DE112019001551T5

DE112019001551T5 - Wärmemanagement-modul für fahrzeuge

Info

Publication number: DE112019001551T5
Application number: DE112019001551.6T
Authority: DE
Inventors: Eric Vandenberg; Zheng X. Zheng; Zhengjie JIA; Andrew Boyes
Original assignee: Litens Automotive Partnership; Litens Automotive Inc
Current assignee: Litens Automotive Partnership; Litens Automotive Inc
Priority date: 2018-03-26
Filing date: 2019-03-26
Publication date: 2020-12-24
Also published as: WO2019183725A1; KR102560923B1; DE112019001551T8; KR20200141433A

Abstract

In einem Aspekt ist ein Wärmemanagementmodul für Fahrzeuge vorgesehen das umfasst ein Modulgehäuse, das eine Pumpenkammer definiert, ein Pumpelement, das beweglich ist, um den Kühlmittelstrom anzutreiben, ein Pumpendurchflussbegrenzungselement, das in eine erste Position bewegt werden kann, um eine erste Querschnittsströmungsfläche in der Pumpenkammer zu verschließen, und in eine zweite Position, um eine zweite Querschnittsströmungsfläche in der Pumpenkammer zu verschließen, eine erste gesteuerte Öffnung am Modulgehäuse, eine Lochplatte und einen Motor. Die Lochplatte hat eine Öffnnungsseite, die ersten gesteuerten Öffnung zugewandt ist, und eine Pumpenkammerseite, die der Pumpenkammer zugewandt ist, sowie ein erstes Loch, das sich zwischen den Seiten hindurch erstreckt. Die Lochplatte ist in eine erste und eine zweite Position beweglich, um der ersten gesteuerten Öffnung eine erste oder zweite Menge an Öffnungsfläche zu präsentieren. Der Motor ist operativ mit dem Pumpendurchflussbegrenzungselement,u nd der Lochplatte verbunden.

Description

BEREICH
Die Beschreibung bezieht sich im Allgemeinen auf Wärmemanagement-Module zur Steuerung des Kühlmittelflusses in Fahrzeugen.
HINTERGRUND DER OFFENBARUNG
Es ist bekannt, dass Wärmemanagementmodule (TMMs) zur Verwendung bei der Steuerung des Kühlmittelflusses in einem Kühlsystem einsetzt werden. Während TMMs insofern nützlich sind, als sie eine gewisse Kontrolle über den Kühlmittelfluss durch das Kühlsystem konsolidieren, können TMMs unter einem oder mehreren Nachteilen leiden. Beispielsweise können TMMs, die viele Ventile steuern, angesichts der Anzahl von Ventilen und mehrerer Motoren, die zum Antrieb dieser Ventile erforderlich sind, teuer sein. Solche TMMs können auch ein komplexes Steuersystem erfordern, um den Betrieb dieser Ventile zu steuern. Darüber hinaus können solche TMMs aufgrund ihrer vielen Bestandteile physisch groß sein.
Es wäre vorteilhaft, ein TMM bereitzustellen, das eines oder mehrere der oben genannten Probleme und/oder andere Probleme mildert.
ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
In einem Aspekt wird ein Wärmemanagementmodul für ein Kühlmittelsystem für ein Fahrzeug bereitgestellt. Das Wärmemanagementmodul umfasst ein Modulgehäuse, das eine Pumpenkammer definiert, ein Pumpelement, das in der Pumpenkammer positioniert ist und das beweglich ist, um einen Kühlmittelstrom durch die Pumpenkammer zu treiben, ein Pumpendurchflussbegrenzungselement, das in eine erste Pumpendurchflussbegrenzungselementposition bewegt werden kann, in der das Pumpendurchflussbegrenzungselement eine erste Menge der Querschnittsströmungsfläche in der Pumpenkammer verschließt, und in eine zweite Pumpendurchflussbegrenzungselementposition bewegt werden kann, in der das Pumpendurchflussbegrenzungselement eine zweite Menge an Querschnittsströmungsfläche in der Pumpenkammer verschließt, wobei die zweite Menge an Querschnittsströmungsfläche sich von der ersten Menge an Querschnittsströmungsfläche unterscheidet, eine erste gesteuerte Öffnung welche an dem Modulgehäuse vorgesehen ist, eine Öffnungsplatte und einen Motor. Die Lochplatte hat eine Öffnungsseite, die der ersten gesteuerten Öffnung gegenüberliegt, und eine Pumpenkammerseite, die der Pumpenkammer gegenüberliegt, sowie eine erste Lochplattenöffnung, die sich von der Öffnungsseite zur Pumpenkammerseite erstreckt. Die Lochplatte ist in eine erste Lochplattenposition bewegbar, in der die Lochplatte eine erste Menge der Öffnungsfläche von der ersten Lochplattenöffnung zur ersten gesteuerten Öffnung aufweist, und in eine zweite Lochplattenposition bewegbar, in der die Lochplatte eine zweite Menge der Öffnungsfläche von der ersten Lochplattenöffnung zur ersten gesteuerten Öffnung aufweist. Die zweite Menge der Lochfläche unterscheidet sich von der ersten Menge der Lochfläche. Der Motor ist operativ mit dem Pumpendurchflussbegrenzungselement und der Lochplatte verbunden, so dass der Antrieb der Lochplatte zwischen der ersten und zweiten Lochplattenposition durch den Motor das Pumpendurchflussbegrenzungselement zwischen der ersten und zweiten Pumpendurchflussbegrenzungselementposition antreibt.
In einem anderen Aspekt ist ein Wärmemanagementmodul für ein Kühlmittelsystem für ein Fahrzeug vorgesehen und umfasst ein Modulgehäuse, einen Impeller, eine erste gesteuerte Einlassöffnung und eine Lochplatte. Das Modulgehäuse hat eine erste Wand, eine zweite Wand und eine dritte Wand und definiert eine Lochplattenkammer zwischen der ersten und der zweiten Wand und definiert eine Pumpenkammer zwischen der zweiten und der dritten Wand. Die zweite Wand hat eine der Pumpenkammer zugewandte Seite, die der Pumpenkammer zugewandt ist, und eine der Lochplattenkammer zugewandte Seite, die der Lochplattenkammer zugewandt ist. Der Impeller ist in der Pumpenkammer drehbar um eine Impellerachse gelagert und hat einen Laufradeinlass. Die erste gesteuerte Einlassöffnung ist an der ersten Wand des Modulgehäuses vorgesehen. Die Lochplatte befindet sich in der Lochplattenkammer. Die Lochplatte hat eine Öffnungsseite, die der ersten gesteuerten Einlassöffnung zugewandt ist, und eine Pumpenkammerseite, die der Pumpenkammer zugewandt ist, sowie ein erstes Lochplattenloch, das sich von der Öffnungsseite zur Pumpenkammerseite erstreckt. Die Lochplatte ist in eine erste Lochplattenposition beweglich, in der die Lochplatte eine erste Menge an Öffnungsfläche von der ersten Lochplattenöffnung bis zur ersten gesteuerten Einlassöffnung aufweist, und ist in eine zweite Lochplattenposition beweglich, in der die Lochplatte eine zweite Menge an Öffnungsfläche von der ersten Lochplattenöffnung bis zu der ersten gesteuerten Einlassöffnung aufweist. Die zweite Menge der Öffnungsfläche unterscheidet sich von der ersten Menge der Öffnungsfläche. Die Lochplatte erstreckt sich in einer Ebene, die im Allgemeinen senkrecht zur Impellerachse verläuft. Die erste Lochplattenöffnung und die zweite Wand sind so geformt, dass sie das Kühlmittel zum Impellereinlass leiten.
Figurenliste
Zum besseren Verständnis der verschiedenen hier beschriebenen Ausführungsformen und um deutlicher zu zeigen, wie sie umgesetzt werden können, wird nun nur beispielhaft auf die begleitenden Zeichnungen verwiesen, in denen:

1 eine schematische Anordnung eines Kühlmittelsystems für einen Motor für ein Fahrzeug in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Offenlegung zeigt;
2A eine perspektivische Ansicht eines Wärmemanagementmoduls zur Verwendung in dem in 1 dargestellten Kühlsystem ist;
2B eine weitere perspektivische Ansicht des in 1 gezeigten Wärmemanagementmoduls ist, die Flüsse in das und aus dem Wärmemanagementmodul veranschaulicht;
3 eine Seitenansicht des in 2A gezeigten Wärmemanagementmoduls ist, die einen Impellerzeigt;
4A eine perspektivische Explosionsansicht des in 2A gezeigten Wärmemanagementmoduls ist;
eine weitere perspektivische Explosionsansicht des in 2A gezeigten Wärmemanagementmoduls ist;
Die 5A und 5B perspektivische Ansichten einer Lochplatte sind, die Teil eines ersten Ventils für das in 2A gezeigte Wärmemanagementmodul ist;
Die 6A und 6B perspektivische Ansichten der in den 5A und 5B dargestellten Lochplatte zusammen mit anderen Elementen sind, die von einem Hauptzahnrad auf der Lochplatte angetrieben werden, einschließlich eines Pumpendrosselelementes und eines Ventilelements für ein zweites Ventil;
7A eine perspektivische Ansicht der in den 5A und 5B dargestellten Lochplatte ist, die eine Dichtung mit einer Öffnung vom Wärmemanagementmodul bildet;
eine vergrößerte Schnittansicht der in gezeigten Lochplatte und des Anschlusses ist;
ist eine Seitenansicht des Wärmemanagementmoduls, die das Wärmemanagementmodul in einem ersten Zustand zeigt, wobei Elemente entfernt wurden, um die Lochplatte zu zeigen;
8B eine Seitenansicht des Wärmemanagementmoduls ist, die das Wärmemanagementmodul im ersten Zustand zeigt, wobei Elemente entfernt wurden, um das Pumpendurchflussdrosselelement zu zeigen;
8C eine seitliche Schnittansicht des Wärmemanagementmoduls ist, die das Wärmemanagementmodul im ersten Zustand zeigt, wobei ein Ventilelement des zweiten Ventils gezeigt wird;
9A eine Seitenansicht des Wärmemanagementmoduls ist, die das Wärmemanagementmodul in einem zweiten Zustand zeigt, wobei Elemente entfernt wurden, um die Lochplatte zu zeigen;
9B eine Seitenansicht des Wärmemanagementmoduls ist, die das Wärmemanagementmodul im zweiten Zustand zeigt, wobei Elemente entfernt wurden, um das Pumpendurchflussbegrenzungselement zu zeigen;
9C eine seitliche Schnittansicht des Wärmemanagementmoduls ist, die das Wärmemanagementmodul im zweiten Zustand zeigt, wobei ein Ventilelement des zweiten Ventils dargestellt ist;
10A eine Seitenansicht des Wärmemanagementmoduls ist, die das Wärmemanagementmodul in einem dritten Zustand zeigt, wobei die Elemente entfernt wurden, um die Lochplatte zu zeigen;
10B eine Seitenansicht des Wärmemanagementmoduls ist, die das Wärmemanagementmodul im dritten Zustand zeigt, wobei Elemente entfernt wurden, um das Pumpendurchflussdrosselelement zu zeigen;
10C eine seitliche Schnittansicht des Wärmemanagementmoduls ist, die das Wärmemanagementmodul im dritten Zustand zeigt, wobei ein Ventilelement des zweiten Ventils gezeigt wird;
11A eine Seitenansicht des Wärmemanagementmoduls ist, die das Wärmemanagementmodul in einem vierten Zustand zeigt, wobei die Elemente entfernt wurden, um die Lochplatte zu zeigen;
11A eine Seitenansicht des Wärmemanagementmoduls ist, die das Wärmemanagementmodul in einem vierten Zustand zeigt, wobei die Elemente entfernt wurden, um die Lochplatte zu zeigen;
11 B eine Seitenansicht des Wärmemanagementmoduls ist, die das Wärmemanagementmodul im vierten Zustand zeigt, wobei Elemente entfernt wurden, um das Pumpendurchflussdrosselelement zu zeigen;
11 C eine seitliche Schnittansicht des Wärmemanagementmoduls ist, die das Wärmemanagementmodul im vierten Zustand zeigt und ein Ventilelement des zweiten Ventils zeigt;
12A eine seitliche Schnittansicht des Wärmemanagement-Moduls ist mit einer Variante des in den gezeigten Pumpendurchflussbegrenzungselements in einer ersten Position; und
12B eine seitliche Schnittansicht des Wärmemanagementmoduls ist mit der in 12A gezeigten Variante des Pumpendurchflussbegrenzungselements in einer zweiten Position;
13 ein Diagramm mit Kurven ist, die die Durchflussmenge durch verschiedene Elemente des Kühlmittelsystems in Abhängigkeit von der Position der Lochplatte darstellen;
14 eine perspektivische Ansicht einer alternativen Struktur für die operative Verbindung eines Motors mit einem Pumpendurchflussbegrenzungselement ist, das Teil des in 2A gezeigten Wärmemanagementmoduls ist;
15 eine perspektivische Ansicht eines alternativen Teils des Modulgehäuses ist, der keine Vorkehrungen für ein Pumpendurchflussbegrenzungselement enthält;
16 eine perspektivische Ansicht eines optionalen Merkmals am Modulgehäuse ist, mit dem die Strömung zu einem Impellereinlass geleitet werden kann;
17 eine seitliche Schnittansicht einer Öffnung im Modulgehäuse ist, die die Strömung in einen Kanal in einer Wand des Modulgehäuses veranschaulicht; und
18 eine Draufsicht auf eine Wand des Modulgehäuses ist, um die Ausrichtung zwischen den Kanälen darin und einigen Anschlüssen zu zeigen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Aus Gründen der Einfachheit und Klarheit der Darstellung können, wo dies als angemessen erachtet wird, Bezugszeichen zwischen den Figuren wiederholt werden, um auf entsprechende oder analoge Elemente hinzuweisen. Darüber hinaus werden zahlreiche spezifische Details aufgeführt, um ein gründliches Verständnis der hier beschriebenen Ausführungsformen zu ermöglichen. Wie auch immer, es wird von denjenigen, die sich in der Technik auskennen, verstanden werden, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen auch ohne diese spezifischen Details praktiziert werden können. In anderen Fällen wurden bekannte Methoden, Verfahren und Komponenten nicht im Detail beschrieben, um die hier beschriebenen Ausführungsformen nicht zu verdecken. Auch ist die Beschreibung nicht als Einschränkung des Umfangs der hier beschriebenen Ausführungsformen zu verstehen.
Richtungsbezogene Begriffe wie „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“ usw. werden verwendet, um die Positionen der Teile in Bezug auf die hier besprochenen Zeichnungen in Beziehung zueinander zu setzen; diese Begriffe sind in ihrem relativen Sinn zu verstehen und sollen die Anordnung von Komponenten oder Teilen nicht auf die hier abgebildeten spezifischen Ausführungsformen beschränken.
Verschiedene Begriffe, die in dieser Beschreibung verwendet werden, können wie folgt gelesen und verstanden werden, es sei denn, der Kontext weist auf etwas anderes hin: „oder“, so wie es überall verwendet wird, schließt ein, als ob es „und/oder“ geschrieben wäre; einzelne Artikel und Pronomen, so wie sie überall verwendet werden, schließen ihre Pluralformen ein und umgekehrt; in ähnlicher Weise schließen geschlechtsspezifische Pronomen ihre Gegenstücke ein, so dass Pronomen nicht so verstanden werden sollten, dass sie irgendetwas, was hier beschrieben wird, auf die Verwendung, Umsetzung, Leistung usw. durch ein einziges Geschlecht beschränken; „exemplarisch“ sollte als „illustrativ“ oder „beispielhaft“ verstanden werden und nicht unbedingt als „bevorzugt“ gegenüber anderen Ausführungsformen. Weitere Definitionen von Begriffen können hierin festgelegt werden; diese können sich auf frühere und spätere Fälle dieser Begriffe beziehen, wie sie bei der Lektüre dieser Beschreibung verstanden werden.
Allgemeines Layout
1 zeigt ein Kühlmittelsystem 10 für ein Fahrzeug. In dem gezeigten Beispiel umfasst das Kühlsystem 10 mehrere Leitungen 12 und mehrere thermische Lasten, darunter: einen Motorblock 14, einen Zylinderkopf 16, einen Motoröl-Wärmetauscher 50, einen Ausgleichsbehälter 52, einen Kühler 54, einen Turbo 58, einen Getriebeöl-Wärmetauscher 56 und einen Innenraum-Wärmetauscher 68. Das Kühlmittelsystem 10 umfasst außerdem ein Wärmemanagementmodul 30, das den Kühlmittelfluss zu allen oben genannten thermischen Lasten steuert. Es wird verstanden, dass die oben genannten thermischen Lasten nur Beispiele sind. Das Kühlmittelsystem 10 könnte alternativ verschiedene thermische Lasten enthalten und weniger oder mehr thermische Lasten haben. Die Funktionen dieser thermischen Lasten werden von einem Fachmann leicht verstanden werden können.
Die 2A, 2B, 3, 4A und 4B zeigen das Wärmemanagementmodul 30 im Detail. Das Wärmemanagementmodul 30 umfasst ein Modulgehäuse 32, das eine Pumpenkammer 34 (3 und 4A) definiert, in der ein Pumpelement 36 angeordnet ist. Das Modulgehäuse 32 hat eine Vielzahl von Öffnungen/Anschlüssen 40 (2B), die mindestens eine Einlass- und mindestens eine Auslassöffnung umfassen. Diese Öffnungen 40 werden weiter unten beschrieben. In der vorliegenden Ausführung enthält das Wärmemanagementmodul 30 ein Pumpendurchflussbegrenzungselement 38 (3 und 4A).
In der vorliegenden Ausführungsform enthält das Wärmemanagementmodul 30 zwei Ventile: ein erstes, scheibenförmiges Ventil, das als Ventilelement eine Lochplatte 42 aufweist, und ein zweites Ventil, das in den 4A, 4B, 6A, 6B 8C-11C mit 62 dargestellt ist und ein Ventilelement 65 aufweist. Das erste Ventil, das im Folgenden näher beschrieben wird, steuert den Durchfluss über die Lochplatte 42 durch eine Vielzahl der Öffnungen 40 in die Pumpenkammer 34. Im vorliegenden Beispiel ist das zweite Ventil 62 ein Kugelventil und dementsprechend ist das Ventilelement 65 ein Kugelventilelement. Das zweite Ventil 62 umfasst eine Vielzahl von Öffnungen (6B), einschließlich einer ersten Einlassöffnung 60a, einer zweiten Einlassöffnung 60b und einer Auslassöffnung 60c im vorliegenden Beispiel, und ist, wie das erste Ventil, mit dem Modulgehäuse 32 strömungstechnisch verbunden.
Ein Motor 44 steuert das Wärmemanagementmodul 30, wie unten näher beschrieben.
In dem gezeigten Beispiel ist das Modulgehäuse 32 aus einem ersten Modulgehäuseteil 32a, einem zweiten Modulgehäuseteil 32b und einem dritten Modulgehäuseteil aufgebaut, die über Bolzen oder ähnliches mit geeigneten Dichtungen dazwischen dichtend miteinander verbunden sind. In einer alternativen Ausführung kann das Modulgehäuse 32 aus zwei oder mehreren Modulgehäuseteilen hergestellt werden, die verschweißt oder auf andere geeignete Weise miteinander verbunden werden.
Die Öffnungen 40 kommunizieren mit den zugehörigen Leitungen 12 im Kühlmittelsystem 10. In dem gezeigten Beispiel umfassen die Öffnungen 40 eine erste Öffnung, die mit 40a gekennzeichnet ist, eine zweite Öffnung, die mit 40b gekennzeichnet ist, eine dritte Öffnung, die mit 40c gekennzeichnet ist, eine vierte Öffnung, die mit 40d gekennzeichnet ist, eine fünfte Öffnung, die mit 40e gekennzeichnet ist, und eine sechste Öffnung, die mit 40f gekennzeichnet ist. Die erste Öffnung 40a ist eine Einlassöffnung, die mit einer ersten Leitung 12a im Kühlmittelsystem 10 verbunden ist und Kühlmittel vom Motor (insbesondere von der in den 1 und 4A bei 12j dargestellten Leitung) in das Modulgehäuse 32 leitet. Im vorliegenden Beispiel ist die Leitung 12j mit dem Motorblock 14 verbunden, aber es ist alternativ möglich, sie mit jedem anderen geeigneten Teil des Motors zu verbinden. Die zweite Öffnung 40b ist eine Einlassöffnung, die mit einer zweiten Leitung 12b im Kühlsystem 10 verbunden ist und Kühlmittel von einem Motoröl-Wärmetauscher 50 in das Modulgehäuse 32 leitet, das seinerseits Kühlmittel aus dem Motorblock 14 ansaugt. Die dritte Öffnung 40c ist eine Einlassöffnung, die mit einer dritten Leitung 12c im Kühlmittelsystem 10 verbunden ist und Kühlmittel aus einem Ausgleichsbehälter 52 für das Kühlmittelsystem 10 in das Modulgehäuse 32 zieht. Die vierte Öffnung 40d ist eine Einlassöffnung, die mit einer vierten Leitung 12d im Kühlmittelsystem 10 verbunden ist und Kühlmittel vom Kühler in das Modulgehäuse 32 leitet, vgl. Bezugszeichen 54. Die fünfte Öffnung 40e ist eine Auslassöffnung, die mit einer fünften Leitung 12e im Kühlmittelsystem 10 verbunden ist und das Kühlmittel vom Modulgehäuse 32 zu mehreren thermischen Verbrauchern leitet, inklusive einem Getriebeöl-Wärmetauscher 56, dem Motorblock 14 und dem Zylinderkopf 16, einem Turbo 58, einem Motoröl-Wärmetauscher 50, einem Kabinenwärmetauscher 68 und einem Ausgleichsbehälter 52. Zu sehen ist eine sechste Öffnung 40f (2A und 2B), die eine Einlassöffnung ist, die mit einer sechsten Leitung 12f verbunden ist, um Kühlmittel aus verschiedenen Quellen, einschließlich des Turbo 58 und des Getriebeöl-Wärmetauschers 56, aufzunehmen. Zusätzlich ist zu sehen, dass eine Leitung 12g im Kühlmittelsystem 10 Kühlmittel vom Motor (im vorliegenden Beispiel speziell der Motorblock 14, der aber jeder Teil des Motors sein kann) zu einer ersten zweiten Ventilöffnung 60a (der, wie oben erwähnt, ein Einlasskanal ist) des zweiten Ventils 62 führt. Eine Leitung 12h ( 3) im Kühlmittelsystem 10 (das im vorliegenden Beispiel im Inneren des Modulgehäuses 32 liegt, führt Kühlmittel von der Pumpenkammer 34 zu einer zweiten zweiten Ventilanöffnung 60b (die, wie oben erwähnt, eine Einlassöffnung ist) des zweiten Ventils 62. Die Auslassöffnung 60c des zweiten Ventils 62 führt Kühlmittel vom zweiten Ventil 62 zum Getriebeöl-Wärmetauscher 56 entlang einer Leitung 12i. Das zweite Ventil 62 enthält ein zweites Ventilgehäuse 63 (6A und 6B), in dem sich ein Ventilelement 65 befindet. Im vorliegenden Beispiel ist das zweite Ventil 62 ein Kugelventil (und das Ventilelement 65 ist daher eine Kugel), es kann aber auch jeder andere geeignete Ventiltyp sein.
Der Vollständigkeit halber ist auch zu erkennen, dass die Leitung 12j, die vom Motor zu der Einlassöffnung 60a des zweiten Ventils 62 führt, auch über eine Leitung 12k zu einem Einlass des Kühlers 54 und über eine Leitung 12m zu einem Kabinenwärmetauscher 68 zur Beheizung der Fahrzeugkabine führt. Es wird davon ausgegangen, dass das gezeigte Kühlmittelsystem 10 nur ein Beispiel ist und dass viele der thermischen Lasten geändert oder eliminiert werden können und dass die Führung der kühlmittelführenden Leitungen 12 je nach Bedarf und Anwendung, für die das Kühlmittelsystem 10 verwendet werden soll, geändert werden kann.
2B enthält gestrichelte, gepfeilte Linien, die die Strömungen in das und aus dem Wärmemanagementmodul 30 anzeigen.
Allgemeine Struktur der Pumpe
Während das Modulgehäuse 32 im vorliegenden Beispiel vier gesteuerte Einlassöffnungen 40a-40d für das erste, scheibenförmige Ventil, eine ungesteuerte Einlassöffnung 40f und eine Auslassöffnung 40e enthält, könnte das Modulgehäuse 32 alternativ eine beliebige geeignete Anzahl von Einlass- und Auslassöffnungen haben. In einigen alternativen Ausführungsformen könnte das Modulgehäuse 32 beispielsweise eine einzigen Einlass- und eine einzige Auslassöffnung haben. In noch anderen Ausführungsformen könnte das Modulgehäuse 32 mehr als vier gesteuerte Einlassöffnungen und/oder mehr als vier Auslassöffnungen haben.
Das Pumpenelement 36 ist in 3 deutlicher dargestellt. Das Pumpenelement 36 ist in der Pumpenkammer 34 positioniert und beweglich, um einen Kühlmittelstrom durch die Pumpenkammer 34 und zumindest durch die Öffnung 40e nach außen zu treiben. Das Pumpenelement 36 in diesem Beispiel ist ein Impeller 70 mit einem Impellereinlass 72, der so konfiguriert ist, dass er während der Drehung des Impellers 70 Flüssigkeit ansaugt, und einem Impellerauslass 74, der so konfiguriert ist, dass er Flüssigkeit in einer im Allgemeinen radialen Richtung ausstößt. Somit bilden das Modulgehäuse 32 und der Impeller 70 zusammen eine Kreiselpumpe. Das Modulgehäuse 32 hat eine Aufnahmekammer 76 für den Impellerauslass, die ein Teil der Pumpenkammer 34 ist, die sich radial außerhalb des Impellers 70 befindet, um Kühlmittel vom Impellerauslass 74 zu der Auslassöffnung 40e zu transportieren.
Im vorliegenden Beispiel ist das Laufrad 70 mit einer Zahnriemenscheibe 77 (4A) verbunden, so dass es durch einen Zahnriemen (nicht dargestellt) vom Motor angetrieben wird. In einer alternativen Ausführung könnte der Impeller 70 von einem Elektromotor angetrieben werden.
Es wird verstanden, dass das Pumpenelement 36 jede andere geeignete Art von Element sein kann, das Kühlmittel bewegt. In einer alternativen Ausführungsform kann das Pumpenelement 36 beispielsweise ein Kolben sein, der so beweglich ist, dass er mit dem Modulgehäuse 32 eine Verdrängerpumpe bildet.
Das Pumpendurchflussbegrenzungselement 38 ist in eine Vielzahl von Pumpendurchflussbegrenzungselementpositionen beweglich, um die Größe des Kühlmittelflusses durch die Pumpenkammer 34 zu steuern. Im vorliegenden Beispiel ist das Pumpendurchflussbegrenzungselement 38 eine Zunge 78, die mit Hilfe von Schäften 48 (4A), die sich von der Zunge 78 in Aufnahmeöffnungen 49 (von denen eine in 4B dargestellt ist) im Modulgehäuse 32 erstrecken, schwenkbar am Modulgehäuse 32 befestigt ist. Die Zunge 78 ist in eine erste Zungenposition schwenkbar, in der die Zunge 78 eine erste Menge der Querschnittsströmungsfläche in der Pumpenkammer 34 verschließt, und ist in eine zweite Zungenposition schwenkbar, in der die Zunge 78 eine zweite Menge der Querschnittsströmungsfläche in der Pumpenkammer 34 verschließt, wobei die zweite Menge der Querschnittsströmungsfläche größer ist als die erste Menge der Querschnittsströmungsfläche. Beispielsweise kann die Position der Zunge in 10B als die erste Zungenposition betrachtet werden, wobei die Linie 80a die erste Menge der Querschnittsfläche der Pumpenkammer 34 darstellt, der durch die Zunge 78 verschlossen wird, und die Position der Zunge 78 in 8B kann als die zweite Zungenposition betrachtet werden, wobei die Linie 80b die zweite Menge der Querschnittsfläche der Pumpenkammer 34 darstellt, die durch die Zunge 78 verschlossen wird. Wie man sieht, verschließt die Zunge 78 in der in 8B gezeigten Position die gesamte Querschnittsfläche der Pumpenkammer 34, so dass nur ein Leckagestrom aus der Pumpenkammer 34 austritt. In einigen Ausführungsformen ist der Leckagestrom bei geeigneter Konfiguration der Zunge 78 und des Modulgehäuses 32 im Wesentlichen gleich Null. In einigen Ausführungsformen kann der Leckagestrom unter einem ausgewählten Wert liegen, z.B. 100 ml/Minute oder 50 ml/Minute.
In einem anderen Beispiel kann die Position der Zunge 78 in 11 B als erste Position für die Zunge 78 betrachtet werden (in diesem Fall verschließt sie einen Nullbetrag der Querschnittsfläche der Pumpenkammer 34), und die Position der Zunge 78 in 10B kann als zweite Position für die Zunge 78 betrachtet werden.
Diskussion über die Volute
In der in 3 gezeigten Ausführungsform ähnelt die Zunge 78 dem in der PCT-Publikation WO2017/124198 als Umleiter bezeichneten Element, deren Inhalt hier durch Verweis vollständig übernommen wird. Die Zunge 78 bildet somit mindestens einen Teil einer Volute 82 um mindestens einen Teil des Impellers 70 herum. Eine Volute ist ein Bereich der Aufnahmekammer 76 des Impellerauslasses, dessen Querschnittsfläche von einem stromaufwärts gelegenen Ende (bei 84 dargestellt) zu einem stromabwärts gelegenen Ende 85 allmählich zunimmt (wie in 3 dargestellt). In der hier gezeigten Ausführungsform nimmt die Volute 82 im Wesentlichen die gesamte Aufnahmekammer 76 des Impellerauslasses ein, mit Ausnahme des bei 86 gezeigten Auslassbereichs. In einigen Ausführungsbeispielen hat die Volute 82 eine Querschnittsfläche, die vom stromaufwärts gelegenen Ende 84 der Zunge 78 zum stromabwärts gelegenen Ende 85 der Zunge 78 hin progressiv zunimmt, so dass die Geschwindigkeit des durch die Volute 82 fließenden Kühlmittels während der Rotation des Impellers 70 bei einer ausgewählten Drehzahl im Wesentlichen konstant bleibt. Es ist zu beachten, dass die Geschwindigkeit des Kühlmittels, das durch die Volute 82 (oder durch im Wesentlichen jeden Durchgang) fließt, über die Querschnittsfläche der Volute 82 variiert. An jedem Punkt entlang der Länge der Volute 82 hat das Kühlmittel eine Durchschnittsgeschwindigkeit, wobei das Geschwindigkeitsprofil über die Querschnittsfläche berücksichtigt wird. Wenn also festgestellt wird, dass die Geschwindigkeit des durch die Volute 82 strömenden Kühlmittels im Wesentlichen konstant bleibt, ist damit gemeint, dass die Volute 82 so geformt werden kann, dass die Durchschnittsgeschwindigkeit der Flüssigkeit über die Umfangslänge der Volute 82 im Wesentlichen konstant bleibt.
Die Vorteile dieser Konfiguration für die Zunge 78 sind in der PCT-Publikation WO2017/124198 beschrieben. Insbesondere kann die Fördermenge durch die Kreiselpumpe mit der Zunge 78 über einen großen Bereich von Fördermengen mit geringer Auswirkung auf den Wirkungsgrad der Pumpe variiert werden.
In einer alternativen Ausführungsform, die in den 12A und 12B dargestellt ist, kann das Pumpen-Durchflussbegrenzungselement 38 eine Zunge 87 sein, die nicht Teil einer Volute um den Impeller 70 ist. Zum Beispiel kann die Zunge 87 im Allgemeinen gerade sein und somit den Wirkungsgrad der Pumpe progressiv verringern, wenn sie den Kühlmittelfluss durch das Modulgehäuse 32 begrenzt.
Diskussion der Öffnungen und Lochplattenlöcher
Unter Bezugnahme auf die 5A, 5B, 6A und 6B hat die Lochplatte 42 eine Öffnungsseite 88, die der ersten, zweiten, dritten und vierten Öffnung 40a-40d zugewandt ist und in diesen eingreift. Aufgrund dieses Eingriffs können die Öffnungen 40a, 40b, 40c und 40d als kontrollierte Öffnungen bezeichnet werden, da der Durchfluss durch diese Öffnungen von der Lochplatte 42 gesteuert wird, während die übrigen Öffnungen 40e und 40f als unkontrollierte Öffnungen bezeichnet werden können. Die Lochplatte 42 hat ferner eine Pumpenkammerseite 90, die der Pumpenkammer 34 zugewandt ist, und eine Vielzahl von Lochplattenlöcher 92, die sich von der Öffnungsseite 88 zur Pumpenkammerseite 90 erstrecken. Die Lochplattenlöcher 92 steuern den Kühlmittelfluss durch die Öffnungen 40. Anders ausgedrückt: Jedes Lochplattenloch 92 steuert den Kühlmittelfluss durch mindestens einen der Öffnungen 40. In dem gezeigten Beispiel hat die Lochplatte 42 vier Lochplattenlöcher 92, einschließlich eines ersten Lochplattenlochs 92a, eines zweiten Lochplattenlochs 92b, eines dritten Lochplattenlochs 92c und eines vierten Lochplattenlochs 92d. Es wird darauf hingewiesen, dass für die Zwecke der vorliegenden Offenlegung jedes der Lochplattenlöcher 92 als das erste Lochplattenloch betrachtet werden könnte; jedes könnte als das zweite Lochplattenloch betrachtet werden, und so weiter. Ebenso könnte jede der Öffnungen 40 als die erste Öffnung angesehen werden; jede könnte als die zweite Öffnung angesehen werden, und so weiter.
Es gibt zwar zufällig vier Lochplattenlöcher 92 und vier Öffnungen 40a-40d, die mit der Lochplatte 42 in Eingriff stehen, aber es ist zu beachten, dass es nicht die gleiche Anzahl von Lochplattenlöchern 92 geben muss, wie die Öffnungen 40, die mit der Lochplatte 42 in Eingriff stehen. In der Beispielausführungsform ist nicht jedes Lochplattenloch 92 in einer Eins-zu-Eins-Beziehung mit einem der Öffnungen 40 verbunden. Wie weiter unten im Detail beschrieben wird, steuert das Lochplattenloch 92a den Durchfluss durch die Öffnungen 40a und 40b. Das Lochplattenloch 92b steuert den Durchfluss durch die Öffnung 40d, und die Lochplattenlöcher 92c und 92d steuern beide den Durchfluss durch die Öffnung 40c. Dementsprechend muss es keine besondere Beziehung zwischen der Anzahl der Lochplattenlöcher 92 und der Anzahl der Öffnungen 40, die mit der Lochplatte 42 in Eingriff stehen, geben.
Jedes Lochplattenloch 92 kann jede geeignete Größe und Form haben, die nicht mit der Größe und Form der einen oder mehreren Öffnungen 40 übereinstimmen muss, sodass die Lochplattenloch 92 einen Durchfluss erlaubt. Wie in den 5A und 6B zu sehen ist, sind die Öffnungen 40a-40d alle kreisförmig, während die Löcher 92a und 92b beide ein halbkreisförmiges und ein konisches Ende haben und unterschiedlich stark gedehnt sind, und die Löcher 92c und 92d sind beide länglich, aber mit zwei halbkreisförmigen Enden.
In der gezeigten Ausführungsform kann die Lochplatte 42 in eine einzelne Durchflussposition für ein ausgewähltes der Lochplattenlöcher 92, in der das erste der Lochplattenlöcher 92 den Durchfluss durch eine einzige der Öffnungen 40 erlaubt, und in eine Mehrfachdurchflussposition, in der die ausgewählte der Lochplattenlöchern 92 den Durchfluss durch eine Vielzahl der Öffnungen 40 erlaubt, gedreht werden. Ein Beispiel hierfür ist in den 8A und 9A dargestellt, wobei das Lochplattenloch 92a in der in der 8A dargestellten Position den Durchfluss durch einen einzelnen der Öffnung 40 (d.h. Öffnung 40a) und in der in der 9A dargestellten Position den Durchfluss durch eine Vielzahl der Öffnungen 40 (d.h. Öffnungen 40a und 40b) erlaubt.
Wie in 5A gezeigt, ist das Lochplattenloch 92c vorteilhaft von den Lochplattenlöchern 92a und 92b radial nach innen beabstandet. Dies erleichtert die Erhöhung der Anzahl der Öffnungen 40, die auf die Lochplatte passen, wodurch das Wärmemanagementmodul 30 eine relativ hohe Anzahl von Öffnungen handhaben kann und gleichzeitig eine kompakte Größe im Vergleich zu anderen Wärmemanagementmodulen des Stands der Technik beibehält.
Die Lochplatte 42 ist beweglich im Modulgehäuse 32 montiert. In dem gezeigten Beispiel ist die Lochplatte 42 im Modulgehäuse 32 mittels eines Schaftstumpfes 96 drehbar montiert, der sich vom Modulgehäuse 32 durch ein Loch 98 in der Lochplatte 42 erstreckt, um die Lochplatte 42 im Modulgehäuse 32 drehbar zu tragen. Die Lochplatte 42 ist somit um eine Lochplatten-Drehachse A drehbar.
Stirnflächendichtung zwischen Öffnungen und Lochplatte
Während der Bewegung der Lochplatte 42 gleitet die Öffnungsseite 88 der Lochplatte 42 gegen eine Stirndichtung 99 (7A und 7B) an einem Ende jedes der Öffnungen 40, so dass mindestens ein Teil mindestens einer der Lochplattenlöcher 92 zu mindestens einer der Öffnungen 40 präsentiert wird. Die Öffnungsseite 88 und die Stirndichtung 99 verhindern im Wesentlichen den Kühlmittelfluss zwischen ihnen, so dass der Fluss durch einen der Öffnungen 40 in die Pumpenkammer 34 durch die Überlappung der Lochplattenlöcher 92 bestimmt wird.
Genauer gesagt enthält jeder der Öffnungen 40 einen rohrförmigen Öffnungskörper 100, der beweglich in einer Aussparung 102 im Modulgehäuse 32 positioniert ist. Der Öffnungskörper 100 hat ein Öffnungskörper-Durchgangsloch 104, das mit einer zugehörigen Gehäusedurchgangsloch 106 an der Basis 108 der Aussparung 102 am Modulgehäuse 32 kommuniziert. Das Gehäusedurchgangsloch 106 wiederum kommuniziert mit einem zugeordneten der Kanäle 12.
Der Öffnungskörper 100 hat eine Außenfläche 110 mit einem peripheren Dichtungselement 112, die zwischen dem Öffnungskörper 100 und einer Wand 114 der Aussparung 102 abdichtet. Das periphere Dichtungselement 112 kann z.B. ein O-Ring oder ein ähnliches polymeres Dichtungselement mit einem ausgewählten Querschnittsprofil sein.
Der Öffnungskörper 100 kann aus jedem geeigneten Material, wie z.B. PTFE, hergestellt werden, so dass er abdichtet und gleichzeitig eine relativ geringe Reibung während der Gleitbewegung mit der Lochplatte 42 aufrechterhält. Alternativ kann er aus einem anderen geeigneten Material hergestellt werden. Die Stirndichtung 99 am freien Ende des Öffnungskörpers 100 kann direkt aus dem Material des Öffnungskörpers 100 selbst oder alternativ aus einem geeigneten Dichtungselement, wie z.B. einem O-Ring oder einem anderweitig profilierten Dichtungselement, hergestellt werden.
Ein Öffnungsvorspannglied 115 drückt den Öffnungskörper 100 in Richtung eines Dichtungseingriffs zwischen der Stirndichtung 99 und der Öffnungsseite 88 der Lochplatte 42. Das Öffnungsvorspannglied 115 kann eine Druckfeder sein, die zwischen der Basis 108 der Aussparung 102 und dem Öffnungskörper 100 wirkt, um den Öffnungskörper 100 von der Basis 108 weg und in Eingriff mit der Lochplatte 42 zu drücken.
Verbindung zwischen Motor und Lochplatte, zweitem Ventil und Pumpendurchflussbegrenzungselement
Die Lochplatte 42 ist mittels eines Hauptzahnrads 116 beweglich, das integral mit der Lochplatte 42 ist und an deren Umfang vorgesehen ist. Das Hauptzahnrad 116 kann durch den Motor 44 angetrieben werden (8A, 9A, 10A, 11A). In der vorliegenden Ausführungsform treibt der Motor 44 ein Ritzel 118 an, das wiederum das Hauptzahnrad 116 antreibt. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Motor bidirektional und kann ein Elektromotor oder jeder andere geeignete Motortyp sein, wie z.B. ein Hydraulikmotor, ein Pneumatikmotor, ein Mehrstellungs-Linear- oder Drehmagnet, die für die Zwecke der vorliegenden Offenlegung als Motorarten betrachtet werden sollen.
Die Lochplatte 42 treibt einen Pumpennocken 120 an, der in den 4A, 4B, 6A und 6B zu sehen ist). In der vorliegenden Ausführungsform ist der Pumpennocken 120 integral mit der Lochplatte 42. Ein Pumpennockenfolger 122 ist mit dem Pumpennocken 120 in Eingriff und wird von dem Pumpennocken 120 angetrieben, so dass er sich in verschiedenen Positionen drehen kann. Eine Pumpennockenfolgerschaft 124 erstreckt sich durch ein Durchgangsloch 125 (ein kleiner Teil davon ist in 4B dargestellt) im zweiten Gehäuseteil 32b. Der Pumpennockenfolgerschaft 124 ist mit einem Pumpendurchflussbegrenzungselementtreiber 126 auf der gegenüberliegenden Seite des zweiten Gehäuseteils 32b verbunden. Der Pumpendurchflussbegrenzungselementtreiber 126 ist mit dem Pumpendurchflussbegrenzungselement 38 verbunden. Im vorliegenden Beispiel treibt das Schwenken des Pumpennockenfolgers 122 aufgrund des Schwenkens des Pumpennockens 120 in eine erste Drehrichtung das Pumpendurchflussbegrenzungselement 38 in eine geschlossene Stellung, um durch das Modulgehäuse 32 zu fließen.
Das Schwenken des Pumpennockenfolgers 122 aufgrund des Schwenkens des Pumpennockens 120 in eine zweite Drehrichtung treibt den Pumpendurchflussbegrenzungselementtreiber 126 vom Pumpendurchflussdrosselkörper 38 weg. Der Flüssigkeitsstrom im Modulgehäuse 32 drängt das Pumpendurchflussbegrenzungselement 38 in eine vollständig geöffnete Stellung und damit in Eingriff mit dem Pumpendurchflussbegrenzungselementtreiber 126, das wiederum den Pumpennockenfolger 122 in Eingriff mit dem Pumpennocken 120 antreiben kann. Optional enthält das Pumpendurchflussbegrenzungselement 38 ferner ein Pumpendurchflussbegrenzungselementvorspannelement 127, das z.B. eine freitragende Blattfeder sein kann, die das Pumpendurchflussbegrenzungselement 38 in die in 11 B gezeigte vollständig geöffnete Position drückt. Infolge des Drucks durch den Kühlmittelfluss in der Pumpenkammer 34 und durchdas Pumpendurchflussbegrenzungselementvorspannelement 127 wirkt das Pumpendurchflussbegrenzungselementfolger 126 effektiv als Begrenzer für das Pumpendurchflussbegrenzungselement 38. Dennoch kann man davon ausgehen, dass der Pumpennockenfolger 122 immer noch mit dem Pumpendurchflussbegrenzungselement 38 in Wirkverbindung steht und das Pumpendurchflussbegrenzungselement 38 in die verschiedenen Positionen des Pumpendurchflussbegrenzungselements treibt.
Während der Pumpennocken 120 als integral mit der Lochplatte 42 dargestellt ist, ist es alternativ möglich, dass der Pumpennocken 120 ein separates Element ist, das durch das Hauptzahnrad angetrieben wird, oder parallel zum Hauptzahnrad 116.
Die Lochplatte 42 kann ferner einen Ventilelementtreiber enthalten, der das Ventilelement 65 des zweiten Ventils 62 antreibt. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst der Ventilelementtreiber mehrere Sektorzahnräder 130, die in Umfangsrichtung um die Achse A voneinander beabstandet sind. Die Sektorzahnräder 130 sind so positioniert, dass sie in ein Ventileingangszahnrad 132 eingreifen, das sich auf dem Ventilelement 65 befindet. Die Sektorzahnräder 130 ändern die Position des Ventilelements 65 zwischen einer von drei Positionen, wie in den 8C, 9C, 10C und 11C dargestellt. Die in 8C dargestellte Stellung ist eine geschlossene Stellung, in der kein Durchfluss durch das zweite Ventil 62 zum Getriebeöl-Wärmetauscher 56 stattfindet. Die in 9C gezeigte Stellung ist eine Stellung zur Erwärmung des Getriebeöl-Wärmetauschers, in der das zweite Ventil 62 den Strom von der Leitung 12g (und damit vom Motor über die Leitung 12j) zum Getriebeöl-Wärmetauscher 56 leitet, um das Getriebeöl zu erwärmen. Dies kann dazu beitragen, das Getriebeöl schnell auf eine Temperatur zu bringen, bei der seine Viskosität relativ niedrig ist, wodurch die Leistungsverluste durch das Getriebe des Fahrzeugs verringert werden. Die in den 10C und 11C dargestellte Position ist eine Kühlposition des Getriebeöl-Wärmetauschers, in der das zweite Ventil 62 den Strom von der Leitung 12h (und damit von der Pumpe) zum Getriebeöl-Wärmetauscher 56 leitet, um das Getriebeöl zu kühlen. Dies kann z.B. dann erfolgen, wenn Kühlmittel vom Kühler 54 durch die Leitung 12d in die Pumpenkammer 34 transportiert wird. Dies kann helfen, eine Überhitzung des Getriebeöls zu verhindern, um die Lebensdauer des Getriebeöls zu verlängern. Optional können zusätzliche Stellungen für das zweite Ventil 62 vorgesehen werden, um Teilströme aus den Leitungen 12g und 12j und/oder aus den Leitungen 12h und 12d zu ermöglichen und/oder die Durchströmung von anderen Leitungen 12 im Kühlmittelsystem 10 zu ermöglichen.
Wie in den 6A und 5A zu sehen ist, enthält die Lochplatte 42 Randbereiche 131, die sich in Umfangsrichtung zwischen den Bereichen an ihrem Umfang erstrecken, in denen die Sektorzahnräder 130 positioniert sind. Diese Randbereiche 131 ermöglichen es der Lochplatte 42, sich zu drehen, während sie mit den Zähnen des Eingangszahnrads 132 zusammenwirkt, um das Eingangszahnrad 132 in seiner Position zu halten, bis sich das nächste Sektorzahnrad 130 durch das Eingangszahnrad 132 dreht, um das Eingangszahnrad 132 zu drehen, so dass das Ventilelement 65 in eine neue Position gedreht wird.
Während beschrieben wurde, dass der Motor 44 über mehrere Zahnräder mit der Lochplatte 42, über mehrere Zahnräder mit dem zweiten Ventil 62 und über mehrere Zahnräder mit dem Pumpendurchflussbegrenzungselement 38 sowie dem Pumpennocken und dem Pumpennockenfolger in Wirkverbindung steht, kann die Wirkverbindung zwischen dem Motor 44 und der Lochplatte 42, dem zweiten Ventil 62 und dem Pumpendurchflussbegrenzungselement 38 durch jedes geeignete alternative Mittel erfolgen. Beispielsweise kann die Verbindung zwischen dem Motor 44 und dem Pumpendurchflussbegrenzungselement 38 ausschließlich über eine Vielzahl von Zähnenerfolgen. Eine solche Ausführungsform ist in 14 dargestellt. In 14 treibt der Motor (nicht dargestellt) das Ritzel 118 an, das wiederum das Hauptzahnrad 116 auf der Lochplatte 42 antreibt. Die Lochplatte 42 enthält ferner eine Vielzahl von Sektorzahnrädern 200, die ein Pumpendurchflussbegrenzungselementeingangszahnrad 202 antreibt. Das Pumpendurchflussbegrenzungselementeingangszahnrad 202 ist mit einem Schaft 204 verbunden, der durch eine Öffnung im Modulgehäuse 32 verläuft und mit dem umpendurchflussbegrenzungselementtreiber 126 verbunden ist, der wiederum das Pumpendurchflussbegrenzungselement 38 in der gleichen Weise antreibt, wie in der Darstellung in den 6A und 6B dargestellt.
Beschreibung der Beispielstellungen für Lochplatte, des zweiten Ventils und Pumpendurchflussbegrenzungselements
Die Lochplatte 42 ist in mehrere Positionen beweglich, von denen einige Beispiele in den 8A-11C gezeigt sind. In der in 8A gezeigten Position ist zu erkennen, dass das Lochplattenloch 92a den Durchfluss durch die Öffnung 40a erlaubt, während die Lochplattenlöche 92b, 92c und 92d den vollen Durchfluss durch die Öffnungen 40b, 40c und 40d verhindern. Zusätzlich ist zu sehen, dass das Pumpendurchflussbegrenzungselement 38 ( 8B) in einer geschlossenen Position gehalten wird, in der nur ein Leckagestrom (der in diesem Fall vorzugsweise größer als Null ist) durch die Pumpenkammer 34 zugelassen wird. Ein gewisser Durchfluss geht optional auch vom Motor zum Kabinenwärmetauscher 68, um die Wärme in die Fahrzeugkabine zu übertragen, wenn dies von den Fahrzeuginsassen gewünscht wird. Zusätzlich ist das zweite Ventil 62 (8C) dargestellt, wobei das Ventilelement 65 in der Position ist, den Durchfluss durch das zweite Ventil 62 zu verhindern. Diese Position für die Lochplatte 42, oder allgemeiner gesagt, diese Position für das Wärmemanagementmodul 30, führt zu einem geringen Durchfluss (d.h. dem nicht Null-Leckagestrom) aus dem Wärmemanagementmodul 30 durch die Öffnung 40e zum Motor und dann zurück vom Motor zum Wärmemanagementmodul 30 durch die Öffnung 40a. Diese Position für das Wärmemanagementmodul 30 kann während des Starts des Motors bei kaltem Motor verwendet werden, damit der Motor auf eine gewünschte Temperatur erwärmt werden kann, bei der die Verbrennung in den Zylindern effizienter erfolgt und somit mehr Leistung und weniger Emissionen erzeugt. Diese Position für das Wärmemanagementmodul 30 kann daher als Warmlaufposition des Motors bezeichnet werden.
In der in 9A gezeigten Position ist zu erkennen, dass das Lochplattenloch 92a den vollen Durchfluss durch die Öffnung 40a erlaubt und einen Teilstrom (d.h. einen Teil des vollen Durchflusses) durch die Öffnung 40b zulässt, während die Lochplattenlöcher 92b, 92c und 92d den Durchfluss durch die Öffnungen 40c und 40d verhindern. Das Pumpendurchflussbegrenzungselement 38 (9B) ist nur leicht geöffnet, so dass ein kleiner Durchfluss (der größer als der Leckagestrom ist) durch die Pumpenkammer 34 zugelassen wird. Zusätzlich ist das zweite Ventil 62 (9C) dargestellt, wobei das Ventilelement 65 in der Position ist, die den Durchfluss durch das zweite Ventil 62 vom Motor aus ermöglicht. Diese Position für die Lochplatte 42, oder allgemeiner ausgedrückt, diese Position für das Wärmemanagementmodul 30 führt zu einem gewissen Durchfluss aus dem Wärmemanagementmodul 30 durch die Öffnung 40e zum Motor und dann vom Motor zurück zum Wärmemanagementmodul 30 durch die Öffnung 40a, wobei ein Teil des Durchflusses vom Motor durch das zweite Ventil 62 fließt und zum Getriebeöl-Wärmetauscher 56 transportiert wird. Ein Teil der Strömung geht wiederum optional vom Motor zum Kabinenwärmetauscher 68, um die Wärme an die Fahrzeugkabine zu übertragen, falls die Fahrzeuginsassen dies wünschen. Diese Position für das Wärmemanagementmodul 30 kann dazu verwendet werden, den Motor weiter zu erwärmen und mit der Erwärmung des Getriebeöls zu beginnen, sobald sich der Motor um einen gewissen Betrag erwärmt hat, so dass das Getriebeöl auf eine Temperatur gebracht wird, bei der seine Viskosität, wie oben beschrieben, deutlich verringert wird. Diese Position für das Wärmemanagementmodul 30 kann daher als Warmlaufposition für Motor und Getriebe bezeichnet werden.
In der in 10A gezeigten Position ist zu erkennen, dass das Lochplattenloch 92a einen Teilstrom durch die Öffnung 40a und den vollen Strom durch die Öffnung 40b erlaubt; das Lochplattenloch 92c erlaubt den vollen Strom durch die Öffnung 40c aus dem Ausgleichsbehälter 52, während das Lochplattenloch 92d einen Teilstrom durch die Öffnung 40d aus dem Kühler 54 erlaubt. Das Pumpendurchflussbegrenzungselement 38 (10B) ist fast bis zu seiner vollständig geöffneten Position geöffnet, so dass ein Durchfluss (der in der vollständig geöffneten Position den größten Teil des Durchflusses ausmacht) durch die Pumpenkammer 34 ermöglicht wird. Zusätzlich ist das zweite Ventil 62 (9C) mit dem Ventilelement 65 in der Position dargestellt, die den Durchfluss durch das zweite Ventil 62 von der Öffnung 40e des Modulgehäuses 32 aus ermöglicht. Diese Position für die Lochplatte 42, oder allgemeiner ausgedrückt, diese Position für das Wärmemanagementmodul 30 führt zu einem Durchfluss aus dem Wärmemanagementmodul 30 durch die Öffnung 40e zum Motor und dann zurück vom Motor zum Wärmemanagementmodul 30 durch die Öffnung 40a, wobei ein Teil des Durchflusses vom Motor durch den Kühler 54 und zurück zum Wärmemanagementmodul 30 durch die Öffnung 40d fließt, und wobei ein Teil des Durchflusses, der die Pumpenkammer 34 durch die Öffnung 40e verlässt, zum Getriebeöl-Wärmetauscher 56 fließt, um das Getriebeöl zu kühlen, anstatt zum Motor zu gehen. Ein Teil der Strömung aus dem Motor fließt durch den Motoröl-Wärmetauscher 50, um das Motoröl zu kühlen und eine Überhitzung zu verhindern. Ein Teil des Öls fließt wiederum optional vom Motor zum Kabinenwärmetauscher 68, um die Wärme an die Fahrzeugkabine zu übertragen, falls die Fahrzeuginsassen dies wünschen. Diese Position für das Wärmemanagementmodul 30 kann zur Regelung der Motortemperatur und gleichzeitig zur Kühlung des Getriebeöls verwendet werden, falls das Getriebeöl einen maximal zulässigen Grenzwert erreicht hat. Diese Position für das Wärmemanagementmodul 30 kann daher als Position für die Regelung der Motortemperatur und die Kühlung des Getriebes bezeichnet werden.
In der in 11 A dargestellten Stellung ist zu erkennen, dass das Lochplattenloch 92a keinen Durchfluss durch die Öffnung 40a und den vollen Durchfluss durch die Öffnung 40b zulässt; das Lochplattenloch 92c erlaubt den vollen Durchfluss durch die Öffnung 40c vom Ausgleichsbehälter 52 aus, während das Lochplattenloch 92d den vollen Durchfluss durch die Öffnung 40d vom Kühler 54 aus zulässt. Das Pumpendurchflussbegrenzungselement 38 ( 10B) wird in seine vollständig geöffnete Stellung geöffnet, so dass ein voller Durchfluss durch die Pumpenkammer 34 möglich ist. Zusätzlich ist das zweite Ventil 62 (9C) mit dem Ventilelement 65 in der Position dargestellt, die den Durchfluss durch das zweite Ventil 62 von der Öffnung 40e des Modulgehäuses 32 erlaubt. Diese Position für die Lochplatte 42 oder, allgemeiner gesagt, diese Position für das Wärmemanagementmodul 30 führt zu einem Durchfluss aus dem Wärmemanagementmodul 30 durch die Öffnung 40e zum Motor und dann vom Motor zum Kühler 54 und dann zurück zum Wärmemanagementmodul 30 durch die Öffnung 40d. Ein Teil der Strömung, die die Pumpenkammer 34 durch die Öffnung 40e verlässt, fließt zum Getriebeöl-Wärmetauscher 56, um das Getriebeöl zu kühlen, anstatt zum Motor zu gelangen. Ein Teil der Strömung aus dem Motor fließt durch den Motoröl-Wärmetauscher 50, um das Motoröl zu kühlen und eine Überhitzung zu verhindern. Ein Teil des Öls fließt wiederum optional vom Motor zum Kabinenwärmetauscher 68, um die Wärme an die Fahrzeugkabine zu übertragen, falls die Fahrzeuginsassen dies wünschen. Diese Position für das Wärmemanagementmodul 30 kann verwendet werden, um den Motor so weit wie möglich zu kühlen und gleichzeitig das Getriebeöl zu kühlen, falls das Getriebeöl einen maximal zulässigen Grenzwert erreicht hat. Diese Position für das Wärmemanagement-Modul 30 kann als maximale Position für die Motor- und Getriebekühlung bezeichnet werden.
Während die in den 8A-1 1C dargestellten Positionen einige Beispielstellungen für das Wärmemanagementmodul 30 darstellen, wird darauf hingewiesen, dass für das Wärmemanagementmodul 30 eine Vielzahl anderer Positionen möglich sein können.
Auf der Grundlage der obigen Beschreibung kann man sagen, dass die Lochplatte 42 in eine erste Lochplattenposition beweglich (z.B. drehbar) ist, in der die Lochplatte 42 eine erste Menge der Lochfläche von dem ersten Lochplattenloch 92a zur ersten Öffnung 40a präsentiert, und in eine zweite Lochplattenposition beweglich (z.B. drehbar) ist, in der die Lochplatte 42 eine zweite Menge der Lochfläche von dem ersten Lochplattenloch 92a zur ersten Öffnung 40a präsentiert, wobei die zweite Menge der Lochfläche sich von der ersten Menge der Lochfläche unterscheidet. Zum Beispiel kann die erste Position der Lochplatte 42 die in 11 A gezeigte Position sein (in der es keinen Durchfluss durch die erste Öffnung 40a gibt), und die zweite Position der Lochplatte 42 kann die in 10A gezeigte Position sein, in der es einen gewissen Durchfluss durch die erste Öffnung 40a gibt. Die erste und zweite Position der Lochplatte 42 kann als erste bzw. zweite Lochplattenposition bezeichnet werden. Darüber hinaus befindet sich das Pumpendurchflussbegrenzungselement 38 in 11 B in einer anderen Position als in 10B. Wenn also die Lochplatte 42 von der ersten Position (z.B. der in 11 A dargestellten Position) in eine zweite Position (z.B. die in 11 B dargestellte Position) bewegt wurde, hat der Motor 44 das Pumpendurchflussbegrenzungselement 38 von einer ersten Position des Pumpendurchflussbegrenzungselements, in der das Pumpendurchflussbegrenzungselement 38 eine erste Menge der Querschnittsströmungsfläche der Pumpenkammer 34 verschließt, in eine zweite Position des Pumpendurchflussbegrenzungselements bewegt, in der das Pumpendurchflussbegrenzungselement 38 eine zweite Menge der Querschnittsströmungsfläche der Pumpenkammer 34 verschließt, der sich von der ersten Menge der Querschnittsströmungsfläche unterscheidet.
Man kann also sagen, dass der Motor 44 mit dem Pumpendurchflussbegrenzungselement 38 und der Lochplatte 42 so verbunden ist, dass der Antrieb der Lochplatte 42 zwischen der ersten und der zweiten Lochplattenposition durch den Motor 44 das Pumpendurchflussbegrenzungselement 38 zwischen der ersten und der zweiten Pumpendurchflussbegrenzungselementposition antreibt.
Diagramm der Durchflussrate und der Position der Lochplatte
Wie hier erläutert, ist zu erkennen, dass die Kühlmittelströme, die durch verschiedene Komponenten im Kühlmittelsystem 10 stattfinden, je nach Position der Lochplatte 42 variieren. Ein in 13 dargestelltes Diagramm stellt die Querschnittsströmungsfläche zu oder von verschiedenen Komponenten in Abhängigkeit von der Position der Lochplatte 42 dar. Genauer gesagt stellt die Kurve 150 die Querschnittsströmungsfläche an der Öffnung 40d dar, die für den Durchfluss vom Kühler 154 repräsentativ ist. Die Kurve 152 stellt die Querschnittsströmungsfläche am stromabwärtigen Ende des Pumpendurchflussbegrenzungselements 38 dar. Die Kurve 154 stellt die Querschnittsströmungsfläche an der Öffnung 40b dar, die für den Durchfluss durch den Motoröl-Wärmetauscher 50 repräsentativ ist. Die Kurve 156 stellt die Querschnittsströmungsfläche an der Öffnung 40c dar, die für den Durchfluss aus dem Ausgleichsbehälter 52 repräsentativ ist. Die Kurve 152 stellt die Querschnittsströmungsfläche an der Öffnung 40a dar, die repräsentativ für den Durchfluss vom Motor zur Pumpe ist. Die Kurve 160 repräsentiert den Durchfluss durch die Öffnung 60b für das Kühlmittel, das zur Kühlung des Getriebeöls verwendet wird. Die Kurve 162 stellt den Durchfluss durch die Öffnung 60a für das Kühlmittel dar, das zur Erwärmung des Getriebeöls verwendet wird. Es kann verstanden werden, dass die Position der Lochplatte 42 die Positionen des Pumpendurchflussbegrenzungselements 38 und des Ventilelements 65 des zweiten Ventils 62 beeinflusst und daher auch für deren Positionen repräsentativ ist.
Die Linien 164a, 164b, 164c und 164d repräsentieren die Position der Lochplatte 42 in den in 8A, 8B, 8C bzw. 8D dargestellten Positionen.
Alternative ohne Pumpendurchflussbegrenzungselement
Während das Wärmemanagementmodul 30 das ein Pumpendurchflussbegrenzungselement zur Steuerung des Durchflusses durch die Pumpenkammer 34 aufweist gezeigt wurde, ist es aber alternativ möglich, dass das Wärmemanagementmodul 30 dieses Element weglässt. In einer solchen Alternative fehlt dem Wärmemanagementmodul 30 möglicherweise einfach eine Möglichkeit zur Drosselung des Flusses durch die Pumpenkammer 34. Alternativ kann ein geeignetes Ventil stromabwärts der Öffnung 40e vorgesehen werden, das den Ausfluss aus der Pumpe und damit den Fluss durch die Pumpenkammer 34 steuert. Als weitere Alternative kann der Impeller (oder allgemeiner das Pumpenelement) von einem Elektromotor angetrieben werden, der die Pumpe in die Lage versetzt, den Durchfluss durch die Pumpenkammer 34 durch Steuerung der Drehzahl des Elektromotors zu steuern. 15 zeigt einen Teil des Modulgehäuses, insbesondere den Gehäuseteil 32b, der so modifiziert wurde, dass er weder einen Bereich für ein Pumpendurchflussbegrenzungselement noch eine Durchgangsöffnung für einen Schaft eines Treibers für ein Pumpendurchflussbegrenzungselement enthält. In diesem Beispiel wird eine feste Volute 170 um den Impelle herumgezeigt. In einer Ausführungsform ohne Pumpendurchflussbegrenzungselement müsste die Lochplatte 42 nicht mit einem Nocken versehen werden, so dass kein Nockenfolger erforderlich wäre. Der Motor 44 würde die Drehposition der Lochplatte 42 und des zweiten Ventils 62, falls vorhanden, steuern.
Reduzierter Druckabfall, der in den Pumpenimpeller und die Kanäle in der zweiten Wand des Modulgehäuses eintritt.
Wie oben erwähnt, sorgen die Lochplatte 42 und die Anordnung der axial ausgerichteten Öffnungen 40a-40d für einen geringeren Druckabfall des in den Pumpenimpeller 70 eintretenden Kühlmittelstroms im Vergleich zu einigen Wärmemanagementmodulen nach dem Stand der Technik. Um den Druckverlust weiter zu reduzieren, enthält das Modulgehäuse 32 einige zusätzliche optionale Merkmale.
Die Modulgehäuseteile 32a, 32b und 32c definieren jeweils eine erste Wand 172a, eine zweite Wand 172b und eine dritte Wand 172c, wie insbesondere in den 4A und 4B zu sehen ist. Das Modulgehäuse 32 definiert eine Lochplattenkammer 174 zwischen der ersten und zweiten Wand 172a und 172b und definiert die Pumpenkammer 34 zwischen der zweiten und dritten Wand 172b und 172c. Wie in den 4A und 4B zu sehen ist, hat die zweite Wand 172b eine der Pumpenkammer zugewandte Seite 176, die der Pumpenkammer 34 zugewandt ist, und eine der Lochplattenkammer zugewandte Seite 178, die der Lochplattenkammer 174 zugewandt ist.
Der Impeller 70 ist, wie oben erwähnt, in der Pumpenkammer 34 drehbar gelagert, so dass es sich um eine Impellerachse (die mit der Achse A der Lochplatte identisch sein kann) drehen kann.
Wie in den 4A und 4B zu sehen ist, ist die Lochplatte 42 in der Lochplattenkammer 174 positioniert. Wenn die Impellerachse mit der Achse A der Lochplatte übereinstimmt, kann eingesehen werden, dass die Lochplatte 42 in einer Ebene verläuft, die im Allgemeinen senkrecht zur Impellerachse verläuft. Wie in den 4A, 4B und 16 zu sehen ist, sind das erste Lochplattenloch 92a und die zweite Wand 172b so geformt, dass das Kühlmittel zum Impellereinlass 72 geleitet wird. Im vorliegenden Beispiel wird dies dadurch erreicht, dass die Lochplattenlöcher 92 so geformt werden, dass sie eine Strömung durch die Lochplatte 42 in axialer Richtung ermöglichen, und dass die zweite Wand 172b so konfiguriert wird, dass die der Lochplatte zugewandte Seite 178 der zweiten Wand 172b, mindestens einen Kanal 180 aufweist, dessen erstes Ende 182 der ersten gesteuerten Einlassöffnung 40a zugewandt (und mit dieser ausgerichtet) ist und dessen zweites Ende 184 an einem Kammerdurchgangsloch 186 in der zweiten Wand 172b zwischen der Pumpenkammer 34 und der Lochplattenkammer 174 liegt.
17 zeigt eine Schnittdarstellung einer Öffnung 40, die axial ausgerichtet ist und Kühlmittel durch das Lochplattenloch 92 leitet, das sich axial erstreckt und dem ersten Ende 182 eines der Kanäle 180 zugewandt ist.
18 zeigt eine Frontansicht des Modulgehäuseteils 32b mit den Kanälen 180 und gestrichelten Kreisen, die für die Öffnungen 40a und 40b repräsentativ sind. Die 17 und 18 zeigen, dass die ersten Enden der Kanäle den Öffnungen 40 zugewandt und auf diese ausgerichtet sind.
Vorteile des Wärmemanagementmoduls
Das hier beschriebene Wärmemanagementmodul 30 kann viele Vorteile bieten. Zum Beispiel erlaubt die in der Pumpe vorgesehen Lochplatte 42 eine große Menge an Durchflussregelung für eine große Anzahl von Leitungen bei gleichzeitig kleiner Gesamtgröße im Vergleich zu zumindest einigen Wärmemanagementmodulen nach dem Stand der Technik. Die Lochplatte 42 erleichtert die Verwendung von komplexen Lochformen, die bei zylindrischen oder Kugelelementen schwieriger zu realisieren sind, wie dies bei einigen Ventilen des Standes der Technik der Fall ist. Die Strömungsrichtung des in das Wärmemanagementmodul 30 eintretenden Kühlmittels ist im Allgemeinen axial ausgerichtet, was einen geringeren Druckabfall im Vergleich zu einigen Wärmemanagementmodulen des Standes der Technik aufweist. In Ausführungsformen, bei denen die Zunge 78 Teil der Volute 82 ist, bleibt der Wirkungsgrad der Pumpe auch in Situationen, in denen der Durchfluss von der Pumpe variiert, sehr hoch. Die Bereitstellung eines einzigen Aktuators, der die Lochplatte 42, das zweite Ventil 62 und das Pumpendurchflussbegrenzungselement 38 durch eine Folge von Positionen während des Betriebs des Fahrzeugs antreibt, ist für ein Steuergerät wie ein ECU rechnerisch sehr einfach, da alle Komponenten (die Pumpe, die Lochplatte 42 und das zweite Ventil 62) durch die Bewegung eines einzigen Elements (des Motors 44) bewegt werden. Der Motor 44 kann einen Encoder oder andere Mittel zur Erfassung seiner Bewegung enthalten, so dass das ECU die Position der Lochplatte 42, des Ventilelements 65 für das zweite Ventil 62 und des Pumpendurchflussbegrenzungselements 38 bestimmen kann.
Auch wenn ein einzelnes Element bewegt wird (der Motor 44), das die Bewegung einer Vielzahl von Durchflusssteuerelementen (die Lochplatte 42, das Ventilelement 65 für das zweite Ventil 62 und das Pumpendurchflussbegrenzungselement 38) antreibt, bietet das Wärmemanagementmodul 30 eine gute Leistung, indem es dem Motor ermöglicht, sich auf eine effiziente Betriebstemperatur aufzuwärmen, dem Getriebeöl ermöglicht, sich auf eine effiziente Betriebstemperatur aufzuwärmen, dem Getriebeöl ermöglicht, sich während des Aufheizens und Abkühlens anderer Elemente im Kühlsystem zu erwärmen und zu kühlen, und andere Aktionen ermöglicht.
Es ist zu beachten, dass die kontrollierten Öffnungen 40 (nämlich die Öffnungen 40a-40d) des in den Figuren gezeigten Wärmemanagementmoduls 30 alle Einlassöffnungen sind. Es ist jedoch alternativ möglich, ein Wärmemanagementmodul bereitzustellen, bei dem die kontrollierten Öffnungen alle Auslassöffnungen sind oder bei dem die kontrollierten Öffnungen eine Kombination aus mindestens einer Einlass- und mindestens einer Auslassöffnung sind. Zum Beispiel könnte das Kühlmittelsystem 10 mit der an der Auslassöffnung 40e montierten Lochplatte 42 konfiguriert werden und dazu verwendet werden, den Kühlmittelstrom in eine Vielzahl weiterer Leitungen zu leiten, so dass der Kühlmittelstrom zu einem von mehreren Elementen wie dem Kühler 54, dem Motor, dem Motoröl-Wärmetauscher 50, dem KabinenWärmetauscher 68 und/oder anderen Elementen geleitet wird.
Während das zweite Ventil 62 in dem in den 1-11C dargestellten Beispiel gezeigt wird, wird darauf hingewiesen, dass das zweite Ventil 62 optional ist. Mit anderen Worten, es ist alternativ möglich, das Kühlmittelsystem 10 mit einem Ventil zu versehen, das dem Ventil 62 ähnlich ist, aber von einem speziellen, vom Motor 44 getrennten Stellglied gesteuert wird. Als weitere Alternative könnte das Kühlmittelsystem 10 so konfiguriert werden, dass ein solches Ventil ganz weggelassen wird.
Zusätzlich wird darauf hingewiesen, dass andere Ventile im Kühlmittelsystem vorgesehen werden können, um den Durchfluss je nach Bedarf oder Wunsch auf der Grundlage der jeweiligen Parameter der Anwendung zu steuern.
Fachleute werden verstehen, dass es noch mehr alternative Implementierungen und Modifikationen gibt, und dass die oben genannten Beispiele nur eine oder mehrere Implementierungen illustrieren. Der Anwendungsbereich soll daher nur durch die beigefügten Ansprüche und die vorgenommenen Änderungen begrenzt werden.
Bezugszeichenliste

10: Kühlmittelsystem 1
12: Leitung 1
12a: Leitung 1
12b: Leitung 1
12c: Leitung 1
12d: Leitung 1
12e: Leitung 1
12f: Leitung 1
12g: Leitung 1
12h: Leitung 1
12i: Leitung 1
12j: Leitung 1
12k: Leitung 1
12m: Leitung 1
14: Motorblock 1
16: Zylinderkopf 1
30: Wärmemanagementmodul 2A, 2B
32: Modulgehäuse 2A, 2B
32a: Erstes Modulgehäuseteil 2
32b: Zweites Modulgehäuseteil 2
32c: Drittes Modulgehäuseteil 2
34: Pumpenkammer 3
36: Pumpenelement 3
38: Pumpendurchflussbegrenzungselement 4A
40: Offnung 4A, 6B
40a: Erste Offnung 4A, 6B
40b: Zweite Offnung 4A, 6B
40c: Dritte Offnung 4A, 6B
40d: Vierte Offnung 4A, 6B
40e: Fünfte Offnung 4A
40f: Sechste Offnung 1
42: Lochplatte 5A, 5B, 6A, 6B
44: Motor 4A
48: Schaft 4A
50: Motoröl- Wärmetauscher 1
52: Ausgleichsbehälter 1
54: Kühler 1
56: Getriebeöl- Wärmetauscher 1
58: Turbo 1
60a: Erstes zweites Ventil 6B
60b: Zweites zweites Ventil 6B
60c: Drittes zweites Ventil 6B
62: Zweites Ventil 6B
63: Zweites Ventilgehäuse 6B
65: Ventilelement 8C, 9C 10C, 11C
68: Kabinenwärmetauscher1
70: Impeller 3, 4B
72: Impellereinlass 4B
74: Impellerauslass 3
76: Aufnahmekammer des Impellerauslass 3
78: Zunge 4A, 6A
80a: Erste Linie die den Verschluss durch die Zunge repräsentiert 10B
80b: Zweite Linie die den Verschluss durch die Zunge repräsentiert 8B
82: Volute 3
84: Stromaufwärts gelegenes Ende der Volute 11B
85: Stromabwärts gelegenes Ende der Volute 11B
86: Auslassbereich 10B, 11B
87: Zunge 12A, 12B
88: Tür 5A, 5B, 6A, 6B
90: Pumpenkammerseite 5A, 5B, 6A, 6B
92: Lochplattenloch 5A, 5B, 6A, 6B
92a: Erstes Lochplattenloch 5A, 5B, 6A, 6B
92b: Zweites Lochplattenloch 5A, 5B, 6A, 6B
92c: Drittes Lochplattenloch 5A, 5B, 6A, 6B
92d: Viertes Lochplattenloch 5A, 5B, 6A, 6B
96: Schaftstumpf 4A
98: Zentrales Loch 5A, 5B, 6A, 6B
99: Stirndichtung 7B
100: Offnungskörper /A, 7B
102: Aussparung 7B
104: Loch im Offnungskörper 7B
106: Loch im Modulgehäuse 7B
108: Basis der Aussparung 7B
110: Außenfläche des Offnungskörper 7B
112: Peripheres Dichtungselement 7B
114: Wand der Aussparung 7B
116: Hauptzahnrad 5A, 5B, 6A, 6B
118: Ritzel 6A, 6B
120: Pumpennocken 5B, 6A
122: Pumpennockerfolger 6A
124: Pumpennockenfolgerschaft 6A
125: Durchgangsloch 4B
126: Pumpendurchflussbegrenzungselementtreiber 6A
127: Pumpendurchflussbegrenzungselementvorspannelement 4A
130: Sektorzahnräder 6A
131: Randbereiche 5A
132: Eingangszahnrad 6A
150: Curve representing the flow through radiator 13
152: Kurve die einen Fluss hinter dem stromabwärtigen Ende des Pum- 13 pendurchflussbegrenzungselements darstellt
154: Kurve die einen Fluss durch den Motoröl-Wärmetauscher darstellt 13
156: Kurve die einen Fluss durch den Ausgleichsbehälter darstellt 13
158: Kurve die einen Fluss vom Motor in die Pumpe darstellt 13 Kurve die einen Fluss von Kühlmittel zur Kühlung des Getriebeöls 13
160: darstellt Kurve die einen Fluss von Kühlmittel zur Erwärmung des Getriebe 13
162: öls darstellt
164a: Linie die die Position der Lochplatte darstellt 13
164b: Linie die die Position der Lochplatte darstellt 13
164c: Linie die die Position der Lochplatte darstellt 13
164d: Linie die die Position der Lochplatte darstellt 13
170: Volute 15
172a: Erste Wand 4A
172b: Zweite Wand 4A
172c: Dritte Wand 4A
174: Lochplattenkammer 4A
176: Pumpenkammer zugewandte Seite 4A
178: Lochplattenkammer zugewandte Seite 4B
180: Kanal 4B
182: Erstes Ende des Kanals 16
184: Zweites Ende des Kanals 16
186: Kammerdurchgangsloch 16
200: Sektorzahnrädern 14
202: Pumpendurchflussbegrenzungselementeingangszahnrad 14
204: Schaft 14

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

WO 2017/124198 [0024, 0025]

Claims

Ein Wärmemanagementmodul für ein Kühlmittelsystem für ein Fahrzeug, umfassend: ein Modulgehäuse, das eine Pumpenkammer definiert; ein in der Pumpenkammer angeordnetes Pumpelement, das beweglich ist, um einen Kühlmittelstrom durch die Pumpenkammer zu treiben; ein Pumpendurchflussbegrenzungselement, das in eine erste Pumpendurchflussbegrenzungselementposition bewegbar ist, in der das Pumpendurchflussbegrenzungselement eine erste Menge der Querschnittsströmungsfläche in der Pumpenkammer verschließt, und das in eine zweite Pumpendurchflussbegrenzungselementposition bewegbar ist, in der das Pumpendurchflussbegrenzungselement eine zweiten Menge der Querschnittsströmungsfläche in der Pumpenkammer verschließt, wobei die zweite Menge der Querschnittsströmungsfläche sich von der ersten Menge der Querschnittsströmungsfläche unterscheidet; eine erste gesteuerte Öffnung, die an dem Modulgehäuse vorgesehen ist; eine Lochplatte, die eine Öffnungsseite, die der ersten gesteuerten Öffnung zugewandt ist, und eine Pumpenkammerseite, die der Pumpenkammer zugewandt ist, und ein erstes Lochplattenloch aufweist, das sich von der Öffnungsseite zur Pumpenkammerseite erstreckt, wobei die Lochplatte in eine erste Lochplattenposition bewegbar ist, in der die Lochplatte eine erste Menge der Öffnungsfläche von dem ersten Lochplattenloch zur ersten gesteuerten Öffnung präsentiert, und in eine zweite Lochplattenposition bewegbar ist, in der die Lochplatte eine zweite Menge der Öffnungsfläche von dem ersten Lochplattenloch zur ersten gesteuerten Öffnung präsentiert, wobei die zweite Menge der Öffnungsfläche sich von der ersten Menge der Öffnungsfläche unterscheidet; und einen Motor, der mit dem Pumpendurchflussbegrenzungselement und der Lochplatte betriebsmäßig so verbunden ist, dass der Antrieb der Lochplatte zwischen der ersten und zweiten Lochplattenposition durch den Motor das Pumpendurchflussbegrenzungselement zwischen der ersten und zweiten Pumpendurchflussbegrenzungselementposition antreibt.
Wärmemanagementmodul nach Anspruch 1, wobei die erste Menge der Öffnungsfläche von dem ersten Lochplattenloch, die der ersten gesteuerten Öffnung präsentiert wird, wenn sich die Lochplatte in einer der ersten und zweiten Lochplattenpositionen befindet, Null ist.
Wärmemanagementmodul nach Anspruch 1, wobei die erste gesteuerte Öffnung eine Querschnittsgröße und -form hat und wobei das erste Lochplattenloch eine Querschnittsform hat, die sich von der Querschnittsgröße und -form der ersten gesteuerten Öffnung unterscheidet.
Wärmemanagementmodul nach Anspruch 1, das ferner eine zweite gesteuerte Öffnung am Modulgehäuse aufweist, wobei in mindestens einer der ersten und zweiten Lochplattenpositionen die Lochplatte einen ersten Abschnitt des ersten Lochplattenlochs der ersten gesteuerten Öffnung und einen zweiten Abschnitt des ersten Lochplattenlochs der zweiten gesteuerten Öffnung präsentiert.
Ein Wärmemanagementnodul nach Anspruch 1, bei dem der Motor ein Hauptzahnrad antreibt, wobei das Hauptzahnrad integral mit der Lochplatte ist und die Lochplatte um eine Lochplattendrehachse in die erste und zweite Lochplattenposition drehbar ist.
Wärmemanagementmodul nach Anspruch 1, wobei die Lochplatte ferner ein zweites Lochplattenloch aufweist, das von dem ersten Lochplattenloch radial nach innen beabstandet ist.
Wärmemanagementmodul nach Anspruch 1, wobei das Wärmemanagementmodul ferner ein zweites Ventil mit einem zweiten Ventilgehäuse, ein erstes zweites Ventil am zweiten Ventilgehäuse, ein zweites zweites Ventil am zweiten Ventilgehäuse und ein drittes zweites Ventil am zweiten Ventilgehäuse aufweist, wobei das erste, zweite und dritte zweite Ventil, und ein Ventilelement im zweiten Ventilgehäuse, um den Kühlmittelstrom zwischen dem ersten, zweiten und dritten zweiten Ventil zu leiten sind, wobei der Motor mit dem Ventilelement betriebsmäßig so verbunden ist, dass das Antreiben der Lochplatte zwischen der ersten und zweiten Lochplattenposition durch den Motor die Bewegung des Ventilelements antreibt, um einen Strom zwischen dem ersten, zweiten und dritten zweiten Ventil zu ändern.
Wärmemanagementmodul nach Anspruch 1, wobei das Pumpendurchflussbegrenzungselement eine Zunge ist, die zwischen den ersten und zweiten Pumpendurchflussbegrenzungselementpositionen schwenkbar ist.
Wärmemanagementmodul nach Anspruch 1, wobei der Motor einen Pumpennocken antreibt und wobei das Wärmemanagementmodul ferner einen Pumpennockenfolger aufweist, der mit dem Pumpennocken in Eingriff steht und mit dem Pumpendurchflussbegrenzungselement betriebsmäßig verbunden ist, um das Pumpendurchflussbegrenzungselement in die erste und zweite Pumpendurchflussbegrenzungselementposition zu treiben.
Wärmemanagementmodul nach Anspruch 9, wobei der Pumpennocken mit der Lochplatte integral ist.
Wärmemanagementmodul nach Anspruch 1, wobei das Pumpelement ein Impeller ist, der drehbar ist, um einen Kühlmittelstrom durch die Pumpenkammer zu treiben.
Wärmemanagementmodul nach Anspruch 1, wobei jeder der ersten und zweiten gesteuerten Öffnungen enthält: einen Öffnungskörper, der beweglich in einer Aussparung im Modulgehäuse positioniert ist und an dem die Stirnflächendichtung angebracht ist, und ein Öffnungsvorspannungselement, das den Öffnungskörper in Richtung eines Dichtungseingriffs zwischen der Stirnflächendichtung und der Öffnungseite der Lochplatte drückt, wobei der Öffnungskörper eine Außenfläche mit einem peripheren Dichtungselement aufweist, das zwischen dem Öffnungskörper und einer Wand der Aussparung abdichtet.
Wärmemanagementmodul nach Anspruch 12, wobei das Öffnungsvorspannungselement eine Druckfeder ist, die den Öffnungskörper von einer Basis der Aussparung wegdrückt, wobei die Basis der ersten Aussparung eine Gehäusedurchgangsöffnung aufweist, die strömungstechnisch mit einem Ende eines zugehörigen der ersten und zweiten Leitungen in Verbindung steht.
Ein Wärmemanagementmodul nach Anspruch 1, wobei der Motor ein Hauptzahnrad antreibt, wobei das Hauptzahnrad integral mit der Lochplatte ist und die Lochplatte um eine Lochplattendrehachse in die erste und zweite Lochplattenposition drehbar ist, wobei das Wärmemanagementmodul ferner ein zweites Ventil mit einem zweiten Ventilgehäuse, ein erstes zweites Ventil am zweiten Ventilgehäuse, ein zweites zweites Ventil am zweiten Ventilgehäuse und ein drittes zweites Ventil am zweiten Ventilgehäuse aufweist, wobei das erste, zweite und dritte zweite Ventil und ein Ventilelement im zweiten Ventilgehäuse zum Leiten des Kühlmittelstroms zwischen dem ersten, zweiten und dritten zweiten Ventil ist, wobei der Motor operativ mit dem Ventilelement derart verbunden ist, dass das Antreiben der Lochplatte zwischen der ersten und zweiten Lochplattenposition durch den Motor die Bewegung des Ventilelements antreibt, um einen Fluss zwischen dem ersten, zweiten und dritten zweiten Ventil zu ändern.
Wärmemanagementmodul nach Anspruch 1, wobei das Pumpendurchflussbegrenzungselement eine Zunge ist, die einen Teil einer Volute der Pumpenkammer an einer der Positionen des ersten und zweiten Pumpendurchflussbegrenzungselements bildet.
Wärmemanagementmodul für ein Kühlmittelsystem für ein Fahrzeug, umfassend: ein Modulgehäuse mit einer ersten Wand, einer zweiten Wand und einer dritten Wand, das eine Lochplattenkammer zwischen der ersten und der zweiten Wand definiert und eine Pumpenkammer zwischen der zweiten und der dritten Wand definiert, wobei die zweite Wand eine der Pumpenkammer zugewandte Seite, die der Pumpenkammer zugewandt ist, und eine der Lochplattenkammer zugewandte Seite, die der Lochplattenkammer zugewandt ist, aufweist; ein Impeller, der in der Pumpenkammer zur Drehung um eine Impellerachse drehbar gelagert ist, wobei der Impeller einen Impellereinlass aufweist; eine erste gesteuerte Einlassöffnung, die an der ersten Wand des Modulgehäuses vorgesehen ist; und eine Lochplatte in der Lochplattenkammer, wobei die Lochplatte eine Öffnungsseite, die der ersten gesteuerten Einlassöffnung zugewandt ist, und eine Pumpenkammerseite, die der Pumpenkammer zugewandt ist, und eine erste Lochplattenöffnung, die sich von der Öffnungsseite zur Pumpenkammerseite erstreckt, aufweist, wobei die Lochplatte in eine erste Lochplattenposition bewegbar ist, in der die Lochplatte eine erste Menge an Öffnungsfläche von der ersten Lochplattenöffnung zur ersten gesteuerten Einlassöffnung präsentiert, und in eine zweite Lochplattenposition bewegbar ist, in der die Lochplatte einen zweiten Betrag der Öffnungsfläche von der ersten Lochplattenöffnung zur ersten gesteuerten Einlassöffnung präsentiert, wobei die zweite Menge der Öffnungsfläche sich von der ersten Menge der Öffnungsfläche unterscheidet, wobei sich die Lochplatte in einer Ebene erstreckt, die im Allgemeinen senkrecht zur Impellerachse ist, wobei das erste Lochplattenloch und die zweite Wand so geformt sind, dass sie Kühlmittel zum Impellereinlass leiten.
Wärmemanagementmodul nach Anspruch 16, wobei die der zweiten Wand zugewandte Seite der Lochplatte mindestens einen Kanal darin aufweist, der ein erstes Ende hat, das der ersten gesteuerten Einlassöffnung zugewandt und mit ihr ausgerichtet ist, und der ein zweites Ende an einem Kammerdurchgangsloch in der zweiten Wand zwischen der Pumpenkammer und der Lochplattenkammer hat.