DE102014015697B4

DE102014015697B4 - Kühlvorrichtung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102014015697B4
Application number: DE102014015697.4A
Authority: DE
Inventors: Thomas Fleischmann
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2014-10-22
Filing date: 2014-10-22
Publication date: 2020-07-09
Anticipated expiration: 2034-10-23
Also published as: DE102014015697A1

Abstract

Kühlvorrichtung eingerichtet für ein Kraftfahrzeug mit einem Kühler, der mit einem Kühlmittelvorlauf und einem Kühlmittelrücklauf für einen Kühlkreislauf versehen ist, wobei der Kühler (1) wenigstens zwei voneinander getrennte Kammern für einen Hauptkühlkreislauf (3) und für einen Zusatzkühlkreislauf (4) aufweist, die jeweils getrennt voneinander mit einem Kühlmittelvorlaufanschluss (5,6) und einem Kühlmittelrücklaufanschluss (14,15) versehen sind, und dass der Kühler (1) in einzelne Kammern aufgeteilt ist, wobei eine Haupttrennwand (2) den Hauptkühlkreislauf (3) von dem Zusatzkühlkreislauf (4) vollständig trennt, dass der Hauptkühlkreislauf (3) und der Zusatzkühlkreislauf (4) derart in dem Kühler (1) angeordnet sind, dass sich jeweils ein U-Flow ergibt, dass die Kühlmittelvorlaufanschlüsse (5,6) und die Kühlmittelrücklaufanschlüsse (14,15) nebeneinander auf einer Seite des Kühlers (1) angeordnet sind, dass Sammelkästen (3a,7) für den Vorlauf und Sammelkästen (12,13) für den Rücklauf von den Kühlmitteln der beiden Kühlkreisläufe beidseitig der Haupttrennwand (2) im Gleichstrom durchströmt sind, und dass der Kühlmittelvorlaufanschluss (5) und der Kühlmittelrücklaufanschluss (14) des Hauptkühlkreislaufs (3) durch die dem Zusatzkühlkreislauf (4) zugeordneten Sammelkästen (7,13) hindurchgeführt sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Kühler, der mit einem Kühlmittelvorlauf und einem Kühlmittelrücklauf für einen Kühlkreislauf versehen ist.
Kühlkreisläufe in Kraftfahrzeugen zur Motorkühlung, zumeist mit Wasser als Kühlmittel, sind allgemein bekannt. Neben einer Motorkühlung durch den Kühler sind auch Zusatzkühler für weitere Kühlkreisläufe bekannt. Dies betrifft insbesondere Niedertemperaturkühler, um zum Beispiel das Getriebeöl oder den Sprit bei Hochleistungsfahrzeugen zu kühlen.
Der Einbau eines Zusatzkühlers erschwert jedoch die Gesamtmontage, benötigt einen entsprechenden zusätzlichen Bauraum und ist kostenaufwändig.
Eine gattungsgemäße Kühlvorrichtung ist aus der WO 02/48516 A1 bekannt. Hierbei weist der Kühler einen Hochtemperaturwärmetauscher und einen Niedertemperaturwärmetauscher auf, die von dem Kühlmittel nacheinander durchströmt werden. Die dort beschriebene Anordnung ermöglicht allerdings keine unabhängige Kühlung des Verbrennungsmotors einerseits und des Getriebes oder anderer Bauteile des Kraftfahrzeugs andererseits.
Aus der DE 103 28 458 A1 ist ein Niedrigtemperatur-Kühler zur Kühlung mehrerer Bauteile bekannt. Es wird dort ein Kühler vorgeschlagen, wobei der Kühlkörper mittels Trennwänden unterteilt ist, welche derart verbunden sind, dass separate Kühlleistungen realisierbar sind.
Aus der DE 698 13 328 T2 ist ein integrierter Wärmetauscher bekannt. Der Wärmetauscher umfasst einen Kühler, der einen Kern hat. Der Wärmetauscher enthält hierbei erste Unterteilungen, die das Innere eines Paares von Kondensatorbehältern aufteilt.
Aus der DE 11 2006 001 300 T5 ist ein Multifluid-Wärmetauscher bekannt, der eeine Vielzahl von Wäremetauschmodulen, die jeweils eine erste Fluiddurchführung, eine zweite Fluiddurchführung und eine dritte Fuiddurchführung enthalten, aufweist.
Aus der DE 10 2010 008 278 A1 ist ein Kraftfahrzeugkühler bekannt, wobei der Kühler einen Zulauf und einen Ablauf für Kühlflüssigkeit sowie mehrere von Kühlflüssigkeit durchströmte Rohre sowie von Außenluft durchströmte Kühllamellen oder Kühlrippen aufweist.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kühlvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Hauptkühlkreislauf und einem Zusatzkühlkreislauf zu schaffen, die sich einfach montieren lässt und die keinen besonders großen zusätzlichen Bauraum benötigt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
Anstelle von zwei getrennten Kühlern ist nunmehr ein gemeinsamer Kühler für einen Hauptkühlkreislauf und für einen Zusatzkühlkreislauf, zum Beispiel einen Niedertemperaturkreislauf, vorgesehen. Hierzu sind entsprechend zwei voneinander getrennte Kammern vorhanden, die jeweils mit getrennten Kühlmittelvorlauf- und mit Kühlmittelrücklaufanschlüssen versehen sind. Auf diese Weise können erfindungsgemäß alle Anschlüsse gemeinsam in einem Gehäuse, vorzugsweise nahe nebeneinander angeordnet werden, was die Montage und die Verbindung des Kühlers mit anderen Bauteilen deutlich erleichtert. Diese Bauart führt damit auch zu Kosteneinsparungen.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass für den nunmehr nur einen Kühler eine deutlich reduzierte Dicke gegenüber zwei voneinander getrennten Kühlern vorhanden ist. Darüber hinaus ist nur eine Halterung erforderlich.
Erfindungsgemäß können die nunmehr in einem gemeinsamen Kühler integrierten Kühlkreisläufe problemlos auch mit unterschiedlichen Temperaturdeltas betrieben werden.
Der Aufbau für die Kühlvorrichtung mit dem erfindungsgemäßen gemeinsamen Kühler kann in einfacher Weise in vier Kammern erfolgen, wobei eine Haupttrennwand den Hauptkühlkreislauf von dem Zusatzkühlkreislauf vollständig trennt, während Zusatztrennwände jeweils die Kühlmittelvorläufe und die Kühlmittelrückläufe voneinander trennen.
Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung prinzipmäßig anhand der Zeichnung beschrieben, aus dem weitere erfindungsgemäße Merkmale hervorgehen.
Es zeigt:

1 einen horizontalen Schnitt durch den oberen Bereich der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung mit oberen Sammelkästen (U-Flow);
2 einen horizontalen Schnitt durch die Mitte eines nicht zur Erfindung gehörigen Kühlers mit Kühlrippen;
3 einen horizontalen Schnitt durch den unteren Bereich einer nicht zur Erfindung gehörenden Kühlvorrichtung, mit unteren Sammelkästen;
4 und 5 prinzipmäßige Schnitte entsprechend 1 und 3 mit einem nicht zur Erfindung gehörenden I-Flow der Kühlkreisläufe;
6 und 7 Schnitte entsprechend 1, 3 und 4, 5 mit einer nicht zur Erfindung gehörenden Kombination zwischen U-Flow und I-Flow für die Kühlkreisläufe.

Die Kühlvorrichtung mit einem Kühler 1 ist grundsätzlich von bekannter Bauart, weshalb nachfolgend nur auf die für die Erfindung wesentlichen Teile näher eingegangen wird.
Der Kühler 1 beinhaltet zwei durch eine Haupttrennwand 2 voneinander getrennte Kühlkreisläufe, nämlich einen Hauptkühlkreislauf 3 und einen Niedertemperaturkühlkreislauf 4 als Zusatzkreislauf. Über einen Kühlmittelvorlaufanschluss 5 gelangt das zu kühlende Wasser in einen Sammelkasten 3a für den Vorlauf des Hauptwasserkreislaufs 3 im oberen Bereich des Kühlers 1. Das Kühlwasser für den Niedertemperaturkühlkreislauf 4 gelangt über einen Kühlmittelvorlaufanschluss 6 ebenfalls im oberen Bereich des Kühlers 1 in einen Sammelkasten 7 für den Niedertemperaturkühlkreislauf 4.
Der Kühler 1 wird sowohl vom Hauptkühlkreislauf 3 als auch vom Niedertemperaturkühlkreislauf 4 erfindungsgemäß in einem sogenannten U-Flow durchströmt. Dies bedeutet, das zu kühlende Wasser gelangt oben jeweils in den Sammelkasten 3a bzw. 7 und strömt von da aus durch den Kühler 1 in einer Vielzahl von Kühlrippen oder Kühlrohren 8 durch einen sogenannten „Header“ 9 nach unten, wobei dann im unteren Bereich des Kühlers 1 in einem Sammelkasten 10 für den Hauptkühlkreislauf 3 und in einem Sammelkasten 11 für den Niedertemperaturkühlkreislauf 4 eine Änderung der Flussrichtung von senkrecht nach unten in Querrichtung (siehe Pfeile in 3) erfolgt und das zu kühlende Wasser anschließend wieder nach oben durch den Kühler 1 in Kühlrohren 8 strömt. Die Kühlrohre 8 münden jeweils entsprechend in einen weiteren oberen Sammelkasten 12 für den Hauptkühlkreislauf 3 und in einen Sammelkasten 13 für den Niedertemperaturkühlkreislauf 4. Von dem Sammelkasten 12 aus strömt das gekühlte Wasser über einen Rücklaufanschluss 14 und von dem Sammelkasten 13 in gleicher Weise über einen Rücklaufanschluss 15 im Kreislauf zurück.
Zwischen den Sammelkästen 7 und 13 ist eine Zwischenwand 16a und zwischen den Sammelkästen 6 und 12 ist eine Zwischenwand 16b angeordnet, um die Einlaufbereiche jeweils von den Auslaufbereichen zu trennen.
Wie aus 1 ersichtlich, befinden sich jeweils neben den Kühlmittelvorlaufanschlüssen 5 und 6 im oberen Bereich des Kühlers 1 auf der gleichen Seite entsprechend der Kühlmittelrücklaufanschluss 14 für den Hauptwasserkühlkreislauf 3 und der Kühlmittelrücklaufanschluss 15 für den Niedertemperaturkühlkreislauf 4.
Wie aus den Figuren ersichtlich, sind die beiden Kühlkreisläufe 3 und 4 neben bzw. hintereinander in einem gemeinsamen Gehäuse für den Kühler 1 angeordnet. Die jeweilige Größe bzw. das Volumen der Kühlkreisläufe kann entsprechend beliebig den gestellten Anforderungen angepasst sein.
Anstelle einer Durchströmung des Kühlers 1 in einem U-Flow ist auch eine Durchströmung in einem nicht zur Erfindung gehörenden I-Flow möglich; das heißt, eine Durchströmung mit jeweils einem Zulauf im oberen und jeweils einem Rücklauf im unteren Bereich.
In den 4 und 5 ist eine Durchströmung in einen nicht zur Erfindung gehörenden I-Flow dargestellt.
Wie ersichtlich erstrecken sich die Sammelkästen 3a und 7 für den Zulauf jeweils über die gesamte Breite des Kühlers 1. Entsprechendes gilt für die unteren Sammelkästen 12 und 13, von denen jeweils die Kühlmittelrücklaufanschlüsse 14 und 15 abzweigen.
In den 6 und 7 ist eine nicht zur Erfindung gehörende Kombination zwischen einem U-Flow und einem I-Flow dargestellt. Dabei durchströmt das Kühlwasser für den Hauptkühlkreislauf 3 den Kühler 1 in eine I-Flow mit einem Kühlmittelvorlaufanschluss 5 im oberen Bereich und einem Kühlmittelrücklaufanschluss 14 im unteren Bereich des Kühlers 1. Der Niedertemperaturkreislauf 4 wird in einem U-Flow entsprechend den 1, 2 und 3 durchströmt mit einem Sammelkasten 7 im oberen Bereich und einem zugehörigen Kühlmittelvorlaufanschluss 6, einem unteren Sammelkasten 11 und einem oberen Sammelkasten 13 nebst dazugehörigen Kühlmittelrücklaufanschlüssen 15, wobei in diesem Fall zwischen den beiden oberen Sammelkästen 7 und 13 die Trennwand 16a angeordnet ist. Selbstverständlich sind auch Kühlkreisläufe möglich, wobei der Hauptkühlkreislauf 3 in einem U-Flow und der Niedertemperaturkreislauf 4 in einem I-Flow durchströmt wird.
Wie aus den Figuren ersichtlich ist, befinden sich auf der den Kühlmittelvorlaufanschlüssen 5 ,6 und den Kühlmittelrücklaufanschlüssen 14, 15 gegenüberliegenden Seite des Kühlers 1 Halterungen 17 zur Befestigung des Kühlers 1 im Kraftfahrzeug. Derartige Halterungen 17 sind allgemein bekannt, weshalb an dieser Stelle nicht näher darauf eingegangen wird.
Anstelle einer Anordnung der beiden getrennten Kühlkreisläufe in Fahrtrichtung hintereinander, können diese im Bedarfsfall auch nebeneinander angeordnet sein, wobei die Trennwand 2 in diesen Fall zwischen den Kreisläufen in Fahrzeuglängsrichtung verläuft.

Claims

Kühlvorrichtung eingerichtet für ein Kraftfahrzeug mit einem Kühler, der mit einem Kühlmittelvorlauf und einem Kühlmittelrücklauf für einen Kühlkreislauf versehen ist, wobei der Kühler (1) wenigstens zwei voneinander getrennte Kammern für einen Hauptkühlkreislauf (3) und für einen Zusatzkühlkreislauf (4) aufweist, die jeweils getrennt voneinander mit einem Kühlmittelvorlaufanschluss (5,6) und einem Kühlmittelrücklaufanschluss (14,15) versehen sind, und dass der Kühler (1) in einzelne Kammern aufgeteilt ist, wobei eine Haupttrennwand (2) den Hauptkühlkreislauf (3) von dem Zusatzkühlkreislauf (4) vollständig trennt, dass der Hauptkühlkreislauf (3) und der Zusatzkühlkreislauf (4) derart in dem Kühler (1) angeordnet sind, dass sich jeweils ein U-Flow ergibt, dass die Kühlmittelvorlaufanschlüsse (5,6) und die Kühlmittelrücklaufanschlüsse (14,15) nebeneinander auf einer Seite des Kühlers (1) angeordnet sind, dass Sammelkästen (3a,7) für den Vorlauf und Sammelkästen (12,13) für den Rücklauf von den Kühlmitteln der beiden Kühlkreisläufe beidseitig der Haupttrennwand (2) im Gleichstrom durchströmt sind, und dass der Kühlmittelvorlaufanschluss (5) und der Kühlmittelrücklaufanschluss (14) des Hauptkühlkreislaufs (3) durch die dem Zusatzkühlkreislauf (4) zugeordneten Sammelkästen (7,13) hindurchgeführt sind.
Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzkreislauf (4) als Niedertemperaturkühlkreislauf ausgebildet ist.
Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelvorlaufanschlüsse (5,6) und die Kühlmittelrücklaufanschlüsse (14,15) im oberen Bereich des Kühlers (1) angeordnet sind.
Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Sammelkästen (3a,7) für den Vorlauf von Sammelkästen (12,13) für den Rücklauf jeweils durch Zwischenwände (16a, 16b) voneinander getrennt sind.
Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf der von der Seite mit den Kühlmittelvorlauf- (5,6) und dem Kühlmittelrücklaufanschlüssen (14,15) abgewandten Seite Halterungen (17) zur Befestigung an dem Kraftfahrzeug angeordnet sind.