äußeren Rahmens oder Polsters der CMA 110 angeordnet sein, wodurch ein kreisförmiger Bereich der CMA 110 gebildet wird. Der Kühler 80 kann innerhalb des Kondensators 88 und konzentrisch zu diesem sein, wobei beide Komponenten eine gemeinsame Ebene teilen und komplanar angeordnet sind. Beispielsweise kann der Kühler 80 einen inneren Ring von Kühlrippen bilden und der Kondensator 88 kann einen äußeren Ring von Kühlrippen bilden, wobei sowohl der Kühler 80 als auch der Kondensator 88 innerhalb einer vertikalen Ebene spiralförmig sind. Weitere Einzelheiten der CMA 110 werden unter Bezugnahme auf die 2 bis 8 unten bereitgestellt.
Das Kühlsystem 100 zirkuliert Kühlmittel durch den Verbrennungsmotor 10, um Abwärme aufzunehmen, und verteilt das erwärmte Kühlmittel über Kühlmittelleitungen 82 bzw. 84 auf den Kühler 80 und/oder einen Heater-Core 55. In einem Beispiel kann das Kühlsystem 100, wie abgebildet, an den Motor 10 gekoppelt sein und Motorkühlmittel von dem Motor 10 über eine motorgetriebene Wasserpumpe 86 zu dem Kühler 80 und über die Kühlmittelleitung 82 zurück zu dem Motor 10 zirkulieren lassen. Die motorgetriebene Wasserpumpe 86 kann über den Frontend-Nebenaggregatantrieb (front end accessory drive - FEAD) 36 an den Motor gekoppelt sein und proportional zu der Motordrehzahl über einen Riemen, eine Kette usw. gedreht werden. Konkret kann die motorgetriebene Pumpe 86 Kühlmittel durch Kanäle in dem Motorblock, -kopf usw. zirkulieren lassen, um Motorwärme zu absorbieren, die dann über einen Kühler 80 an die Umgebungsluft übertragen wird. In einem Beispiel, in dem die motorgetriebene Wasserpumpe 86 eine Kreiselpumpe ist, kann der durch die Pumpe erzeugte Druck (und der resultierende Strom) proportional zu der Kurbelwellendrehzahl sein, die in dem Beispiel aus 1 direkt proportional zu der Motordrehzahl sein kann. Die Temperatur des Kühlmittels kann durch ein Thermostatventil 38 reguliert werden, das sich in der Kühlleitung 82 befindet und geschlossen gehalten werden kann, bis das Kühlmittel eine Schwellentemperatur erreicht.
Kühlmittel kann, wie vorstehend beschrieben, durch die Kühlmittelleitung 82 und/oder durch die Kühlmittelleitung 84 zu dem Heater-Core 55 strömen, wo die Wärme auf die Fahrgastzelle 104 übertragen werden kann, bevor das Kühlmittel zu dem Motor 10 zurückströmt. Das Kühlmittel kann zusätzlich eine Kühlmittelleitung 81 und eine oder mehrere von der elektrischen Maschine (z. B. Motor) 52 und der Systembatterie 58 durchströmen, um Wärme von der einen oder den mehreren von der elektrischen Maschine 52 und der Systembatterie 58 zu absorbieren, insbesondere, wenn das Fahrzeug 102 ein HEV oder ein Elektrofahrzeug ist. In einigen Beispielen kann die motorgetriebene Pumpe 86 betrieben werden, um das Kühlmittel durch jede der Kühlmittelleitungen 81, 82 und 84 zirkulieren zu lassen.
Der Kondensator 88 ist zudem mit einer Klimaanlage gekoppelt, die einen Verdichter 87, einen Lufttrockner 83, ein Expansionsventil 89 und einen Verdampfer 85 umfasst, der an ein Gebläse (nicht gezeigt) gekoppelt ist. Der Verdichter 87 kann über den FEAD 36 und eine elektromagnetische Kupplung 76 (auch als Verdichterkupplung 76 bekannt) an den Motor 10 gekoppelt sein, wodurch der Verdichter auf Grundlage dessen, wann die Klimaanlage eingeschaltet und ausgeschaltet wird, in den Motor einkuppeln oder aus diesem auskuppeln kann. Der Verdichter 87 kann mit Druck beaufschlagtes Kältemittel zu dem Kondensator 88 pumpen, der an der Vorderseite des Fahrzeugs montiert ist. Der Kondensator 88 kann durch den Kühllüfter 91 gekühlt werden, wodurch das Kältemittel gekühlt wird, während es hindurchströmt. Das Hochdruckkältemittel, das aus dem Kondensator 88 ausströmt, kann den Lufttrockner 83 durchströmen, wo jegliche Feuchtigkeit in dem Kältemittel durch Verwenden von Trockenmitteln entfernt werden kann. Das Expansionsventil 89 kann dann den Druck des Kältemittels herabsetzen und ermöglichen, dass es sich ausdehnt, bevor es in den Verdampfer 85 einströmt, wo es in Gasform verdampft werden kann, wenn die Fahrgastzelle 104 gekühlt wird. Der Verdampfer 85 kann an einen Gebläselüfter gekoppelt sein, der durch einen Motor (nicht gezeigt) betrieben wird, der durch die Systemspannung angesteuert werden kann.
Ein oder mehrere Gebläse (nicht gezeigt) und Kühllüfter können in dem Kühlsystem 100 enthalten sein, um Luftstromunterstützung bereitzustellen und einen Kühlluftstrom durch die Motorraumkomponenten zu erhöhen. Beispielsweise kann der Kühllüfter 91, der an die CMA 110 gekoppelt ist, betrieben werden, um kühlende Luftstromunterstützung durch den Kühler 80 bereitzustellen, wenn sich das Fahrzeug bewegt und der Motor läuft. Der Kühllüfter 91 kann hinter der CMA 110 gekoppelt sein (bei Blickrichtung von einem Kühlergrill 112 in Richtung Motor 10). In einem Beispiel kann der Kühllüfter 91 als ein flügelloser Kühllüfter konfiguriert sein. Das heißt, der Kühllüfter kann so konfiguriert sein, dass er einen Luftstrom ohne die Verwendung von Flügeln oder Leitschaufeln abgibt, wodurch ein Luftstromausgangsbereich erzeugt wird, in dem keine Flügel oder Leitschaufeln vorhanden sind. Der Kühllüfter 91 kann einen Kühlluftstrom durch eine Öffnung an der Fahrzeugfront 102 in den Motorraum 103 saugen, beispielsweise durch den Kühlergrill 112. Ein derartiger Kühlluftstrom kann dann von dem Kühler 80, dem Kondensator 88 und anderen Motorraumkomponenten (z. B. Kraftstoffsystemkomponenten, Batterien usw.) verwendet werden, um den Motor und/oder das Getriebe kühl zu halten. Zudem kann der Luftstrom verwendet werden, um Wärme von einer Klimaanlage des Fahrzeugs abzuführen, an die der Kondensator 88 gekoppelt ist. Zudem kann der Luftstrom verwendet werden, um die Leistung eines mit einem Turbolader oder Kompressor aufgeladenen Motors zu verbessern, der mit Zwischenkühlern ausgestattet ist, die die Temperatur der Luft verringern, die in den Ansaugkrümmer des Motors einströmt. Wenngleich diese Ausführungsform einen Kühllüfter zeigt, können bei anderen Beispielen mehrere Kühllüfter verwendet werden.
Der Kühllüfter 91 kann an einen batteriegetriebenen Motor 93 gekoppelt sein. Der Motor 93 kann unter Verwendung von Energie angetrieben werden, die von der Systembatterie 58 entnommen wird. In einem Beispiel kann die Systembatterie 58 unter Verwendung von elektrischer Energie geladen werden, die während des Motorbetriebs über die Lichtmaschine 72 erzeugt wird. Beispielsweise kann während des Motorbetriebs ein von dem Motor erzeugtes Drehmoment (das über das hinausgeht, was für den Fahrzeugantrieb erforderlich ist) entlang einer Antriebswelle (nicht gezeigt) zu der Lichtmaschine 72 übertragen werden, das dann von der Lichtmaschine 72 zum Erzeugen von elektrischem Strom verwendet werden kann, der in einer elektrischen Energiespeichervorrichtung gespeichert werden kann, wie etwa die Systembatterie 58. Die Systembatterie 58 kann dann zum Aktivieren des batteriegetriebenen (z. B. elektrischen) Lüftermotors 93 verwendet werden. In weiteren Ausführungsformen kann der Kühllüfter durch das Aktivieren eines an den Kühllüfter 91 gekoppelten Elektromotors mit variabler Drehzahl betrieben werden. In noch weiteren Beispielen kann der Kühllüfter 91 über eine Kupplung (nicht gezeigt) mechanisch an den Motor 10 gekoppelt sein und das Betreiben des Kühllüfters kann ein mechanisches Antreiben einer Drehung auf Grundlage einer Motordrehausgabe über die Kupplung umfassen.
Die Systemspannung aus der Systembatterie 58 kann zudem verwendet werden, um andere Fahrzeugkomponenten, wie etwa ein Unterhaltungssystem (Radio, Lautsprecher usw.), elektrische Heizgeräte, Motoren für Windschutzscheibenwischer, eine Heckscheibenheizung sowie Scheinwerfer, zu betreiben.
1 zeigt ein weiteres Steuersystem 14. Das Steuersystem 14 kann kommunikativ an verschiedene Komponenten des Motors 10 gekoppelt sein, um die in der vorliegenden Schrift beschriebenen Steuerroutinen und -handlungen auszuführen. Beispielsweise kann das Steuersystem 14, wie in 1 gezeigt, eine Steuerung 12 umfassen. Die Steuerung 12 kann ein Mikrocomputer sein, der eine Mikroprozessoreinheit, Eingangs-/Ausgangsanschlüsse, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, Direktzugriffsspeicher, Keep-Alive-Speicher und einen Datenbus umfasst. Wie abgebildet, kann die Steuerung 12 Eingaben von einer Vielzahl von Sensoren 16 empfangen, zu denen Benutzereingaben und/oder Sensoren (wie etwa Getriebegangposition, Gaspedaleingabe, Bremseingabe, Getriebewählhebelposition, Fahrzeuggeschwindigkeit, Motordrehzahl, Umgebungstemperatur, Ansauglufttemperatur usw.), Kühlsystemsensoren (wie etwa Kühlmitteltemperatur, Lüfterdrehzahl, Fahrgastzellentemperatur, Umgebungsluftfeuchtigkeit usw.) und andere (wie etwa Hall-Effekt-Stromsensoren von der Lichtmaschine und der Batterie, ein Systemspannungsregler usw.) gehören können. Zudem kann die Steuerung 12 mit verschiedenen Aktoren 18 kommunizieren, zu denen Motoraktoren (wie etwa Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, eine elektronisch gesteuerte Ansaugluftdrosselklappe, Zündkerzen usw.), Kühlsystemaktoren (wie etwa Motoraktoren, Motorschaltungsrelais usw.) und andere gehören können. Als Beispiel, kann die Steuerung 12 ein Signal an einen Aktuator der Kupplung 56 senden, um die Kupplung einzurücken oder auszurücken, um die Kurbelwelle des Motors 10 mit bzw. von dem Getriebe 54 und den damit verbundenen Bauteilen zu verbinden oder zu trennen. In einigen Beispielen kann das Speichermedium mit computerlesbaren Daten programmiert sein, die Anweisungen darstellen, die von dem Prozessor zur Durchführung der nachstehend beschriebenen Verfahren ausführbar sind, sowie mit anderen Varianten, die erwartet, aber nicht speziell aufgeführt sind.
Die Steuerung 12 kann den Betrieb des Kühllüfters 91 auf Grundlage von Fahrzeugkühlbedarfen, Fahrzeugbetriebsbedingungen und in Koordination mit dem Motorbetrieb einstellen. In einem Beispiel kann der Kühllüfter 91 während eines ersten Fahrzeugbewegungszustands, bei dem der Motor in Betrieb ist und Fahrzeugkühlung und Luftstromunterstützung von dem Lüfter erwünscht sind, mit Energie versorgt werden, indem ermöglicht wird, dass der batteriebetriebene Motor 93 Luftstromunterstützung beim Kühlen von Motorraumkomponenten bereitstellt. Zu dem ersten Fahrzeugbewegungszustand kann beispielsweise gehören, dass eine Motortemperatur über einer Schwellentemperatur liegt. Die Schwellentemperatur kann sich auf einen positiven Temperaturwert, nicht null, beziehen, oberhalb dessen die Luftstromunterstützung für die Motorkühlung bereitgestellt wird, um beispielsweise eine Motorüberhitzung zu vermeiden. In einem anderen Beispiel kann während eines zweiten Fahrzeugbewegungszustands, bei dem Luftstromunterstützung nicht erwünscht ist (beispielsweise aufgrund von ausreichendem durch die Fahrzeugbewegung erzeugtem Luftstrom durch den Motorraum), der Lüfterbetrieb unterbrochen werden, indem der Lüftermotor deaktiviert wird.
Ein Anstieg der Beliebtheit von kompakten, leichten und kraftstoffsparsamen Fahrzeugen kann die Automobilhersteller vor die Herausforderung stellen, Fahrzeuge zu produzieren, die den Anforderungen der Verbraucher entsprechen und gleichzeitig über ausreichend Platz verfügen, um die Aufnahme von unverzichtbaren Fahrzeugkomponenten zu ermöglichen. Insbesondere kann eine Fahrzeugfront zusätzlich zu dem Motor des Fahrzeugs zahlreiche Teile beherbergen, die einen effizienten und zuverlässigen Betrieb des Fahrzeugs ermöglichen. Beispielsweise kann das Kühlsystem eines Fahrzeugs vorne angeordnet sein, wie in 1 gezeigt, um eine Motortemperatur innerhalb eines geeigneten Betriebsbereichs zu halten sowie einen Fahrgastraum zu kühlen, wenn eine Kühlung angefordert wird. Durch fluidisches Koppeln des Fahrzeugkühlsystems mit dem Motor, so dass wärmeabsorbierende Flüssigkeiten durch den Motor zirkulieren können, wird eine Wahrscheinlichkeit einer Motorüberhitzung verringert.
Das Kühlsystem kann auf eine CMA zurückgreifen, um Wärme aus Flüssigkeiten zu extrahieren, die aus dem Motor und aus einer Klimaanlage strömen. Eine Geometrie der CMA kann einen erheblichen Einfluss auf den Wirkungsgrad der Flüssigkeit-Luft-Wärmeübertragung sowie einen Platzbedarf der CMA innerhalb eines Motorraumfaches eines Fahrzeugs haben. Wie vorstehend beschrieben, können ein Kühler und ein Kondensator coplanar in der CMA sein. In einem Beispiel können der Kühler und der Kondensator zusammen eine kreisförmige Struktur mit radial spiralförmigen Kühlrippen bilden. In anderen Beispielen kann die CMA eine halbkreisförmige, ovale, rechteckige Form mit abgeschnittenen Ecken oder eine andere Form ohne Ecken aufweisen. Ein Beispiel für eine kreisförmige CMA 202 ist in einer perspektivischen Vorderansicht 200 in 2 gezeigt. In einem Beispiel kann die CMA 202 die CMA 110 aus 1 sein. Die CMA 202 weist eine Mittelachse 204 auf, um die sich ein Rahmen oder ein Polster 203 der CMA 202 spiegelsymmetrisch befinden kann. Ein Satz Referenzachsen 206 ist bereitgestellt und zeigt eine Y-Achse, eine X-Achse und eine Z-Achse. In einigen Beispielen kann die Y-Achse parallel zu einer vertikalen Richtung sein, kann die X-Achse parallel zu einer horizontalen Richtung sein und kann die Z-Achse parallel zu einer Querrichtung.
Ein Kühler 230 und ein Kondensator 232 können in einem zentralen Abschnitt 212 der CMA 202 positioniert sein, und zwar komplanar mit der X-Y-Ebene und spiralförmig innerhalb der X-Y-Ebene. Der Kühler 230 und der Kondensator 232 können konzentrisch sein, wobei der Kondensator 232 außerhalb des Kühlers 230 angeordnet ist und diesen umgibt. Details zu den Geometrien und Strukturen des Kühlers 230 und des Kondensators 232 werden nachstehend näher erörtert.
Die CMA 202 kann ein Polster 203 aufweisen, das dem CMS 200 eine strukturelle Unterstützung bietet und eine obere Halterung 208, eine untere Halterung 210 und den zentralen Abschnitt 212 umfasst, der zwischen der oberen Halterung 208 und der unteren Halterung 210 verläuft. Die obere Halterung 208 kann eine starre Struktur sein, die entlang der X-Achse verläuft, die eine Oberseite der CMA 202 definiert und Flügel 207 umfasst, die zu beiden Seiten der CMA 202 senkrecht zu der Mittelachse 204 hervorstehen. Die untere Halterung kann ebenfalls eine starre Komponente sein, die entlang der X-Achse verläuft und einen Boden der CMA 202 definiert. Eine Breite, definiert entlang der X-Achse, der unteren Halterung 210 kann schmaler sein als die obere Halterung 208. Die obere Halterung 208 kann so konfiguriert sein, dass sie höheren Belastungen standhält, z. B. aufgrund einer Nähe der oberen Halterung 208 zu einer Motorhaube des Fahrzeugs haltbarer und stärker ist als die untere Halterung 210. Die obere Halterung 208 kann direkt mindestens einen Teil eines Aufpralls absorbieren, der durch Schließen der Motorhaube erzeugt wird, wobei eine Abwärtsbewegung der Motorhaube durch die Schwerkraft erzwungen wird. Eine Motorhaubenverriegelungsvertiefung 205 ist in der oberen Halterung 208 enthalten, um eine Anordnung einer Motorhaubenverriegelung gegen die obere Halterung aufzunehmen, wenn die Motorhaube geschlossen ist.
Die Motorhaubenverriegelungsvertiefung 205 kann in einer Vorderfläche 219 der oberen Halterung 208 in einem zentralen Bereich 209 der oberen Halterung 208 angeordnet sein. Eine Breite der Motorhaubenverriegelungsvertiefung 205, definiert entlang der X-Achse, kann wesentlich schmaler sein als eine Breite der oberen Halterung 210 oder der unteren Halterung 208. Eine Höhe der Motorhaubenverriegelungsvertiefung 205, definiert entlang der Y-Achse, kann von einer oberen Oberfläche 221 der oberen Halterung 208 nach unten verlaufen, jedoch über einen Teil der und nicht die gesamte Höhe 223 der oberen Halterung 208 verlaufen. Eine Tiefe der Motorhaubenverriegelungsvertiefung 205, definiert entlang der Z-Achse, kann von der Vorderfläche 219 der oberen Halterung 208 in einen Abschnitt einer Dicke 225 der oberen Halterung 208 verlaufen. Die Motorhaubenverriegelungsvertiefung 205 kann konfiguriert sein, um einen Freiraum für die Motorhaubenverriegelung bereitzustellen, um mit einem Hin- und Herbewegungsmechanismus in der Fahrzeugfront gekoppelt zu werden, um die Motorhaube gegen eine Fahrzeugbewegung geschlossen zu halten, bis die Motorhaubenverriegelung von einem Fahrzeugführer gelöst wird.
Der Mittelabschnitt 212 umfasst einen ersten Rand 214, einen zweiten Rand 216 und strukturelle Unterstützung bereitstellende Speichen 218. Der erste Rand 214 ist kreisförmig und um ein geometrisches Zentrum 209 der CMA 202 zentriert und weist einen ersten Radius 240 auf. Der zweite Rand 216 ist unterhalb des ersten Rands 214 entlang der Y-Achse angeordnet, und weist eine halbkreisförmige Geometrie auf, so dass der zweite Rand 216 konzentrisch zu dem ersten Rand 214 ist und wenigstens einen Teil des ersten Rands 214 in Umfangsrichtung in der X-Y-Ebene umgibt. Anders ausgedrückt, ist der erste Rand 214 innerhalb des zweiten Rands 216 angeordnet und können beide komplanar miteinander und mit der X-Y-Ebene sein. Der zweite Rand 216 verläuft von einem der Flügel 207 zu dem anderen der Flügel 207 und koppelt die Flügel 207 der oberen Halterung 208 mit der unteren Halterung 210. Ein Außenumfang 250 der CMA 202 ist durch die obere Halterung 208 und die untere Halterung 210 und Abschnitte des zweiten Rands 216 definiert, die zwischen den Flügeln 207 und der unteren Halterung 210 verlaufen. Der erste Rand 214 und der zweite Rand 216 sind konzentrisch zu einem zweiten Radius 238 des zweiten Rands 216, der größer ist als der erste Radius 240 des ersten Rands 214.
Die Speichen 218 können von einem Bereich des Außenumfangs 250 der CMA 202 zu einem anderen Bereich des Außenumfangs 250 und dabei durch das geometrische Zentrum 209 des ersten Rands 214 verlaufen. Mit anderen Worten ist jede Speiche der Speichen 218 diametrisch und halbiert die CMA 202 entlang Ebenen, die sich um das geometrische Zentrum 209 drehen. Somit schneiden sich die Speichen 218 im geometrischen Zentrum 209. Die Speichen 218 können mit dem ersten Rand 214 verbunden sein, der entlang eines Umfangs 242 des ersten Rands 214 gleichmäßig beabstandet ist. In einem Beispiel können die Speichen 218 einen ersten Abschnitt 211 umfassen, der von dem geometrischen Zentrum 209 zu einer Innenfläche 213 des ersten Rands 214 verläuft, sowie einen zweiten Abschnitt 215, der von einer Außenfläche 217 des ersten Rands 214 zu einer Innenfläche 219 des zweiten Rands 216 verläuft. Der erste Abschnitt 211 und der zweite Abschnitt 215 können so ausgerichtet sein, dass der erste Abschnitt 211 und der zweite Abschnitt 215 linear sind. In einem anderen Beispiel kann jede der Speichen 218 eine einzelne kontinuierliche Einheit sein, die von einer Seite der CMA 202 zu einer gegenüberliegenden Seite durch den ersten Rand 214 verläuft. Somit kann der erste Rand 214 mit Schlitzen, z. B. Öffnungen, versehen sein, um das Einführen der Speichen 218 durch den ersten Rand 214 zu ermöglichen.
Die Speichen 218 können entlang einer gemeinsamen Ebene ausgerichtet sein, die mit dem ersten Rand 214 und dem zweiten Rand 216 geteilt ist. Die Speichen 218 können eine Position des ersten Rands 214 innerhalb der CMA 202 aufrechterhalten, indem sie einen gesamten Abstand zwischen zwei entgegengesetzt ausgerichteten Bereichen des Außenumfangs 250 der CMA 202 überspannen. Die Speichen 218 können entweder zwischen der oberen Halterung 208 und dem zweiten Rand 216 oder über eine Breite, die entlang der X-Achse definiert ist, des zweiten Rands 216 verlaufen, abhängig von einer Anordnung jeder der Speichen 218, wobei alle Speichen durch das geometrische Zentrum 209 verlaufen. Beispielsweise kann eine erste Speiche 220 der Vielzahl von Speichen 218 entlang der Mittelachse 204 zwischen der oberen Halterung 208 und dem zweiten Rand 216 in der Nähe der unteren Halterung 210 verlaufen. Eine zweite Speiche 222 der mehreren Speichen 218 ist senkrecht zu der ersten Speiche 220 ausgerichtet und verläuft horizontal über den zweiten Rand 216. Eine dritte Speiche 224 der Speichen 218 verläuft diagonal über der CMA 202 und koppelt die obere Halterung 208 an einem oberen Ende der dritten Speiche 224 in Bezug auf die Y-Achse an den zweiten Rand 216 an einem unteren Ende der dritten Speiche 224. Auf diese Weise bieten die Speichen 218 der CMA 202 eine strukturelle Unterstützung entlang einem Bereich von radialen Winkeln, wobei sie Druckkräften widerstehen, die im Hinblick auf die Y-Achse nach unten aufgebracht werden, auf dem Polster 203 der CMA 202.
Beispielsweise kann die obere Halterung 208 die Motorhaubenverriegelungsvertiefung 205 in der Vorderfläche 219 der oberen Halterung 208 aufweisen, um einen Befestigungsmechanismus der Motorhaube des Fahrzeugs aufzunehmen, wenn die Haube geschlossen ist. Wenn die Motorhaube geschlossen ist, kann die Motorhaube auf die obere Motorhaubenverriegelung 205 fallen und dabei die Motorhaubenverriegelung 205 berühren und eine Kraft aufbringen, die durch den Pfeil 234 angegeben und proportional zu einem Gewicht der Motorhaube ist. Die auf die obere Halterung 208 aufgebrachte Abwärtskraft kann unter den mit der oberen Halterung 205 gekoppelten Speichen 218 verteilt und gleichmäßig über das Polster 203 verteilt werden, wie durch die Pfeile 236 angezeigt. An den Flügeln 207 kann die Abwärtskraft von Fahrzeugfrontkomponenten absorbiert werden, die unmittelbar unter den Flügeln 207 angeordnet und so konfiguriert sind, dass sie Stöße absorbieren, wie etwa Stoßdämpfer 450, wie in 4 gezeigt. Die Kraft kann von der oberen Halterung 208 über die Speichen 218 auf den zweiten Rand 216 und die untere Halterung 210 übertragen und von der unteren Halterung 210 absorbiert werden. Die horizontal ausgerichtete zweite Speiche 222 kann einer Übertragung der Kraft entlang dem ersten Rand 214 und dem zweiten Rand 216 in einer nach außen gerichteten horizontalen Richtung widerstehen, z. B. weg von dem geometrischen Zentrum 209 entlang der X-Achse, und dadurch eine Ausdehnung des Polsters 203 entlang der X-Achse verhindern. Eine Geometrie des Polsters 203 kann dadurch eine Wahrscheinlichkeit verringern, dass sich die CMA 202 aufgrund von Druckkräften verformt.
Wenngleich die CMA 202 mit zwei Rändern und sechs Speichen gezeigt ist, können andere Beispiele in Abhängigkeit von der Größe der CMA eine andere Anzahl von Rändern und Speichen aufweisen. Beispielsweise kann in einem Fahrzeug mit einem größeren Motor eine größere CMA verwendet werden, die zwei konzentrische, kreisförmige Ränder umfassen kann, die von einem halbkreisförmigen Rand umgeben sind. Die größere CMA kann mehr Speichen aufweisen, beispielsweise acht oder zehn Speichen. In einem kleineren Motor kann eine kleinere CMA mit weniger Speichen enthalten sein, wie etwa vier Speichen. Zudem können eine in radialer Richtung gemessene Dicke 244 und eine entlang der Z-Achse gemessene Tiefe 246 der Speichen 218 bei einer größeren CMA für einen größeren Motor erhöht sein, um eine Zugfestigkeit der Speichen zu erhöhen, und bei einer kleineren CMA für einen kleineren Motor verringert sein.
Unter Bezugnahme auf 3 kann die CMA 202 zudem einen Lüfter 302 enthalten, der mit einer Rückseite 301 der CMA 202 gekoppelt ist, wie in einer perspektivischen Rückansicht 300 der CMA 202 in 3 gezeigt. Eine Vorderseite 303 der CMA 202 ist ebenfalls gezeigt. Der Lüfter 302 kann, ähnlich wie der Kühllüfter 91 aus 1, verwendet werden und umfasst eine Nabe 304 und eine Vielzahl von Flügeln 306, die mit der Nabe 304 gekoppelt sind. Die mehreren Flügel 306 des Lüfters 302 können durch einen Elektromotor gedreht werden, der mit der Nabe 304 verbunden ist, z. B. der Motor 93 aus 1. Eine Länge 305 der Vielzahl von Flügeln 306 kann einem Abstand zwischen der Nabe 304 und einem Außenrand 308 des Lüfters 302 ähnlich sein. Ein Durchmesser des Lüfters 302 kann einem Durchmesser des ersten Rands 214 ähnlich sein, so dass der Außenrand 308 des Lüfters 302 direkt mit einer nach hinten zeigenden Kante des ersten Rands 214 gekoppelt sein kann. In anderen Beispielen kann ein flügelloser Lüfter an die Rückseite 301 der CMA202 gekoppelt sein und eine kreisförmige Geometrie ähnlich dem Umfang 242 des ersten Rands 214 aufweisen. Das flügellose Gebläse kann mit einem elektrischen Motor gekoppelt sein, der Luft aus dem flügellosen Gebläse nach hinten von der CMA 202 weg strömen lässt, wodurch der Luftstrom durch den ersten Rand 214 durch Mitreißen von Luft erhöht wird.
Der äußere Rand 308 des Lüfters 302 kann mit dem ersten Rand 214 ausgerichtet und an dem ersten Rand 214 beispielsweise durch Befestigungselemente, Klemmen, Bolzen oder andere Mechanismen zum Befestigen des Lüfters 302 an der CMA 202 befestigt sein. In anderen Beispielen kann die CMA 202 additiv hergestellt werden, so dass der Lüfter 302 als einzelne kontinuierliche Einheit in die CMA 202 integriert wird, wodurch die Montagezeit pro Einheit während der Herstellung der CMA 202 verringert wird. Beispielsweise kann die CMA 202 dreidimensional als eine einzige kontinuierliche Einheit gedruckt sein, einschließlich Polster 203, Kühler 230, Kondensator 232 und Lüfter 302.
Der Lüfter 302 kann zudem eine Vielzahl von Speichen 310 enthalten, um dem Lüfter 302 strukturelle Festigkeit zu verleihen, ähnlich den Speichen 218 des Polsters 203 der CMA 202, und um auf die CMA 202 einwirkende Druckkräfte zu zerstreuen. Die Vielzahl von Speichen 310 können radial von der Nabe 304 zu dem Außenrand 308 des Lüfters 302 verlaufen, wobei sie entlang eines Umfangs des Außenrands 308 gleichmäßig zueinander beabstandet sind. Die Vielzahl von Speichen 310 können hinter der Vielzahl von Flügeln 306 des Lüfters 302 angeordnet sein, so dass die Vielzahl von Speichen 310 die Drehung der Vielzahl von Flügeln 306 nicht behindern. Die Vielzahl von Flügeln 306 können so gedreht werden, dass Luft in eine nach hinten gerichtete Richtung strömt, wie durch die Pfeile 312 angezeigt. Wenn sich die Vielzahl von Flügeln 306 dreht, kann ein Durchlauf der Vielzahl von Flügeln 306 einem kreisförmigen Querschnittsbereich ähnlich sein (z. B. ein Querschnitt entlang der X-Y-Ebene), begrenzt durch den ersten Rand 214 und den Außenrand 308 des Lüfters 302, der Luft durch den Querschnittsbereich des ersten Rands 214 und des Lüfters 302 ansaugt, ebenfalls in der durch die Pfeile 312 angezeigten Richtung.
Bei Ereignissen, bei denen der Stauluftstrom niedrig sein kann, wie beispielsweise während des Fahrzeugleerlaufs, kann der Lüfter 302 aktiviert sein, um den Luftstrom durch die CMA 202 zu erhöhen. Der Lüfter 302 kann deaktiviert sein, wenn der Stauluftstrom ansteigt, wie etwa, wenn das Fahrzeug in Bewegung ist. Alternativ kann der Lüfter 302 konfiguriert sein, um den Luftstrom durch die CMA 202 zu drehen und zu verbessern, wenn eine erhöhte Kühlung der CMA 202 gewünscht wird, unabhängig von dem Stauluftstrom. Beispielsweise kann während des Motorbetriebs unter hohen Lasten die Motortemperatur über einen Solltemperaturbereich ansteigen. Das Erkennen des Anstiegs über den Solltemperaturbereich, z. B. durch einen am Motorblock angeordneten Temperatursensor, kann die Aktivierung der Antriebsdrehung des Elektromotors des Lüfters 302 auslösen, um den Flüssigkeit-Wärme-Wärmeaustausch über den Kühler 230 zu erhöhen. Wenn die Temperatur auf den Solltemperaturbereich abgekühlt ist, kann der Lüfter 302 abgeschaltet werden.
Unter erneuter Bezugnahme auf 2 kann Luft, die durch den kreisförmigen Querschnittsbereich des ersten Rands 214 gesaugt wird, mit dem Kühler 230 und dem Kondensator 232 in Kontakt kommen. Der Kühler 230 und der Kondensator 232 können um das geometrische Zentrum 209 zentriert sein, das sich auch dort befinden kann, wo sich die Speichen 218 des Polsters 203 schneiden. Der Kühler 230 und der Kondensator 232 sind auch in einer Vorderansicht 400 der CMA 202 in 4 gezeigt. Der Kühler 230 und der Kondensator 232 können jeweils aus einem einzelnen Materialstreifen gebildet sein, der in einem sinusförmigen Muster gefaltet ist, um die jeweiligen Sätze von Rippen zu bilden. Anders ausgedrückt, kann der Kühler 230 eine erste Mäanderlinie aufweisen, die zwischen dem geometrischen Zentrum 209 und dem Kondensator 232 mäandriert und innerhalb der X-Y-Ebene spiralförmig ist. Der Kondensator 232 kann eine zweite Mäanderlinie aufweisen, die zwischen dem Kühler 230 und dem ersten Rand 214 mäandriert.
In 4 windet sich der Kühler 230 laut Darstellung von einem ersten Ende 402 entlang der X-Y-Ebene, nahe (und vor) der Nabe 304 des Lüfters 302, konzentrisch um die Nabe 304 zu einem zweiten Ende 404 des Kühlers 230 nach außen, wobei das zweite Ende 404 weiter von der Nabe 304 entfernt ist als das erste Ende 402. Der Kühler 230 kann ein einzelner kontinuierlicher Kühlkanal sein, der in ein sich wiederholendes sinusförmiges Muster gebogen ist, wenn sich der Kühler 230 in Bezug auf die Nabe 304 nach außen windet. Der Kühler 230 kreist laut Darstellung in 4 beispielsweise in Umfangsrichtung anderthalb Mal um sich selbst, so dass jeder Ring des Kühlers 230 zu benachbarten Ringen beabstandet ist. Anders ausgedrückt, überlappt sich der Kühlkanal des Kühlers 230 an keiner Stelle.
Das sinusförmige Muster des Kühlers 230 bildet Rippen 406 (nachstehend Kühlerrippen 406), die radial relativ zu dem geometrischen Zentrum 209 oder tangential angeordnet sein können, z. B. tangential zu einer durch den Kühler 230 gebildeten Gesamtkreisform. Die Kühlerrippen 406 können relativ zu einer Tiefe der Kühlerrippen 406, einer Breite 520 und einer Tiefe 522 eines Beispiels für eine in 5 gezeigte Rippe, und der Tiefe entlang der Z-Achse schmaler sein. Eine Enge der Kühlerrippen 406 kann die Reibung und den Widerstand minimieren, die durch den Kontakt zwischen Luft, die die CMA 202 durchströmt, und Oberflächen der Kühlerrippen 406 erzeugt werden.
Der Kondensator 232 kann zwischen dem Kühler 230 und dem ersten Rand 214 des Polsters 203 angeordnet sein. Der Kondensator 232 kann ähnlich wie der Kühler 230 geformt und als ein einzelner kontinuierlicher Kühlkanal konfiguriert sein, der in ein sinusförmiges Muster gebogen ist. Die sinusförmige Geometrie des Kondensators 232 kann zudem radial und tangential ausgerichtete Kondensatorrippen 408 bilden. Die Kondensatorrippen 408 können schmaler als eine Tiefe der Kondensatorrippen 408 sein, wie durch die Breite 520 und die Tiefe 522 der in 5 gezeigten Rippe gezeigt. Die Geometrie des Kondensatorrippen 408 kann auch die Reibung und den Luftwiderstand verringern, die durch den Kontakt zwischen der durch die CMA 202 strömenden Luft und den Oberflächen der Kondensatorrippen 408 erzeugt werden.
Der Kondensator 232 kann von einem ersten Ende 410 in der Nähe des Kühlers 230 nach außen entlang der X-Y-Ebene in Richtung des ersten Rands 214 verlaufen. Der Kondensator 232 hat ein zweites Ende 412, das in radialer Richtung weiter von dem Kühler 230 entfernt ist als das erste Ende 410 des Kondensators 232. Der Kondensator 232 windet sich laut Darstellung in 4 um einen halben Umfang eines Innenrings des Kondensators 232 und einen halben Außenumfang 414 des Kondensators 232 um sich selbst, der von einem Innenraum beabstandet ist und einen Innenhalbumfang 416 umgibt. Ein äußerer Radius 426 des Kondensators 232 ist kleiner als ein Radius 428 des ersten Rands 214, so dass sowohl der Kondensator 232 als auch der Kühler 230 innerhalb des kreisförmigen Querschnittsbereiches des ersten Rands 214 zentriert sind. Anders ausgedrückt, bilden der Kühler 230 einen Innenring von Kühlerrippen 406 und der Kondensator einen Außenring von Kühlerrippen 408, wobei sowohl der Kühler 230 als auch der Kondensator 232 in Umfangsrichtung von dem ersten Rand 214 umgeben und hinter dem ersten Rand 214 angeordnet sind.
Es versteht sich, dass die in der vorliegenden Schrift gezeigte CMA 202 ein nicht einschränkendes Beispiel ist, und wenngleich sich der Kühler 230 laut Darstellung eineinhalb Mal um sich selbst windet und sich der Kondensator 232 um einen halben Umfang des Kondensators 232 um sich selbst windet, sind Variationen der Konfigurationen des Kühlers 230 und des Kondensators 232 möglich, ohne von dem Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Beispielsweise können sich in anderen Ausführungsformen der CMA 202 der Kühler 230 und der Kondensator 232 jeweils mehr oder weniger häufig um sich selbst winden, als dies in den 2 und 4 gezeigt ist. Beispielsweise kann in einem Fahrzeug mit einem großen Motor der Kondensator 232 entsprechend der Darstellung in den 2 und 4 konfiguriert sein, der Kühler 230 kann jedoch um mehr als das Anderthalbfache, beispielsweise das Zweifache oder Dreifache, verlängert sein und sich um sich selbst winden, um die für die Wärmeübertragung verfügbare Oberfläche des Kühlers 230 zu vergrößern. Zudem können in einigen Beispielen die Positionen des Kühlers 230 und des Kondensators 232 umgekehrt sein, wobei der Kondensator 232 in dem Inneren des Kühlers 230 entlang der X-Y-Ebene angeordnet ist.
Die kreisförmigen sinusförmigen Bahnen sowohl des Kondensators 232 als auch des Kühlers 230 können eine Oberfläche jeder Komponente über der X-Y-Ebene vergrößern, über die Kühlluft relativ zu einer kreisförmigen nicht sinusförmigen Geometrie strömen darf. Durch Vergrößern der Oberfläche sowohl des Kühlers 230 als auch des Kondensators 232, die dem Luftstrom ausgesetzt ist, kann die Wärmeübertragung von Flüssigkeiten, die innere Kanäle des Kühlers 230 und des Kondensators 232 durchströmen, erhöht werden. Dementsprechend kann das Flüssigkeit-Luft-Kühlen durch die Kühlerrippen 406 und die Kondensatorrippen 408 effizienter sein.
Der Kondensator 232 und der Kühler 230 können komplanar und können beide hinter den Speichen 218 des Polsters 203 angeordnet sein. Die Positionen des Kondensators 232 und des Kühlers 230 innerhalb der CMA 202 können beibehalten werden, indem der Kondensator 232 und der Kühler 230 an den Speichen 218 entlang nach hinten zeigender Kanten der Speichen 218 angebracht werden. Das Koppeln des Kondensators 232 und des Kühlers 230 an die nach hinten zeigenden Kanten der Speichen 218 kann durch Schweißen erreicht werden, wenn die Komponenten unabhängig hergestellt werden, oder kann als eine fortlaufende Einheit dreidimensional gedruckt werden.
Der Kondensator 232 kann in Umfangsrichtung außerhalb des Kühlers 230 angeordnet sein, um den Kühler 230 in einem Bereich mit höherer Luftströmungsgeschwindigkeit als der Kondensator 232 anzuordnen. Aufgrund einer Geometrie des Lüfters 302 kann eine Drehzahl der Vielzahl von Flügeln 306 an der Nabe am langsamsten und an der Vielzahl von Flügeln 306 höher sein. Infolgedessen kann die Luftströmungsgeschwindigkeit durch die CMA 202 in der Nähe der Nabe 304 am niedrigsten und in der Nähe von einem Mittelpunkt, der durch einen gestrichelten Kreis 420 dargestellt ist, entlang einer Länge 430 der Vielzahl von Flügeln 306 am höchsten sein. Die Luftströmungsgeschwindigkeit durch die CMA 202 zwischen dem Mittelpunkt 420 der Vielzahl von Flügeln 306 und der äußeren Spitzen 422 der Vielzahl von Flügeln 306 kann in Richtung der äußeren Spitzen 422 relativ zu der Luftströmungsgeschwindigkeit an dem Mittelpunkt 420 abnehmen.
Der Mittelpunkt 420 der Vielzahl von Schaufeln 306 kann mit dem Kühler 230 fluchten, was zu einer höheren Strömungsgeschwindigkeit durch den Kühler 230 als durch den Kondensator 232 führt. Die höhere Strömungsgeschwindigkeit durch den Kühler 230 kann die Konvektionskühlung einer den Kühler 230 durchströmenden Flüssigkeit, beispielsweise Kühlmittel, im Vergleich zu der Konvektionskühlung einer den Kondensator 232 durchströmenden Flüssigkeit, beispielsweise ein Kältemittel, verbessern. Die erhöhte Kühlung des Kühlers 230 kann aufgrund von viel höheren Temperaturen wünschenswert sein, die an dem Motor im Vergleich zu einem Fahrgastraum erzeugt werden. Das Verringern einer Motortemperatur von > 110°C bei hohen Motorlasten auf 90 °C kann beispielsweise ein strengeres Flüssigkeit-Luft-Kühlen erfordern als das Absenken der Temperatur in einem Fahrgastraum von 30 °C auf 25 °C. Da eine Überhitzung zu einer Verschlechterung des Motors führen kann, während eine langsame oder ineffiziente Kühlung des Fahrgastraums die Motorleistung nicht beeinträchtigt, kann die Kühlung des Motors über den Kühler 230 der Kühlung des Fahrgastraums vorgezogen werden. Die Positionierung des Kühlers 230 in einem Bereich mit dem höchsten Luftstrom kann die Lebensdauer verlängern und Wartung und Instandhaltung des Motors verringern.
Der Kühler 230 und der Kondensator 232 können jeweils aus einem einzelnen Materialstreifen gebildet sein, der in einem sinusförmigen Muster gefaltet ist, um die jeweiligen Sätze von Rippen zu bilden. Um Flüssigkeit kontinuierlich sowohl durch den Kühler 230 als auch durch den Kondensator 232 strömen zu lassen, können jede der Kühlerrippen 406 und die Kondensatorrippen 408 mit inneren Kanälen versehen sein, die vollständig durch den Materialstreifen verlaufen, der jeden Satz von Rippen bildet. Somit sind die Kühlerrippen 406 und die Kondensatorrippen 408 auch Kühlkanäle, die Kühlmittel bzw. Kältemittel kontinuierlich durch die sinusförmigen Rippensätze strömen lassen. Die Strömung von Kühlmittel und Kältemittel kann getrennt und unabhängig voneinander aufrechterhalten werden, so dass sich das Kühlmittel und das Kältemittel an keiner Stelle entlang des Kühlers 230 oder des Kondensators 232 vermischen.
Unter Bezugnahme auf 5 ist eine Anordnung eines inneren Kanals innerhalb eines Kühlkanals eines Kondensators einer CMA in einem Querschnitt 500 einer Rippe 502 gezeigt, die aus dem Kühlkanal gebildet ist. Der Querschnitt kann entlang der Linie A-A' in 4 einer der Kondensatorrippen 408 genommen werden. Ein Querschnitt einer der Kühlerrippen 406 kann ähnlich dargestellt sein.
Die Rippe 502 ist als eine Luftfolie mit einer breiteren Vorderkante 504 geformt, die sich entlang einer Sturzlinie 506 zu einer schmalen Hinterkante 508 verjüngt. Zwischen der Vorderkante 504 und der Hinterkante 508 ist die Rippe 502 gekrümmt, wobei die Krümmung durch die Sturzlinie 506 dargestellt ist. Die Rippe 502 kann in der CMA so ausgerichtet sein, dass sich die Vorderkante 504 an der Vorderseite 303 der CMA befindet und sich die Hinterkante 508 an der Rückseite 301 der CMA befindet.
Ein innerer Kanal 510 ist in einem Material der Rippe 502 angeordnet und bildet eine Kammer in der Rippe 502. Der innere Kanal 510 weist eine Geometrie auf, die einer in 5 seitlich gedrehten Träne ähnelt, jedoch eine Vielzahl alternativer Formen aufweisen kann, wie etwa oval, rechteckig mit abgerundeten Ecken, dreieckig, elliptisch usw. Flüssigkeit, wie etwa Kältemittel (oder Kühlmittel, wenn die Rippe eine Kühlerrippe ist), kann durch den inneren Kanal 510 strömen, somit kann der innere Kanal 510 glatte Oberflächen aufweisen, um die Reibung zwischen den Oberflächen und der Flüssigkeit zu minimieren. Die Rippe 502 kann aus einem haltbaren, starren, wärmeleitenden Werkstoff bestehen, wie etwa ein Verbundstoff oder ein Metall. Wenn erwärmte Flüssigkeit den inneren Kanal 510 der Rippe 502 durchströmt, wird die Wärme von der Flüssigkeit durch den Werkstoff der Rippe geleitet und von der Rippe 502 abgestrahlt, wie durch die Pfeile 512 gezeigt. Die Strahlungswärme wird durch Konvektion auf die Luft übertragen, die an der Rippe 502 vorbeiströmt. Eine wirksame Extraktion von Wärme hängt somit von einem Luftstrom an der Rippe 502 vorbei und von einem Verhältnis der Oberfläche der Rippe 502 zum Flüssigkeitsvolumen in dem inneren Kanal 510 ab, um die Absorption von Wärme aus der Flüssigkeit zu maximieren und eine große Oberfläche der Rippe 502 bereitzustellen, die mit dem Kühlluftstrom in Kontakt ist.
Die Luftfolienform der Rippe 502 ermöglicht, dass die Rippe 502 eine große Oberfläche relativ zu einem Volumen der Rippe 502 sowie einem Volumen des inneren Kanals 510 aufweist, was eine effiziente Wärmeübertragung ermöglicht. Die Form der Rippe 502 erzeugt zudem einen Druckunterschied über eine Länge der Rippe 502, z. B. entlang der Sturzlinie 506. Beispielsweise kann an der Vorderseite 303 der CMA, an der die Vorderkante 504 der Rippe 502 positioniert ist, die Breite der Vorderkante 504 die Abstände zwischen den Kühlerrippen und zwischen den Kondensatorrippen verringern, was zu einem höheren Druck in Bezug auf die Rückseite der CMA führt. Auf der Rückseite der CMA haben Hinterkanten, z. B. die Hinterkante 508 der Rippe 502, der Kühlerrippen und der Kondensatorrippen größere Zwischenräume, was zu einem niedrigeren Luftdruck auf der Rückseite der CMA im Vergleich mit der Vorderseite führt. Der Druckgradient saugt Luft durch die CMA und ermöglicht einen gleichmäßigeren Luftstrom zwischen den Rippen, als hätten die Rippen entlang einer Sturzlinie der Rippen jeweils eine gleichmäßige Breite. Der Druckgradient kann zudem die konvektive Wärmeübertragung verbessern.
Der Kühler 230 und der Kondensator 232 können zudem mit Flügeln versehen sein, die parallel zu der Luftströmungsrichtung durch die CMA 202 angeordnet sind, um die Oberfläche des Kühlers 230 und des Kondensators 232 zu vergrößern und die Luftströmung über die Oberflächen von dem Kühler 230 und dem Kondensator 232 zu leiten. Der gestrichelte Kreis 260, der in 2 gezeigt ist, ist in einer vergrößerten Ansicht 800 in 8 dargestellt. Während die vergrößerte Ansicht 800 aus 8 einen Teil des Kühlers 230 zeigt, kann der Kondensator 232 ähnlich dargestellt sein.
In 8 können scheibenförmige Flügel 802 die Rippen 406 des Kühlers 230 umgeben, wobei jeder der Flügel 802 gleichmäßig zu benachbarten Flügeln 802 beabstandet ist. Die Flügel 802 können komplanar mit der Y-Z-Ebene und dementsprechend komplanar mit einer Luftströmungsrichtung über die Oberflächen der Rippen 406 ausgerichtet sein, wie durch die Pfeile 804 angezeigt. In 8 sind der Einfachheit halber zwei Flügel 802 dargestellt, aber der Kühler 230 kann eine beliebige Anzahl von Flügeln 802 aufweisen, die entlang der Rippen 406 des Kühlers 230 angeordnet sind. Beispielsweise kann jede der Rippen 406 ein, zwei oder drei Flügel 802 sein, die mit Oberflächen der Rippen 406 gekoppelt sind und senkrecht zu der Luftströmung angeordnet sind, so dass die Luft auf ebene Oberflächen 806 der Flügel 802 trifft. Die Flügel 802 können einen Durchmesser aufweisen, der gemäß den Abmessungen des Kühlers 230 variiert. Beispielsweise können die Flügel 802 einen Durchmesser von 0,25 mm aufweisen, können sich aber für einen größeren Kühler oder einen Kühler mit dickeren/breiteren Rippen 406 vergrößern. Auf diese Weise vergrößern die Flügel 802 eine Gesamtoberfläche des Kühlers 230, wodurch die konvektive Übertragung von Wärme von dem Kühler 230 auf die über den Kühler 230 strömende Luft verbessert wird.
Unter erneuter Bezugnahme auf 4 stellen die inneren Kanäle des Kühlers 230 und des Kondensators 232 Wege für den Kühlmittel- bzw. Kältemittelfluss bereit. Kühlmittel kann zu einem inneren Kanal des Kühlers 230 an einem Kühlereinlass (nicht gezeigt) bereitgestellt werden, der mit dem ersten Ende 402 des Kühlers 230 gekoppelt ist. Das Kühlmittel kann durch die Kühlerrippen 406 von dem Kühlerzulauf und durch einen Kühlerablauf (nicht gezeigt), der mit dem zweiten Ende 404 des Kühlers 230 gekoppelt ist, ausströmen. Der Kühler 230 kann in einem Kühlmittelkreislauf enthalten sein, der kontinuierlich Kühlmittel zwischen einem Motorblock und dem Kühler 230 zirkuliert, wenn der Motor in Betrieb ist. Das Kühlmittel kann dem Motorblock Wärme entziehen und zum Kühler 230 strömen, wo die Wärme durch den Werkstoff des Kühlers 230 auf die an dem Kühler 230 vorbeiströmende Luft übertragen wird. Somit kann der Kühler 230 aus einem wärmeleitfähigen Werkstoff wie Aluminium hergestellt sein.
Der Kondensator 232 kann Kältemittel von der Klimaanlage an einem Kondensatoreinlass (nicht gezeigt) empfangen, der mit dem ersten Ende 410 des Kondensators 232 gekoppelt ist. Das Kältemittel kann durch die Kondensatorrippen 408 von dem Kondensatoreinlass und aus einem Kondensatorauslass (nicht gezeigt) strömen, der mit dem zweiten Ende 412 des Kondensators 232 gekoppelt ist. Während das durch einen Klimakompressor erwärmte Kältemittel den Kondensator 232 durchströmt, wird die Wärme durch den Werkstoff des Kondensators 232 geleitet und durch am Kondensator 232 vorbeiströmende Luft extrahiert, wodurch das Kältemittel gekühlt wird, bevor das Kältemittel zu einem Luftkonditionierungsverdampfer zirkuliert wird. Der Kondensator 232 kann zudem aus einem ähnlichen wärmeleitfähigen Werkstoff wie der Kühler 230 hergestellt sein.
Die Geometrie des Strahlers 230 und des Kondensators 232 in Bezug auf die spiralförmigen, sinusförmigen Konfigurationen entlang der X-Y-Ebene und die Luftfolienform der Kühlerrippen 406 und der Kondensatorrippen 408 ermöglichen eine erhöhte konvektive Wärmeübertragung von der CMA 202 an Stauluft. Die Exposition des Kühlers 230 und des Kondensators 232 durch nach unten gerichtete Druckkräfte, die auf die CMA 202 einwirken, z. B. durch Schließen der Fahrzeugmotorhaube, kann minimiert werden, indem der Kühler 230 und der Kondensator 232 von dem Polster 203 umgeben werden, das zum Verteilen und Absorbieren der aufgebrachten Last konfiguriert ist. Neben der Verbesserung der Kühleffizienz der CMA 202 ermöglicht die Integration des Kühlers 230 und des Kondensators 232 in eine einzige, ebene Einheit, dass die CMA 202 Druckbelastungen standhält und gleichzeitig der Platzbedarf der CMA 202 im Vergleich zu einem herkömmlichen Kühlsystem verringert wird, wie in einer Profilansicht 500 der CMA 202 in 6 dargestellt. In einer alternativen Ausführungsform kann die Anordnung des Kondensators 232 und des Kühlers 230 umgekehrt sein, so dass der Kondensator in Umfangsrichtung von und innerhalb des Kühlers 230 in der X-Y-Ebene umgeben bzw. enthalten ist.
Unter Bezugnahme auf 6 zeigt die Profilansicht 600 der CMA 202 ein kompaktes Profil der CMA 202. Ein herkömmliches Stapeln von Bauteilen 602, wie etwa ein Kondensator, ein Ladeluftkühler und andere Zusatzkühler, vor einem Kühler wird vermieden, indem der Kondensator und der Kühler in einer Einheit integriert werden, die eine gemeinsame Ebene teilt. Durch das komplanare Anordnen des Kühlers und des Kondensators wird der Platzbedarf der CMA verringert, wodurch Platz in der Fahrzeugfront für andere Komponenten frei wird. Zusätzlich kann die CMA additiv hergestellt werden, wie etwa durch dreidimensionales Drucken als eine Einheit, wodurch die mit der Herstellung und Montage verbundenen Kosten gesenkt werden.
Eine Anordnung der CMA 202 innerhalb einer Frontstruktur 700 eines Fahrzeugs ist in 7 gezeigt. Die Frontstruktur 700 kann in einem Motorhaubenfach des Fahrzeugs angeordnet sein, wie das Motorraumfach 103 aus 1. Die CMA 202 ist in einem vorderen Bereich der vorderen Endstruktur 700 unmittelbar hinter einem vorderen Stoßfängerträger 706 positioniert. Ein Motor kann sich in einem Raum hinter der CMA 202 befinden. Stoßfänger 708 können unter den Flügeln 207 der oberen Halterung 208 der CMA 202 angeordnet sein, um einen Aufprall zu absorbieren, der durch den vorderen Stoßfängerträger 706 und durch die CMA 202 übertragen wird.
Die CMA 202 kann in der Frontstruktur 700 durch Koppeln der unteren Halterung 210 mit einer Pendelstange 710 an Ort und Stelle befestigt werden. Die Flügel 207 der CMA 202 können an Seitenschürzen 712 der Frontstruktur 700 angebracht sein. Eine Position der CMA 202 wird somit beibehalten, obwohl das Fahrzeug während des Betriebs zurückprallt und Vibrationen von mechanischen und elektrischen Bauteilen des Fahrzeugs auf die CMA 202 übertragen werden.
Dadurch kann ein Kühlsystem eines Fahrzeugs eine Kühlmodulbaugruppe (Cooling Module Assembly, CMA) verwenden, um einen Motor und einen Fahrgastraum mit einem verringerten Platzbedarf im vorderen Fahrzeugabteil effizient zu kühlen. Die CMA enthält einen Kühler und einen Kondensator, die jeweils aus einem durchgehenden Kühlkanal gebildet sind, der mit einem inneren Kanal zum Strömen einer Flüssigkeit versehen und in ein sinusförmiges Muster gefaltet ist, um Rippen zu bilden. Die gefalteten Kühlkanäle sind so angeordnet, dass sich die Kühlkanäle in einer gemeinsamen Ebene in einem zentralen Bereich des CMA spiralförmig erstrecken und eine kreisförmige Struktur bilden. Die Rippen können aus einer Querschnittsperspektive eine Luftfolienform haben, die den Flüssigkeit-Luft-Wärmeaustausch steigert und einen gleichmäßigen Luftstrom durch die CMA über die Oberflächen der Rippen fördert. Der Kühler und der Kondensator sind konzentrisch und komplanar, der Kühler ist an allen Seiten von dem Kondensator umgeben. Infolge der Anordnung des Kühlers innerhalb des Kondensators kann der Kühler durch Luft gekühlt werden, die mit einer höheren Geschwindigkeit als durch den Kondensator strömt, wodurch die Wärmeentnahme aus dem Kühlmittel des Kühlers erhöht und eine effektivere Motorkühlung bereitgestellt wird. Die CMA enthält zusätzlich ein Polster, das den Kühler und den Kondensator strukturell stützt. Das Polster kann konfiguriert sein, um auf die CMA ausgeübte externe Kräfte aufzunehmen und die Kräfte gleichmäßig über die CMA zu verteilen. Die CMA verbessert dadurch die Kühleffizienz sowohl des Kühlers als auch des Kondensators und eine Fähigkeit der CMA, Druckbelastungen zu widerstehen, während ein geringer Platzbedarf in dem vorderen Fach des Fahrzeugs aufrechterhalten wird.
Der technische Effekt der Konfiguration eines Fahrzeugs mit der kreisförmigen Kühlmodulbaugruppe besteht darin, dass die Kühleffizienz des Kühlers und des Kondensators verbessert wird, während eine Kühlbaugruppe ermöglicht wird, die weniger Bauraum einnimmt. Zusätzlich kann die kreisförmige Kühlmodulbaugruppe aufgrund der durch das Polster bereitgestellten strukturellen Stabilität weniger anfällig für Verformungen sein. Die Kühlmodulbaugruppe kann einfacher als eine einzelne Einheit hergestellt werden, wodurch die Produktionskosten reduziert werden.
Als eine erste Ausführungsform umfasst das integrierte Kühlsystem einen Rahmen mit einer oberen Halterung, einer unteren Halterung, einem Innenrand und einem Außenrand sowie einen ersten durchgehenden Kanal, der als eine erste Mäanderlinie mit dem Rahmen verbunden ist, die einen ersten Radius aufweist und eine erste Flüssigkeit zirkuliert, und einen zweiten durchgehenden Kanal, der mit dem Rahmen als eine zweite Mäanderlinie verbunden ist, die einen zweiten, größeren Radius aufweist, wobei der zweite Kanal eine zweite Flüssigkeit zirkuliert und komplanar mit dem zweiten Kanal angeordnet ist. In einem ersten Beispiel für das Kühlsystem weist der erste Kanal einen Einlass auf, der an einem ersten Ende angeordnet ist, sowie einen Auslass an einem zweiten Ende, und ist der erste Kanal zwischen dem Einlass und dem Auslass in einer vertikalen Ebene innerhalb eines Umfangs des inneren Randes gewunden. Ein zweites Beispiel für das Kühlsystem umfasst gegebenenfalls das erste Beispiel und umfasst zudem, wobei der zweite Kanal einen an einem ersten Ende angeordneten Einlass und einen an einem zweiten Ende angeordneten Auslass aufweist und sich der zweite Kanal zwischen dem Einlass und dem Auslass in einem Bereich zwischen dem ersten Kanal und dem Innenrand windet. Ein drittes Beispiel für das Kühlsystem umfasst gegebenenfalls eines oder mehrere der ersten und zweiten Beispiele und umfasst zudem, wobei der zweite Kanal und der erste Kanal kreisförmig und konzentrisch sind, wobei der zweite Kanal den ersten Kanal in Umfangsrichtung umgibt. Ein viertes Beispiel für das Kühlsystem umfasst gegebenenfalls eines oder mehrere der ersten bis dritten Beispiele und umfasst zudem, wobei ein Umfang des Kühlsystems durch die oberen und unteren Stützhalterungen und Abschnitte des äußeren Rands definiert ist, die zwischen der oberen und der unteren Stützhalterung verlaufen. Ein fünftes Beispiel für das Kühlsystem umfasst gegebenenfalls eines oder mehrere der ersten bis vierten Beispiele und umfasst zudem, wobei der Innenrand kreisförmig ist und der Außenrand halbkreisförmig ist, wobei der Innenrand einen kleineren Radius aufweist als der Außenrand und konzentrisch mit und innerhalb des Außenrands angeordnet ist. Ein sechstes Beispiel für das Kühlsystem umfasst gegebenenfalls eines oder mehrere der ersten bis fünften Beispiele und umfasst zudem eine Vielzahl von Speichen, wobei jede Speiche aus der Vielzahl von Speichen von einem ersten Bereich entlang des Umfangs des Kühlsystems zu einem zweiten Bereich entlang des Umfangs verläuft, wobei der zweite Bereich auf einer gegenüberliegenden Seite des integrierten Kühlsystems aus der ersten Region. Ein siebtes Beispiel für das Kühlsystem umfasst gegebenenfalls eines oder mehrere der ersten bis sechsten Beispiele und umfasst zudem, wobei jede Speiche der Vielzahl von Speichen durch ein geometrisches Zentrum des Innenrands verläuft und ein erster Abschnitt jeder Speiche zwischen dem geometrischen Zentrum und einer Innenfläche des Innenrands und ein zweiter Abschnitt jeder Speiche zwischen einer Außenfläche des Innenrands und dem Umfang des Kühlsystems verlaufen, wobei der erste und der zweite Abschnitt linear ausgerichtet sind. Ein achtes Beispiel für das Kühlsystem umfasst gegebenenfalls eines oder mehrere der ersten bis siebten Beispiele und umfasst zudem, wobei die erste Mäanderlinie einen ersten Satz von sinusförmigen Rippen bildet und die zweite Mäanderlinie einen zweiten Satz von sinusförmigen Rippen bildet und wobei der erste und der zweite Satz von Rippen als Luftfolien geformt sind, wobei eine breitere Kante der Luftfolien an einer Vorderseite des Kühlsystems und eine sich verjüngende Kante an der Rückseite des Kühlsystems angeordnet sind. Ein neuntes Beispiel für das Kühlsystem umfasst gegebenenfalls eines oder mehrere der ersten bis achten Beispiele und umfasst zudem, wobei die obere Halterung ein Paar Flügel umfasst, die entlang einer horizontalen Richtung in entgegengesetzten Richtungen von einem zentralen Bereich der oberen Halterung weg verlaufen. Ein zehntes Beispiel für das Kühlsystem umfasst gegebenenfalls eines oder mehrere der ersten bis neunten Beispiele und umfasst zudem, wobei die obere Halterung eine Aussparung aufweist, die zum Koppeln mit einem Befestigungsriegel einer Fahrzeugmotorhaube konfiguriert ist. Ein elftes Beispiel für das Kühlsystem umfasst gegebenenfalls eines oder mehrere der ersten bis zehnten Beispiele und umfasst zudem einen elektrischen Lüfter, der an eine nach hinten zeigende Kante des Innenrands gekoppelt ist. Ein zwölftes Beispiel für das Kühlsystem umfasst gegebenenfalls eines oder mehrere der ersten bis elften Beispiele und umfasst zudem, wobei, die erste Flüssigkeit ein Kühlmittel ist und die zweite Flüssigkeit ein Kältemittel ist.
Als eine weitere Ausführungsform umfasst ein integriertes Kühlsystemmodul ein Polster, das einen Außenumfang des Kühlsystemmoduls definiert, einen ersten Kanal, der zwischen einem ersten Flüssigkeitseinlass und einem ersten Flüssigkeitsauslass spiralförmig verläuft, um einen ersten Bereich von sinusförmigen Rippen zu bilden, die mit dem Polster verbunden sind, wobei der erste Bereich einen ersten Umfang aufweist, einen zweiten Kanal, der sich zwischen einem zweiten Flüssigkeitseinlass und einem zweiten Flüssigkeitsauslass windet, um einen zweiten Bereich von sinusförmigen Rippen zu bilden, die ebenfalls mit dem Polster gekoppelt sind, wobei der zweite Bereich einen zweiten Umfang aufweist und konzentrisch mit dem ersten Bereich ist, um eine kreisförmige komplanare Struktur zu bilden, die von dem Polster eingerahmt wird. In einem ersten Beispiel für das Kühlsystemmodul umfassen die sinusförmigen Rippen des ersten Kanals und die sinusförmigen Rippen des zweiten Kanals scheibenförmige Flügel, die senkrecht zu einem Luftstrom über Oberflächen der sinusförmigen Rippen angeordnet sind. Ein zweites Beispiel für das Kühlsystemmodul umfasst gegebenenfalls das erste Beispiel und umfasst zudem, wobei der erste Kanal in einem Bereich mit höherer Luftströmungsgeschwindigkeit als der zweite Kanal angeordnet ist. Ein drittes Beispiel für das Kühlsystemmodul umfasst gegebenenfalls eines oder mehrere der ersten und zweiten Beispiele und umfasst zudem, wobei das Polster mit einem vorderen Ende des Fahrzeugs gekoppelt ist, um eine Position des Kühlmoduls innerhalb des vorderen Endes des Fahrzeugs aufrechtzuerhalten.
In einer anderen Ausführungsform umfasst ein Kühlsystem einen ersten kreisförmigen Wärmetauscher, der aus einem in ein sinusförmiges Muster gefalteten Kühlkanal gebildet ist, einen zweiten kreisförmigen Wärmetauscher, der konzentrisch zu dem ersten Wärmetauscher ist und diesen in Umfangsrichtung umgibt, wobei der zweite Wärmetauscher ebenfalls aus einem in ein sinusförmiges Muster gefalteten Kühlkanal gebildet ist, und eine starre Tragstruktur, die konfiguriert ist, um das Kühlsystem mit einer Fahrzeugfront zu koppeln. In einem ersten Beispiel für das Kühlsystem ist die starre Tragstruktur so konfiguriert, dass sie auf das Kühlsystem ausgeübte äußere Kräfte aufnimmt und die äußeren Kräfte gleichmäßig über das Kühlsystem verteilt. Ein zweites Beispiel für das Kühlsystem umfasst gegebenenfalls das erste Beispiel und umfasst zudem, wobei das Kühlsystem so konfiguriert ist, dass es dreidimensional als eine integrierte Einheit gedruckt werden kann. Es ist zu beachten, dass die in der vorliegenden Schrift enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die in der vorliegenden Schrift offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nicht flüchtigen Speicher gespeichert und durch das Steuersystem, umfassend die Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktoren und anderer Motorhardware, ausgeführt werden. Die spezifischen in der vorliegenden Schrift beschriebenen Routinen können eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien darstellen, wie etwa ereignisgesteuerte oder unterbrechungsgesteuerte Strategien, Multi-Tasking-, Multi-Threading-Strategien und Ähnliches. Daher können verschiedene veranschaulichte Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen in der dargestellten Reihenfolge oder parallel durchgeführt oder in manchen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsläufig erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der in der vorliegenden Schrift beschriebenen Ausführungsformen zu erreichen, sondern wird zur Erleichterung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Ein(e) oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen kann bzw. können je nach konkret eingesetzter Strategie wiederholt durchgeführt werden. Zudem können die beschriebenen Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen graphisch Code darstellen, der in einem nicht flüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Motorsteuersystem einprogrammiert werden soll, in dem die beschriebenen Handlungen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, das die verschiedenen Motorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung umfasst, ausgeführt werden.
Es versteht sich, dass die in der vorliegenden Schrift offenbarten Konfigurationen und Abläufe beispielhafter Natur sind und dass diese konkreten Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinn aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Beispielsweise kann die vorstehende Technologie auf V-6, 1-4, 1-6, V-12, 4-Zylinder-Boxer- und andere Motortypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung umfasst alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Auslegungen und weitere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die in der vorliegenden Schrift offenbart sind.
Die folgenden Patentansprüche legen insbesondere bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen dar, die als neu und nicht naheliegend betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Derartige Patentansprüche sind so zu verstehen, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente einschließen und zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Vorlage neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Patentansprüche werden unabhängig davon, ob sie einen weiteren, engeren, gleichen oder unterschiedlichen Umfang im Vergleich zu den ursprünglichen Ansprüchen aufweisen, darüber hinaus als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen betrachtet.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist ein integriertes Kühlsystem vorgesehen, umfassend einen Rahmen mit einer oberen Halterung, einer unteren Halterung, einem Innenrand und einem Außenrand sowie einen ersten durchgehenden Kanal, der als eine erste Mäanderlinie mit dem Rahmen verbunden ist, die einen ersten Radius aufweist und eine erste Flüssigkeit zirkuliert, und einen zweiten durchgehenden Kanal, der mit dem Rahmen als eine zweite Mäanderlinie verbunden ist, die einen zweiten, größeren Radius aufweist, wobei der zweite Kanal eine zweite Flüssigkeit zirkuliert und komplanar mit dem zweiten Kanal angeordnet ist.
Entsprechend einer Ausführungsform weist der erste Kanal einen Einlass auf, der an einem ersten Ende angeordnet ist, und einen Auslass an einem zweiten Ende, und ist der erste Kanal zwischen dem Einlass und dem Auslass in einer vertikalen Ebene innerhalb eines Umfangs des Innenrands gewunden.
Entsprechend einer Ausführungsform weist der zweite Kanal einen an einem ersten Ende angeordneten Einlass und einen an einem zweiten Ende angeordneten Auslass auf und windet sich der zweite Kanal zwischen dem Einlass und dem Auslass in einem Bereich zwischen dem ersten Kanal und dem Innenrand.
Entsprechend einer Ausführungsform sind der zweite Kanal und der erste Kanal kreisförmig und konzentrisch, wobei der zweite Kanal den ersten Kanal in Umfangsrichtung umgibt.
Entsprechend einer Ausführungsform wird ein Umfang des Kühlsystems durch die oberen und unteren Stützhalterungen und Abschnitte des Außenrands definiert, die zwischen den oberen und unteren Stützhalterungen verlaufen.
Entsprechend einer Ausführungsform ist der Innenrand kreisförmig und ist der Außenrand halbkreisförmig, weist der Innenrand einen kleineren Radius auf als der Außenrand und ist dieser konzentrisch mit und innerhalb des Außenrands angeordnet.
Entsprechend einer Ausführungsform ist die Erfindung zudem gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Speichen, wobei jede Speiche aus der Vielzahl von Speichen von einem ersten Bereich entlang des Umfangs des Kühlsystems zu einem zweiten Bereich entlang des Umfangs verläuft, wobei der zweite Bereich auf einer gegenüberliegenden Seite des integrierten Kühlsystems aus der ersten Region liegt.
Entsprechend einer Ausführungsform verläuft jede Speiche der Vielzahl von Speichen durch ein geometrisches Zentrum des Innenrands und verlaufen ein erster Abschnitt jeder Speiche zwischen dem geometrischen Zentrum und einer Innenfläche des Innenrands und ein zweiter Abschnitt jeder Speiche zwischen einer Außenfläche des Innenrands und dem Umfang des Kühlsystems, wobei der erste und der zweite Abschnitt linear ausgerichtet sind.
Entsprechend einer Ausführungsform bildet die erste Mäanderlinie einen ersten Satz von sinusförmigen Rippen und bildet die zweite Mäanderlinie einen zweiten Satz von sinusförmigen Rippen und wobei der erste und der zweite Satz von Rippen als Luftfolien geformt sind, wobei eine breitere Kante der Luftfolien an einer Vorderseite des Kühlsystems und eine sich verjüngende Kante an der Rückseite des Kühlsystems angeordnet sind.
Entsprechend einer Ausführungsform umfasst die obere Halterung ein Paar Flügel, die entlang einer horizontalen Richtung in entgegengesetzten Richtungen von einem zentralen Bereich der oberen Halterung weg verlaufen.
Entsprechend einer Ausführungsform weist die obere Halterung eine Aussparung auf, die zum Koppeln mit einem Befestigungsriegel einer Fahrzeugmotorhaube konfiguriert ist.
Entsprechend einer Ausführungsform ist die Erfindung zudem gekennzeichnet durch einen elektrischen Lüfter, der mit einer nach hinten zeigenden Kante des Innenrands gekoppelt ist.
Entsprechend einer Ausführungsform sind die erste Flüssigkeit ein Kühlmittel und die zweite Flüssigkeit ein Kältemittel.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist ein integriertes Kühlsystemmodul für ein Fahrzeug vorgesehen, umfassend ein Polster, das einen Außenumfang des Kühlsystemmoduls definiert, einen ersten Kanal, der zwischen einem ersten Flüssigkeitseinlass und einem ersten Flüssigkeitsauslass spiralförmig verläuft, um einen ersten Bereich von sinusförmigen Rippen zu bilden, die mit dem Polster verbunden sind, wobei der erste Bereich einen ersten Umfang aufweist, und einen zweiten Kanal, der sich zwischen einem zweiten Flüssigkeitseinlass und einem zweiten Flüssigkeitsauslass windet, um einen zweiten Bereich von sinusförmigen Rippen zu bilden, die ebenfalls mit dem Polster gekoppelt sind, wobei der zweite Bereich einen zweiten Umfang aufweist und konzentrisch mit dem ersten Bereich ist, um eine kreisförmige komplanare Struktur zu bilden, die von dem Polster eingerahmt wird.
Entsprechend einer Ausführungsform umfassen sinusförmige Rippen des ersten Kanals und die sinusförmigen Rippen des zweiten Kanals scheibenförmige Flügel, die senkrecht zu einem Luftstrom über Oberflächen der sinusförmigen Rippen angeordnet sind.
Entsprechend einer Ausführungsform ist der erste Kanal in einem Bereich mit höherer Luftströmungsgeschwindigkeit als der zweite Kanal positioniert.
Entsprechend einer Ausführungsform ist das Polster mit einem vorderen Ende des Fahrzeugs gekoppelt, um eine Position des Kühlmoduls innerhalb des vorderen Endes des Fahrzeugs aufrechtzuerhalten.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist ein Kühlsystem vorgesehen, umfassend einen ersten kreisförmigen Wärmetauscher, der aus einem in ein sinusförmiges Muster gefalteten Kühlkanal gebildet ist, einen zweiten kreisförmigen Wärmetauscher, der konzentrisch zu dem ersten Wärmetauscher ist und diesen in Umfangsrichtung umgibt, wobei der zweite Wärmetauscher ebenfalls aus einem in ein sinusförmiges Muster gefalteten Kühlkanal gebildet ist, und eine starre Tragstruktur, die konfiguriert ist, um das Kühlsystem mit einer Fahrzeugfront zu koppeln.
Entsprechend einer Ausführungsform ist die starre Tragstruktur so konfiguriert, dass sie auf das Kühlsystem ausgeübte äußere Kräfte aufnimmt und die äußeren Kräfte gleichmäßig über das Kühlsystem verteilt.
Entsprechend einer Ausführungsform ist das Kühlsystem so konfiguriert, dass es dreidimensional als integrierte Einheit gedruckt werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 4510991 [0005]

Claims

Integriertes Kühlsystem, umfassend; einen Rahmen mit einer oberen Halterung, einer unteren Halterung, einem Innenrand und einem Außenrand; einen ersten durchgehenden Kanal, der als eine erste Mäanderlinie mit einem ersten Radius mit dem Rahmen verbunden ist und eine erste Flüssigkeit zirkuliert; und einen zweiten durchgehenden Kanal, der als eine zweite Mäanderlinie mit einem zweiten, größeren Radius an den Rahmen gekoppelt ist, wobei der zweite Kanal eine zweite Flüssigkeit zirkuliert und komplanar mit dem zweiten Kanal angeordnet ist.
Integriertes Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei der erste Kanal einen Einlass aufweist, der an einem ersten Ende angeordnet ist, und einen Auslass an einem zweiten Ende, und der erste Kanal zwischen dem Einlass und dem Auslass in einer vertikalen Ebene innerhalb eines Umfangs des Innenrands gewunden ist.
Integriertes Kühlsystem nach Anspruch 2, wobei der zweite Kanal einen an einem ersten Ende angeordneten Einlass und einen an einem zweiten Ende angeordneten Auslass aufweist und sich der zweite Kanal zwischen dem Einlass und dem Auslass in einem Bereich zwischen dem ersten Kanal und dem Innenrand windet.
Integriertes Kühlsystem nach Anspruch 3, wobei der zweite Kanal und der erste Kanal kreisförmig und konzentrisch sind, wobei der zweite Kanal den ersten Kanal in Umfangsrichtung umgibt.
Integriertes Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei ein Umfang des Kühlsystems durch die oberen und unteren Stützhalterungen und Abschnitte des Außenrands definiert wird, die zwischen den oberen und unteren Stützhalterungen verlaufen.
Integriertes Kühlsystem nach Anspruch 5, wobei der Innenrand kreisförmig ist und der Außenrand halbkreisförmig ist, wobei der Innenrand einen kleineren Radius aufweist als der Außenrand und dieser konzentrisch mit und innerhalb des Außenrands angeordnet ist.
Integriertes Kühlsystem nach Anspruch 5, zudem umfassend eine Vielzahl von Speichen, wobei jede Speiche aus der Vielzahl von Speichen von einem ersten Bereich entlang des Umfangs des Kühlsystems zu einem zweiten Bereich entlang des Umfangs verläuft, wobei der zweite Bereich auf einer gegenüberliegenden Seite des integrierten Kühlsystems aus der ersten Region liegt.
Integriertes Kühlsystem nach Anspruch 7, wobei jede Speiche der Vielzahl von Speichen durch ein geometrisches Zentrum des Innenrands verläuft und ein erster Abschnitt jeder Speiche zwischen dem geometrischen Zentrum und einer Innenfläche des Innenrands und ein zweiter Abschnitt jeder Speiche zwischen einer Außenfläche des Innenrands und dem Umfang des Kühlsystems verlaufen, wobei der erste und der zweite Abschnitt linear ausgerichtet sind.
Integriertes Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei die erste Mäanderlinie einen ersten Satz von sinusförmigen Rippen bildet und die zweite Mäanderlinie einen zweiten Satz von sinusförmigen Rippen bildet und wobei der erste und der zweite Satz von Rippen als Luftfolien geformt sind, wobei eine breitere Kante der Luftfolien an einer Vorderseite des Kühlsystems und eine sich verjüngende Kante an der Rückseite des Kühlsystems angeordnet sind.
Integriertes Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei die obere Halterung ein Paar Flügel umfasst, die entlang einer horizontalen Richtung in entgegengesetzten Richtungen von einem zentralen Bereich der oberen Halterung weg verlaufen, und eine Aussparung, die konfiguriert ist, um mit einem Befestigungsriegel einer Fahrzeugmotorhaube gekoppelt zu werden.
Integriertes Kühlsystem nach Anspruch 1, zudem umfassend einen elektrischen Lüfter, der mit einer nach hinten zeigenden Kante des Innenrands gekoppelt ist.
Integriertes Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei die erste Flüssigkeit ein Kühlmittel und die zweite Flüssigkeit ein Kältemittel sind.
Kühlsystem, umfassend; einen ersten kreisförmigen Wärmetauscher, der aus einem Kühlkanal gebildet ist, der in ein sinusförmiges Muster gefaltet ist; einen zweiten kreisförmigen Wärmetauscher, der konzentrisch zu dem ersten Wärmetauscher ist und diesen umfänglich umgibt, wobei der zweite Wärmetauscher ebenfalls aus einem Kühlkanal gebildet ist, der in ein sinusförmiges Muster gefaltet ist; und eine starre Tragstruktur, die konfiguriert ist, um das Kühlsystem mit einer Fahrzeugfront zu koppeln.
Kühlsystem nach Anspruch 13, wobei die starre Tragstruktur so konfiguriert ist, dass sie auf das Kühlsystem ausgeübte äußere Kräfte aufnimmt und die äußeren Kräfte gleichmäßig über das Kühlsystem verteilt.
Kühlsystem nach Anspruch 13, wobei das Kühlsystem so konfiguriert ist, dass es dreidimensional als integrierte Einheit gedruckt werden kann.