WO2008113332A2 - Steuergerät zum einsatz im motorraum oder im getriebe eines kraftfahrzeugs sowie kühlanordnung für ein derartiges steuergerät - Google Patents

Steuergerät zum einsatz im motorraum oder im getriebe eines kraftfahrzeugs sowie kühlanordnung für ein derartiges steuergerät Download PDF

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    • F16H57/0412—Cooling or heating; Control of temperature

Definitions

  • Control unit for use in the engine compartment or in the transmission of a motor vehicle and cooling arrangement for such a control unit
  • the invention relates to a control unit for use in the engine compartment or in the transmission of a motor vehicle according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a cooling arrangement for such a control device.
  • control units in particular engine control units or transmission control units, are installed on site on the engine or in the transmission in order to save space.
  • control units as regards their tightness, mechanical robustness and temperature resistance, very high.
  • Gear oil reaches in known engines temperatures up to, for example, 155 ° C.
  • engine or transmission fluid in particular oil, which is present in an engine or transmission fluid reservoir of an automobile engine, has a temperature which is significantly below the temperature limit for typical electronic components.
  • About the line section for the engine or transmission fluid such Motor standing. Transmission fluid are guided. Due to the thermal coupling to the housing portion for the electronic components having control means a temperature of the control device is ensured, which keeps the temperature of the control device below its temperature limit. A failure of the control device due to higher temperatures is thereby reliably prevented. Effort for a passive cooling of the control unit can be reduced or avoided altogether.
  • Cooling of the engine or transmission fluid to ensure that this fluid in the delivery section has a sufficiently low temperature can be achieved by appropriate guidance of the fluid over a sufficiently long fluid path in which the fluid has sufficient opportunity to dispense Has heat.
  • a fluid path can be designed in particular spirally.
  • An embodiment according to claim 2 allows a compact Gescousean- order with the line section.
  • a design of the line section according to claim 3 allows a cost-effective design of this and a simple installation.
  • the main body of the line section can simultaneously represent the base plate, which further increases the compactness of the structure of the housing of the control unit.
  • Materials for the main body and / or the lid according to claim 4 have been found to be particularly suitable for guiding engine or transmission fluid with a typical temperature of 120 0 C.
  • the advantages of a cooling arrangement according to claim 5 correspond to those which have already been explained above with reference to the control unit.
  • the engine or transmission fluid pump ensures a safe and special steady flow of engine or transmission fluid through the line section of the housing of the controller.
  • a fluid cooler according to claim 6 ensures a further cooling effect by the engine or transmission fluid, so that it can enter with even lower temperature in the line section of the housing of the control unit.
  • the oil present in the engine compartment or in the transmission can preferably be used according to claim 7.
  • Fig. 1 shows schematically an oil circuit with associated components of a motor vehicle
  • FIG. 2 shows a perspective exploded view of components of a gearbox control unit for use in the engine compartment of the motor vehicle according to FIG. 1;
  • Fig. 3 shows the components of the transmission control unit according to Fig. 2 with the lid mounted.
  • Fig. 1 shows schematically an oil circuit 1 of a motor vehicle.
  • a part of the oil circuit 1 serves as a cooling arrangement for a control unit 2, which is used in an engine compartment of the motor vehicle.
  • a control unit 2 which is used in an engine compartment of the motor vehicle.
  • the control unit 2 can also be used as an engine control unit.
  • the cooling arrangement has a transmission fluid reservoir in the form of an oil sump 3.
  • a transmission fluid pump 4 is used for pumping transmission fluid 5 through a transmission fluid circuit schematically represented in FIG. 1 by arrows.
  • a transmission fluid supply line 6 shown schematically by an arrow in FIG. 1 is connected to an inlet opening 7 of a line section 8 of a housing 9 of the control device 2.
  • a housing section 10 for a control device of the control device 2 that is to say in particular for control electronics.
  • Housing section 10 is mounted.
  • the line section 8 is partially formed by the base plate 11.
  • the line section 8 can also be placed as a separate part on the base plate 11.
  • the line section 8 is designed in two parts with a base body 12 and a lid 13.
  • the base plate 11 is a part of the base body 12 and integrally formed thereon.
  • the cover 13 is fluid-tightly mounted on the base body 12, wherein a leak rate is permissible up to a predetermined tolerance limit.
  • the cover 13 is fluid-tightly connected to the main body 12 in particular by welding, caulking or screwing.
  • the base body 12 and the cover 13 may be made of aluminum, cast or plastic.
  • the inlet opening 7 is embodied in the cover 13 and is in fluid communication with a fluid passage section 14 in the main body 12.
  • the base body 12 has an outlet opening 15, which is also in fluid communication with the channel section 14.
  • Getriebefluid- derivative 16 is in fluid communication with the outlet port 15 of the line section 8.
  • the Getriebefluid- derivative 16 is in turn connected to the oil sump 3 in fluid communication.
  • a fluid cooler 17 is arranged between the transmission fluid pump 4 and the inlet port 7, arranged.
  • the transmission fluid 5 is therefore oil, in particular gear oil.
  • the control unit 2 is mounted on a transmission 18 shown schematically in FIG. Also, the transmission 18 is supplied with the transmission fluid 5. In this case, temperatures of up to 155.degree. C. occur in the gearbox 18, to which the control unit 2 is also exposed. With the transmission fluid 5 also indicated schematically in FIG. 1 clutch 19 is still supplied.
  • a cooling of the control unit 2 is effected as follows: From the oil sump 3, the transmission fluid 5 is conveyed by means of the transmission fluid pump 4 through the fluid cooler 17 to the clutch 19. A part of the conveyed transmission fluid 5 is pumped via the transmission fluid supply line 6 into the inlet opening 7 of the line section 8. The transmission fluid 5 flows through the line section 8 along the housing section 10 of the housing 9 of the control device 2 and flows out of the channel section 14 through the outlet opening 15. In order to favor the transmission fluid flow between the inlet opening and the outlet opening 15, can in the channel section 14 a fireplace effect can be used. The outflowing transmission fluid 5 returns via the Geretefluid- derivative 16 back into the oil sump 3.
  • the transmission fluid 5 has a maximum temperature of about 120 0 C, which is not exceeded. This, compared to the transmission temperatures cooler oil therefore leads to a cooling of the control device in the housing portion 10 of the controller 2. So it is an active Geretefluidkühlung, in particular an active oil cooling, realized.

Abstract

Ein Steuergerät (2) dient zum Einsatz im Motorraum oder im Getriebe eines Kraftfahrzeugs. Das Steuergerät (2) hat ein Gehäuse (9), das einen Gehäuseabschnitt (10) für eine Steuereinrichtung aufweist. Das Gehäuse (9) hat weiterhin einen Leitungsabschnitt (8) für Motor- bzw. Getriebefluid (5). Der Leitungsabschnitt (8) ist thermisch am Gehäuseabschnitt (10) für die Steuereinrichtung angekoppelt. Ein solches Steuergerät (2) sowie eine Kühlanordnung hierfür gewährleisten eine Kühlung elektronischer Bauteile im Steuergerät derart, dass eine vorgegebene Temperaturgrenze für die elektronischen Bauteile nicht überschritten wird.

Description

Steuergerät zum Einsatz im Motorraum oder im Getriebe eines Kraftfahrzeugs sowie Kühlanordnung für ein derartiges Steuergerät
Die Erfindung betrifft ein Steuergerät zum Einsatz im Motorraum oder im Getriebe eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Kühlanordnung für ein derartiges Steuergerät.
Im Kraftfahrzeugbau sind Steuergeräte, insbesondere Motorsteuergeräte oder Getriebesteuergeräte, vor Ort am Motor oder im Getriebe verbaut, um Platz zu sparen. Dadurch sind die Anforderungen an die Steuergeräte, was deren Dichtheit, mechanische Robustheit und Temperaturbelastbarkeit angeht, sehr hoch. Getriebeöl erreicht bei bekannten Motoren Temperaturen bis zu beispielsweise 155 ° C.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, elektronische Bauteile in Steuergeräten, die derartigen Temperaturen ausgesetzt werden, so zu kühlen, dass eine vorgegebene Temperaturgrenze für die elektronischen Bauteile nicht überschritten wird.
Diese Aufgabe ist erfmdungsgemäß gelöst durch ein Steuergerät mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass Motor- bzw. Getriebefluid, insbe- sondere Öl, das in einem Motor- bzw. Getriebefluid-Reservoir eines Kraftfahrzeugmotors vorliegt, eine Temperatur aufweist, die deutlich unter der Temperaturgrenze für typische elektronische Bauteile liegt. Über den Leitungsabschnitt für das Motor- bzw. Getriebefluid kann derartiges Motorbzw. Getriebefluid geführt werden. Aufgrund der thermischen Ankopplung an den Gehäuseabschnitt für die die elektronischen Bauteile aufweisende Steuereinrichtung wird eine Temperierung der Steuereinrichtung gewährleistet, die die Temperatur der Steuereinrichtung unter deren Temperaturgrenze hält. Ein Ausfall der Steuereinrichtung bedingt durch höhere Tem- peraturen ist dadurch sicher verhindert. Aufwand für eine passive Kühlung des Steuergerätes kann reduziert oder ganz vermieden werden. Eine Kühlung des Motor- bzw. Getriebefluids, damit gewährleistet ist, dass dieses Fluid im Leiτungsabschnitt eine ausreichend niedrige Temperatur hat, kann durch eine entsprechende Führung des Fluids über einen ausreichend lan- gen Fluidweg erreicht werden, in dem das Fluid ausreichend Gelegenheit zur Abgabe von Wärme hat. Ein derartiger Fluidweg kann insbesondere spiralförmig gestaltet sein.
Eine Ausführung nach Anspruch 2 ermöglicht eine kompakte Gehäusean- Ordnung mit dem Leitungsabschnitt.
Eine Gestaltung des Leitungsabschnitts nach Anspruch 3 erlaubt eine kostengünstige Ausführung von diesem sowie eine einfache Montage. Der Grundkörper des Leitungsabschnitts kann gleichzeitig die Grundplatte dar- stellen, was die Kompaktheit des Aufbaus des Gehäuses des Steuergeräts nochmals erhöht.
Materialien für den Grundkörper und/oder den Deckel nach Anspruch 4 haben sich zur Führung von Motor- bzw. Getriebefluid mit einer typischen Temperatur von 120 0 C als besonders geeignet herausgestellt.
Die Vorteile einer Kühlanordnung nach Anspruch 5 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf das Steuergerät bereits erläutert wurden. Die Motor- bzw. Getriebefluidpumpe gewährleistet einen sicheren und ins- besondere stetigen Durchfluss von Motor- bzw. Getriebefluid durch den Leitungsabschnitt des Gehäuses des Steuergeräts.
Ein Fluidkühler nach Anspruch 6 gewährleistet eine weitere Kühlwirkung durch das Motor- bzw. Getriebefluid, sodass dieses mit nochmals niedrigerer Temperatur in den Leitungsabschnitt des Gehäuses des Steuergeräts eintreten kann.
Als kühlendes Motor- bzw. Getriebefluid kann vorzugsweise das im Mo- torraum oder im Getriebe in der Regel vorhandene Öl gemäß Anspruch 7 eingesetzt werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
Fig. 1 schematisch einen Ölkreislauf mit hierzu gehörenden Komponenten eines Kraftfahrzeugs;
Fig. 2 in einer perspektivischen Explosionsdarstellung Komponen- ten eines Getriebesteuergeräts zum Einsatz im Motorraum des Kraftfahrzeugs nach Fig. 1; und
Fig. 3 die Komponenten des Getriebesteuergeräts nach Fig. 2 mit montiertem Deckel.
Fig. 1 zeigt schematisch einen Ölkreislauf 1 eines Kraftfahrzeugs. Ein Teil des Ölkreislaufs 1 dient als Kühlanordnung für ein Steuergerät 2, welches in einem Motorraum des Kraftfahrzeugs zum Einsatz kommt. Beim Steu- ergerät 2 handelt es sich insbesondere um ein Getriebesteuergerät. Das Steuergerät 2 kann aber auch als Motorsteuergerät zum Einsatz kommen.
Die Kühlanordnung hat ein Getriebefluid-Reservoir in Form eines Ölsump- fes 3. Eine Getriebefhiidpumpe 4 dient zum Umpumpen von Getriebefluid 5 durch einen schematisch in der Fig. 1 durch Pfeile dargestellten Getrie- befluidkreislauf. Eine schematisch durch einen Pfeil in der Fig. 1 dargestellte Getriebefluid-Zuleitung 6 ist mit einer Einlassöffhung 7 eines Leitungsabschnitts 8 eines Gehäuses 9 des Steuergeräts 2 verbunden. Ther- misch an den Leitungsabschnitt 8 ist ein Gehäuseabschnitt 10 für eine Steuereinrichtung des Steuergeräts 2, also insbesondere für eine Steuerelektronik, angekoppelt.
Details zum Aufbau des Leitungsabschnitts 8 zeigen die Fig. 2 und 3. Teil des Gehäuses 9 ist eine Grandplatte 11, an der die Steuereinrichtung im
Gehäuseabschnitt 10 montiert ist. Der Leitungsabschnitt 8 ist bereichsweise durch die Grundplatte 11 gebildet. Alternativ kann der Leitungsabschnitt 8 auch als separates Teil auf die Grundplatte 11 aufgesetzt werden. Der Leitungsabschnitt 8 ist zweiteilig mit einem Grundkörper 12 und einem De- ekel 13 ausgeführt. Die Grundplatte 11 ist ein Bestandteil des Grundkörpers 12 und an diesen angeformt. Der Deckel 13 ist fluiddicht auf den Grundkörper 12 aufgesetzt, wobei bis zu einer vorgegebenen Toleranzgrenze eine Leckrate zulässig ist. Der Deckel 13 wird mit dem Grandkörper 12 fluiddicht insbesondere durch Verschweißen, Verstemmen oder Verschrauben verbunden. Der Grundkörper 12 und der Deckel 13 können aus Aluminium, Guss oder Kunststoff ausgeführt sein.
Die Einlassöffnung 7 ist im Deckel 13 ausgeführt und steht mit einem FIu- idkanalabschnitt 14 im Grandkörper 12 in Fluidverbindung. An einer der Einlassöffnung 7 gegenüber liegenden Seite des Deckels 13 weist der Grundkörper 12 eine Auslassöffnung 15 auf, die ebenfalls in Fluidverbin- dung mit dem Kanalabschnitt 14 steht.
Eine in der Fig. 1 durch einen weiteren Pfeil angedeutete Getriebefluid- Ableitung 16 steht mit der Auslassöffnung 15 des Leitungsabschnitts 8 in Fluidverbindung. Die Getriebefluid- Ableitung 16 steht wiederum mit dem Ölsumpf 3 in Fluidverbindung. Zwischen der Getriebefluidpumpe 4 und der Einlassöffnung 7 ist ein Fluidkühler 17 angeordnet.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich beim Getriebefluid 5 also um Öl, insbesondere um Getriebeöl.
Das Steuergerät 2 ist an einem in der Fig. 1 schematisch dargestellten Ge- triebe 18 montiert. Auch das Getriebe 18 wird mit dem Getriebefluid 5 versorgt. Dabei treten im Getriebe 18 Temperaturen bis zu 155 ° C auf, denen auch das Steuergerät 2 ausgesetzt ist. Mit dem Getriebefluid 5 wird weiterhin eine ebenfalls schematisch in der Fig. 1 angedeutete Kupplung 19 versorgt.
Eine Kühlung des Steuergeräts 2 erfolgt folgendermaßen: Aus dem Ölsumpf 3 wird mithilfe der Getriebefluidpumpe 4 das Getriebefluid 5 durch den Fluidkühler 17 zur Kupplung 19 hingefördert. Ein Teil des geförderten Getriebefluids 5 wird über die Getriebefluid-Zuleitung 6 in die Einlassöff- nung 7 des Leitungsabschnitts 8 gepumpt. Das Getriebefluid 5 strömt durch den Leitungsabschnitt 8 am Gehäuseabschnitt 10 des Gehäuses 9 des Steuergeräts 2 entlang und strömt aus dem Kanalabschnitt 14 durch die Auslassöffnung 15 heraus. Um den Getriebefluidfluss zwischen der Einlassöffnung und der Auslassöffmmg 15 zu begünstigen, kann im Kanalabschnitt 14 eine Kaminwirkung genutzt werden. Das ausströmende Getriebefluid 5 gelangt über die Getriebefluid- Ableitung 16 wieder in den Ölsumpf 3 zurück. Im Ölsumpf 3 hat das Getriebefluid 5 eine maximale Temperatur von ca. 120 0 C, die nicht überschritten wird. Dieses, im Vergleich zu den Getriebetemperaturen kühlere Öl führt daher zu einer Kühlung der Steuereinrichtung im Gehäuseabschnitt 10 des Steuergeräts 2. Es wird also eine aktive Getriebefluidkühlung, insbesondere eine aktive Ölkühlung, realisiert.

Claims

Patentansprtiche
1. Steuergerät (2) zum Einsatz im Motorraum oder im Getriebe eines Kraftfahrzeugs - mit einem Gehäuse (9), welches einen Gehäuseabschnitt (10) für eine Steuereinrichtung aufweist,
- dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (9) weiterhin einen Leitungsabschnitt (8) für ein Motor- bzw. Getriebefluid (5) umfasst, welcher thermisch am Gehäuseabschnitt (10) für die Steuereinrich- tung angekoppelt ist,
2. Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (9) eine Grundplatte (11) aufweist, an der die Steuereinrichtung montiert ist, wobei der Leitungsabschnitt (8) zumindest bereichsweise durch die Grundplatte (11) gebildet ist.
3. Steuergerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitungsabschnitt (8) zweiteilig mit einem Grandkörper (12) und einem Deckel (13) ausgeführt ist.
4. Steuergerät nach Ansprach 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (12) und/oder der Deckel (13) aus Aluminium, Guss oder Kunststoff ausgeführt sind.
5. Kühlanordnung für ein Steuergerät (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4
- mit einem Motor- bzw. Getriebefluid-Reservoir (3), - mit einer Motor- bzw. Getriebefluidpumpe (4) zum Umpumpen des Motor- bzw. Getriebefluids (5) vom Motor- bzw. Getriebefluid- Reservoir (3) durch einen Motor- bzw. Getriebefluidkreislauf,
- wobei eine Motor- bzw. Getriebefluid-Zuleitung (6) mit einem Ein- lass (7) des Leitungsabschnitts (8) des Steuergeräts (2) verbunden ist,
- wobei eine Motor- bzw. Getriebefluid- Ableitung (16) mit einem Auslass (15) des Leitungsabschnitts (8) des Steuergeräts (2) verbunden ist.
6. Kühlanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Einlass (7) des Leitungsabschnitts (8) und dem Motor- bzw. Getriebefluid-Reservoir (3) ein Fluidkühler (17) angeordnet ist.
7. Kühlanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das als Motor- bzw. Getriebefluid (5) Öl, insbesondere Getriebeöl, eingesetzt wird.
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