DE102022113545A1

DE102022113545A1 - Kühlmodul mit Spirale / Spiralgehäuse aufweisender Kühlmittelverteilerplatte und Thermomanagementsystem für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102022113545A1
Application number: DE102022113545.4A
Authority: DE
Inventors: Michael Reuther; Christian Lingner; Raik Heyne; Jonas Baumann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2022-05-30
Filing date: 2022-05-30
Publication date: 2023-11-30

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kühlmodul (1) mit einer Kühlmittelverteilerplatte (2) in/an der Kühlmittelkanäle (3) vorhanden sind, und mit einer an der Kühlmittelverteilerplatte (2) angebrachten Kühlmittelpumpe (4), wobei die Spirale (5) der Kühlmittelpumpe (4) (unmittelbar / direkt) durch die Kühlmittelverteilerplatte (2) gebildet ist. Die Erfindung betrifft auch ein Thermomanagementsystem für ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Kühlmodul (1).

Description

Die Erfindung betrifft einen Kühlmittelverteiler mit integriertem Ventilgehäuse und integrierter Wasserpumpenspirale. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Kühlmodul mit einer Kühlmittelverteilerplatte, in/an der Kühlmittelkanäle vorhanden sind, und mit einer an der Kühlmittelverteilerplatte angebrachten Kühlmittelpumpe.
Aus dem Stand der Technik sind bereits diverse Wärmeregelungssysteme bekannt, so beispielswiese aus der EP 2 392 486 B2 . Dort ist ein Wärmeregelungssystem mit einem Zweimoden-Kühlkreislauf offenbart. Auch gibt es Offenlegungsschriften zu integrierten Systemen, beispielsweise tankintegrierten Systemen, HMC- und ähnlichen Aggregaten.
Momentan ist ein Trend zu hochintegrierten Thermomanagementsystemen im BEV-Bereich (z.B. bei Be- und Entlüftungsventilen) zu erkennen, die innovative und kostengünstige Lösungen erfordern.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen haben jedoch immer Nachteile, insbesondere in puncto Anzahl der Bauteile und Schnittstellen sowie Kosten. Hier gilt es eine Verbesserung zu erreichen. Die bestehenden Nachteile sollen ausgeräumt oder zumindest gemildert werden.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Kühlmodul erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Spirale (/das Spiralghäuse) der Kühlmittelpumpe (unmittelbar / direkt) durch die Kühlmittelverteilerplatte gebildet ist.
Auf diese Weise wird ein hochintegriertes kostengünstiges Kühlmittelsystem generiert, das dauerhaft marktfähig bleiben wird. Der Aufwand für Dicht- und Befestigungselemente wird reduziert. Eine direkte Anspritzung im Kunststoff wird möglich. Bauteile und Schnittstellen werden eingespart. Insbesondere wird dies durch die Integration von Ventilgehäusen oder Wasserpumpenspiralen in den Kühlmittelverteiler erreicht, wodurch jeweils ein Bauteil und der damit verbundene Aufwand eingespart wird. Eine Vollintegration von Komponenten in einem zentralen Kühlmittelverteiler, insbesondere bei einer Kühlmittelverteilerplatte aus Kunststoff wird erreicht.
Mit anderen Worten besteht die erfinderische Lösung darin, das Ventilgehäuse und ein Pumpenspiralgehäuse in die Kühlmittelverteilerplatte zu integrieren. Das Spiralgehäuse sollte hierbei je nach Wasserpumpenbauform sehr genau bezüglich des axialen Abstands auf das Flügelrad der Wasserpumpe angepasst werden. Es wird dadurch unnötig die Wasserpumpe mit einem separaten Spiralgehäuse extra mit der Kühlmittelverteilereinheit zu verschrauben. Nun wird die Spirale selbst in die Verteilereinheit integriert / angespritzt. Die Wasserpumpe hat in diesem Fall ein spezielles Spiralgehäuse als integrales Bauteil der Kühlmittelverteilerplatte / der Kühlmittelverteilereinheit. Die Spirale ist somit ein Teil der Kühlmittelverteilerplatte. Lediglich ein Flügelrad ist nach wie vor einzustecken. Es wird nun möglich für einen Hersteller von Kühlsystemen sowohl die Wasserpumpe als auch den Kühlmittelverteiler herzustellen, wodurch die axialen Abstände während der Produktion besser kontrolliert werden können und gegebenenfalls je nach Charge angepasst werden können. Der Produktionsprozess kann also besser kontrolliert werden und ist somit besser beherrschbar. Es zeigen sich jedoch auch Vorteile, selbst wenn die Wasserpumpe zugekauft wird. Eine Lösung mit klar abgestimmter Schnittstelle kann verfolgt werden.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
So ist es von Vorteil, wenn die Kühlmittelpumpe an der Kühlmittelverteilerplatte angeflanscht ist. Eine einfache Anbringung ist dann die Folge. Ein Montageaufwand lässt sich dadurch reduzieren.
Es hat sich bewährt, wenn die Kühlmittelkanäle durch das Material der Kühlmittelverteilerplatte bestimmt / festgelegt / definiert sind. Alternativ ist es auch möglich auf der Kühlmittelverteilerplatte separate (Halb-)Schalen auf-/ einzusetzen, durch die die Kühlmittelkanäle gestellt werden. Eine kostengünstige und nachhaltige Lösung lässt sich dadurch generieren.
Die Fertigungszeiten lassen sich straffen, wenn die Halbschalen auf / an dem Material der Kühlmittelverteilerplatte aufgeschweißt sind.
Eine vorteilhafte Ausführungsform ist auch dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Kühlmittelverteilerplatte auch ein Ventilgehäuse ausbildet. In dem Ventilgehäuse können dann Ventilkörper, wie beispielsweis linearbewegliche oder rotatorisch bewegliche Ventilkörper, eingesetzt werden, um die Verbindung zwischen unterschiedlichen Anschlüssen (Ein- / Ausgängen) zu gewährleisten.
Ferner hat es sich bewährt, wenn ein Kühlmittelkanal eine Fluidverbindung von wenigstens einem ersten Ventilgehäuse zu dem Spiralgehäuse sicherstellt. Eine effiziente Kühlmittelfluidführung, insbesondere wenn Flüssigkeiten, wie Wasser, eingesetzt werden oder wasserähnliche Fluide / Flüssigkeiten eingesetzt werden, ist die Folge.
Erprobte Prinzipien lassen sich dann nutzen, wenn die Kühlmittelpumpe als Kreiselpumpe, insbesondere des Radialpumpentyps ausgestaltet ist.
Die Erfindung betrifft letztlich auch ein Thermomanagementsystem für ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Kühlmodul.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kühlmoduls, in einer perspektivischen Darstellung von Seiten eines integrierten Ventilgehäuses und integrierter Wasserpumpenspirale einer zentralen Kühlmittelverteilerplatte, wobei die Besonderheit zweier integrierter Ventilgehäuse (hier 4/4-Wegediskventile) und zweier integrierter Pumpenaufnahmen mit integrierten Spiralkanälen umgesetzt ist,
2 eine perspektivische Darstellung von der anderen Seite des Kühlmoduls, wie es in 1 bereits dargestellt ist,
3 einen Querschnitt entlang der Drehachse eines Flügelrades einer Wasserpumpe mit Spiralgehäuse, das in die Kühlmittelverteilerplatte integriert ist, wobei die Wasserpumpe in die Kühlmittelverteilerplatte eingesteckt ist,
4 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kühlmoduls in einer zur 1 korrespondierenden Darstellungsart, und
5 die Ausführungsform des Kühlmoduls nach 4 in einer zur 2 korrespondierenden Art.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Merkmale der einen Ausführungsform können in die andere Ausführungsform aufgenommen werden bzw. die entsprechenden Merkmale dort ersetzen.
In 1 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kühlmoduls 1 dargestellt. Dieses Kühlmodul 1 besitzt eine Kühlmittelverteilerplatte 2. In der Kühlmittelverteilerplatte 2 sind Kühlmittelkanäle 3 angelegt.
An der Kühlmittelverteilerplatte 2 ist eine Kühlmittelpumpe 4, siehe beispielsweise 3, angebracht.
Zurückkommend auf 1 wird klar, dass die Spirale 5 der Kühlmittelpumpe 4, also das Pumpenspiralgehäuse in die Kunststoffkühlmittelverteilerplatte / aus Kunststoff aufgebaute Kühlmittelverteilerplatte 2 integriert / angespritzt ist. Mit anderen Worten wird die Spirale 5 der Kühlmittelpumpe 4 durch die Kühlmittelverteilerplatte 2 bzw. das Material der Kühlmittelverteilerplatte 2 gebildet.
Es gibt in der Ausführungsform nach 1 zwei Spiralen 5. Auch gibt es zwei Ventilgehäuse 6. Jedes Ventilgehäuse 6 besitzt vier Anschlüsse für vier Kühlmittelkanäle 3. Das Ventilgehäuse 6 ist in die Kühlmittelverteilerplatte 2 integriert. Es ist angespritzt im Kunststoff.
In 2 wird klar, dass die Kühlmittelverteilerplatte 2 eine Grundträgerplatte 8 besitzt, auf der Halbschalen 9 aufgeschweißt sind, um die Kühlmittelkanäle 3 zu bilden. Es gibt ferner einen Flanschanschluss 10 für zum Beispiel einen Chiller, eine E-Maschine oder ein ähnliches Bauteil, wobei der Flansch in die aufgeschweißten Halbschalen 9 integriert ist.
In 3 ist ein Axialspalt zwischen einem Flügelrad 11 der Kühlmittelpumpe 4 und dem Material der Kühlmittelverteilerplatte 2, also der Spirale 5, die in die Kühlmittelverteilerplatte 2 integriert ist, mit dem Bezugszeichen 12 referenziert. Die Kühlmittelpumpe 4 ist als Kreiselpumpe, nämlich als Radialpumpe ausgebildet. Sie ist eine Wasserpumpe. Es gibt eine Saugseite und eine Druckseite. Die Saugseite ist axialseitig und die Druckseite radialseitig. Ein Zurückströmen soll vermieden werden.
Der Axialspalt 12 soll daher so klein wie möglich sein, aber so groß wie nötig, damit das Flügelrad 11 keiner Reibung an der Kühlmittelverteilerplatte 2 unterliegt. Die vorgestellte Lösung ermöglicht es einem damit einhergehenden Toleranzproblem Herr zu werden. Eine konstruktive Verbesserung, insbesondere Vereinfachung wird nun also erreicht.
In den 4 und 5 ist eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kühlmoduls 1 dargestellt.
Bezugszeichenliste

1: Kühlmodul
2: Kühlmittelverteilerplatte
3: Kühlmittelkanal
4: Kühlmittelpumpe
5: Spirale / Spiralgehäuse / Pumpenspiralgehäuse
6: Ventilgehäuse
7: Anschluss
8: Grundträgerplatte
9: Halbschale
10: Flanschanschluss
11: Flügelrad
12: Axialspalt

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

EP 2392486 B2 [0002]

Claims

Kühlmodul (1) mit einer Kühlmittelverteilerplatte (2) in/an der Kühlmittelkanäle (3) vorhanden sind, und mit einer an der Kühlmittelverteilerplatte (2) angebrachten Kühlmittelpumpe (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Spirale (5) der Kühlmittelpumpe (4) (unmittelbar/ direkt) durch die Kühlmittelverteilerplatte (2) gebildet ist.
Kühlmodul (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelpumpe (4) an der Kühlmittelverteilerplatte (2) angeflanscht ist.
Kühlmodul (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelkanäle (3) durch das Material der Kühlmittelverteilerplatte (2) bestimmt sind oder auf der Kühlmittelverteilerplatte (2) durch separate Halbschalen (9) gebildet sind.
Kühlmodul (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbschalen (9) auf dem Material der Kühlmittelverteilerpumpe (4) aufgeschweißt sind.
Kühlmodul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Kühlmittelverteilerpumpe (4) auch ein Ventilgehäuse (6) ausbildet.
Kühlmodul (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kühlmittelkanal (3) eine Fluidverbindung von wenigstens einem ersten Ventilgehäuse (6) zu der Spirale (5) / dem Spiralgehäuse sicherstellt.
Kühlmodul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelpumpe (4) als Kreiselpumpe des Radialpumpentyps ausgestaltet ist.
Thermomanagementsystem für ein Kraftfahrzeug mit einem Kühlmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.