WO2020008040A1 - Kühlkreislauf für ein kraftfahrzeug und komponente des kühlkreislaufs sowie ein entlüftungsventil - Google Patents

Kühlkreislauf für ein kraftfahrzeug und komponente des kühlkreislaufs sowie ein entlüftungsventil Download PDF

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cooling circuit
valve
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Ralph Böttger
José BENITEZ-LUNA
Jörg TÜRPITZ
Dirk SCHÜMANN
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Definitions

  • the invention relates to a cooling circuit for a motor vehicle and a component of the cooling circuit.
  • the invention further relates to a vent valve, which can be used in particular with the component of the cooling circuit.
  • the cooling circuit of a motor vehicle regularly comprises a plurality of components and an expansion tank.
  • the or each component has a volume for receiving and passing through a cooling liquid and at least one first connection for supplying the cooling liquid to the volume and a second connection for removing the cooling liquid from the volume.
  • the components are connected to each other for the passage of the coolant through the volume or through the volumes (to ensure an exchange of the coolant within the volumes) and to the expansion tank for supplying the coolant.
  • each of the components has a ventilation line to the expansion tank so that a gas (eg air) can be discharged from the respective volume to the expansion tank and to the environment via the expansion tank.
  • the ventilation lines are connected in particular at a highest point in the volume (opposite to the direction of gravity), so that the gas accumulating there can flow out to the expansion tank via the ventilation line.
  • the ventilation lines must be provided in addition to the connecting lines connecting the connections. It is also known to use manually operated ventilation valves in cooling circuits.
  • the object of the present invention is to at least partially solve the problems mentioned with reference to the prior art.
  • the construction of a cooling circuit, for. B. can be simplified by saving components.
  • the cooling circuit should be lighter in terms of weight and should be producible at a lower price.
  • the installation space required for the cooling circuit is to be reduced.
  • a cooling circuit for a motor vehicle at least comprising a plurality of components and an expansion tank; wherein each component has a volume for receiving and passing a cooling liquid and at least a first connection for supplying the cooling liquid to the volume and a second connection for Removing the coolant from the volume.
  • the components are connected to one another for the passage of the coolant, and to the expansion tank for the supply of the coolant.
  • Each component of at least part of the plurality of components has an automatic vent valve for venting a gas from the volume of the component to an environment.
  • the vent valve only switches (i.e. in particular independently of a first minimum volume and / or a second minimum volume) when the temperature falls below a maximum (in the volume and / or at the vent valve or the coolant) into an open valve position (starting from a closed one valve position).
  • each component can be vented individually and automatically (i.e. automatically).
  • vent line connecting a component to the expansion tank makes it possible to manufacture the cooling circuit more easily, more cheaply and more easily in terms of weight.
  • the installation space of the cooling circuit can also be reduced.
  • a volume or a component is defined by the function of cooling or tempering a component of a motor vehicle.
  • Components for cooling a drive unit, a transmission, electrical components, hydraulic fluids etc. are known.
  • components are connected to one another by connecting lines, which have a constant flow cross-section, in particular over an extent of at least 50 millimeters.
  • vent valve or its outlet is arranged at a distance of at most 100 millimeters from the volume of the component to an environment.
  • the expansion tank is provided in particular to ensure a level of the liquid in the components.
  • the expansion tank is arranged in relation to the direction of gravity at a highest point in the cooling circuit, so that the level of the cooling liquid in the cooling circuit can be ensured via the expansion tank.
  • the expansion tank can be elastically deformable, so that the provision and storage of the cooling liquid can be ensured by changing the volume of the expansion tank.
  • the vent valve switches in particular automatically (i.e. automatically). In particular, no electronic control is required for switching between an open valve position and a closed valve position.
  • the vent valve only switches to an open valve position for venting the gas to the environment when a first minimum volume of the gas in the volume of the component is reached.
  • a minimum amount of gas must first have collected in the volume until the vent valve switches to an open valve position.
  • the volume In the open valve position, the volume is fluidly connected to the surroundings (via the vent valve) at least for the gas.
  • the first minimum volume is preferably between 10 and 200 milliliters, in particular between 20 and 150 milliliters, preferably between 50 and 150 milliliters.
  • the vent valve (starting from the open valve position) only switches back to a closed valve position in the volume of the component when a second minimum volume of the gas is reached, the second minimum volume being smaller than the first minimum volume.
  • the second minimum volume is preferably at most 80%, in particular at most 60%, preferably at most 40% of the first minimum volume.
  • the second minimum volume of the gas prefferably be zero milli liters, so that, before the ventilation valve is switched back to the closed valve position, coolant can flow out to the environment via the ventilation valve (in a small amount).
  • the volume In the closed valve position, the volume is separated from the environment (via the vent valve) for the gas as well as for the liquid.
  • the maximum temperature is between 20 and 50 degrees Celsius, preferably between 30 and 40 degrees Celsius, particularly preferably about 35 degrees Celsius.
  • vent valve for temperature-dependent switching has a bimetal or an expansion element.
  • a bimetal can, in particular, deform depending on the temperature.
  • An expansion element can expand and contract in particular depending on the temperature. The bimetal or the expansion element only closes a vent opening of the vent valve when the maximum temperature is reached. If the temperature falls below the maximum, the bimetal is shaped in such a way that the ventilation opening is open.
  • the vent valve switches into a closed valve position or is then in a closed valve position if there is a negative pressure in the volumes of the components of the cooling circuit in relation to the environment.
  • This switchover takes place in particular independently of the first minimum volume and / or second minimum volume.
  • the closed valve position can preferably only be reached when the maximum temperature is undershot.
  • Such pressure-dependent switching valves and the mechanisms required for this are known in principle and can be used here with a ventilation valve.
  • the temperature-dependent switching part of the breather valve can be arranged in parallel or in series with the pressure-dependent switching part of the breather valve.
  • the vent valve preferably has a check valve.
  • the switch positions open valve position / closed valve position can be displayed via the check valve.
  • the check valve can be used to ensure that if the volume of the cooling circuit is suppressed in relation to the environment, the vent valve switches to the closed valve position.
  • the cooling liquid flows through the individual components in the cooling circuit.
  • a gas (fluid, in particular air) present in the cooling liquid is separated and collected in the volumes of the components (regularly at a point in the respective volume that is highest in relation to the direction of gravity).
  • the vent valve should switch to the open valve position so that the collected gas can be discharged to the environment.
  • the vent valve should only switch to the open valve position below a maximum temperature (e.g. 35 degrees Celsius).
  • a maximum temperature e.g. 35 degrees Celsius.
  • vent valve in particular regardless of the maximum temperature or of a temperature-dependent switching of the vent valve; alternatively only when the maximum temperature is undershot) is in an open valve position.
  • a component for the cooling circuit described is also proposed, the component having a volume for receiving a cooling liquid and at least a first connection for supplying the cooling liquid to the volume and a second connection for removing the cooling liquid from the volume, and an automatic one Vent valve for venting a gas from the volume of the component to an environment.
  • coolant or gas can only escape (or be supplied) from the volume via the first connection, the second connection or the vent valve.
  • a vent valve for venting a fluid (gas) from a volume of a component, in particular the described component, to the environment via the vent valve is also proposed, the vent valve only when the temperature falls below a maximum temperature and when a first minimum volume of the fluid in the volume is reached Switch component into an open valve position to vent the fluid to the environment.
  • a first fluid (with a first density, for example a liquid) is stored in the component.
  • a second fluid (with a second density, lower than the first density, for example a gas) can be present in the first fluid, which should / can be discharged from the volume to an environment via the vent valve.
  • vent valve only switches back to a closed valve position when a second minimum volume of the fluid in the volume of the component is reached, the second minimum volume being smaller than the first minimum volume.
  • the vent valve is in a closed valve position when the volume is suppressed from the surroundings.
  • a motor vehicle is also proposed, at least comprising the described cooling circuit and a drive unit for driving the motor vehicle.
  • the cooling circuit 1 shows a motor vehicle 2 with a known cooling circuit 1.
  • the cooling circuit 1 comprises a plurality of components 3 and an expansion tank 4.
  • Each component 3 has a volume 5 for receiving and passing through a cooling liquid 6 and at least a first connection 7 for supplying the cooling liquid 6 to the volume 5 and a second one Connection 8 (see Fig. 3 to 7) for removing the cooling liquid 6 from the volume 5.
  • the components 3 are for the passage of the cooling liquid 6 through the volume 5 or through the volumes 5 (to ensure an exchange of the cooling liquid 6 within the volumes 5) via the connections 7, 8 with one another and for the supply of the cooling liquid 6 with the expansion tank 4 connected.
  • Each of the components 3 has a ventilation line 18 to the expansion tank 4, so that a gas 10 (for example air) is discharged from the respective volume 5 to the expansion tank 4 and via the expansion tank 4 to the surroundings 11 can be.
  • the ventilation lines 18 are z. B. at a highest point of each volume 5 (opposite to the direction of gravity; which extends here into the plane of the drawing), so that the gas 10 accumulating there can flow out to the expansion tank 4 via the vent line 18.
  • the ventilation lines 18 are to be provided in addition to the connecting lines (not shown here) connecting the connections 7, 8.
  • the expansion tank 4 has a central ventilation device.
  • FIG. 2 shows a motor vehicle 2 with a cooling circuit 1.
  • no ventilation lines 18 are provided here. 1 is referred to.
  • the cooling circuit 1 has a plurality of components 3 and an expansion tank 4.
  • Each component 3 has a volume 5 for receiving and passing through a cooling liquid 6 and at least a first connection 7 for supplying the cooling liquid 6 to the volume 5 and a second connection 8 for discharging the cooling liquid 6 from the volume 5.
  • the components 3 are connected to one another and for the supply of the cooling liquid 6 to the expansion tank 4 for the passage of the cooling liquid 6 (these connecting lines are not shown here).
  • Each component 3 has an automatic vent valve 9 for venting a gas 10 from the volume 5 of component 3 to an environment 11.
  • FIG. 3 shows the detail III from FIG. 2. Reference is made to the comments on FIG. 2.
  • the vent valve 9 replaces the vent lines 18 shown in FIG. 1, which connect each volume 3 to the expansion tank 4.
  • FIG. 4 shows a component 3 in a first state.
  • FIG. 5 shows component 3 according to FIG. 4 in a second state.
  • 6 shows component 3 according to FIGS. 4 and 5 in a third state.
  • FIG. 7 shows component 3 according to FIGS. 4 to 6 in a fourth state. 4 to 7 are described together below.
  • the cooling circuit 1 in the operation of the cooling circuit 1 (or in the operation of a motor vehicle 2), the cooling liquid 6 flows through the individual components 3.
  • a gas 10 fluid, in particular air present in the cooling liquid 6 separated and collected (regularly at a point of the respective volume 5 that is highest in relation to the direction of gravity), see FIG. 4.
  • the ventilation valve 9 When a first minimum volume 12 (here 100 milliliters) is reached, the ventilation valve 9 should switch to the open valve position 13 when the temperature falls below the maximum 16, so that the collected gas 10 can be discharged to the environment 11, see FIG. 6 the venting valve 9 remains in the closed valve position 15, and the gas temperature 10 should only be removed in the next cooling phase z.
  • the vent valve 9 should only switch into the open valve position 13 below a maximum temperature 16 (for example 35 degrees Celsius) , see Fig. 6.

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Abstract

Kühlkreislauf (1) für ein Kraftfahrzeug (2), zumindest aufweisend eine Mehrzahl von Komponenten (3) und einen Ausgleichsbehälter (4); wobei jede Komponente (3) ein Volumen (5) zur Aufnahme und Durchleitung einer Kühlflüssigkeit (6) und zumindest einen ersten Anschluss (7) zum Zuführen der Kühlflüssigkeit (6) zu dem Volumen (5) und einen zweiten Anschluss (8) zum Abführen der Kühlflüssigkeit (6) aus dem Volumen (5) aufweist; wobei die Komponenten (3) für die Durchleitung der Kühlflüssigkeit (6) über die Anschlüsse (7, 8) miteinander und zur Versorgung mit der Kühlflüssigkeit (6) mit dem Ausgleichsbehälter (4) verbunden sind; wobei jede Komponente (3) zumindest eines Teils der Mehrzahl von Komponenten (3) jeweils ein automatisches Entlüftungsventil (9) zur Entlüftung eines Gases (10) aus dem Volumen (5) der Komponente (3) an eine Umgebung (11) aufweist. Weiter wird eine Komponente (3) des Kühlkreislaufs (1) sowie ein Entlüftungsventil für eine Komponente (3) vorgeschlagen.

Description

Kühlkreislauf für ein Kraftfahrzeug und
Komponente des Kühlkreislaufs sowie ein Entlüftungsventil Die Erfindung betrifft einen Kühlkreislauf für ein Kraftfahrzeug und eine Komponente des Kühlkreislaufs. Die Erfindung betrifft weiter ein Entlüf tungsventil, das insbesondere mit der Komponente des Kühlkreislaufs verwendbar ist. Der Kühlkreislauf eines Kraftfahrzeuges umfasst regelmäßig eine Mehr- zahl von Komponenten und einen Ausgleichsbehälter. Die bzw. jede Komponente weist ein Volumen zur Aufnahme und Durchleitung einer Kühlflüssigkeit und zumindest einen ersten Anschluss zum Zuführen der Kühlflüssigkeit zu dem Volumen und einen zweiten Anschluss zum Abfüh- ren der Kühlflüssigkeit aus dem Volumen auf. Die Komponenten sind für die Durchleitung der Kühlflüssigkeit durch das Volumen bzw. durch die Volumina (zur Sicherstellung eines Austausches der Kühlflüssigkeit inner- halb der Volumina) über die Anschlüsse miteinander und zur Versorgung mit der Kühlflüssigkeit mit dem Ausgleichsbehälter verbunden.
Dabei weist insbesondere jede der Komponenten eine Entlüftungsleitung zu dem Ausgleichsbehälter auf, so dass ein Gas (z. B. Luft) aus dem je- weiligen Volumen hin zum Ausgleichsbehälter und über den Aus- gleichsbehälter an die Umgebung abgeführt werden kann. Die Entlüf- tungsleitungen sind insbesondere an einem höchsten Punkt des Volu- mens (gegenüber der Richtung der Schwerkraft) angeschlossen, so dass das sich dort ansammelnde Gas über die Entlüftungsleitung hin zum Aus- gleichsbehälter abströmen kann. Die Entlüftungsleitungen sind zusätzlich zu den, die Anschlüsse verbindenden Verbindungsleitungen vorzusehen. Weiter ist es bekannt, manuell betätigbare Entlüftungsventile in Kühlkreis- läufen einzusetzen.
Es ist offensichtlich, dass mit den vorstehend erläuterten Aufbauten signi- fikante Beschränkungen in der Gestaltung und/oder ein erhöhter techni- scher Aufwand erforderlich ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die mit Bezug auf den Stand der Technik angeführten Probleme zumindest teilweise zu lösen. Insbe- sondere soll der Aufbau eines Kühlkreislaufs, z. B. durch die Einsparung von Bauteilen, vereinfacht werden. Weiter soll der Kühlkreislauf hinsicht- lich des Gewichts leichter sein und zu einem günstigeren Preis herstellbar sein. Insbesondere soll der für den Kühlkreislauf erforderliche Bauraum reduziert werden.
Zur Lösung dieser Aufgaben trägt ein Kühlkreislauf mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 , eine Komponente gemäß Patentanspruch 10 und ein Entlüftungsventil gemäß Patentanspruch 12 bei. Vorteilhafte Wei- terbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technolo- gisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläu- ternde Sachverhalte aus der Beschreibung und/oder Details aus den Figu- ren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
Es wird ein Kühlkreislauf für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, zumindest aufweisend eine Mehrzahl von Komponenten und einen Ausgleichsbehäl- ter; wobei jede Komponente ein Volumen zur Aufnahme und Durchleitung einer Kühlflüssigkeit und zumindest einen ersten Anschluss zum Zuführen der Kühlflüssigkeit zu dem Volumen und einen zweiten Anschluss zum Abführen der Kühlflüssigkeit aus dem Volumen aufweist. Die Komponen- ten sind, für die Durchleitung der Kühlflüssigkeit, über die Anschlüsse mit- einander und, zur Versorgung mit der Kühlflüssigkeit, mit dem Ausgleichs- behälter verbunden. Jede Komponente zumindest eines Teils der Mehr- zahl von Komponenten weist ein automatisches Entlüftungsventil zur Ent- lüftung eines Gases aus dem Volumen der Komponente an eine Umge- bung auf.
Das Entlüftungsventil schaltet erst (also insbesondere unabhängig von einem ersten Mindestvolumen und/oder einem zweiten Mindestvolumen) bei Unterschreiten einer Höchsttemperatur (in dem Volumen und/oder an dem Entlüftungsventil, bzw. der Kühlflüssigkeit) in eine offene Ventilstel- lung (ausgehend von einer geschlossenen Ventilstellung).
Vorliegend wird insbesondere vorgeschlagen, die bisher erforderlichen Entlüftungsleitungen zwischen der Komponente und dem Ausgleichsbe- hälter entfallen zu lassen. Anstatt der Entlüftung über einen zentralen Ausgleichsbehälter oder einen anderen zentralen Punkt (also mit nur ei- nem Entlüftungsventil für einen Kühlkreislauf), wird vorliegend vorgeschla- gen, eine Mehrzahl von Entlüftungsventilen in dem Kühlkreislauf vorzuse- hen. Damit kann insbesondere jede Komponente einzeln und automatisch (also selbsttätig) entlüftet werden.
Der Entfall der, eine Komponente mit dem Ausgleichsbehälter verbinden- den Entlüftungsleitung, ermöglicht es, den Kühlkreislauf einfacher, billiger, und vom Gewicht her leichter herzustellen. Weiter kann der Bauraum des Kühlkreislaufs reduziert werden.
Insbesondere ist ein Volumen bzw. eine Komponente durch die Funktion der Kühlung bzw. Temperierung eines Bauteils eines Kraftfahrzeugs ge- kennzeichnet. So sind Komponenten zur Kühlung einer Antriebseinheit, eines Getriebes, von elektrischen Bauteilen, von hydraulischen Fluiden etc. bekannt.
Insbesondere sind Komponenten untereinander durch Verbindungsleitun- gen verbunden, die insbesondere über eine Erstreckung von zumindest 50 Millimetern einen konstanten Durchströmungsquerschnitt aufweisen.
Insbesondere ist das Entlüftungsventil bzw. dessen Auslass an eine Um- gebung in einem Abstand von höchstens 100 Millimetern zu dem Volumen der Komponente angeordnet.
Der Ausgleichsbehälter ist insbesondere zur Gewährleistung eines Ni- veaus der Flüssigkeit in den Komponenten vorgesehen. Insbesondere ist der Ausgleichsbehälter in Relation zur Richtung der Schwerkraft an einer höchsten Stelle des Kühlkreislaufs angeordnet, so dass das Niveau der Kühlflüssigkeit in dem Kühlkreislauf über den Ausgleichsbehälter sicher- gestellt werden kann. Alternativ kann der Ausgleichsbehälter elastisch ver- formbar sein, so die Bereitstellung und Speicherung der Kühlflüssigkeit über eine Volumenänderung des Ausgleichsbehälters gewährleistet wer- den kann.
Das Entlüftungsventil schaltet insbesondere selbsttätig (also automatisch). Insbesondere ist für das Umschalten zwischen einer offenen Ventilstellung und einer geschlossenen Ventilstellung keine elektronische Steuerung erforderlich.
Insbesondere schaltet das Entlüftungsventil erst bei Erreichen eines ers- ten Mindestvolumens des Gases in dem Volumen der Komponente in eine offene Ventilstellung zur Entlüftung des Gases an die Umgebung. Insbe- sondere muss sich also erst eine Mindestmenge an Gas in dem Volumen gesammelt haben, bis das Entlüftungsventil in eine offene Ventilstellung schaltet. In der offenen Ventilstellung ist das Volumen mit der Umgebung (über das Entlüftungsventil) zumindest für das Gas strömungstechnisch verbunden.
Bevorzugt beträgt das erste Mindestvolumen zwischen 10 und 200 Millili ter, insbesondere zwischen 20 und 150 Milliliter, bevorzugt zwischen 50 und 150 Milliliter.
Insbesondere schaltet das Entlüftungsventil (ausgehend von der offenen Ventilstellung) erst bei Erreichen eines zweiten Mindestvolumens des Ga- ses in dem Volumen der Komponente zurück in eine geschlossene Ventil- Stellung, wobei das zweite Mindestvolumen kleiner ist als das erste Min- destvolumen.
Bevorzugt beträgt das zweite Mindestvolumen höchstens 80 %, insbeson- dere höchstens 60 %, bevorzugt höchstens 40 % des ersten Mindestvo- lumens.
Es ist auch möglich, dass das zweite Mindestvolumen des Gases null Milli liter beträgt, so dass vor dem Umschalten des Entlüftungsventils zurück in die geschlossene Ventilstellung ggf. Kühlflüssigkeit über das Entlüftungs- ventil (in geringer Menge) an die Umgebung abströmen kann.
In der geschlossenen Ventilstellung ist das Volumen von der Umgebung (über das Entlüftungsventil) für das Gas wie auch für die Flüssigkeit strö- mungstechnisch getrennt. Insbesondere beträgt die Höchsttemperatur zwischen 20 und 50 Grad Celsius, bevorzugt zwischen 30 und 40 Grad Celsius, besonders bevor- zugt ca. 35 Grad Celsius.
Insbesondere weist das Entlüftungsventil für das temperaturabhängige Schalten ein Bimetall oder ein Dehnstoffelement auf.
Ein Bimetall kann sich insbesondere temperaturabhängig verformen. Ein Dehnstoffelement kann insbesondere temperaturabhängig expandieren und sich zusammenziehen. Dabei verschließt das Bimetall bzw. das Dehnstoffelement erst bei Erreichen der Höchsttemperatur eine Entlüf- tungsöffnung des Entlüftungsventils. Bei Unterschreiten der Höchsttempe- ratur ist das Bimetall so geformt, dass die Entlüftungsöffnung geöffnet ist.
Derartige temperaturabhängig schaltende Ventile bzw. die dafür erforderli- chen Mechanismen sind grundsätzlich bekannt und können hier bei einem Entlüftungsventil eingesetzt werden.
Insbesondere schaltet das Entlüftungsventil, wenn in den Volumina der Komponenten des Kühlkreislaufs ein Unterdrück gegenüber der Umge- bung vorliegt, in eine geschlossene Ventilstellung bzw. befindet sich dann in einer geschlossenen Ventilstellung. Diese Umschaltung erfolgt insbe- sondere unabhängig von dem ersten Mindestvolumen und/oder zweiten Mindestvolumen. Bevorzugt kann die geschlossene Ventilstellung dabei nur erreicht werden, wenn die Höchsttemperatur unterschritten ist.
Derartige druckabhängig schaltende Ventile bzw. die dafür erforderlichen Mechanismen sind grundsätzlich bekannt und können hier bei einem Ent- lüftungsventil eingesetzt werden. Insbesondere kann der temperaturabhängig schaltende Teil des Entlüf- tungsventils parallel oder seriell zu dem druckabhängig schaltenden Teil des Entlüftungsventils angeordnet.
Bevorzugt weist das Entlüftungsventil ein Rückschlagventil auf. Über das Rückschlagventil können die Schaltstellungen offene Ventilstellung/ ge- schlossene Ventilstellung dargestellt werden. Insbesondere kann über das Rückschlagventil sichergestellt werden, dass bei einem Unterdrück in den Volumina des Kühlkreislaufs gegenüber der Umgebung, das Entlüftungs- ventil in die geschlossene Ventilstellung schaltet.
In dem Kühlkreislauf durchströmt im Betrieb des Kühlkreislaufs (bzw. im Betrieb eines Kraftfahrzeuges) die Kühlflüssigkeit die einzelnen Kompo- nenten. Dabei wird in den Volumina der Komponenten ein in der Kühlflüs sigkeit vorliegendes Gas (Fluid, insbesondere Luft) abgeschieden und ge- sammelt (regelmäßig an einer gegenüber der Richtung der Schwerkraft höchsten Stelle des jeweiligen Volumens). Bei Erreichen eines ersten Mindestvolumens soll das Entlüftungsventil in die offene Ventilstellung schalten, so dass das gesammelte Gas an die Umgebung abgeführt wer- den kann.
Insbesondere soll das nur in der nächstfolgenden Abkühlphase z. B. einer Verbrennungskraftmaschine oder einer elektrischen Maschine erfolgen, insbesondere über den weiterhin anliegenden Systemdruck innerhalb der Volumina. Insbesondere soll das Entlüftungsventil nur unterhalb einer Höchsttemperatur (z. B. 35 Grad Celsius) in die offene Ventilstellung schalten. Es soll insbesondere sichergestellt sein, dass während einer Erstbefüllung des Kühlkreislaufs mittels eines Unterdrucks (insbesondere unabhängig von der Höchsttemperatur bzw. von einem temperaturabhängigen Schal- ten des Entlüftungsventils; alternativ bei Unterschreitung der Höchsttem- peratur) das Entlüftungsventil in der geschlossenen Ventilstellung ange- ordnet ist. Somit kann das Eindringen von Gas über das Entlüftungsventil in das Volumen hinein verhindert werden.
Es soll insbesondere sichergestellt sein, dass während einer Befüllung mit vorliegendem Druckausgleich das Entlüftungsventil (insbesondere unab- hängig von der Höchsttemperatur bzw. von einem temperaturabhängigen Schalten des Entlüftungsventils; alternativ nur bei Unterschreitung der Höchsttemperatur) in einer geöffneten Ventilstellung vorliegt.
Insbesondere soll sichergestellt sein, dass bei Erreichen eines zweiten Mindestvolumens und/ oder bei Kontaktierung des Entlüftungsventils mit der Kühlflüssigkeit, das Entlüftungsventil in die geschlossene Ventilstel- lung schaltet.
Es wird weiter eine Komponente für den beschriebenen Kühlkreislauf vor- geschlagen, wobei die Komponente ein Volumen zur Aufnahme einer Kühlflüssigkeit und zumindest einen ersten Anschluss zum Zuführen der Kühlflüssigkeit zu dem Volumen und einen zweiten Anschluss zum Abfüh- ren der Kühlflüssigkeit aus dem Volumen sowie ein automatisches Entlüf tungsventil zur Entlüftung eines Gases aus dem Volumen der Komponen- te an eine Umgebung aufweist.
Insbesondere kann Kühlflüssigkeit oder Gas (Fluid) ausschließlich über den ersten Anschluss, den zweiten Anschluss oder das Entlüftungsventil aus dem Volumen austreten (bzw. zugeführt werden). Es wird weiter ein Entlüftungsventil zur Entlüftung eines Fluids (Gas) aus einem Volumen einer, insbesondere der beschriebenen, Komponente über das Entlüftungsventil an eine Umgebung vorgeschlagen, wobei das Entlüftungsventil erst bei Unterschreiten einer Höchsttemperatur und bei Erreichen eines ersten Mindestvolumens des Fluids in dem Volumen der Komponente in eine offene Ventilstellung zur Entlüftung des Fluids an die Umgebung schaltet.
Insbesondere wird in der Komponente ein erstes Fluid (mit einer ersten Dichte, z. B. eine Flüssigkeit) bevorratet. In dem ersten Fluid kann insbe- sondere ein zweites Fluid (mit einer zweiten Dichte, geringer als die erste Dichte, z. B. ein Gas) vorhanden sein, welches über das Entlüftungsventil aus dem Volumen an eine Umgebung abgeführt werden soll/ kann.
Insbesondere schaltet das Entlüftungsventil erst bei Erreichen eines zwei- ten Mindestvolumens des Fluids in dem Volumen der Komponente zurück in eine geschlossene Ventilstellung, wobei das zweite Mindestvolumen kleiner ist als das erste Mindestvolumen.
Insbesondere befindet sich das Entlüftungsventil, wenn in dem Volumen ein Unterdrück gegenüber der Umgebung vorliegt, in einer geschlossenen Ventilstellung.
Es wird weiter ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, zumindest umfassend den beschriebenen Kühlkreislauf und eine Antriebseinheit zum Antrieb des Kraftfahrzeugs.
Die Ausführungen zu dem Kühlkreislauf sind insbesondere auf die Kom- ponente, das Entlüftungsventil und das Kraftfahrzeug übertragbar und umgekehrt. Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zweite“, ...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleicharti- gen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die angeführten Ausführungsbeispiele nicht be- schränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dar- gestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sach- verhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Insbesondere ist da- rauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:
Fig. 1 : ein Kraftfahrzeug mit einem bekannten Kühlkreislauf;
Fig. 2: ein Kraftfahrzeug mit einem Kühlkreislauf; Fig. 3: das Detail III aus Fig. 2;
Fig. 4: eine Komponente in einem ersten Zustand;
Fig. 5: die Komponente nach Fig. 4 in einem zweiten Zustand; Fig. 6: die Komponente nach Fig. 4 und 5 in einem dritten Zustand; und
Fig. 7: die Komponente nach Fig. 4 bis 6 in einem vierten Zustand.
Fig. 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 2 mit einem bekannten Kühlkreislauf 1 . Der Kühlkreislauf 1 umfasst eine Mehrzahl von Komponenten 3 und einen Ausgleichsbehälter 4. Jede Komponente 3 weist ein Volumen 5 zur Auf- nahme und Durchleitung einer Kühlflüssigkeit 6 und zumindest einen ers- ten Anschluss 7 zum Zuführen der Kühlflüssigkeit 6 zu dem Volumen 5 und einen zweiten Anschluss 8 (siehe Fig. 3 bis 7) zum Abführen der Kühl flüssigkeit 6 aus dem Volumen 5 auf. Die Komponenten 3 sind für die Durchleitung der Kühlflüssigkeit 6 durch das Volumen 5 bzw. durch die Volumina 5 (zur Sicherstellung eines Austausches der Kühlflüssigkeit 6 innerhalb der Volumina 5) über die Anschlüsse 7, 8 miteinander und zur Versorgung mit der Kühlflüssigkeit 6 mit dem Ausgleichsbehälter 4 ver- bunden.
Dabei weist jede der Komponenten 3 eine Entlüftungsleitung 18 zu dem Ausgleichsbehälter 4 auf, so dass ein Gas 10 (z. B. Luft) aus dem jeweili gen Volumen 5 hin zum Ausgleichsbehälter 4 und über den Ausgleichsbe- hälter 4 an die Umgebung 1 1 abgeführt werden kann. Die Entlüftungslei tungen 18 sind z. B. an einem höchsten Punkt jedes Volumens 5 (gegen- über der Richtung der Schwerkraft; die sich hier in die Zeichnungsebene hinein erstreckt) angeschlossen, so dass das sich dort ansammelnde Gas 10 über die Entlüftungsleitung 18 hin zum Ausgleichsbehälter 4 abströmen kann. Die Entlüftungsleitungen 18 sind zusätzlich zu den, die Anschlüsse 7, 8 verbindenden Verbindungsleitungen (hier nicht dargestellt) vorzuse- hen. Der Ausgleichsbehälter 4 weist eine zentrale Entlüftungseinrichtung auf.
Fig. 2 zeigt ein Kraftfahrzeug 2 mit einem Kühlkreislauf 1. Im Unterschied zum Kühlkreislauf gemäß Fig. 1 sind hier keine Entlüftungsleitungen 18 vorgesehen. Auf die Ausführungen zu Fig. 1 wird verwiesen.
Der Kühlkreislauf 1 weist eine Mehrzahl von Komponenten 3 und einen Ausgleichsbehälter 4 auf. Jede Komponente 3 weist ein Volumen 5 zur Aufnahme und Durchleitung einer Kühlflüssigkeit 6 und zumindest einen ersten Anschluss 7 zum Zuführen der Kühlflüssigkeit 6 zu dem Volumen 5 und einen zweiten Anschluss 8 zum Abführen der Kühlflüssigkeit 6 aus dem Volumen 5 auf. Die Komponenten 3 sind, für die Durchleitung der Kühlflüssigkeit 6, über die Anschlüsse 7, 8 miteinander und, zur Versor- gung mit der Kühlflüssigkeit 6, mit dem Ausgleichsbehälter 4 verbunden (diese Verbindungsleitungen sind hier nicht dargestellt). Jede Komponente 3 weist jeweils ein automatisches Entlüftungsventil 9 zur Entlüftung eines Gases 10 aus dem Volumen 5 der Komponente 3 an eine Umgebung 11 auf.
Fig. 3 zeigt das Detail III aus Fig. 2. Auf die Ausführungen zu Fig. 2 wird verwiesen. Das Entlüftungsventil 9 ersetzt die in Fig. 1 dargestellten Ent- lüftungsleitungen 18, die jedes Volumen 3 mit dem Ausgleichsbehälter 4 verbinden.
Fig. 4 zeigt eine Komponente 3 in einem ersten Zustand. Fig. 5 zeigt die Komponente 3 nach Fig. 4 in einem zweiten Zustand. Fig. 6 zeigt die Komponente 3 nach Fig. 4 und 5 in einem dritten Zustand. Fig. 7 zeigt die Komponente 3 nach Fig. 4 bis 6 in einem vierten Zustand. Die Fig. 4 bis 7 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben. ln dem Kühlkreislauf 1 durchströmt im Betrieb des Kühlkreislaufs 1 (bzw. im Betrieb eines Kraftfahrzeuges 2) die Kühlflüssigkeit 6 die einzelnen Komponenten 3. Dabei wird in den Volumina 5 der Komponenten 3 ein in der Kühlflüssigkeit 6 vorliegendes Gas 10 (Fluid, insbesondere Luft) abge- schieden und gesammelt (regelmäßig an einer gegenüber der Richtung der Schwerkraft höchsten Stelle des jeweiligen Volumens 5), siehe Fig. 4.
Bei Erreichen eines ersten Mindestvolumens 12 (hier 100 Milliliter) soll das Entlüftungsventil 9, wenn die Höchsttemperatur 16 unterschritten ist, in die offene Ventilstellung 13 schalten, so dass das gesammelte Gas 10 an die Umgebung 11 abgeführt werden kann, siehe Fig. 6. Solange die Höchst- temperatur 16 noch nicht unterschritten ist, bleibt das Entlüftungsventil 9 in der geschlossenen Ventilstellung 15. Das Abführen des Gases 10 soll nur in der nächstfolgenden Abkühlphase z. B. einer Verbrennungskraftmaschine oder einer elektrischen Maschine erfolgen, insbesondere über den weiterhin anliegenden Systemdruck in- nerhalb der Volumina 5. Dabei soll das Entlüftungsventil 9 nur unterhalb einer Höchsttemperatur 16 (z. B. 35 Grad Celsius) in die offene Ventilstel- lung 13 schalten, siehe Fig. 6.
Weiter soll sichergestellt sein, dass bei Erreichen eines zweiten Mindest- volumens 14 und/ oder bei Kontaktierung des Entlüftungsventils 9 mit der Kühlflüssigkeit 6, das Entlüftungsventil 9 in die geschlossene Ventilstel- lung 15 schaltet, siehe Fig. 7. Bezugszeichenliste
1 Kühlkreislauf
2 Kraftfahrzeug
3 Komponente
4 Ausgleichsbehälter
5 Volumen
6 Kühlflüssigkeit
7 erster Anschluss
8 zweiter Anschluss
9 Entlüftungsventil
10 Gas
11 Umgebung
12 erstes Mindestvolumen
13 offene Ventilstellung
14 zweites Mindestvolumen
15 geschlossene Ventilstellung
16 Höchsttemperatur
17 Rückschlagventil
18 Entlüftungsleitung

Claims

Patentansprüche
Kühlkreislauf (1 ) für ein Kraftfahrzeug
(2), zumindest aufweisend eine Mehrzahl von Komponenten (3) und einen Ausgleichsbehälter (4); wobei jede Komponente (3) ein Volumen (5) zur Aufnahme und Durchleitung einer Kühlflüssigkeit (6) und zumindest einen ersten Anschluss (7) zum Zuführen der Kühlflüssigkeit (6) zu dem Volumen (5) und einen zweiten Anschluss (8) zum Abführen der Kühlflüssig- keit (6) aus dem Volumen (5) aufweist; wobei die Komponenten
(3) für die Durchleitung der Kühlflüssigkeit (6) über die Anschlüsse (7, 8) miteinander und zur Versorgung mit der Kühlflüssigkeit (6) mit dem Ausgleichsbehälter
(4) verbunden sind; wobei jede Komponente (3) zumindest eines Teils der Mehrzahl von Komponenten (3) ein auto- matisches Entlüftungsventil (9) zur Entlüftung eines Gases (10) aus dem Volumen (5) der Komponente (3) an eine Umgebung (11 ) auf- weist; wobei das Entlüftungsventil (9) erst bei Unterschreiten einer Höchsttemperatur (16) in eine offene Ventilstellung (13) schaltet.
Kühlkreislauf (1 ) nach Patentanspruch 1 , wobei das Entlüftungsventil
(9) erst bei Erreichen eines ersten Mindestvolumens (12) des Gases
(10) in dem Volumen (5) der Komponente (3) in eine offene Ventil- stellung (13) zur Entlüftung des Gases (10) an die Umgebung (11 ) schaltet.
Kühlkreislauf (1 ) nach Patentanspruch 2, wobei das erste Mindestvo- lumen (12) zwischen 10 und 200 Milliliter beträgt.
Kühlkreislauf (1 ) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche 2 und 3, wobei das Entlüftungsventil (9) erst bei Erreichen eines zwei- ten Mindestvolumens (14) des Gases (10) in dem Volumen (5) der Komponente (3) zurück in eine geschlossene Ventilstellung (15) schaltet, wobei das zweite Mindestvolumen (14) kleiner ist als das erste Mindestvolumen (12).
5. Kühlkreislauf (1 ) nach Patentanspruch 4, wobei das zweite Mindest- volumen (14) höchstens 80 % des ersten Mindestvolumens (12) be- trägt.
6. Kühlkreislauf (1 ) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Höchsttemperatur (16) zwischen 20 und 50 Grad Celsius beträgt.
7. Kühlkreislauf (1 ) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Entlüftungsventil (9) für das temperaturabhängige Schal- ten ein Bimetall oder ein Dehnstoffelement aufweist.
8. Kühlkreislauf (1 ) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei sich das Entlüftungsventil (9), wenn in den Volumina (5) der Komponenten (3) des Kühlkreislaufs (1 ) ein Unterdrück gegenüber der Umgebung (11 ) vorliegt, in einer geschlossenen Ventilstellung (15) befindet.
9. Kühlkreislauf (1 ) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Entlüftungsventil (9) ein Rückschlagventil (17) aufweist.
10. Komponente (1 ) für einen Kühlkreislauf nach einem der vorherge- henden Patentansprüche, wobei die Komponente (3) ein Volumen (5) zur Aufnahme einer Kühlflüssigkeit (6) und zumindest einen ers- ten Anschluss (7) zum Zuführen der Kühlflüssigkeit (6) zu dem Vo- lumen (5) und einen zweiten Anschluss (8) zum Abführen der Kühl-
11. flüssigkeit (6) aus dem Volumen (5) sowie ein automatisches Entlüf tungsventil (9) zur Entlüftung eines Gases (10) aus dem Volumen (5) der Komponente (3) an eine Umgebung (11 ) aufweist wobei das Ent- lüftungsventil (9) erst bei Unterschreiten einer Höchsttemperatur (16) in eine offene Ventilstellung (13) schaltet.
12. Komponente (3) nach Patentanspruch 10, wobei die Kühlflüssigkeit (6) oder das Gas (10) ausschließlich über den ersten Anschluss (7), den zweiten Anschluss (8) oder das Entlüftungsventil (9) aus dem Volumen (5) austreten kann.
13. Entlüftungsventil (9) zur Entlüftung eines Fluids aus einem Volumen (5) einer Komponente (3) über das Entlüftungsventil (9) an eine Um- gebung (11 ), wobei das Entlüftungsventil (9) erst bei Unterschreiten einer Höchsttemperatur (16) und bei Erreichen eines ersten Mindest- volumens (12) des Gases (10) in dem Volumen (5) der Komponente (3) in eine offene Ventilstellung (13) zur Entlüftung des Fluids an die Umgebung (11 ) schaltet.
14. Entlüftungsventil (9) nach Anspruch 12, wobei das Entlüftungsventil
(9) erst bei Erreichen eines zweiten Mindestvolumens (14) des Fluids in dem Volumen (5) der Komponente (3) zurück in eine geschlosse- ne Ventilstellung (15) schaltet, wobei das zweite Mindestvolumen (14) kleiner ist als das erste Mindestvolumen (12).
15. Entlüftungsventil (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 und 13, wobei sich das Entlüftungsventil (9), wenn in dem Volumen (5) ein Unterdrück gegenüber der Umgebung (11 ) vorliegt, in einer geschlossenen Ventilstellung (15) befindet.
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