DE102022105908B4

DE102022105908B4 - Kühlmittelregler für ein Kühlsystem eines Fahrzeugantriebs

Info

Publication number: DE102022105908B4
Application number: DE102022105908.1A
Authority: DE
Inventors: Michael Reuther; Christian Marks; Jonas Baumann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2022-03-14
Filing date: 2022-03-14
Publication date: 2024-05-08
Anticipated expiration: 2042-03-15
Also published as: DE102022105908A1; WO2023174480A1

Abstract

Kühlmittelregler für ein Kühlsystem eines Fahrzeugantriebs, aufweisend ein Gehäuse (1) mit geregelten Kühlmittelanschlüssen (A bis F) und einem Kühlmittelraum (5) und einen im Kühlmittelraum (5) angeordneten Drehschieber mit Kühlmittelkanälen (11, 12), wobei der Drehschieber zwei Drehpositionen hat, in denen jeweils Kanalenden (11-1, 11-2) eines ersten der Kühlmittelkanäle (11) einen ersten mit einem zweiten der Kühlmittelanschlüsse (A, B) verbinden, während Kanalenden (12-1, 12-2) eines zweiten der Kühlmittelkanäle (12) in der ersten Drehposition einen dritten mit einem vierten der Kühlmittelanschlüsse (C, D) und in der zweiten Drehposition den dritten mit einem fünften der Kühlmittelanschlüsse (C, E) verbinden, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehschieber eine Regelscheibe (2) mit einer axialen Stirnfläche (7) ist, die von den Kanalenden (11-1, 11-2, 12-1, 12-2) der Kühlmittelkanäle (11, 12) durchsetzt ist und die sich mit stirnseitigen Umrandungen sämtlicher geregelter Kühlmittelanschlüsse (A bis F) in dichtendem Gleitkontakt befindet, wobei die stirnseitigen Umrandungen des ersten, zweiten und dritten Kühlmittelanschlusses (A, B, C) nierenförmig und zur Drehachse (4) der Regelscheibe (2) hin gekrümmt sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kühlmittelregler für ein Kühlsystem eines Fahrzeugantriebs, aufweisend ein Gehäuse mit geregelten Kühlmittelanschlüssen und einem Kühlmittelraum und einen im Kühlmittelraum angeordneten Drehschieber mit Kühlmittelkanälen, wobei der Drehschieber (zumindest) zwei Drehpositionen hat, in denen jeweils Kanalenden eines ersten der Kühlmittelkanäle einen ersten mit einem zweiten der Kühlmittelanschlüsse verbinden, während Kanalenden eines zweiten der Kühlmittelkanäle in der ersten Drehposition einen dritten mit einem vierten der Kühlmittelanschlüsse und in der zweiten Drehposition den dritten mit einem fünften der Kühlmittelanschlüsse verbinden.
Ein derartiger Kühlmittelregler ist aus der US 10 344 877 B2 bekannt. Die Kühlmittelkanäle durchsetzen den Drehschieber bezüglich dessen Drehachse entweder nur radial oder sowohl radial als auch axial, so dass die Anschlussstutzen entsprechend radial bzw. auch axial vom Gehäuse abgehend orientiert sind.
Weitere Kühlmittelregler sind aus der CN 1 13 154 088 A , der JP 2001- 141 093 A und der DE 20 2016 004 427 U1 bekannt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kühlmittelregler der eingangs genannten Art konstruktiv zu verbessern.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Drehschieber eine Regelscheibe mit einer axialen Stirnfläche ist, die von den Kanalenden der Kühlmittelkanäle durchsetzt ist und die sich mit stirnseitigen Umrandungen sämtlicher geregelter Kühlmittelanschlüsse in dichtendem Gleitkontakt befindet, wobei die stirnseitigen Umrandungen des ersten, zweiten und dritten Kühlmittelanschlusses nierenförmig und zur Drehachse der Regelscheibe hin gekrümmt sind. Folglich sind alle geregelten Kühlmittelanschlüsse derselben Stirnfläche der Regelscheibe axial gegenüberliegend angeordnet, so dass entweder auch die zugehörigen Anschlussstutzen sämtlich axial vom Gehäuse abgehend orientiert sein können oder die Kühlmittelanschlüsse mit Kanälen verbunden sind, die in einer axial am Gehäuse angeflanschten Kühlmittelverteilerplatte verlaufen. Trotz des vergleichsweise großen Durchmessers der Regelscheibe als solche ermöglicht die erfindungsgemäße Konstruktion des Kühlmittelreglers, dass dieser mangels radial abgehender Anschlussstutzen radial insgesamt vergleichsweise kompakt bauend ausgeführt wird.
Unter einem geregelten Kühlmittelanschluss ist vorliegend ein Kühlmittelanschluss zu verstehen, dessen Mündung im Kühlmittelraum von der Regelscheibe verdeckt ist und dessen Verbindung mit einem der anderen Kühlmittelanschlüsse über die Regelscheibe hergestellt oder unterbrochen wird. Das bedeutet umgekehrt, dass der Kühlmittelregler auch einen ungeregelten Kühlmittelanschluss haben kann, der in keiner Drehposition der Regelscheibe von dieser verdeckt ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kühlmittelreglers eines mehrere Teilkreisläufe umfassenden Kühlsystems eines batterieelektrischen Fahrzeugantriebs teilweise schematisch oder vereinfacht dargestellt ist. Es zeigen:

1 ein (geöffnetes) Gehäuse des Kühlmittelreglers in perspektivischer Ansicht;
2 das Gehäuse gemäß 1 mit Regelscheibe gemäß den 3 und 4 in perspektivischem Querschnitt;
3 die Regelscheibe gemäß 2 in perspektivischer Untersicht;
4 die Regelscheibe gemäß 2 in perspektivischer Draufsicht;
5 den Durchfluss durch den Kühlmittelregler in sieben verschiedenen Drehpositionen der Regelscheibe;
6 den Durchfluss gemäß den 5 in tabellarischer Übersicht.

Die 1 bis 4 zeigen die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Komponenten des Kühlmittelreglers. Dieser umfasst das in 1 geöffnet dargestellte Gehäuse 1 und einen als Regelscheibe 2 ausgeführten Drehschieber. 2 zeigt einen Querschnitt durch das Gehäuse 1 und die darin drehbar gelagerte Regelscheibe 2 mit einer Antriebswelle 3, die zwecks Regelung des Kühlmitteldurchflusses über einen nicht dargestellten Drehantrieb in verschiedene Drehpositionen um ihre Drehachse 4 verstellbar ist. Im Innern des Gehäuses 1 verlaufen ein Kühlmittelraum 5 und sechs darin mündende Kühlmittelanschlüsse A bis F, die sämtlich mit axial vom Gehäuse 1 abgehenden Anschlussstutzen für Kühlmittelschläuche oder -rohre verbunden und bezüglich ihres Durchflusses geregelt sind. In den 1 und 2 ist der Anschlussstutzen 6 des Kühlmittelanschlusses B erkennbar.
Eine (untere) axiale Stirnfläche 7 der Regelscheibe 2 (s. 3) befindet sich in dichtendem Gleitkontakt mit stirnseitigen Umrandungen der Kühlmittelanschlüsse A bis F, so dass jeweils deren Mündung in den Kühlmittelraum 5 durch die Regelscheibe 2 verschlossen ist. Die stirnseitigen Umrandungen der Kühlmittelanschlüsse A bis F sind durch Formdichtungen 8, 9 und 10 gebildet, die im dargestellten Ausführungsbeispiel als sechs Einzelteile ins Gehäuse 1 (alternativ auf der Stirnfläche 7 der Regelscheibe 2) montiert sind. Die Formdichtungen 8, 9, und 10 sind zu den drei unterschiedlich großen Mündungsquerschnitten der Kühlmittelanschlüsse A bis F korrespondierend paarweise gleich geformt, wobei die Formdichtungen 8 und 9 wie die Querschnitte des ersten und dritten Kühlmittelanschlusses A und C bzw. des zweiten und vierten Kühlmittelanschlusses B und D nierenförmig und zur Drehachse 4 der Regelscheibe 2 hin gekrümmt sind. Die den kleinsten Querschnitt aufweisende Formdichtung 10 ist kreisrund. Alternativ zu den drei Paaren einzelner Formdichtungen 8, 9 und 10 kann der dichtende Gleitkontakt mit der Regelscheibe 2 durch eine einzige entweder im Gehäuse 1 oder auf der Regelscheibe 2 montierte Formdichtung hergestellt sein.
Die in den 3 und 4 als Einzelteil dargestellte Regelscheibe 2 hat zwei Kühlmittelkanäle 11 und 12, deren Kanalenden 11-1 und 11-2 bzw. 12-1 und 12-2 die axiale Stirnfläche 7 der Regelscheibe 2 durchsetzen. Wie es in Zusammenschau der 2 bis 4 deutlich wird, ist der erste Kühlmittelkanal 11 ein zwischen der einen axialen Stirnfläche 7 und der gegenüberliegenden anderen axialen Stirnfläche 13 der Regelscheibe 2 verlaufender Hohlraum, der lediglich an den Kanalenden 11-1 und 11-2 offen ist. Demgegenüber ist der zweite Kühlmittelkanal 12 zum Kühlmittelraum 5 hin dadurch offen, dass die andere axiale Stirnfläche 13 lediglich den ersten Kühlmittelkanal 11 verschließt und im Bereich des zweiten Kühlmittelkanals 12 entsprechend ausgespart ist. Diese Verbindung des zweiten Kühlmittelkanals 12 mit dem Kühlmittelraum 5 ermöglicht eine vollständige Umspülung der mit Radialspalt im Gehäuse 1 gelagerten Regelscheibe 2 und folglich deren axialen Druckausgleich. Die Öffnung des zweiten Kühlmittelkanals 12 zum Kühlmittelraum 5 hin kann alternativ die Außenmantelfläche 14 der Regelscheibe 2 durchsetzen.
Die 5-1 bis 5-7 illustrieren die Durchflusslogik durch den Kühlmittelregler in sieben verschiedenen Drehpositionen der Regelscheibe 2. Eine Übersicht dieser Durchflusslogik zeigt 6, die in tabellarischer Form die Verbindungen und Durchflussrichtungen der miteinander verbundenen Kühlmittelanschlüsse A bis F in Abhängigkeit von den Drehpositionen Nr. 1 bis Nr. 7 der Regelscheibe 2 mit zugehörigem Drehwinkel listet. Die Drehpositionen Nr. 1 bis Nr. 5 sind überschneidungsfrei, wobei die Kühlmittelkanäle 11, 12 jeweils nur zwei der Kühlmittelanschlüsse A bis F miteinander verbinden. Die Drehpositionen Nr. 6 und Nr. 7 sind hingegen nicht überschneidungsfrei. In diesen Positionen überschneidet sich eines der Kanalenden 12-1 und 12-2 mit zwei der Kühlmittelanschlüsse A bis F, so dass der Kühlmittelkanal 12 drei der Kühlmittelanschlüsse A bis F miteinander verbindet und in Abhängigkeit der Winkelposition der Regelscheibe 2 das Mischungsverhältnis aus zwei vorlaufenden Kühlmittelanschlüssen mengenregelt.
5-1: In der Drehposition Nr. 1 (0°) befinden sich die Kanalenden 11-1 und 11-2 in umfänglicher Überdeckung mit dem ersten Kühlmittelanschluss A und dem zweiten Kühlmittelanschluss B und verbinden diese Anschlüsse über den ersten Kühlmittelkanal 11 miteinander. Gleichzeitig verbinden die Kanalenden 12-1 und 12-2 des zweiten Kühlmittelkanals 12 den dritten Kühlmittelanschluss C mit dem vierten Kühlmittelanschluss D.
5-2: In der Drehposition Nr. 2 (30°) verbinden die Kanalenden 11-1 und 11-2 unverändert den ersten Kühlmittelanschluss A mit dem zweiten Kühlmittelanschluss B. Gleichzeitig verbinden die Kanalenden 12-1 und 12-2 den dritten Kühlmittelanschluss C mit dem fünften Kühlmittelanschluss E.
5-3: In der Drehposition Nr. 3 (90°) verbinden die Kanalenden 11-1 und 11-2 den zweiten Kühlmittelanschluss B mit dem dritten Kühlmittelanschluss C. Gleichzeitig verbinden die Kanalenden 12-1 und 12-2 den vierten Kühlmittelanschluss D mit dem ersten Kühlmittelanschluss A.
5-4: In der Drehposition Nr. 4 (120°) verbinden die Kanalenden 11-1 und 11-2 unverändert den zweiten Kühlmittelanschluss B mit dem dritten Kühlmittelanschluss C. Gleichzeitig verbinden die Kanalenden 12-1 und 12-2 den fünften Kühlmittelanschluss E mit dem ersten Kühlmittelanschluss A.
5-5: In der Drehposition Nr. 5 (60°) verbinden die Kanalenden 11-1 und 11-2 den fünften Kühlmittelanschluss F mit dem dritten Kühlmittelanschluss C. Gleichzeitig verbinden die Kanalenden 12-1 und 12-2 den vierten Kühlmittelanschluss D mit dem ersten Kühlmittelanschluss A.
5-6: In der Drehposition Nr. 6 (15°) verbinden die Kanalenden 11-1 und 11-2 den ersten Kühlmittelanschluss A mit dem zweiten Kühlmittelanschluss B. Gleichzeitig verbinden die Kanalenden 12-1 und 12-2 sowohl den vierten als auch den fünften Kühlmittelanschluss D und E mit dem dritten Kühlmittelanschluss C.
5-7: In der Drehposition Nr. 7 (105°) verbinden die Kanalenden 11-1 und 11-2 den zweiten Kühlmittelanschluss B mit dem dritten Kühlmittelanschluss C. Gleichzeitig verbinden die Kanalenden 12-1 und 12-2 den vierten und fünften Kühlmittelanschluss D und E mit dem ersten Kühlmittelanschluss A.

Claims

Kühlmittelregler für ein Kühlsystem eines Fahrzeugantriebs, aufweisend ein Gehäuse (1) mit geregelten Kühlmittelanschlüssen (A bis F) und einem Kühlmittelraum (5) und einen im Kühlmittelraum (5) angeordneten Drehschieber mit Kühlmittelkanälen (11, 12), wobei der Drehschieber zwei Drehpositionen hat, in denen jeweils Kanalenden (11-1, 11-2) eines ersten der Kühlmittelkanäle (11) einen ersten mit einem zweiten der Kühlmittelanschlüsse (A, B) verbinden, während Kanalenden (12-1, 12-2) eines zweiten der Kühlmittelkanäle (12) in der ersten Drehposition einen dritten mit einem vierten der Kühlmittelanschlüsse (C, D) und in der zweiten Drehposition den dritten mit einem fünften der Kühlmittelanschlüsse (C, E) verbinden, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehschieber eine Regelscheibe (2) mit einer axialen Stirnfläche (7) ist, die von den Kanalenden (11-1, 11-2, 12-1, 12-2) der Kühlmittelkanäle (11, 12) durchsetzt ist und die sich mit stirnseitigen Umrandungen sämtlicher geregelter Kühlmittelanschlüsse (A bis F) in dichtendem Gleitkontakt befindet, wobei die stirnseitigen Umrandungen des ersten, zweiten und dritten Kühlmittelanschlusses (A, B, C) nierenförmig und zur Drehachse (4) der Regelscheibe (2) hin gekrümmt sind.
Kühlmittelregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Kühlmittelkanäle (12) an der Außenmantelfläche (14) der Regelscheibe (2) oder an deren anderer axialer Stirnfläche (13) zum Kühlmittelraum (5) hin offen ist.
Kühlmittelregler nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch genau sechs geregelte Kühlmittelanschlüsse (A bis F), deren stirnseitige Umrandungen mit drei voneinander verschiedenen Formen paarweise gleich geformt sind.
Kühlmittelregler nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch drei Paare Formdichtungen (8, 9, 10).