DE102022208586A1

DE102022208586A1 - Flüssigkeitkühlmodul

Info

Publication number: DE102022208586A1
Application number: DE102022208586.8A
Authority: DE
Inventors: Michael Brodt; Robert Dunsch; Andreas Kollmann; Michael Neubauer; David Springer; Ralf Zink
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2022-08-18
Filing date: 2022-08-18
Publication date: 2024-02-29
Also published as: CN117588903A; JP2024028161A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Flüssigkeitkühlmodul (1) zum Kühlen einer Flüssigkeit, das einen Kühler (2) aufweist, durch welchen ein Kühlpfad (4) der Flüssigkeit führt und welchen ein Bypasspfad (5) der Flüssigkeit umgeht.Ein kompakter Aufbau und ein vereinfachter Betrieb des Flüssigkeitkühlmoduls (1) ergeben sich dadurch, dass das Flüssigkeit Filtermodul (1) eine selbsttätige Ventileinrichtung (10) mit einem Formgedächtnis-Körper (11) und einem Ventilkörper (12) aufweist, welche derart zusammenwirken, dass die Ventileinrichtung (10) selbsttätig unterhalb einer vorgegebenen Schalttemperatur den Kühlpfad (4) sperrt und den Bypasspfad (5) freigibt und oberhalb der Schalttemperatur den Kühlpfad (4) freigibt und den Bypasspfad (5) sperrt.Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Kraftfahrzeug (101) mit einem solchen Flüssigkeitkühlmodul (1).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Flüssigkeitkühlmodul zum Kühlen einer Flüssigkeit mit einem Kühler. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Flüssigkeitkühlmodul.
In einer Vielzahl von Anwendungen, insbesondere mobilen Anwendungen, wie in einem Kraftfahrzeug, kommen Flüssigkeiten zum Einsatz, welche gekühlt werden. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn die Flüssigkeit zum Kühlen einer Komponente in der Anwendung zum Einsatz kommt. In derartigen Anwendungen kann aufgrund des üblicherweise geringen verfügbaren Bauraums sowie der vereinfachten Integration der Kühlung die Kühlung der Flüssigkeit in einem Modul umgesetzt sein, welches nachfolgend auch als Flüssigkeitkühlmodul bezeichnet wird. Ein solches Modul weist üblicherweise neben dem Kühler zumindest einen für die Flüssigkeit durchströmbaren Kanal auf, durch welchen ein Strömungspfad der Flüssigkeit führt. Des Weiteren kann es wünschenswert sein, die Strömung der Flüssigkeit durch das Flüssigkeitkühlmodul und insbesondere durch den Kühler zu steuern. Zu diesem Zweck kommen in der Regel Ventile zum Einsatz, welche abhängig von entsprechenden Parametern aktiv angesteuert werden.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit der Aufgabe, für ein Flüssigkeitkühlmodul der eingangs genannten Art sowie für ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Flüssigkeitkühlmodul verbesserte oder zumindest andere Ausführungsformen anzugeben, welche insbesondere Nachteile aus dem Stand der Technik beseitigen. Insbesondere beschäftigt sich die vorliegende Erfindung mit der Aufgabe, für das Flüssigkeitkühlmodul und für das Kraftfahrzeug verbesserte oder zumindest andere Ausführungsformen anzugeben, welche sich durch eine kompaktere Ausbildung und/oder vereinfachten Betrieb auszeichnen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhaft Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht demnach auf dem allgemeinen Gedanken, in einem einen Kühler aufweisenden Modul zum Kühlen einer Flüssigkeit eine mittels eines Formgedächtnis-Körpers temperaturabhängig selbsttätige Ventileinrichtung einzusetzen, welche abhängig von der Temperatur der Flüssigkeit die Strömung der Flüssigkeit durch den Kühler und am Kühler vorbei selbsttätig verändert. In der Folge führt das Modul selbsttätig abhängig von der Temperatur der Flüssigkeit die Flüssigkeit durch den Kühler, sodass sie im Betrieb gekühlt wird, oder am Kühler vorbei, sodass eine Kühlung im Kühler ausbleibt. Im Vergleich zu einem aktiv angesteuerten Ventil bietet die erfindungsgemäße Lösung den Vorteil, dass eine solche Ansteuerung ausbleiben kann, sodass der Betrieb des Moduls vereinfacht ist. Zudem führt die erfindungsgemäße Lösung dazu, dass für eine Ansteuerung benötigte Verbindungen nach außen und/oder angetriebenen Aktuatoren entfallen. Dies führt wiederum zu einem vereinfachten und kompakten Aufbau des Moduls.
Dem Erfindungsgedanken entsprechend weist das Modul den Kühler auf. Das Modul wird nachfolgend auch als Flüssigkeitkühlmodul bezeichnet. Der Kühler kühlt im Betrieb die Flüssigkeit, wobei ein Strömungspfad der Flüssigkeit durch den Kühler führt. Dieser Strömungspfad wird nachfolgend auch als Kühlpfad bezeichnet. Ein Strömungspfad der Flüssigkeit umgeht den Kühler und wird nachfolgend auch als Bypasspfad bezeichnet. Das Modul weist einen Kanal auf, welcher sich in einer ersten Richtung und einer die erste Richtung umgebenden zweiten Richtung erstreckt. Die erste Richtung wird nachfolgend auch als Axialrichtung und die zweite Richtung als Umfangsrichtung bezeichnet. Der Kanal wird nachfolgend auch als Ventilkanal bezeichnet. In den Ventilkanal mündet ein Strömungspfad der Flüssigkeit, sodass im Betrieb Flüssigkeit in den Ventilkanal strömt. Der Strömungspfad wird nachfolgend auch als Hauptpfad bezeichnet. Der Ventilkanal weist ferner für den Bypasspfad sowie für den Kühlpfad jeweils eine zugehörige Öffnung auf, durch welche der zugehörige Strömungspfad führt. Das heißt, dass der Ventilkanal eine Bypassöffnung aufweist, durch welchen der Bypasspfad führt. Zudem weist der Ventilkanal eine Kühleröffnung auf, durch welchen der Kühlpfad führt. Eine Ventileinrichtung ist im Ventilkanal angeordnet und in Axialrichtung verstellbar. Die Ventileinrichtung weist ferner einen Körper mit zwei axial zueinander beabstandeten Verschlüssen auf. Der Körper wird nachfolgend auch als Ventilkörper bezeichnet. Einer der Verschlüsse ist der Kühleröffnung zugeordnet und wird nachfolgend auch als Kühler-Verschluss bezeichnet. Der andere Verschluss ist der Bypassöffnung zugeordnet und wird nachfolgend auch als Bypass-Verschluss bezeichnet. Die Ventileinrichtung weist ferner den Formgedächtnis-Körper auf. Der Formgedächtnis-Körper ist derart, dass er sich mit steigender Temperatur ausdehnt und mit sinkender Temperatur zusammenzieht. Dabei wirkt der Formgedächtnis-Körper mit dem Ventilkörper derart zusammen, dass bei Temperaturen unterhalb einer vorgegebenen Temperatur, welche nachfolgend auch als Schalttemperatur bezeichnet wird, der Kühler-Verschluss die Kühleröffnung und bei Temperaturen oberhalb der Schalttemperatur der Bypass-Verschluss die Bypassöffnung verschließt. Der Formgedächtnis-Körper und der Ventilkörper wirken dabei derart zusammen, dass in einer ersten Stellung des Ventilkörpers unterhalb der Schalttemperatur, der Kühler-Verschluss die Kühleröffnung verschließt und der Ventilkörper die Bypassöffnung freigibt. In der Folge ist der Kühlpfad gesperrt und der Bypasspfad freigegeben. Die erste Stellung wird nachfolgend auch als Bypassstellung bezeichnet. Zudem wirken der Formgedächtnis-Körper und der Ventilkörper derart zusammen, dass in einer zweiten Stellung des Ventilkörpers oberhalb der Schalttemperatur der Bypass-Verschluss die Bypassöffnung verschließt und der Ventilkörper die Kühleröffnung freigibt. In der Folge ist der Kühlpfad freigegeben und der Bypasspfad gesperrt. Die zweite Stellung wird nachfolgend auch als Kühlerstellung bezeichnet.
Die Ventileinrichtung ist wie vorstehend erläutert temperaturabhängig selbsttätig. Dabei wird die Ventileinrichtung bei Temperaturen unterhalb der Schalttemperatur selbsttätig in die Bypassstellung und bei Temperaturen oberhalb der Schalttemperatur selbsttätig in die Kühlerstellung verstellt.
Zweckmäßig besteht zumindest ein Zusammenhang zwischen der Schalttemperatur und der Temperatur der Flüssigkeit.
Vorzugsweise ist die Ventileinrichtung, insbesondere der Formgedächtnis-Körper, mit der Flüssigkeit in wärmeübertragende Verbindung. Insbesondere steht der Formgedächtnis-Körper mit der Flüssigkeit in Kontakt. Somit erfolgt eine von der Temperatur der Flüssigkeit direkt abhängige, selbsttätige Verstellung der Ventileinrichtung und folglich eine weitere Vereinfachung des Betriebs des Moduls.
Zweckmäßig verlässt in der Bypassstellung über den Hauptpfad in den Ventilkanal strömende Flüssigkeit den Ventilkanal über die Bypassöffnung, wohingegen die Strömung über die Kühleröffnung gesperrt ist. Zweckmäßig verlässt in der Kühlerstellung über den Hauptpfad in den Ventilkanal strömende Flüssigkeit den Ventilkanal über die Kühleröffnung, wohingegen die Strömung über die Bypassöffnung gesperrt ist.
Der Kanal begrenzt in seinem inneren zweckmäßig einen Hohlraum, in welchem die Ventileinrichtung angeordnet ist und durch welchen die Strömungspfade führen.
Der Kühler kann beliebig ausgestaltet sein, sofern er im Betrieb die Flüssigkeit bei Durchströmung durch den Kühler kühlt.
Der Kühler ist vorteilhaft neben der Flüssigkeit von einem Kühlfluid, beispielsweise einem Kühlmittel und/oder Kältemittel, zum Kühlen der Flüssigkeit durchströmt. Dabei strömen das Kühlfluid und die Flüssigkeit fluidisch getrennt durch den Kühler. Beim Kühler handelt es sich also vorteilhaft um einen Wärmeübertrager.
Das Schließen bzw. Sperren des jeweiligen Strömungspfads beinhaltet vorliegend Leckagen. Das heißt, dass das Schließen bzw. Sperren des jeweiligen Strömungspfads vorteilhaft die Strömung entlang des Strömungspfads mit Ausnahme von Leckagen verhindert.
Das Modul weist zweckmäßig ein Modulblock auf. Dabei ist der Kühler am Modulblock angebracht.
Der Modulblock weist bevorzugt ferner den Ventilkanal auf. Insbesondere ist der Ventilkanal innerhalb des Modulblocks ausgebildet.
Bevorzugt führen der Hauptpfad und/oder der Bypasspfad und/oder der Kühlpfad zumindest teilweise durch den Modulblock. Insbesondere kann der Modulblock den Hauptpfad und/oder den Bypasspfad und/oder den Kühlpfad zumindest abschnittsweise begrenzen.
Beim Formgedächtnis-Körper kann es sich um einen solchen beliebiger Form und/oder Größe handeln.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Formgedächtnis-Körper um eine Formgedächtnis-Feder. Dies führt zu einer vereinfachten und kostengünstigen Ausbildung und Herstellung des Moduls. Darüber hinaus wirkt die Formgedächtnis-Feder verbessert und gezielter auf den Ventilkörper zusammen. In der Folge kommt es zu einem vereinfachten und präziseren Betrieb des Moduls.
Bei vorteilhaften Ausführungsformen weist die Ventileinrichtung eine Feder auf, welche den Ventilkörper in Richtung der Bypassstellung beaufschlagt. Die Feder wird nachfolgend auch als Stützfeder bezeichnet. Somit kommt es zu einem vereinfachten und verbesserten Verstellen der Ventileinrichtung zwischen der Bypassstellung und der Kühlerstellung. Dies führt zu einem vereinfachten und verlässlichen Betrieb des Moduls.
Als vorteilhaft gelten Ausführungsformen, bei welchen der Formgedächtnis-Körper zwischen dem Kühler-Verschluss und dem Bypass-Verschluss angeordnet ist. Dabei beaufschlagt der Formgedächtnis-Körper den Ventilkörper bei steigender Temperatur in Richtung der Kühlerstellung. Ferner beaufschlagt die Stützfeder den Ventilkörper in Richtung der Bypassstellung, sodass die Stützfeder den Ventilkörper unterhalb der Schalttemperatur in die Bypassstellung verstellt und der Formgedächtnis-Körper den Ventilkörper oberhalb der Schalttemperatur entgegen der Wirkung der Stützfeder in die Kühlerstellung verstellt. Entsprechend sind die Stützfeder und der Formgedächtnis-Körper aufeinander abgestimmt. Dies führt zu einer einfachen und zuverlässigen Umsetzung der Ventileinrichtung und folglich zu einem vereinfachten und zuverlässigen Betrieb des Moduls.
Vorteilhaft ist im Ventilkanal eine Zwischenwand angeordnet, durch welche der Ventilkörper geführt ist. Die Zwischenwand ist zwischen der Bypassöffnung und der Kühleröffnung angeordnet und für die Flüssigkeit durchströmbar. Zudem weist die Zwischenwand zum Führen des Ventilkörpers eine Öffnung auf, welche nachfolgend auch als Führungsöffnung bezeichnet wird. Somit kommt es zu einem vereinfachten und kontrollierten sowie präzisen Verstellen der Ventileinrichtung zwischen der Bypassstellung und der Kühlerstellung. In der Folge kommt es zu einem entsprechend zuverlässigen und präzisen Betrieb des Moduls bei vereinfachter und kompakten Ausbildung.
Als vorteilhaft gelten Ausführungsformen, bei welchen der Ventilkörper einen Verbindungsabschnitt aufweist, welcher axial verläuft und den Kühler-Verschluss mit dem Bypass-Verschluss verbindet. Ferner ist der Verbindungsabschnitt durch die Führungsöffnung geführt. Die Stützfeder ist zwischen der Zwischenwand und dem Kühler-Verschluss angeordnet und beaufschlagt den Kühler-Verschluss axial in Richtung der Kühleröffnung, sodass die Stützfeder den Ventilkörper unterhalb der Schalttemperatur in die Bypassstellung verstellt. Zudem ist der Formgedächtnis-Körper zwischen der Zwischenwand und dem Bypass-Verschluss angeordnet ist und beaufschlagt den Bypass-Verschluss oberhalb der Schalttemperatur axial in Richtung der Bypassöffnung, sodass der Formgedächtnis-Körper der Stützfeder entgegenwirkt und den Ventilkörper in die Kühlerstellung verstellt. Somit kommt es zu einer einfachen Umsetzung der Ventileinrichtung. Zudem kann auf diese Weise durch die Abstimmung der Stützfeder und des Formgedächtnis-Körpers aufeinander die Schalttemperatur auf einfache und präzise Weise gewählt werden. In der Folge kommt es zu einem entsprechend vereinfachten und präzisen Betrieb des Moduls.
Der Verbindungsabschnitt des Ventilkörpers erstreckt sich vorzugsweise axial. Der Verbindungsabschnitt des Ventilkörpers kann eine beliebige Form und/oder Größe aufweisen.
Bevorzugt ist der Verbindungsabschnitt als ein Bolzen ausgebildet, erstreckt sich also vorzugsweise axial und ist zylindrisch. Somit kommt es zu einem kompakten Aufbau der Ventileinrichtung und somit einer kompakten Ausbildung des Moduls. Darüber hinaus kommt es auf diese Weise zu einer leichtgängigen Verstellung der Ventileinrichtung zwischen der Bypassstellung und der Kühlerstellung. Ferner ist auf diese Weise, sofern die Flüssigkeit mit dem Verbindungsabschnitt in Kontakt steht, der Strömungswiderstand für die Flüssigkeit reduziert. Auch dies führt zu einem verbesserten Betrieb des Moduls.
Die Stützfeder kann eine Feder beliebiger Art sein.
Bevorzugt handelt es sich bei der Stützfeder um eine Druckfeder. Dies führt zu einer vereinfachten und kompakten Ausbildung der Ventileinrichtung und somit des Moduls.
Vorzugsweise wirkt die Stützfeder auf die Zwischenwand und den Kühler-Verschluss wirkt. Bevorzugt liegt die Stützfeder auf der Zwischenwand und dem Kühler-Verschluss auf. Somit kommt es zu einem direkten Einwirken der Stützfeder und folglich einer vereinfachten Umsetzung sowie einer kompakten Ausbildung der Ventileinrichtung.
Vorzugsweise wirkt der Formgedächtnis-Körper, insbesondere die Formgedächtnis-Feder, auf den Bypass-Verschluss. Bevorzugt liegt der Formgedächtnis-Körper, insbesondere die Formgedächtnis-Feder, auf dem Bypass-Verschluss auf. Vorzugsweise wirkt der Formgedächtnis-Körper, insbesondere die Formgedächtnis-Körper, ferner auf der Zwischenwand, liegt bevorzugt auf der Zwischenwand auf. In der Folge kommt es zu einem direkten Einwirken des Formgedächtnis-Körpers und somit einer vereinfachten Umsetzung sowie einer kompakten Ausbildung der Ventileinrichtung.
Die Schalttemperatur kann prinzipiell beliebig gewählt sein. Entsprechend ist der Formgedächtnis-Körper abgestimmt, sind insbesondere der Formgedächtnis-Körper und die Stützfeder aufeinander abgestimmt.
Zweckmäßig ist die Schalttemperatur derart gewählt, das in der zugehörigen Anwendung eine Kühlung der Flüssigkeit oberhalb der Schalttemperatur gewünscht ist.
Beispielsweise kann die Schalttemperatur zwischen 80 °C und 110 °C liegen, insbesondere 90 °C betragen.
Vorteilhaft weist der Ventilkanal eine Öffnung auf, durch welche der Hauptpfad in den Ventilkanal führt. Die Öffnung wird nachfolgend auch als Einlassöffnung bezeichnet.
Bei vorteilhaften Ausführungsformen mündet der Hauptpfad in den Ventilkanal. Insbesondere ist die Einlassöffnung radial offen. Dies führt zu einer verbesserten Strömung der Flüssigkeit durch den Ventilkanal und entlang des Bypasspfads und/oder des Kühlpfads.
Die Bypassöffnung und die Kühleröffnung sind zweckmäßig zueinander beabstandet.
Bevorzugt sind die Bypassöffnung und die Kühleröffnung axial zueinander beabstandet, vorzugsweise axial gegenüberliegend angeordnet. Somit kommt es zu einer verbesserten Strömung der Flüssigkeit und einem vereinfachten Betrieb des Moduls.
Der Hauptpfad mündet bei bevorzugten Varianten axial zwischen der Kühleröffnung und der Bypassöffnung in den Ventilkanal. Insbesondere ist die Einlassöffnung axial zwischen der Kühleröffnung und der Bypassöffnung angeordnet. Somit kommt es zu einer verbesserten Strömung sowohl entlang des Kühlpfads als auch entlang des Bypasspfads und somit zu einem verbesserten Betrieb des Moduls.
Vorteilhaft ist die Kühleröffnung axial offen. Dies führt zu einer verbesserten Strömung der Flüssigkeit durch die Kühleröffnung. Zudem lässt sich die Kühleröffnung auf diese Weise vereinfacht und zuverlässig mittels des Gehäuses verschließen. Folglich ist ein vereinfachter Betrieb des Moduls erreicht.
Vorteilhaft ist die Bypassöffnung axial offen. Somit kommt es zu einer verbesserten Strömung der Flüssigkeit durch die Bypassöffnung. Ferner lässt sich die Bypassöffnung auf diese Weise vereinfacht und zuverlässig mittels des Verschlusses verschließen. Somit ist ein vereinfachter Betrieb des Moduls erreicht.
Die Ventileinrichtung ist vorzugsweise Bestandteil einer Baugruppe, welche im Ventilkanal eingesetzt/aufgenommen ist. Die Baugruppe kann dabei neben der Ventileinrichtung die Kühleröffnung und/oder die Bypassöffnung und/oder die Zwischenwand umfassen. Somit kommt es zu einem vereinfachten Aufbau des Moduls und einem flexiblen und vereinfachten Einsatz der Ventileinrichtung im Modul.
Das Modul weist neben dem Kühler vorteilhaft zumindest eine weitere Komponente zum Behandeln der Flüssigkeit auf.
Bei vorteilhaften Ausführungsformen weist das Modul einen Filter auf, welche die Flüssigkeit bei Durchströmung des Filters filtert. Das Modul kommt also zum Filtern und zum Kühlen der Flüssigkeit zum Einsatz.
Vorteilhaft führt dabei der Hauptpfad durch den Filter. Dabei kann auch ein den Filter umgehender Bypass der Flüssigkeit vorgesehen ist.
Alternativ oder zusätzlich weist das Modul vorteilhaft eine Fördereinrichtung, beispielsweise eine Pumpe, zum Fördern der Flüssigkeit auf. Die Fördereinrichtung ist vorzugsweise am Modulblock angebracht.
Die Flüssigkeit kann prinzipiell eine beliebige Flüssigkeit sein. Entsprechend ist das Modul, insbesondere der Kühler und/oder der Filter, beschaffen.
Bei der Flüssigkeit kann es sich insbesondere um Öl handeln, das Flüssigkeitkühlmodul also ein Ölkühlmodul sein. Das Öl kommt in einer zugehörigen Anwendung vorteilhaft zum Kühlen und zum Schmieren zum Einsatz.
Das Modul kann in einer beliebigen Anwendung zum Einsatz kommen.
Bei der Anwendung handelt es sich insbesondere um eine mobile Anwendung. Hierbei kommen der kompakte Aufbau und der vereinfachte Betrieb des Moduls besonders zur Geltung.
Bei der Anwendung handelt es sich insbesondere um ein Kraftfahrzeug.
Im Kraftfahrzeug kann die Flüssigkeit zu beliebigen Zwecken eingesetzt werden.
Beispielsweise ist es vorstellbar, die Flüssigkeit, insbesondere das Öl, zum Kühlen einer dem Antrieb, insbesondere dem elektrischen Antrieb, des Kraftfahrzeugs dienenden Komponente, beispielswiese eines Getriebes, eines Elektromotors einer Batterie und dergleichen, einzusetzen. Beim Einsatz von Öl als Flüssigkeit kann mit dem Öl ferner ein Schmieren der Komponente, insbesondere des Getriebes, erfolgen.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch

1 eine stark vereinfachte, schaltplanartige Darstellung eines Flüssigkeitkühlmoduls in einer Anwendung,
2 eine stark vereinfachte, schaltplanartige Darstellung der Anwendung mit dem Flüssigkeitkühlmodul,
3 eine isometrische Ansicht des Flüssigkeitkühlmoduls,
4 einen Schnitt durch das Flüssigkeitkühlmodul mit einem Ventilkanal und einer Ventileinrichtung,
5 einen Schnitt durch den Ventilkanal in einer Bypassstellung der Ventileinrichtung,
6 den Schnitt aus 5 in einer Kühlerstellung der Ventileinrichtung.

Ein Flüssigkeitkühlmodul 1, wie es in den 1 bis 6 beispielhaft gezeigt ist, kommt zum Kühlen einer Flüssigkeit zum Einsatz. Das Flüssigkeitkühlmodul 1 wird nachfolgend auch kurz als Modul 1 bezeichnet. Das Modul 1 weist zum Kühlen der Flüssigkeit einen Kühler 2 auf. Die Flüssigkeit kommt in einer Anwendung 100 zum Einsatz, welche lediglich in den 1 und 2 angedeutet ist. Bei der Anwendung 100 handelt es sich vorzugsweise um eine mobile Anwendung 100, in dem gezeigten Ausführungsbeispiel um ein Kraftfahrzeug 101. Die Flüssigkeit wird dabei in der Art eines Kreislaufs einer Komponente 102 der Anwendung 100 zugeführt und gelangt anschließend wieder zum Modul 1. Zu diesem Zweck weist das Modul 1 einen Auslass 30 zum Auslassen der Flüssigkeit aus dem Modul 1 in Richtung der Komponente 102 und einen Einlass 31 zum Einlassen der von der Komponente 102 stammenden Flüssigkeit in das Modul 1 auf. Durch das Modul 1 führt ein Hauptströmungspfad 3 der Flüssigkeit, welcher nachfolgend auch kurz als Hauptpfad 3 bezeichnet wird. Im gezeigten Ausführungsbeispiel verläuft der Hauptpfad 3 zwischen dem Einlass 31 und dem Auslass 30. Bei der Komponente 102 handelt es sich im gezeigten Ausführungsbeispiel um eine solche, die dem Antreiben des Kraftfahrzeugs 101 dient, beispielsweise um ein Getriebe 103. Bei der Flüssigkeit kann es sich in dem gezeigten Ausführungsbeispiel um Öl handeln, das Flüssigkeitkühlmodul 1 also ein Ölkühlmodul 29 sein.
Wie insbesondere 1 entnommen werden kann, führt durch den Kühler 2 ein Strömungspfad 4 der Flüssigkeit, welcher nachfolgend auch als Kühlerpfad 4 bezeichnet wird. Zudem umgeht ein Strömungspfad 5 der Flüssigkeit den Kühler 2, welcher nachfolgend auch als Bypasspfad 5 bezeichnet wird. Wie insbesondere den 3 und 4 entnommen werden kann, weist das Modul 1 einen Modulblock 6 auf. Am Modulblock 6 ist der Kühler 2 angebracht. Dabei führen in den gezeigten Ausführungsbeispielen der Hauptpfad 3, der Kühlpfad 4 sowie der Bypasspfad 5 zumindest abschnittsweise durch den Modulblock 6.
Wie insbesondere 1 entnommen werden kann, wird der Kühler 2 in den gezeigten Ausführungsbeispielen zum Kühlen der Flüssigkeit von einem Kühlfluid durchströmt. Bei dem Kühlfluid handelt es sich um ein Kühlmittel oder ein Kältemittel. Das Kühlfluid durchströmt den Kühler 2 fluidisch von der Flüssigkeit getrennt. Der Kühler 2 weist zum Einlassen des Kühlfluids einen Kühlfluideinlass 32 und zum Auslassen des Kühlfluids einen Kühlfluidauslass 33 auf.
Wie den 4 bis 6 entnommen werden kann, weist das Modul 1 einen Kanal 7 auf, welcher in den gezeigten Ausführungsbeispielen im Modulblock 6 angeordnet und ausgebildet ist, wie insbesondere der in 4 gezeigten Schnittdarstellung entnommen werden kann. Der Kanal 7 wird nachfolgend auch als Ventilkanal 7 bezeichnet. Der Ventilkanal 7 erstreckt sich in einer nachfolgend als Axialrichtung R1 bezeichneten Richtung R1 sowie in einer die Axialrichtung R1 umgebenden Umfangsrichtung R2. Dabei mündet der Hauptpfad 3 in den Ventilkanal 7. Zu diesem Zweck weist der Ventilkanal 7 in den gezeigten Ausführungsbeispielen eine Einlassöffnung 25 auf. Der Ventilkanal 7 weist ferner eine Öffnung 8 auf, durch welchen der Bypasspfad 5 führt. Die Öffnung 8 wird nachfolgend auch als Bypassöffnung 8 bezeichnet. Zudem weist der Ventilkanal 7 eine Öffnung 9 auf, durch welche der Kühlpfad 4 führt. Die Öffnung 9 wird nachfolgend auch als Kühleröffnung 9 bezeichnet. In den gezeigten Ausführungsbeispielen sind die Bypassöffnung 8 und die Kühleröffnung 9 axial gegenüberliegend angeordnet und jeweils axial offen. Zudem ist in den gezeigten Ausführungsbeispielen die Einlassöffnung 25 radial offen und axial zwischen der Kühleröffnung 9 und der Bypassöffnung 8 angeordnet.
Wie insbesondere den 5 und 6 entnommen werden kann, ist im Ventilkanal 7 eine selbsttätige Ventileinrichtung 10 in Axialrichtung R1 verstellbar angeordnet. Die Ventileinrichtung 10 weist einen Ventilkörper 12 mit einem Kühler-Verschluss 13 und einem in Axialrichtung R1 zum Kühler-Verschluss 13 beabstandeten Bypass-Verschluss 14 auf. Zudem weist die Ventileinrichtung 10 einen Formgedächtnis-Körper 11 auf, welcher in den gezeigten Ausführungsbeispielen als eine Formgedächtnis-Feder 22 ausgebildet ist. Der Formgedächtnis-Körper 11 ist derart, dass sich der Formgedächtnis-Körper 11 mit steigender Temperatur ausdehnt und mit reduzierter Temperatur zusammenzieht.
Dabei wirkt der Formgedächtnis-Körper 11 derart mit dem Ventilkörper 12 zusammen, dass in einer in 5 gezeigten ersten Stellung 16 des Ventilkörpers 12 und somit der Ventileinrichtung 10 unterhalb einer vorgegebenen Temperatur der Kühler-Verschluss 13 die Kühleröffnung 9 verschließt und der Ventilkörper 12 die Bypassöffnung 8 freigibt, sodass der Kühlpfad 4 gesperrt und der Bypasspfad 5 freigegeben ist. Die vorgegebene Temperatur wird nachfolgend auch als Schalttemperatur bezeichnet. Die erste Stellung 16 wird nachfolgend auch als Bypassstellung 16 bezeichnet. Ferner wirkt der Formgedächtnis-Körper 11 derart mit dem Ventilkörper 12 zusammen, dass in einer in 6 gezeigten zweiten Stellung 17 des Ventilkörpers 12 und somit der Ventileinrichtung 10 oberhalb der Schalttemperatur der Bypass-Verschluss 14 die Bypassöffnung 8 verschließt und der Ventilkörper 12 die Kühleröffnung 9 freigibt, sodass der Kühlpfad 4 freigegeben und der Bypasspfad 5 gesperrt ist. Die zweite Stellung 17 wird nachfolgend auch als Kühlerstellung bezeichnet.
Wie insbesondere den 5 und 6 entnommen werden kann, weist die Ventileinrichtung 10 in den gezeigten Ausführungsbeispielen ferner eine Feder 15 auf, welche nachfolgend auch als Stützfeder 15 bezeichnet wird. Die Stützfeder 15 ist in den gezeigten Ausführungsbeispielen als eine Druckfeder 23 ausgebildet. Die Stützfeder 15 beaufschlagt den Ventilkörper 12 in Richtung der Bypassstellung 16. In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist der Formgedächtnis-Körper 11 zwischen dem Kühler-Verschluss 13 und dem Bypass-Verschluss 14 angeordnet und beaufschlagt den Ventilkörper 12 bei steigender Temperatur in Richtung der Kühlerstellung 17. Die jeweilige Beaufschlagung ist derart, die Stützfeder 15 und der Formgedächtnis-Körper 11 also derart aufeinander abgestimmt, dass die Stützfeder 15 den Ventilkörper 11 unterhalb der Schalttemperatur in die Bypassstellung 16 verstellt und der Formgedächtnis-Körper 11 den Ventilkörper 12 oberhalb der Schalttemperatur entgegen der Wirkung der Stützfeder 15 in die Kühlerstellung 17 verstellt.
Wie insbesondere den 5 und 6 ferner entnommen werden kann, ist in den gezeigten Ausführungsbeispielen im Ventilkanal 7 eine Zwischenwand 18 angeordnet. Die Zwischenwand 18 ist zwischen der Bypassöffnung 8 und der Kühleröffnung 9 angeordnet und besitzt eine Öffnung 19, durch welchen ein Verbindungsabschnitt 20 des Ventilkörpers 12 axial geführt ist. Die Öffnung 19 wird nachfolgend auch als Führungsöffnung 19 bezeichnet. In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist der Verbindungsabschnitt 20 als ein Bolzen 21 ausgebildet und weist somit eine in Axialrichtung R1 zylindrische Form auf. Der Verbindungsabschnitt 20 verbindet den Kühler-Verschluss 13 und den Bypass-Verschluss 14 miteinander. Die Stützfeder 15 ist zwischen der Zwischenwand 18 und dem Kühler-Verschluss 13 angeordnet und beaufschlagt den Kühler-Verschluss 13 axial in Richtung der Kühleröffnung 9, sodass die Stützfeder 15 den Ventilkörper 12 unterhalb der Schalttemperatur in die Bypassstellung 16 verstellt. In den gezeigten Ausführungsbeispielen liegt die Stützfeder 15 auf dem Kühler-Verschluss 13 und auf der Zwischenwand 18 auf. Der Formgedächtnis-Körper 11 ist zwischen der Zwischenwand 18 und dem Bypass-Verschluss 14 angeordnet und beaufschlagt den Bypass-Verschluss 14 oberhalb der Schalttemperatur axial in Richtung der Bypassöffnung 8, sodass der Formgedächtnis-Körper 11 der Stützfeder 15 entgegenwirkt und den Ventilkörper 11 in die Kühlerstellung 17 verstellt. In den gezeigten Ausführungsbeispielen liegt der Formgedächtnis-Körper 11, insbesondere die Formgedächtnis-Feder 22, auf der Zwischenwand 18 und auf dem Bypass-Verschluss 14 auf.
Wie insbesondere den 4 bis 6 ferner entnommen werden kann, ist die Ventileinrichtung 10 vorliegend Bestandteil einer Baugruppe 34, welche in den Ventilkanal 7 eingesetzt ist. Die Baugruppe 34 umfasst im gezeigten Ausführungsbeispiel auch die Zwischenwand 18, die Kühleröffnung 9 sowie die Bypassöffnung 8.
Wie den 1 bis 4, insbesondere 1, entnommen werden kann, weist das Modul 1 in den gezeigten Ausführungsbeispielen neben dem Kühler 2 einen Filter 26 zum Filtern der Flüssigkeit auf. Zudem weist das Modul 1 in den gezeigten Ausführungsbeispielen eine Fördereinrichtung 27 zum Fördern der Flüssigkeit auf. Die Fördereinrichtung 27 ist, wie insbesondere den 1 und 4 entnommen werden kann, als eine Pumpe 28 ausgebildet. In den gezeigten Ausführungsbeispielen sind, wie 1 entnommen werden kann, die Fördereinrichtung 27 und der Filter 26 im Hauptpfad 3 angeordnet. Dabei ist die Ventileinrichtung 10 rein beispielhaft stromab der Fördereinrichtung 27 und stromauf des Kühlers 2 bzw. des Bypasspfads 5 angeordnet. Zudem ist der Filter 26 rein beispielhaft stromab der Ventileinrichtung 10 und stromab des Kühlers 2 bzw. des Bypasspfads 5 angeordnet. Der Filter 26 ist, wie 4 entnommen werden kann, im Modulblock 6 aufgenommen. Die Fördereinrichtung 27 ist am Modulblock 6 angebracht und dringt in den Modulblock 6 ein. Wie 1 entnommen werden kann, ist im gezeigten Ausführungsbeispiel für die Flüssigkeit ein den Filter 26 umgehender Bypass 35 vorgesehen, welcher nachfolgend auch als Filterbypass 35 bezeichnet wird. Wie 1 ferner entnommen werden kann, ist im gezeigten Ausführungsbeispiel zwischen der Fördereinrichtung 27 und der Ventileinrichtung 10 ein Rückschlagventil 38 angeordnet. Zudem ist im Filterbypass 35 ein federbelastetes Filterbypassventil 39 angeordnet, sodass das Filterbypassventil 39 oberhalb eines vorgegebenen Drucks in der Flüssigkeit öffnet. Wie 1 ferner entnommen werden kann, weist das Modul 1 im gezeigten Ausführungsbeispiel ferner einen Temperatursensor 36 zum Ermitteln der Temperaturen der Flüssigkeit auf, welcher stromab des Kühlers 2 angeordnet ist. Das Modul 1 weist zudem einen Drucksensor 37 zum Ermitteln des Drucks in der Flüssigkeit auf.

Claims

Flüssigkeitkühlmodul (1), - mit einem Kühler (2), welcher im Betrieb eine Flüssigkeit kühlt und durch den ein Kühlpfad (4) der Flüssigkeit führt, - mit einem den Kühler (2) umgehenden Bypasspfad (5) der Flüssigkeit, - mit einem Ventilkanal (7), welcher sich in einer Axialrichtung (R1) und einer die Axialrichtung (R1) umgebenen Umfangsrichtung (R2) erstreckt und in den ein Hauptpfad (3) der Flüssigkeit mündet, - wobei der Ventilkanal (7) eine Bypassöffnung (8) aufweist, durch welchen der Bypasspfad (5) führt, - wobei der Ventilkanal (7) eine Kühleröffnung (9) aufweist, durch welchen der Kühlpfad (4) führt, - mit einer im Ventilkanal (7) in Axialrichtung (R1) verstellbaren Ventileinrichtung (10), - wobei die Ventileinrichtung (10) einen Ventilkörper (12) mit einem Kühler-Verschluss (13) und einem in Axialrichtung (R1) zum Kühler-Verschluss (13) beabstandeten Bypass-Verschluss (14) aufweist, - wobei die Ventileinrichtung (10) einen Formgedächtnis-Körper (11) aufweist, derart, dass sich der Formgedächtnis-Körper (11) mit steigender Temperatur ausdehnt und mit sinkender Temperatur zusammenzieht, - wobei der Formgedächtnis-Körper (11) derart mit dem Ventilkörper (12) zusammenwirkt, dass • in einer Bypassstellung (16) des Ventilkörpers (12) unterhalb einer vorgegebenen Schalttemperatur, der Kühler-Verschluss (13) die Kühleröffnung (9) verschließt und der Ventilkörper (12) die Bypassöffnung (8) freigibt, sodass der Kühlpfad (4) gesperrt und der Bypasspfad (5) freigegeben ist, • in einer Kühlerstellung (17) des Ventilkörpers (12) oberhalb der Schalttemperatur der Bypass-Verschluss (14) die Bypassöffnung (8) verschließt und der Ventilkörper (12) die Kühleröffnung (9) freigibt, sodass der Kühlpfad (4) freigegeben und der Bypasspfad (5) gesperrt ist.
Flüssigkeitkühlmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, - dass der Formgedächtnis-Körper (11) zwischen dem Kühler-Verschluss (13) und dem Bypass-Verschluss (14) angeordnet ist und den Ventilkörper (12) bei steigender Temperatur in Richtung der Kühlerstellung (17) beaufschlagt, - dass die Ventileinrichtung (10) eine Stützfeder (15) aufweist, welche den Ventilkörper (12) in Richtung der Bypassstellung (16) beaufschlagt, sodass die Stützfeder (15) den Ventilkörper (12) unterhalb der Schalttemperatur in die Bypassstellung (16) verstellt und der Formgedächtnis-Körper (11) den Ventilkörper (12) oberhalb der Schalttemperatur entgegen der Wirkung der Stützfeder (15) in die Kühlerstellung (17) verstellt.
Flüssigkeitkühlmodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, - dass im Ventilkanal (7) eine Zwischenwand (18) mit einer Führungsöffnung (19) angeordnet ist, welche zwischen der Bypassöffnung (8) und der Kühleröffnung (9) angeordnet ist, - dass der Ventilkörper (12) einen Verbindungsabschnitt (20), insbesondere einen Bolzen (21), aufweist, welcher axial verläuft und den Kühler-Verschluss (13) mit dem Bypass-Verschluss (14) verbindet, - dass der Verbindungsabschnitt (20) durch die Führungsöffnung (19) geführt ist, - dass die Stützfeder (15) zwischen der Zwischenwand (18) und dem Kühler-Verschluss (13) angeordnet ist und den Kühler-Verschluss (13) axial in Richtung der Kühleröffnung (9) beaufschlagt, sodass die Stützfeder (15) den Ventilkörper (12) unterhalb der Schalttemperatur in die Bypassstellung (16) verstellt, - dass der Formgedächtnis-Körper (11) zwischen der Zwischenwand (18) und dem Bypass-Verschluss (14) angeordnet ist und den Bypass-Verschluss (14) oberhalb der Schalttemperatur axial in Richtung der Bypassöffnung (8) beaufschlagt, sodass der Formgedächtnis-Körper (11) der Stützfeder (15) entgegenwirkt und den Ventilkörper (12) in die Kühlerstellung (17) verstellt.
Flüssigkeitkühlmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Formgedächtnis-Körper (11) als eine Formgedächtnis-Feder ausgebildet ist.
Flüssigkeitkühlmodul nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützfeder (15) als eine Druckfeder (23) ausgebildet ist.
Flüssigkeitkühlmodul nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützfeder (15) auf die Zwischenwand (18) und den Kühler-Verschluss (13) wirkt, insbesondere auf der Zwischenwand (18) und dem Kühler-Verschluss (13) aufliegt. direkt und somit kompakt
Flüssigkeitkühlmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Formgedächtnis-Körper (11) auf den Bypass-Verschluss (14) wirkt, insbesondere auf dem Bypass-Verschluss (14) aufliegt.
Flüssigkeitkühlmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigkeitkühlmodul (1) ein Modulblock (6) aufweist, an den der Kühler (2) angebracht und in welchem der Ventilkanal (7) ausgebildet ist.
Flüssigkeitkühlmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptpfad (3) über eine radial offene Einlassöffnung (25) des Ventilkanals (7) in den Ventilkanal (7) mündet.
Flüssigkeitkühlmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleröffnung (9) und die Bypassöffnung (8) axial offen sind.
Flüssigkeitkühlmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptpfad (3) axial zwischen der Kühleröffnung (9) und der Bypassöffnung (8) in den Ventilkanal (7) mündet.
Flüssigkeitkühlmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigkeitkühlmodul (1) einen Filter (26) aufweist, welcher die Flüssigkeit filtert.
Flüssigkeitkühlmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, das das Flüssigkeitkühlmodul (1) eine Fördereinrichtung (27) aufweist, welche im Betrieb die Flüssigkeit durch das Flüssigkeitkühlmodul (1) fördert.
Flüssigkeitkühlmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigkeitkühlmodul (1) als ein Ölkühlmodul (29) ausgestaltet ist.
Kraftfahrzeug (101) mit einem Flüssigkeitkühlmodul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das Kraftfahrzeug (101) eine Komponente (102), insbesondere ein Getriebe (103), aufweist, durch welche die Flüssigkeit im Betrieb strömt.