DE102012105047B4

DE102012105047B4 - Wärmetauschereinheit des Kerntyps mit variabler Kapazität

Info

Publication number: DE102012105047B4
Application number: DE102012105047.3A
Authority: DE
Inventors: Jungmin Seo
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2011-12-09
Filing date: 2012-06-12
Publication date: 2021-05-20
Anticipated expiration: 2032-06-13
Also published as: US20130149119A1; CN103162551A; KR20130064913A; KR101316268B1; CN103162551B; JP2013122235A; DE102012105047A1; JP6097016B2

Abstract

Wärmetauschereinheit des Kerntyps mit variabler Kapazität aufweisend:einen Wärmetauscher (1), der Hochtemperatur-Kühlwasser, das sowohl aus einem Verbrennungsmotor als auch aus einem elektrischen System abgeleitet wird, einem Wärmetausch unterzieht und das Hochtemperatur-Kühlwasser in ein Niedrigtemperatur-Kühlwasser austauscht, und durch einen Kern (2, 3) konfiguriert ist, der das Niedrigtemperatur-Kühlwasser sowohl an den Verbrennungsmotor als auch an das elektrische System weiterleitet,einen Sammelbehälter (10, 10-1), in den das Hochtemperatur-Kühlwasser eingeleitet wird und anschließend an den Wärmetauscher (1) weitergeleitet wird, und in den das Niedrigtemperatur-Kühlwasser eingeleitet wird und anschließend an den Verbrennungsmotor und das elektrische System abgeleitet wird, wobei der Sammelbehälter (10, 10-1) einen Einleitungsraum und einen Ableitungsraum aufweist, undein Aktormodul (20), das an dem Sammelbehälter (10, 10-1) montiert ist und von einer Steuereinrichtung (80) gesteuert wird, das den Einleitungsraum, durch den hindurch das Hochtemperatur-Kühlwasser in den Wärmetauscher (1) eingeleitet wird, und den Ableitungsraum, durch den hindurch das Niedrigtemperatur-Kühlwasser aus dem Wärmetauscher (1) abgeleitet wird, ändert, wobei die Änderung des Einleitungsraums mit der Änderung des Ableitungsraums verknüpft ist, wobei das Aktormodul (20) aufweist:einen Elektromotor (30), der Leistung erzeugt,einen Drehmechanismus (50), der in einen mit dem Elektromotor (30) verbundenen Gehäuseblock (40) eingebettet ist, und der sich durch den Elektromotor (30) dreht,einen bewegbaren Mechanismus (60), der gemäß einer Drehrichtung des Drehmechanismus (50) im Abstand von dem Elektromotor (30) oder nahe bei dem Elektromotor (30) ist, undeine Trennplatte (70), die an dem bewegbaren Mechanismus (60) befestigt ist und den Einleitungsraum und den Ableitungsraum ändert, während sie sich in einer Bewegungsrichtung des bewegbaren Mechanismus (60) bewegt,wobei ein Drehmeldersensor, der eine Bewegungsentfernung des bewegbaren Mechanismus (60) detektiert und das Detektionssignal an die Steuereinrichtung (80) übermittelt, in den Elektromotor (30) eingebettet ist, wobei der Drehmechanismus (50) aufweist:eine Ausgangswelle (51), die an dem Gehäuseblock (40) abgestützt ist und sich durch Aufnehmen von Drehkraft des Elektromotors (30) frei dreht, undeinen Führungsschaft (52), der parallel zu der Ausgangswelle (51) angeordnet ist und an dem Gehäuseblock (40) befestigt ist, und wobei der bewegbare Mechanismus (60) aufweist:einen Zuführblock (61), der mit der Ausgangswelle (51) verbunden ist und entsprechend einer Drehrichtung der Ausgangswelle (51) eine Linearbewegung durchführt, um im Abstand von dem Elektromotor (30) oder nahe bei dem Elektromotor (30) zu sein, undeinen Trennblock (62), der sich in einer Bewegungsrichtung des Zuführblocks (61) mitdreht, um die Trennplatte (70) zu bewegen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, und insbesondere eine Wärmetauschereinheit des Kerntyps mit variabler Kapazität, die einem Wärmetauschererkern, der für einen Verbrennungsmotor oder ein elektrisches System vorgesehen ist, die einen schnellen Kühlvorgang benötigen, schnell eine größere Niedrigtemperatur-Kühlwassermenge zuführt, wodurch die Wärmetauschleistung des Wärmetauscherkerns deutlich erhöht wird.
Im Allgemeinen benötigt ein Kühlsystem eines kraftstoffbetriebenen Fahrzeugs einen Motorkühler zum Kühlen eines Verbrennungsmotors und einen Kondensator zum Kühlen von Kühlmittel einer Klimaanlage, während ein Hybridfahrzeug darüber hinaus einen Kühler für das elektrische System benötigt, um zusätzlich dazu elektrische Einrichtungen zu kühlen.
Im Allgemeinen werden der Motorkühler, der Kondensator und der Kühler für das elektrische System als Wärmetauscher bezeichnet.
Was das Kühlsystem betrifft, wird insbesondere eine Kühlwassertemperatur von ungefähr 95°C aufrechterhalten, um in Nutzfahrzeugen verwendete Diesel- und Benzinmotoren zu kühlen, während in Hybridbauelementen, beispielsweise in einem Elektromotor und in einem Wechselrichter eine Kühlwassertemperatur von 50°C oder weniger aufrechterhalten werden sollte.
Aus diesem Grund weist ein Kühlsystem für ein Hybridfahrzeug ferner, wie oben beschrieben, einen Elektrisches-System-Kühler auf, so dass die Leistung des Kühlsystems selbst bei einer Kühlwassertemperatur, die im Verhältnis niedriger als bei einem Benzinmotor zu halten ist, problemlos implementierbar ist.
Aus 6 ist ein Beispiel für die Anordnung eines Kühlsystems für ein Hybridfahrzeug ersichtlich.
Aus 6A ist ein Motorkühler 400 ersichtlich, der in einem Motorraum 300 montiert ist, und aus 6B ist ein Elektrisches-System-Kühler 600 ersichtlich, der in einer durch zusätzliche Trennwände aufgeteilten Kammer 500 in dem gleichen Motorraum 300 montiert ist.
Wie oben beschrieben, sind bei dem Kühlsystem für ein Hybridfahrzeug der Motorkühler und der Elektrisches-System-Kühler als getrennte Systeme eingerichtet, oder, selbst wenn der Motorkühler und der Elektrisches-System-Kühler integral ausgebildet sind, sind der Motorkühler und der Elektrisches-System-Kühler durch eine Trennwand abgetrennt und ist auch der Kühlwasserstrom in dem Kern getrennt.
Obgleich die Kühlwassertemperatur bei einem Hybridfahrzeug relativ niedrig gehalten wird, kann durch diese Ausgestaltung die Leistung des Motorkühlers und des Elektrisches-System-Kühlers entsprechend der relativ geringen Kühlwassertemperatur aufrechterhalten werden.
Bei einem Motorkühler 400 und einem Elektrisches-System-Kühler 600, die getrennt voneinander ausgebildet sind, sind jedoch auch getrennte Kühlgebläse erforderlich, so dass aufgrund des zusätzlichen Kühlgebläses und der zum Antreiben der beiden Kühlgebläse benötigten zusätzlichen Leistung die Kosten erhöht sind.
Die zusätzliche Leistung zum Antreiben von zwei Kühlgebläsen verschlechtert somit die bei einem Hybridfahrzeug vorhandene verbesserte Kraftstoffeffizienz, und um die verschlechterte Kraftstoffeffizienz zu kompensieren, muss eine zusätzliche Steuerlogik zum Verbessern der Kraftstoffeffizienz entwickelt werden.
Insbesondere sind der Motorkühler 400 und der Elektrisches-System-Kühler 600 integral ausgebildet, so dass zusätzlicher Raum für den Motorkühler 400 und den Elektrisches-System-Kühler 600 im Motorraum 300 vorgesehen sein sollte, in dem jedoch kaum Platzreserve vorhanden ist, und folglich ist im Motorraum eines Hybridfahrzeugs im Verhältnis weniger Platzreserve als bei einem kraftstoffbetriebenen Fahrzeug vorhanden.
Die geringe Platzreserve im Motorraum beschränkt die Ausgestaltung des Motorraums, und die Beschränkung bezüglich der Ausgestaltung des Motorraums läuft dem Trend zum Sicherstellen eines erweiterten Fahrzeugraumes und dem Trend zum Verkleinern einer Motorraumbaugruppe zum Sicherstellen eines Leichtkollisionsgrades (RCAR) zuwider.
Wenn die Motorraumbaugruppe nicht verkleinert werden kann, können zahlreiche Einrichtungen und Vorrichtungen im Raum des Motorraumes nicht montiert werden, und folglich kann insbesondere die Vermarktungsqualität eines Kompakt-Hybridfahrzeugs verschlechtert sein.
US 2005 / 0 269 062 A1 betrifft eine Wärmetauschereinheit des Kerntyps mit variabler Kapazität, aufweisend einen Wärmetauscher, der Hochtemperatur-Kühlwasser, das sowohl aus einem Verbrennungsmotor als auch einem Niedertemperatursystem abgeleitet wird, einem Wärmetausch unterzieht und das Hochtemperatur-Kühlwasser in ein Niedrigtemperatur-Kühlwasser austauscht. Der Wärmetauscher ist dort durch einen Kern konfiguriert, der das Niedrigtemperatur-Kühlwasser sowohl an den Verbrennungsmotor als auch an das Niedertemperatursystem weiterleitet, einen Sammelbehälter in den das Hochtemperatur- Kühlwasser eingeleitet wird und anschließend an den Wärmetauscher weitergeleitet wird. Die Wärmetauschereinheit weist ferner auf einen weiteren Sammelbehälter, in den das Niedrigtemperatur-Kühlwasser eingeleitet wird und anschließend zum Verbrennungsmotor und dem Niedertemperatursystem abgeleitet wird, wobei der bzw. die beiden Sammelbehälter einen Einleitungsraum auf der linken Seite und einen Ableitungsraum auf der rechten Seite aufweisen, und jeweils ein Aktormodul, das an den Sammelbehälter montiert ist und von einer Steuereinrichtung gesteuert wird, das den Einleitungsraum, durch den hindurch das Hochtemperatur-Kühlwasser in den Wärmetauscher eingeleitet wird, und den Ableitungsraum, durch den hindurch das Niedrigtemperatur-Kühlwasser aus dem Wärmetauscher abgeleitet wird, ändert. Die Änderung des Einleitungsraum ist mit der Änderung des Ableitungsraums verknüpft.
JP 2007-216 791 A betrifft ein Kühlsystem für ein Hybridfahrzeug, das mit einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor als Kraftquellen ausgestattet ist.
DE 198 25 888 A1 betrifft eine Antriebseinheit mit einem Elektromotor, auf dessen Motorwelle eine Schnecke angeordnet ist, die ein Schneckenrad auf einer Abtriebswelle antreibt, deren Stellung sensorisch erfaßbar ist.
DE 199 03 718 C1 betrifft einen Linearantrieb, in welchem der Getriebemotor in der Spindelaufnahme axialverschieblich drehfest gelagert ist und mit einer Abtriebsachse an der Gewindespindel axial und radial fixiert koaxial verbunden ist.
Die obige Beschreibung der verwandten Technik soll lediglich dem besseren Verständnis des allgemeinen Hintergrundes der vorliegenden Erfindung dienen und nicht als eine herkömmliche Technik verstanden werden, die dem Fachmann auf dem Gebiet wohlbekannt ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Wärmetauschereinheit des Kerntyps mit variabler Kapazität bereitzustellen, die in der Lage ist, die Menge an zugeführtem Niedrigtemperatur-Kühlwasser schnell zu erhöhen, wodurch eine Kühlwirkung umsetzbar ist, durch Aufteilen von Einleitungsräumen, in denen ein Hochtemperatur-Kühlwasser in einen Motorkühler und einen Elektrisches-System-Kühler eingeleitet wird, die ineinander integriert sind, durch Verwenden einer Bewegungsplatte und durch Bewegen der Bewegungsplatte, um vorzugsweise eine Hochtemperatur-Kühlwassermenge zu erhöhen, die in einen Kern auf der Kühlerseite eingeleitet wird, wo eine hohe Kühlleistung erforderlich ist.
Darüber hinaus ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung , eine Wärmetauschereinheit des Kerntyps mit variabler Kapazität bereitzustellen, bei der der Motorkühler und der Elektrisches-System-Kühler ineinander integriert sind, durch Verwenden der Bewegungsplatte, um die Hochtemperatur-Kühlwassermenge zu ändern, so dass es möglich ist, eine Ausgestaltungsbeschränkung aufgrund von zwei getrennten Kühlern zu beseitigen und einen Motorraum zu implementieren, der selbst in Bezug auf das Sicherstellen eines Leichtkollisionsgrades (RCAR) vorteilhafter ist.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Wärmetauschereinheit gemäß dem Anspruch 1, wobei weitere Ausführungsformen der Erfindung in den abhängigen Ansprüchen beschrieben sind. Demgemäß stellt die Erfindung eine Wärmetauschereinheit des Kerntyps mit variabler Kapazität bereit, aufweisend: einen Wärmetauscher, der Hochtemperatur-Kühlwasser, das sowohl aus einem Verbrennungsmotor als auch aus einem elektrischen System abgeleitet wird, einem Wärmetausch unterzieht und das Hochtemperatur-Kühlwasser in ein Niedrigtemperatur-Kühlwasser austauscht und durch einen Kern konfiguriert ist, der das Niedrigtemperatur-Kühlwasser an sowohl den Verbrennungsmotor als auch das elektrische System weiterleitet, einen Sammelbehälter, in den das Hochtemperatur-Kühlwasser eingeleitet wird und anschließend an den Wärmetauscher weitergeleitet wird, und in den das Niedrigtemperatur-Kühlwasser eingeleitet wird und anschließend an den Verbrennungsmotor und das elektrische System abgeleitet wird, wobei der Sammelbehälter einen Einleitungsraum und einen Ableitungsraum aufweist, und ein Aktormodul, das an dem Sammelbehälter installiert ist und von einer Steuereinrichtung gesteuert wird, das den Einleitungsraum, durch den hindurch das Hochtemperatur-Kühlwasser in den Wärmetauscher eingeleitet wird, und den Ableitungsraum, durch den hindurch das Niedrigtemperatur-Kühlwasser aus dem Wärmetauscher abgeleitet wird, verändert, wobei die Veränderung des Einleitungsraums mit der Veränderung des Ableitungsraums verknüpft ist, wobei das Aktormodul aufweist: einen Elektromotor, der Leistung erzeugt, einen Drehmechanismus, der in einen mit dem Elektromotor verbundenen Gehäuseblock eingebettet ist, und der sich durch den Elektromotor dreht, einen bewegbaren Mechanismus, der gemäß einer Drehrichtung des Drehmechanismus im Abstand von dem Elektromotor oder nahe bei dem Elektromotor ist, und eine Trennplatte, die an dem bewegbaren Mechanismus befestigt ist und den Einleitungsraum und den Ableitungsraum ändert, während sie sich in einer Bewegungsrichtung des bewegbaren Mechanismus bewegt, wobei ein Drehmeldersensor, der eine Bewegungsentfernung des bewegbaren Mechanismus detektiert und das Detektionssignal an die Steuereinrichtung übermittelt, in den Elektromotor eingebettet ist, wobei der Drehmechanismus aufweist: eine Ausgangswelle, die an dem Gehäuseblock abgestützt ist und sich durch Aufnehmen von Drehkraft des Elektromotors frei dreht, und einen Führungsschaft, der parallel zu der Ausgangswelle angeordnet ist und an dem Gehäuseblock befestigt ist, und wobei der bewegbare Mechanismus aufweist: einen Zuführblock, der mit der Ausgangswelle verbunden ist und entsprechend einer Drehrichtung der Ausgangswelle eine Linearbewegung durchführt, um im Abstand von dem Elektromotor oder nahe bei dem Elektromotor zu sein, und einen Trennblock, der sich in einer Bewegungsrichtung des Zuführblocks mitdreht, um die Trennplatte zu bewegen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist der Wärmetauscher auf: einen Verbrennungsmotorwärme-Ableitungskern mit einem Abschnitt, in den das aus dem Verbrennungsmotor abgeleitete Hochtemperatur-Kühlwasser eingeleitet wird, um darin zu strömen, und anschließend abgeleitet wird, und einen Elektrisches-System-Wärme-Ableitungskern mit einem Abschnitt, in den das aus dem elektrischen System abgeleitete Hochtemperatur-Kühlwasser eingeleitet wird, um darin zu strömen, und anschließend abgeleitet wird, wobei der Sammelbehälter aufweist: einen linken Sammelbehälter, der das sowohl aus dem Verbrennungsmotor als auch aus dem elektrischen System abgeleitete Hochtemperatur-Kühlwasser an den Verbrennungsmotorwärme-Ableitungskern und den Elektrisches-System-Wärme-Ableitungskern weiterleitet, wobei der linke Sammelbehälter durch ein erstes Aktormodul in einen ersten Einleitungsraum und einen zweiten Einleitungsraum aufgeteilt ist, und einen rechten Sammelbehälter, der das aus dem Verbrennungsmotorwärme-Ableitungskern und dem Elektrisches-System-Wärme-Ableitungskern abgeleitete Niedrigtemperatur-Kühlwasser sowohl an den Verbrennungsmotor als auch an das elektrische System weiterleitet, wobei der rechte Sammelbehälter durch ein zweites Aktormodul in einen ersten Ableitungsraum und einen zweiten Ableitungsraum aufgeteilt ist, und wobei das erste Aktormodul den ersten und den zweiten Einleitungsraum verändert, in denen das sowohl aus dem Verbrennungsmotor als auch aus dem elektrischen System abgeleitete Hochtemperatur-Kühlwasser jeweils in den linken Sammelbehälter eingeleitet wird, und wobei das zweite Aktormodul den ersten und den zweiten Ableitungsraum verändert, in denen das sowohl aus dem Verbrennungsmotorwärme-Ableitungskern als auch aus dem Elektrisches-System-Wärme-Ableitungskern abgeleitete Niedrigtemperatur-Kühlwasser jeweils abgeleitet wird.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung haben der Verbrennungsmotorwärme-Ableitungskern und der Elektrisches-System-Wärme-Ableitungskern eine Größe, um eine Gesamtgröße des Wärmetauschers zu halbieren.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind der Verbrennungsmotorwärme-Ableitungskern und der Elektrisches-System-Wärme-Ableitungskern benachbart parallel zueinander angeordnet, so dass der Kühlwasserstrom darin horizontal ist, und sind der linke Sammelbehälter und der rechte Sammelbehälter jeweils sowohl mit dem linken als auch mit dem rechten Abschnitt des Verbrennungsmotorwärme-Ableitungskerns und des Elektrisches-System-Wärme-Ableitungskerns verbunden.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung haben der Verbrennungsmotorwärme-Ableitungskern und der Elektrisches-System-Wärme-Ableitungskern eine Größe, um eine Gesamtgröße des Wärmetauschers zu halbieren.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind der Verbrennungsmotorwärme-Ableitungskern und der Elektrisches-System-Wärme-Ableitungskern angeordnet, um vertikal miteinander überlappt zu sein, so dass der Kühlwasserstrom darin vertikal ist, und sind der linke Sammelbehälter und der rechte Sammelbehälter jeweils mit einem oberen Abschnitt und einem unteren Abschnitt des Verbrennungsmotorwärme-Ableitungskerns und des Elektrisches-System-Wärme-Ableitungskerns verbunden.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung haben der Verbrennungsmotorwärme-Ableitungskern und der Elektrisches-System-Wärme-Ableitungskern eine Größe, um eine Gesamtgröße des Wärmetauschers zu halbieren.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das erste Aktormodul auf: einen ersten Elektromotor, der Leistung erzeugt, einen ersten in einen Gehäuseblock eingebetteten Drehmechanismus, der mit dem Elektromotor verbunden ist und sich durch den ersten Elektromotor dreht, einen ersten bewegbaren Mechanismus, der sich entsprechend einer Drehrichtung des ersten Drehmechanismus im Abstand von dem ersten Elektromotor oder in der Nähe des ersten Elektromotors befindet, und eine erste Trennplatte, die an dem ersten bewegbaren Mechanismus befestigt ist und zwischen dem ersten und dem zweiten Einleitungsraum des linken Sammelbehälters angeordnet ist und in einer Bewegungsrichtung des ersten bewegbaren Mechanismus bewegbar ist, wobei das zweite Aktormodul aufweist: einen zweiten Elektromotor, der Leistung erzeugt, einen in einen Gehäuseblock eingebetteten zweiten Drehmechanismus, der mit dem zweiten Elektromotor verbunden ist und sich durch den zweiten Elektromotor dreht, einen zweiten bewegbaren Mechanismus, der sich entsprechend einer Drehrichtung des zweiten Drehmechanismus im Abstand von dem zweiten Elektromotor oder in der Nähe des zweiten Elektromotors befindet, und eine zweite Trennplatte, die an dem zweiten bewegbaren Mechanismus befestigt ist und zwischen dem ersten und dem zweiten Ableitungsraum des rechten Sammelbehälters angeordnet ist und in einer Bewegungsrichtung des zweiten bewegbaren Mechanismus bewegbar ist, und wobei die erste Trennplatte und die zweite Trennplatte einander durch die Steuereinrichtung zugeordnet sind.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die Ausgangswelle und der Zuführblock miteinander schraubverbunden und sind der Führungsschaft und der Trennblock miteinander keilverbunden.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung sind der Zuführblock und der Trennblock miteinander in Eingriff.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ferner ein Stützschaft, der an dem Gehäuseblock befestigt ist, in dem Drehmechanismus angeordnet, um parallel zu dem Führungsschaft zu sein, und ist ferner ein Führungsblock, der die Bewegung des Trennblocks führt, während er sich in der Bewegungsrichtung des Trennblocks mitbewegt, in dem bewegbaren Mechanismus vorgesehen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung sind der Trennblock und der Führungsblock miteinander in Eingriff.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Steuereinrichtung ferner eine Steuerlogik auf, in der eine Kühlwassertemperatur des Verbrennungsmotors und eine Kühlwassertemperatur des elektrischen Systems berücksichtigt werden und das Aktormodul auf der Grundlage einer Differenz der Kühlwassertemperaturen gesteuert wird.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung führt die Steuerlogik eine Rückführregelung des Aktormoduls mit einem Signal eines Drehmeldersensors durch, der in dem Aktormodul vorgesehen ist.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind der Motorkühler und der Elektrisches-System-Kühler ineinander integriert, durch Verwendung einer Bewegungswand, die bewegt wird, um die Hochtemperatur-Kühlwassermenge zu ändern, so dass es möglich ist, eine Gestaltungsbeschränkung aufgrund von zwei getrennten Kühlern zu beseitigen und einen Motorraum zu implementieren, der sogar beim Sicherstellen eines Leichtkollisionsgrades (RCAR) vorteilhafter ist, wobei insbesondere ein Kühler, der eine hohe Kühlleistung benötigt, bevorzugt konzentriert gekühlt werden kann.
Darüber hinaus wird gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die erforderliche Hochtemperatur-Kühlwassermenge entsprechend den Bedingungen des Motorkühlers und des Elektrisches-System-Kühlers variiert, so dass im Vergleich zu zwei unabhängigen Kühlern mit derselben Leistung eine Gesamtfläche des Kerns um ungefähr 20% verringert werden kann, oder eine Flächengröße des Motorkühlers um ungefähr 117% vergrößert werden kann und gleichzeitig eine Flächengröße des Elektrisches-System-Kühlers um ungefähr 137% vergrößert werden kann, wobei die gleiche Größe beibehalten wird.
Darüber hinaus verwenden der Motorkühler und der Elektrisches-System-Kühler, die einstückig ausgebildet sind, gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nur ein Kühlgebläse, so dass die Kosten aufgrund der Verringerung der Anzahl von Kühlgebläsen verringert sind, und so dass die Kraftstoffeffizienz aufgrund einer Verringerung der verbrauchten Leistung um ungefähr 40% verbessert ist und das zusätzliche Vorsehen einer zusätzlichen Steuerlogik nicht erforderlich ist.
Die obigen und weiteren Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden mit Hilfe der folgenden ausführlichen Beschreibung deutlicher, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird.
In den Zeichnungen zeigen:

1 eine Gestaltungsansicht einer Wärmetauschereinheit des Kerntyps mit variabler Kapazität gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
2 eine Gestaltungsansicht eines Aktors der Wärmetauschereinheit gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
3 eine Funktionsansicht der Wärmetauschereinheit des Kerntyps mit variabler Kapazität gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
4 eine Ansicht, aus der eine Änderung einer Gestaltung der Wärmetauschereinheit des Kerntyps mit variabler Kapazität gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ersichtlich ist,
5 eine Funktionsansicht einer Wärmetauschereinheit des Kerntyps mit variabler Kapazität gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit der veränderten Gestaltung, und
6 eine Gestaltung eines Kühlsystems eines Hybridfahrzeugs gemäß der verwandten Technik.

Es wird angemerkt, dass die angehängten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind, wobei sie eine etwas vereinfachte Darstellung verschiedener Merkmale darstellen, die die Grundprinzipien der vorliegenden Erfindung erläutern. Die spezifischen Gestaltungsmerkmale der vorliegenden Erfindung, wie sie hier offenbart sind, einschließlich beispielsweise bestimmter Abmessungen, Ausrichtungen, Positionen und Formen werden zum Teil durch die besondere beabsichtigte Anwendung und durch das Nutzungsumfeld bestimmt.
Die Bezugszeichen in den Figuren beziehen sich auf gleiche oder gleichwertige Teile der vorliegenden Erfindung.
Nachfolgend wird ausführlich auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, wobei Beispiele hierfür in den angehängten Zeichnungen erläutert und nachfolgend beschrieben sind. Obgleich die Erfindung in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wird, wird angemerkt, dass die Erfindung durch die vorliegende Beschreibung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt wird.
Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen beschrieben.
Unter Bezugnahme auf die 1 weist eine Wärmetauschereinheit auf: einen Wärmetauscher 1, in dem ein Kern, der bei einem Hochtemperatur-Kühlwasser einen Wärmetausch mit dem Äußeren durchführt, um das Hochtemperatur-Kühlwasser in ein Niedrigtemperatur-Kühlwasser auszutauschen, in mindestens zwei Abschnitte aufgeteilt ist, einen linken Sammelbehälter 10, in den das Hochtemperatur-Kühlwasser eingeleitet wird, an einem linken Flächenabschnitt des Wärmetauschers 1, einen rechten Sammelbehälter 10-1, in den Niedrigtemperatur-Kühlwasser eingeleitet wird, dessen Temperatur nach dem Durchströmen des Wärmetauschers 1 absinkt, an einem rechten Flächenabschnitt des Wärmetauschers 1, und ein Aktormodul 20, das die Größe der beiden geteilten Abschnitte des Wärmetauschers 1 mittels der Steuerung einer Steuereinrichtung 80 verändert.
Der Wärmetauscher 1 weist auf: einen Verbrennungsmotorwärme-Ableitungskern 2, der zum Kühlen eines Verbrennungsmotors vorgesehen ist, und einen Elektrisches-System-Wärme-Ableitungskern 3, der zum Kühlen eines elektrischen Systems vorgesehen ist. Der Verbrennungsmotorwärme-Ableitungskern 2 und der Elektrisches-System-Wärme-Ableitungskern 3 sind einstückig ausgebildet, um durch zwei Abschnitte ausgebildet zu sein, die getrennt sind, so dass Hochtemperatur-Kühlwasser durchströmen kann.
Der Verbrennungsmotorwärme-Ableitungskern 2 ist für einen Wärmetausch des Hochtemperatur-Kühlwassers mit dem Äußeren vorgesehen, so dass das aus dem Verbrennungsmotor abgeleitete Hochtemperatur-Kühlwasser in Niedrigtemperatur-Kühlwasser ausgetauscht wird, um erneut an den Verbrennungsmotor geleitet zu werden, und der Elektrisches-System-Wärme-Ableitungskern 3 dient dem Wärmetausch des Hochtemperatur-Kühlwassers mit dem Äußeren, so dass das aus dem elektrischen System abgeleitete Hochtemperatur-Kühlwasser in Niedrigtemperatur-Kühlwasser ausgetauscht wird, um erneut an das elektrische System geleitet zu werden.
Der Verbrennungsmotorwärme-Ableitungskern 2 und der Elektrisches-System-Wärme-Ableitungskern 3 sind durch einen Kern ausgebildet, bei dem beide Enden offen sind, so dass das Kühlwasser in eine Seite eingeleitet und aus einer entgegengesetzten Seite abgeleitet wird, und der Kern ist durch eine Kernanordnung konfiguriert, die linear in mehreren Schichten angeordnet ist.
Ferner kann in dem Kern eine Wärmeableitungsstift-Form ausgebildet sein, um die Wärmetauschleistung des hindurchströmenden Kühlwassers zu erhöhen.
Die Gesamtgröße des Wärmetauschers 1 ist im Wesentlichen zur Hälfte durch den Verbrennungsmotorwärme-Ableitungskern 2 und zur Hälfte durch den Elektrisches-System-Wärme-Ableitungskern 3 ausgebildet.
Der Verbrennungsmotorwärme-Ableitungskern 2 kann jedoch je nach einer Besonderheit des Hybridfahrzeugs eingerichtet sein, um im Verhältnis größer als der Elektrisches-System-Wärme-Ableitungskern 3 zu sein, oder umgekehrt.
Der linke und der rechte Sammelbehälter 10 und 10-1 sind durch einzelne Komponenten hergestellt, zum Beispiel dem linken Sammelbehälter 10 bzw. dem rechten Sammelbehälter 10-1.
Der linke und der rechte Sammelbehälter 10 und 10-1 weisen auf: ein Hohlraumgehäuse 11, das ein leerer Raum ist, in den das Kühlwasser gefüllt ist, und ein Paar von oberen und unteren Stutzen 12 und 13, die mit dem Hohlraumgehäuse 11 kommunizieren und mit einer Kühlwasserleitung verbunden sind, wobei sie die gleiche Konfiguration aufweisen.
Der linke Sammelbehälter 10 dient dazu, das Hochtemperatur-Kühlwasser aus dem Verbrennungsmotor an den Verbrennungsmotorwärme-Ableitungskern 2 des Wärmetauschers 1 zu leiten und das Hochtemperatur-Kühlwasser aus dem elektrischen System an den Elektrisches-System-Wärme-Ableitungskern 3 des Wärmetauschers 1 zu leiten.
Zu diesem Zweck ist eine Anordnung vorgesehen, bei der der obere Stutzen 12 des linken Sammelbehälters 10 mit einer Kühlwasser-Abführleitung des Verbrennungsmotors verbunden ist und der untere Stutzen 13 mit einer Kühlwasser-Abführleitung des elektrischen Systems verbunden ist.
Der rechte Sammelbehälter 10-1 ist vorgesehen, um das in dem Verbrennungsmotorwärme-Ableitungskern 2 gekühlte Niedrigtemperatur-Kühlwasser erneut an den Verbrennungsmotor zu leiten und das in dem Elektrisches-System-Wärme-Ableitungskern 3 gekühlte Niedrigtemperatur-Kühlwasser erneut an das elektrische System zu leiten.
Zu diesem Zweck ist eine Anordnung vorgesehen, bei der der obere Stutzen 12 des rechten Sammelbehälters 10-1 mit einer Kühlwasser-Rückführleitung des Verbrennungsmotors verbunden ist und der untere Stutzen 13 mit einer Kühlwasser-Rückführleitung des elektrischen Systems verbunden ist.
Wenn der linke Sammelbehälter 10 an einem Seitenabschnitt des Wärmetauscher 1 montiert ist, ist somit der rechte Sammelbehälter 10-1 an einem entgegengesetzten Seitenabschnitt montiert.
Unter Bezugnahme auf die 2 ist das Aktormodul 20 an dem linken Sammelbehälter 10 montiert, so dass die Hochtemperatur-Kühlwassermengen, die an den Verbrennungsmotorwärme-Ableitungskern 2 und den Elektrisches-System-Wärme-Ableitungskern 3 geleitet werden, unterschiedlich sind, und ist an dem rechten Sammelbehälter 10-1 montiert, so dass die Niedrigtemperatur-Kühlwassermengen, die aus dem Verbrennungsmotorwärme-Ableitungskern 2 und dem Elektrisches-System-Wärme-Ableitungskern 3 abgeleitet werden, ebenfalls unterschiedlich sind.
Das Paar von Aktormodulen 20 wird gesteuert, um zusammenzuwirken, wobei die Aktormodule gleich ausgebildet sind.
Das Aktormodul 20 weist auf: einen Elektromotor 30, der Leistung erzeugt, einen Gehäuseblock 40, der mit dem Elektromotor 30 verbunden ist und einen leeren Raum ausbildet, einen Drehmechanismus 50, der in den Gehäuseblock 40 eingebettet ist und durch den Elektromotor 30 gedreht wird, einen bewegbaren Mechanismus 60, der entsprechend einer Drehrichtung des Drehmechanismus 50 im Abstand von dem Elektromotor 30 oder in der Nähe des Elektromotors 30 ist, und eine Trennplatte 70, die sich in einer Bewegungsrichtung des bewegbaren Mechanismus 60 mitbewegt.
Als Elektromotor 30 wird ein Schrittmotor eingesetzt, wobei jedoch verschiedene Motoren eingesetzt werden können, bei denen die gleiche Funktion und die gleiche Wirkung implementierbar sind.
Ein Drehmeldersensor, der eine Bewegungsentfernung des bewegbaren Mechanismus 60 detektiert, ist in den Elektromotor 30 eingebettet, und ein Detektionssignal des Drehmeldersensors wird an eine Steuereinrichtung 80 übermittelt.
Der Gehäuseblock 40 hat eine vollständig abgedichtete Struktur, um nach außen geschützt zu sein, wobei jedoch eine Fläche, an der die Trennplatte 70 freiliegt, offen ist, um zu ermöglichen, dass sich die Trennplatte 70 bewegt.
Somit ist ein Öffnungsbereich des Gehäuseblocks 40 gemäß der Bewegungsentfernung der Trennplatte 70 bestimmt.
Der Drehmechanismus 50 weist auf: eine Ausgangswelle 51, die direkt mit dem sich drehenden Elektromotor 30 verbunden ist und an einer Außenumfangsfläche davon angeschraubt ist, einen Führungsschaft 52, der parallel zu einer Anordnungsrichtung der Ausgangswelle 51 angeordnet ist, sich jedoch nicht dreht, und einen Stützschaft 53, der parallel zu einer Anordnungsrichtung des Führungsschaftes 52 angeordnet ist, sich jedoch nicht dreht.
Ein freier Endabschnitt der Ausgangswelle 51 ist an dem Gehäuseblock 40 abgestützt und kann, falls erforderlich, durch ein Lager abgestützt sein, das an dem Gehäuseblock 40 befestigt ist.
Beide Enden des Führungsschaftes 52 sind mittels des Gehäuseblocks 40 fixiert, und ein Keil ist an einer Außenumfangsfläche davon ausgebildet.
Beide Enden des Stützschaftes 53 sind mittels des Gehäuseblocks 40 fixiert.
Der bewegbare Mechanismus 60 weist auf: einen Zuführblock 61, in dem entsprechend einer Drehrichtung der schraubverbundenen Ausgangswelle 51 eine Linearbewegung von dem Elektromotor 30 weg oder zu dem Elektromotor 30 hin erfolgt, einen Trennblock 62, der von dem Zuführblock 61 Kraft aufnimmt, um sich in einer Bewegungsrichtung des Zuführblocks 61 mitzubewegen, und einen Führungsblock 63, der durch ein Abstützen der Bewegung des Trennblocks 62 eine stabile Bewegung führt.
An einer Innenumfangsfläche des Zuführblocks 61 ist eine Schraube ausgebildet, und der Keil ist an einer Innenumfangsfläche des Trennblocks 62 ausgebildet.
Der Trennblock 62 ist zusammen mit der Trennplatte 70 ausgebildet und kann entweder einstückig mit der Trennplatte 70 ausgebildet sein oder mit der Trennplatte 70 schraubverbunden sein.
Eine Bewegungsentfernung des Trennblocks 62 wird von dem in den Elektromotor 30 eingebetteten Drehmeldersensor detektiert, und das Detektionssignal wird an die Steuereinrichtung 80 übermittelt.
Bei dem wie oben beschrieben konfigurierten bewegbaren Mechanismus 60 haben bezüglich einer Verbindungsstruktur sowohl eine Verbindungsstruktur des Zuführblocks 61 und des Trennblocks 62 als auch eine Verbindungsstruktur des Trennblocks 62 und des Führungsblocks 63 eine Struktur, bei der die Blöcke mittels einer ungleichmäßigen Form miteinander in Eingriff sein können.
Zu diesem Zweck ist in dem Trennblock 62 ein Stufenvorsprung ausgebildet, der einen Vorsprungsabschnitt ausbildet, und ist in dem Zuführblock 61 und dem Führungsblock 63 eine Stufennut ausgebildet.
Wie oben beschrieben, bewegt sich der Trennblock 62 in Verbindung mit dem Zuführblock 61, der sich linear durch die Ausgangswelle 51 bewegt, die von dem Elektromotor 30 gedreht wird, und ist darüber hinaus in Verbindung mit dem Führungsblock 63, der mit dem Stützschaft 53 verbunden ist, abgestützt.
Aus diesem Grund kann sich die Trennplatte 70 zusammen mit dem Trennblock 62 stabiler bewegen.
Die Steuereinrichtung 80 verwendet im Wesentlichen Logik, um ein Fahrzeug unter Verwendung verschiedener Informationen des Fahrzeugs zu steuern, und weist ferner eine Steuerlogik auf, um die Kühlwassermenge, die an den Verbrennungsmotorwärme-Ableitungskern 2 und den Elektrisches-System-Wärme-Ableitungskern 3 geleitet wird, durch Steuern des Aktormoduls 20 zu variieren, wobei ein Temperaturunterschied zwischen der Kühlwassertemperatur des Verbrennungsmotors und der Kühlwassertemperatur des elektrischen Systems berücksichtigt wird.
Die Steuerlogik zum Variieren der Kühlwassermenge basiert auf dem Temperaturunterschied zwischen der Kühlwassertemperatur des Verbrennungsmotors und der Kühlwassertemperatur des elektrischen Systems und berücksichtigt die Bewegungsentfernung des Trennblocks 62 oder der Trennplatte 70, die von dem Drehmeldersensor detektiert wird, und den Temperaturunterschied zwischen der Kühlwassertemperatur des Verbrennungsmotors und der Kühlwassertemperatur des elektrischen Systems, die detektiert werden.
Wenn die Steuerung erfolgt ist, führt die Steuereinrichtung 80 eine Rückführregelung bei dem Aktormodul 20 durch, wobei die Steuereinrichtung eine Verbrennungsmotorsteuereinheit (ECU) oder eine Elektromotor-Steuereinheit (MCU) einsetzen kann.
Unter Bezugnahme auf die 3 gleicht die Steuereinrichtung 80 zum Antreiben des Aktormoduls 20 die detektierte Kühlwassertemperatur des Verbrennungsmotors und die detektierte Kühlwassertemperatur des elektrischen Systems mit den jeweiligen erforderlichen Bereichskurven ab und leitet die Hochtemperatur-Kühlwassermenge aus dem Verbrennungsmotor, die in den Verbrennungsmotorwärme-Ableitungskern 2 eingeleitet wird, und die Hochtemperatur-Kühlwassermenge aus dem elektrischen System, die in den Elektrisches-System-Wärme-Ableitungskern 3 eingeleitet wird, gemäß dem Abgleichungsergebnis ab. Anschließend wird das Ergebnis in ein an das Aktormodul 20 zu übermittelndes Ausgangssignal umgewandelt.
Bei diesem Vorgang werden die Hochtemperatur-Kühlwassermenge aus dem Verbrennungsmotor und die Hochtemperatur-Kühlwassermenge aus dem elektrischen System für jede Menge als eine Rate bestimmt.
Wenn zum Beispiel die Kapazität des Wärmetauschers 1 100 % beträgt, wird jeder von dem Verbrennungsmotorwärme-Ableitungskern 2 und dem Elektrisches-System-Wärme-Ableitungskern 3 als 50 % definiert.
Somit wird die Kapazität des Verbrennungsmotorwärme-Ableitungskerns 2 auf 30 % geändert, während die Kapazität des Elektrisches-System-Wärme-Ableitungskerns 3 auf 70 % geändert wird, wenn der Verbrennungsmotorwärme-Ableitungskern 2 eine im Verhältnis geringere Wärmetauschmaßnahme als der Elektrisches-System-Wärme-Ableitungskern 3 benötigt.
Anschließend, wenn das aus der Steuereinrichtung 80 ausgegebene Ausgangssignal an das Aktormodul 20 übermittelt wird, dreht sich die damit verbundene Ausgangswelle 51 zusammen mit dem angetriebenen Elektromotor 30 (angenommen wird eine Richtung im Uhrzeigersinn), und entfernt sich der mit der Ausgangswelle 51 schraubverbundene Zuführblock 61 durch die Drehung der Ausgangswelle 51 von dem Elektromotor 30.
Die obengenannte Bewegung des Zuführblocks 61 bewegt den damit verbundenen Trennblock 62 in der gleichen Richtung, und die mit dem Trennblock 62 verbundene Trennplatte 70 wird durch die Bewegung des Trennblocks 62 in der gleichen Richtung wie der Trennblock 62 bewegt.
Der Trennblock 62 wird durch den Führungsschaft 52 bewegt, wobei diese miteinander keilverbunden sind, und wird gleichzeitig durch den Führungsblock 63 abgestützt, der mit dem Stützschaft 53 verbunden ist, wobei als Folge hiervon der Trennblock 62 stabiler bewegbar ist.
Die Trennplatte 70 wird durch einen offenen Abschnitt des Gehäuseblocks 40 hindurchbewegt, so dass die Trennplatte 70 ohne Behinderung bewegbar ist.
Hier wird eine Bewegungsposition der Trennplatte 70 in Abhängigkeit von der Bewegung der Trennplatte 70 als eine erste Bewegungsposition b von einer Anfangsposition a aus angenommen, und folglich wird angenommen, dass die Kapazität des Verbrennungsmotorwärme-Ableitungskerns 2 auf 30 % abgesenkt ist, während die Kapazität des Elektrisches-System-Wärme-Ableitungskerns 3 auf 70 % erhöht ist.
Das vorgenannte Bewegungsergebnis der Trennplatte 70 erfolgt in einem Raum innerhalb des Hohlraumgehäuses 11 des linken Sammelbehälters 10.
Somit bewegt sich die Trennplatte 70 in einen ersten variablen Abschnitt b-1 von einem Anfangsabschnitt a-1 aus, in dem der Verbrennungsmotorwärme-Ableitungskern 2 und der Elektrisches-System-Wärme-Ableitungskern 3 in dem Raum in dem Hohlraumgehäuse 11 miteinander verbunden sind.
Wenn sich die Trennplatte 70 aus einem Anfangsabschnitt a-1 in einen ersten variablen Abschnitt b-1 bewegt, wird der Raum, der von dem Verbrennungsmotorwärme-Ableitungskern 2 besetzt ist, in dem Raum in dem Hohlraumgehäuse 11 des linken Sammelbehälters 10 verkleinert, während der von dem Elektrisches-System-Wärme-Ableitungskern 3 besetzte Raum vergrößert wird.
Wenn das an dem linken Sammelbehälter 10 montierte Aktormodul 20 angetrieben wird, wird auch das an dem rechten Sammelbehälter 10-1 montierte Aktormodul 20 angetrieben.
Somit wird der Raum in dem Hohlraumgehäuse 11 durch Antreiben des Aktormoduls 20, das an dem linken Sammelbehälter 10 montiert ist, aus einem Anfangsabschnitt a-1 in einen ersten variablen Abschnitt b-1 bewegt, und wird gleichzeitig der Raum in dem Hohlraumgehäuse 11 durch Antreiben des an dem rechten Sammelbehälter 10-1 montierten Aktormoduls 20 aus einem Anfangsabschnitt a-1 in einen ersten variablen Abschnitt b-1 bewegt.
In diesem Fall wird das Aktormodul 20 des rechten Sammelbehälters 10 ähnlich wie das Aktormodul 20 des linken Sammelbehälters 10 betrieben, und der Vorgang wird durch die Steuerung der Steuereinrichtung 80 synchronisiert.
Wenn die Räume in dem linken Sammelbehälter 10 und dem rechten Sammelbehälter 10-1 wie oben beschrieben von einem Anfangsabschnitt a-1 in einen ersten variablen Abschnitt b-1 geändert werden, dann wird die Hochtemperatur-Kühlwassermenge aus dem Verbrennungsmotor, die durch den oberen Stutzen 12 des linken Sammelbehälters 10 hindurch eingeleitet wird, dem Verbrennungsmotorwärme-Ableitungskern 2 zugeführt, wobei sie in einem Maß wie der Unterschied zwischen dem Anfangsabschnitt a-1 und dem ersten variablen Abschnitt b-1 verringert ist.
Im Gegensatz dazu wird die Hochtemperatur-Kühlwassermenge aus dem elektrischen System, die durch den unteren Stutzen 13 hindurch eingeleitet wird, dem Elektrisches-System-Wärme-Ableitungskern 3 in dem Maße erhöht zugeführt, wie der Unterschied zwischen dem Anfangsabschnitt a-1 und dem ersten variablen Abschnitt b-1 ist.
Folglich ist die aus dem Verbrennungsmotorwärme-Ableitungskern 2 abgeleitete Menge an Niedrigtemperatur-Kühlwasser, die durch den oberen Stutzen 12 des rechten Sammelbehälters 10-1 hindurch abgeleitet wird, im Verhältnis zu einer durch den oberen Stutzen 12 des rechten Sammelbehälters 10-1 hindurch eingeleiteten Menge verringert, während die aus dem Elektrisches-System-Wärme-Ableitungskern 3 abgeleitete Menge an Niedrigtemperatur-Kühlwasser, die durch den unteren Stutzen 13 des rechten Sammelbehälters 10-1 hindurch abgeleitet wird, im Verhältnis zu einer durch den unteren Stutzen 13 des rechten Sammelbehälters 10-1 hindurch eingeleiteten Menge erhöht ist.
Aus diesem Grund kann sich die Wärmetauschleistung des Hochtemperaturwassers aus dem Verbrennungsmotor durch den Verbrennungsmotorwärme-Ableitungskern 2 verringern, wohingegen die Wärmetauschleistung des Hochtemperatur-Kühlwassers des elektrischen Systems durch den Elektrisches-System-Wärme-Ableitungskern 3 weiter erhöht ist.
Folglich ist es möglich, eine Wärmeregulierungssituation des elektrischen Systems, die konzentrierter als die Wärmeregulierungssituation des Verbrennungsmotors sein soll, optimal zu bewältigen.
Wenn dagegen der Verbrennungsmotorwärme-Ableitungskern 2 eine im Verhältnis stärkere Wärmetauschfunktion als der Elektrisches-System-Wärme-Ableitungskern 3 benötigt, dann steuert die Steuereinrichtung 80 das Aktormodul 20 derart, dass sich die Trennplatte 70 aus einer Anfangsposition a in eine zweite Bewegungsposition c bewegt.
Bei diesem Vorgang werden sämtliche Vorgänge umgekehrt ausgeführt, als wenn sich das Aktormodul 20 aus der Anfangsposition a in die erste Bewegungsposition b bewegt.
Aus 4 ist ersichtlich, dass eine Änderung der Gestaltung der Wärmetauschereinheit des Kerntyps mit variabler Kapazität einer vertikalen Anordnungsstruktur eines Verbrennungsmotorwärme-Ableitungskerns 2-1 und eines Elektrisches-System-Wärme-Ableitungskerns 3-1 folgt, die den Wärmetauscher 1 bilden.
Das bedeutet, dass ein oberer Sammelbehälter 100 an der Oberseite des Wärmetauschers 1 montiert ist, während ein unterer Sammelbehälter 100-1 an der Unterseite des Wärmetauschers 1 montiert ist. Selbst in diesem Fall ist das Paar von Aktormodulen 20, die durch die Steuereinrichtung 80 gesteuert werden, an dem oberen Sammelbehälter 100 bzw. dem unteren Sammelbehälter 100-1 montiert.
Im vorliegenden Fall ist der obere Sammelbehälter 100 lediglich eine andere Bezeichnung für den linken Sammelbehälter 10 mit der gleichen Ausführung, und ist der untere Sammelbehälter 100-1 lediglich eine andere Bezeichnung für den rechten Sammelbehälter 10-1 mit der gleichen Ausführung.
Bei dem Wärmetauscher 1, der einen Verbrennungsmotorwärme-Ableitungskern 2-1 und einen Elektrisches-System-Wärme-Ableitungskern 3-1 mit der oben beschriebenen vertikalen Anordnungsstruktur aufweist, können jedoch ebenfalls die gleiche Funktion und die gleiche Wirkung wie bei der obengenannten horizontalen Anordnungsstruktur implementiert werden.
Aus der 5 ist ersichtlich, dass, obwohl der Verbrennungsmotorwärme-Ableitungskern 2-1 und der Elektrisches-System-Wärme-Ableitungskern 3-1, die den Wärmetauscher 1 ausbilden, eine vertikale Anordnungsstruktur aufweisen, die Kühlfähigkeit von jedem der Kerne variierbar ist.
Aus diesem Grund wird selbst in diesem Fall die Trennplatte 70 durch das von der Steuereinrichtung 80 gesteuerte Aktormodul 20 bewegt, und folglich können die Anfangsabschnitte des oberen Sammelbehälters 100 und des unteren Sammelbehälters 100-1 in einen variablen Abschnitt geändert werden.
Die Betätigung führt zu einer Steuerung der Hochtemperatur-Kühlwassermenge, die dem Verbrennungsmotorwärme-Ableitungskern 2-1 und dem Elektrisches-System-Wärme-Ableitungskern 3-1 zugeführt wird, und es ist ersichtlich, dass hier die gleiche Funktion und die gleiche Wirkung wie bei dem Verbrennungsmotorwärme-Ableitungskern 2 und dem Elektrisches-System-Wärme-Ableitungskern 3 bereitgestellt werden, die die oben beschriebene horizontale Anordnungsstruktur aufweisen.
Wie oben beschrieben, weist die Wärmetauschereinheit des Kerntyps mit variabler Kapazität gemäß der beispielhaften Ausführungsform auf: einen Wärmetauscher 1, bei dem der Motorkühler und der Elektrisches-System-Kühler miteinander einstückig sind, und ein Aktormodul 20, das von der Steuereinrichtung 80 gesteuert wird, so dass die Räume des linken und des rechten Sammelbehälters 10 und 10-1, in die das Hochtemperatur-Kühlwasser eingeleitet wird und aus denen das einem Wärmetauschvorgang unterzogene Niedrigtemperatur-Kühlwasser abgeleitet wird, mittels der Trennplatte 70 variierbar sind.
Durch diese Ausführung ist ein zuerst zu kühlendes Ziel vorzugsweise zwischen dem Verbrennungsmotor und dem elektrischen System konzentrierbar, und ist insbesondere, da der Motorkühler und der Elektrisches-System-Kühler in einen Wärmetauscher 1 integriert sind, die Gestaltungsbeschränkung beseitigt und kann der Motorraum auf vorteilhaftere Weise implementiert werden, sogar was das Sicherstellen des Leichtkollisionsgrades (RCAR) betrifft.
Die vorangehende Beschreibung bestimmter beispielgebender Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurde zum Zweck der Erläuterung und Beschreibung dargestellt. Die beispielgebenden Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Prinzipien der Erfindung und ihre praktische Anwendung zu erläutern, um es so einem Fachmann auf dem Gebiet zu ermöglichen, verschiedene beispielgebende Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auszuführen.

Claims

Wärmetauschereinheit des Kerntyps mit variabler Kapazität aufweisend: einen Wärmetauscher (1), der Hochtemperatur-Kühlwasser, das sowohl aus einem Verbrennungsmotor als auch aus einem elektrischen System abgeleitet wird, einem Wärmetausch unterzieht und das Hochtemperatur-Kühlwasser in ein Niedrigtemperatur-Kühlwasser austauscht, und durch einen Kern (2, 3) konfiguriert ist, der das Niedrigtemperatur-Kühlwasser sowohl an den Verbrennungsmotor als auch an das elektrische System weiterleitet, einen Sammelbehälter (10, 10-1), in den das Hochtemperatur-Kühlwasser eingeleitet wird und anschließend an den Wärmetauscher (1) weitergeleitet wird, und in den das Niedrigtemperatur-Kühlwasser eingeleitet wird und anschließend an den Verbrennungsmotor und das elektrische System abgeleitet wird, wobei der Sammelbehälter (10, 10-1) einen Einleitungsraum und einen Ableitungsraum aufweist, und ein Aktormodul (20), das an dem Sammelbehälter (10, 10-1) montiert ist und von einer Steuereinrichtung (80) gesteuert wird, das den Einleitungsraum, durch den hindurch das Hochtemperatur-Kühlwasser in den Wärmetauscher (1) eingeleitet wird, und den Ableitungsraum, durch den hindurch das Niedrigtemperatur-Kühlwasser aus dem Wärmetauscher (1) abgeleitet wird, ändert, wobei die Änderung des Einleitungsraums mit der Änderung des Ableitungsraums verknüpft ist, wobei das Aktormodul (20) aufweist: einen Elektromotor (30), der Leistung erzeugt, einen Drehmechanismus (50), der in einen mit dem Elektromotor (30) verbundenen Gehäuseblock (40) eingebettet ist, und der sich durch den Elektromotor (30) dreht, einen bewegbaren Mechanismus (60), der gemäß einer Drehrichtung des Drehmechanismus (50) im Abstand von dem Elektromotor (30) oder nahe bei dem Elektromotor (30) ist, und eine Trennplatte (70), die an dem bewegbaren Mechanismus (60) befestigt ist und den Einleitungsraum und den Ableitungsraum ändert, während sie sich in einer Bewegungsrichtung des bewegbaren Mechanismus (60) bewegt, wobei ein Drehmeldersensor, der eine Bewegungsentfernung des bewegbaren Mechanismus (60) detektiert und das Detektionssignal an die Steuereinrichtung (80) übermittelt, in den Elektromotor (30) eingebettet ist, wobei der Drehmechanismus (50) aufweist: eine Ausgangswelle (51), die an dem Gehäuseblock (40) abgestützt ist und sich durch Aufnehmen von Drehkraft des Elektromotors (30) frei dreht, und einen Führungsschaft (52), der parallel zu der Ausgangswelle (51) angeordnet ist und an dem Gehäuseblock (40) befestigt ist, und wobei der bewegbare Mechanismus (60) aufweist: einen Zuführblock (61), der mit der Ausgangswelle (51) verbunden ist und entsprechend einer Drehrichtung der Ausgangswelle (51) eine Linearbewegung durchführt, um im Abstand von dem Elektromotor (30) oder nahe bei dem Elektromotor (30) zu sein, und einen Trennblock (62), der sich in einer Bewegungsrichtung des Zuführblocks (61) mitdreht, um die Trennplatte (70) zu bewegen.
Wärmetauschereinheit des Kerntyps mit variabler Kapazität gemäß Anspruch 1, wobei der Wärmetauscher aufweist: einen Verbrennungsmotorwärme-Ableitungskern (2) mit einem Abschnitt, in den das aus dem Verbrennungsmotor abgeleitete Hochtemperatur-Kühlwasser eingeleitet wird, um darin zu strömen, und anschließend abgeleitet wird, und einen Elektrisches-System-Wärme-Ableitungskern (3) mit einem Abschnitt, in den das aus dem elektrischen System abgeleitete Hochtemperatur-Kühlwasser eingeleitet wird, um darin zu strömen, und anschließend abgeleitet wird, wobei der Sammelbehälter (10, 10-1) aufweist: einen linken Sammelbehälter (10), der das sowohl aus dem Verbrennungsmotor als auch aus dem elektrischen System abgeleitete Hochtemperatur-Kühlwasser an den Verbrennungsmotorwärme-Ableitungskern (2) und den Elektrisches-System-Wärme-Ableitungskern (3) leitet, wobei der linke Sammelbehälter (10) durch ein erstes Aktormodul (20) in einen ersten Einleitungsraum und einen zweiten Einleitungsraum aufgeteilt ist, und einen rechten Sammelbehälter (10-1), der das aus dem Verbrennungsmotorwärme-Ableitungskern (2) und dem Elektrisches-System-Wärme-Ableitungskern (3) abgeleitete Niedrigtemperatur-Kühlwasser sowohl an den Verbrennungsmotor als auch an das elektrische System leitet, wobei der rechte Sammelbehälter (10-1) durch ein zweites Aktormodul (20) in einen ersten Ableitungsraum und einen zweiten Ableitungsraum aufgeteilt ist, und wobei das erste Aktormodul (20) den ersten und den zweiten Einleitungsraum ändert, wo das sowohl aus dem Verbrennungsmotor als auch aus dem elektrischen System abgeleitete Hochtemperatur-Kühlwasser jeweils in den linken Sammelbehälter eingeleitet wird, und wobei das zweite Aktormodul (20) den ersten und den zweiten Ableitungsraum ändert, wo das sowohl aus dem Verbrennungsmotorwärme-Ableitungskern (2) als auch aus dem Elektrisches-System-Wärme-Ableitungskern (3) abgeleitete Niedrigtemperatur-Kühlwasser jeweils abgeleitet wird.
Wärmetauschereinheit des Kerntyps mit variabler Kapazität gemäß Anspruch 2, wobei der Verbrennungsmotorwärme-Ableitungskern (2) und der Elektrisches-System-Wärme-Ableitungskern (3) eine Größe haben, um eine Gesamtgröße des Wärmetauschers (1) zu halbieren.
Wärmetauschereinheit des Kerntyps mit variabler Kapazität gemäß Anspruch 2, wobei der Verbrennungsmotorwärme-Ableitungskern (2) und der Elektrisches-System-Wärme-Ableitungskern (3) benachbart parallel zueinander angeordnet sind, so dass der Kühlwasserstrom darin horizontal ist, und der linke Sammelbehälter (10) und der rechte Sammelbehälter (10-1) sowohl mit dem linken als auch mit dem rechten Abschnitt des Verbrennungsmotorwärme-Ableitungskerns (2) bzw. des Elektrisches-System-Wärme-Ableitungskerns (3) verbunden sind.
Wärmetauschereinheit des Kerntyps mit variabler Kapazität gemäß Anspruch 4, wobei der Verbrennungsmotorwärme-Ableitungskern (2) und der Elektrisches-System-Wärme-Ableitungskern (3) eine Größe haben, um eine Gesamtgröße des Wärmetauschers (1) zu halbieren.
Wärmetauschereinheit des Kerntyps mit variabler Kapazität gemäß Anspruch 2, wobei der Verbrennungsmotorwärme-Ableitungskern (2) und der Elektrisches-System-Wärme-Ableitungskern (3) angeordnet sind, um vertikal miteinander überlappt zu sein, so dass der Kühlwasserstrom darin vertikal ist, und der linke Sammelbehälter (10) und der rechte Sammelbehälter (10-1) mit einem oberen Abschnitt und einem unteren Abschnitt des Verbrennungsmotorwärme-Ableitungskerns (2) bzw. des Elektrisches-System-Wärme-Ableitungskerns (3) verbunden sind.
Wärmetauschereinheit des Kerntyps mit variabler Kapazität gemäß Anspruch 6, wobei der Verbrennungsmotorwärme-Ableitungskern (2) und der Elektrisches-System-Wärme-Ableitungskern (3) eine Größe haben, um eine Gesamtgröße des Wärmetauschers (1) zu halbieren.
Wärmetauschereinheit des Kerntyps mit variabler Kapazität gemäß Anspruch 2, wobei das erste Aktormodul (20) aufweist: einen ersten Elektromotor (30), der Leistung erzeugt, einen ersten Drehmechanismus (60), der in einen mit dem Elektromotor (30) verbundenen Gehäuseblock (40) eingebettet ist, und der sich durch den ersten Elektromotor (30) dreht, einen ersten bewegbaren Mechanismus (60), der sich je nach einer Drehrichtung des ersten Drehmechanismus (50) im Abstand von dem ersten Elektromotor (30) oder in der Nähe des ersten Elektromotors (30) befindet, und eine erste Trennplatte (70), die an dem ersten bewegbaren Mechanismus (60) befestigt ist und zwischen dem ersten und dem zweiten Einleitungsraum des linken Sammelbehälters (10) angeordnet ist und in einer Bewegungsrichtung des ersten bewegbaren Mechanismus (60) bewegbar ist, wobei das zweite Aktormodul (20) aufweist: einen zweiten Elektromotor (30), der Leistung erzeugt, einen zweiten Drehmechanismus (50), der in einen mit dem zweiten Elektromotor (30) verbundenen Gehäuseblock (40) eingebettet ist, und der sich durch den zweiten Elektromotor (30) dreht, einen zweiten bewegbaren Mechanismus (60), der sich je nach einer Drehrichtung des zweiten Drehmechanismus (50) im Abstand von dem zweiten Elektromotor (30) oder in der Nähe des zweiten Elektromotors (30) befindet, und eine zweite Trennplatte (70), die an dem zweiten bewegbaren Mechanismus (60) befestigt ist und zwischen dem ersten und dem zweiten Ableitungsraum des rechten Sammelbehälters (10-1) angeordnet ist und in einer Bewegungsrichtung des zweiten bewegbaren Mechanismus (60) bewegbar ist, und wobei die erste Trennplatte (70) und die zweite Trennplatte (70) einander durch die Steuereinrichtung (80) zugeordnet sind.
Wärmetauschereinheit des Kerntyps mit variabler Kapazität gemäß Anspruch 1, wobei die Ausgangswelle (51) und der Zuführblock (61) miteinander schraubverbunden sind und der Führungsschaft (52) und der Trennblock (62) miteinander keilverbunden sind.
Wärmetauschereinheit des Kerntyps mit variabler Kapazität gemäß Anspruch 1, wobei der Zuführblock (61) und der Trennblock (62) miteinander in Eingriff sind.
Wärmetauschereinheit des Kerntyps mit variabler Kapazität gemäß Anspruch 1, wobei ein Stützschaft (53), der an dem Gehäuseblock (40) befestigt ist, ferner in dem Drehmechanismus (50) angeordnet ist, um parallel zu dem Führungsschaft (52) zu sein, und ferner ein Führungsblock (63), der die Bewegung des Trennblocks (62) führt, während er sich in der Bewegungsrichtung des Trennblocks (62) mitbewegt, in dem bewegbaren Mechanismus (60) vorgesehen ist.
Wärmetauschereinheit des Kerntyps mit variabler Kapazität gemäß Anspruch 11, wobei der Trennblock (62) und der Führungsblock (63) miteinander in Eingriff sind.
Wärmetauschereinheit des Kerntyps mit variabler Kapazität gemäß Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (80) ferner eine Steuerlogik aufweist, in der eine Kühlwassertemperatur des Verbrennungsmotors und eine Kühlwassertemperatur des elektrischen Systems berücksichtigt werden, und das Aktormodul (20) auf der Grundlage einer Differenz der Kühlwassertemperaturen gesteuert wird.
Wärmetauschereinheit des Kerntyps mit variabler Kapazität gemäß Anspruch 13, wobei die Steuerlogik eine Rückführregelung des Aktormoduls (20) mit einem Signal eines Drehmeldersensors implementiert, der in dem Aktormodul (20) vorgesehen ist.