DE102018212242A1

DE102018212242A1 - Flüssigkeitskühler, Verfahren zum Herstellen eines Flüssigkeitskühlers und Getriebe

Info

Publication number: DE102018212242A1
Application number: DE102018212242.3A
Authority: DE
Inventors: Klaus Öfner; Thilo Heinlein
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2018-07-24
Filing date: 2018-07-24
Publication date: 2020-01-30

Abstract

Flüssigkeitskühler (10), mit einem Strömungsführungskanal (11) für Kühlflüssigkeit, welcher einen Innendurchmesser aufweist, mit einem in dem Strömungsführungskanal (11) positionierten Spiralkörper (12), welcher einen Außendurchmesser aufweist, wobei der Innendurchmesser des Strömungsführungskanals (11) und der Außendurchmesser des Spiralkörpers (12) derart bemessen sind, dass der Spiralkörper (12) mit Vorspannung am Strömungsführungskanal (11) anliegt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitskühler. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Flüssigkeitskühlers und ein Getriebe mit einem Flüssigkeitskühler.
Getriebe verfügen über eine Vielzahl von zu kühlenden Baugruppen. Getriebe von Hybridfahrzeugen oder Elektrofahrzeugen verfügen zum Beispiel über eine elektrische Maschine, die gekühlt werden muss. Zur Kühlung von zu kühlenden Baugruppen wird eine Kühlflüssigkeit durch einen Strömungsführungskanal für Kühlflüssigkeit, der von einem Rohr bereitgestellt sein kann, geleitet. Über den Kontakt der Kühlflüssigkeit mit einer Innenkontur des Strömungsführungskanals kann Wärme in die Kühlflüssigkeit übertragen und so von der zu kühlenden Baugruppe abgeführt werden. Die hierbei erzielbare Kühlleistung ist jedoch eingeschränkt.
Aus der DE 197 47 321 A1 ist es bekannt, bei einem Flüssigkeitskühler, der ein von Kühlflüssigkeit durchströmtes Rohr aufweist, in dem Rohr eine Spirale verdrehsicher zu platzieren. Die Spirale besitzt dabei einen Außendurchmesser, der gleich dem lichten Maß des Rohrs ist. Die Spirale liegt dann an einer Innenwand des Rohrs eng an.
Es besteht Bedarf daran, die Kühlleistung eines Flüssigkeitskühlers weiter zu verbessern. Ebenso besteht Bedarf an einem Getriebe mit einem solchen Flüssigkeitskühler sowie an einem Verfahren, mithilfe dessen der Flüssigkeitskühler einfach hergestellt werden kann.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen neuartigen einen Flüssigkeitskühler, ein Verfahren zum Herstellen des Flüssigkeitskühlers und Getriebe mit einem solchen Flüssigkeitskühler zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch einen Flüssigkeitskühler gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß sind der Innendurchmesser des Strömungsführungskanals und der Außendurchmesser des Spiralkörpers derart bemessen, dass der Spiralkörper mit Vorspannung am Strömungsführungskanal anliegt.
Beim erfindungsgemäßen Flüssigkeitskühler sind die Durchmesser von Strömungsführungskanal und Spiralkörper, also der Innendurchmesser des Strömungsführungskanals und der Außendurchmesser des Spiralkörpers so bemessen, dass der Spiralkörper, nämlich eine Außenkontur desselben, mit Vorspannung am Strömungsführungskanal, nämlich einer Innenkontur desselben, anliegt. Dies ist von Vorteil, um den Spiralkörper sicher im Strömungsführungskanal zu platzieren und darüber hinaus einen optimalen Wärmeübergang vom Strömungsführungskanal in den Spiralkörper und so letztendlich in die Kühlflüssigkeit zu gewährleisten.
Der Strömungsführungskanal kann beispielsweise als Rohr oder als Bohrung ausgebildet sein. Die Bohrung kann beispielsweise mittels verschiedener Gießverfahren hergestellt werden. So kann die Bohrung beispielsweise als fertig gegossene Bohrung oder als vorgegossene und anschließend mechanisch bearbeitete Bohrung ausgebildet sein.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind der Innendurchmesser des Strömungsführungskanals und der Außendurchmesser des Spiralkörpers derart bemessen, dass der Spiralkörper mit Presspassung oder Übermaßpassung am Strömungsführungskanal anliegt. Dies ist für einen besonders guten Wärmeübergang vom Strömungsführungskanal auf den Spiralkörper bevorzugt.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind der Strömungsführungskanal und der Spiralkörper aus unterschiedlichen Werkstoffen gefertigt, wobei der Werkstoff des Spiralkörpers eine höhere Wärmeleitfähigkeit aufweist als der Werkstoff des Strömungsführungskanals. Auch hierdurch kann der Wärmeübergang vom Strömungsführungskanal in den Spiralkörper und letztendlich vom Spiralkörper in die Kühlflüssigkeit weiter verbessert werden.
Das erfindungsgemäße Getriebe ist in Anspruch 5 definiert.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen des erfindungsgemäßen Flüssigkeitskühlers ist in Anspruch 6 definiert und umfasst zumindest die folgenden Schritten:

Bereitstellen eines Strömungsführungskanals, welcher einen Innendurchmesser aufweist.

Bereitstellen eines Spiralkörpers, welcher einen Außendurchmesser aufweist, der größer als der Innendurchmesser des Strömungsführungskanals ist.
Anordnen eines Schrumpfschlauchs auf dem Spiralkörper, wodurch der Spiralkörper in Radialrichtung gestaucht oder zusammengedrückt wird.
Einführen des über den Schrumpfschlauch in Radialrichtung gestauchten oder zusammengedrückten Spiralkörpers in den Strömungsführungskanal.
Entfernen des Schrumpfschlauchs von dem Spiralkörper, wodurch die Stauchung oder das Zusammendrücken des Spiralkörpers rückgängig gemacht wird, sodass der Spiralkörper mit Vorspannung am Strömungsführungskanal anliegt.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der erfindungsgemäße Flüssigkeitskühler einfach hergestellt werden.
Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

1 eine schematische Ansicht eines Flüssigkeitskühlers.

1 zeigt eine stark schematisierte Ansicht eines erfindungsgemäßen Flüssigkeitskühlers 10. Der Flüssigkeitskühler 10 verfügt über einen Strömungsführungskanal 11, der im gezeigten Ausführungsbespiel von einem Rohr 11, welches über eine definierte Wandstärke verfügt und vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff besteht, bereitgestellt ist. Das Rohr bzw. der Strömungsführungskanal 11 verfügt über eine Innenkontur, die durch einen Innendurchmesser definiert ist, wobei das Rohr bzw. der Strömungsführungskanal 11 von Kühlflüssigkeit durchströmt werden kann.
Der Flüssigkeitskühler 10 verfügt weiterhin über einen Spiralkörper 12 mit einer Vielzahl von Windungen 13. Auch der Spiralkörper 12 ist vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff gefertigt. Der Spiralkörper 12 verfügt über einen definierten Außendurchmesser.
Beim erfindungsgemäßen Flüssigkeitskühler 10 sind der Innendurchmesser des Rohrs bzw. des Strömungsführungskanals 11 und der Außendurchmesser des Spiralkörpers 12 derart bemessen, dass der Spiralkörper 12, nämlich eine Außenkontur desselben, mit Vorspannung am Rohr bzw. des Strömungsführungskanal 11, nämlich an einer Innenkontur des Rohrs bzw. des Strömungsführungskanals 11, anliegt, und zwar mit Presspassung oder Übermaßpassung. In diesem Fall wird dann der Spiralkörper 12 nicht nur sicher im Rohr bzw. Strömungsführungskanal 11 aufgenommen und gehalten, vielmehr wird auch ein optimaler Wärmeübergang vom Rohr bzw. Strömungsführungskanal 11 auf den Spiralkörper 12 und so letztendlich auf die Kühlflüssigkeit erzielt. Kühlflüssigkeit kann nicht am Spiralkörper 12 vorbeiströmen, sondern muss den Spiralkörper 12 passieren.
Vorzugsweise sind das Rohr bzw. der Strömungsführungskanal 11 und der Spiralkörper 12 aus unterschiedlichen metallischen Werkstoffen gefertigt, wobei der Werkstoff des Spiralkörpers 12 eine höhere Wärmeleitfähigkeit aufweist als der Werkstoff des Rohrs bzw. Strömungsführungskanals 11. Auch dies ist für einen optimalen Wärmeübergang vom Rohr bzw. Strömungsführungskanal 11 auf den Spiralkörper 12 und damit letztendlich auf die über den Spiralkörper 12 strömende Kühlflüssigkeit von Bedeutung.
Der erfindungsgemäße Flüssigkeitskühler 10 ist vorzugsweise von Kühlwasser durchströmt. Der erfindungsgemäße Flüssigkeitskühler 10 kommt vorzugsweise in einem Getriebe eines Kraftfahrzeugs zur Kühlung von Baugruppen des Getriebes zum Einsatz. Insbesondere kommt der Flüssigkeitskühler 10 in einem Getriebe mit einer elektrischen Maschine zum Einsatz, wobei dann der Flüssigkeitskühler 10 der Kühlung der elektrischen Maschine des Getriebes dient.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Herstellen des erfindungsgemäßen Flüssigkeitskühlers 10.
Zur Herstellung des Flüssigkeitskühlers 10 wird zunächst ein Rohr bzw. Strömungsführungskanal 11 bereitgestellt, vorzugsweise ein metallisches Rohr, welches einen definierten Innendurchmesser aufweist.
Ebenso wird der Spiralkörper 12 bereitgestellt, vorzugsweise ein metallischer Spiralkörper, der mehrere Windungen 13 und einen definierten Außendurchmesser aufweist. Der Außendurchmesser des Spiralkörpers 12 ist größer als der Innendurchmesser des Rohrs bzw. Strömungsführungskanals 11.
Nachfolgend wird ein Schrumpfschlauch aus einem typischerweise wärmerückstellbaren Material auf dem Spiralkörper 12 angeordnet, wobei beim Zusammenschrumpfen des Schrumpfschlauchs der Spiralkörper 12 in Radialrichtung gestaucht und zusammengedrückt wird, nämlich unter Verringerung des Außendurchmessers desselben.
Der über den Schrumpfschlauch in Radialrichtung gestauchte oder zusammengedrückte Spiralkörper 12 wird in das Rohr bzw. den Strömungsführungskanal 11 eingeführt und im Rohr bzw. Strömungsführungskanal 11 platziert. Anschließend wird der Schrumpfschlauch vom Spiralkörper 12 entfernt, wodurch die Stauchung oder das Zusammendrücken des Spiralkörpers u12 nd damit die Verringerung des Außendurchmessers desselben rückgängig gemacht wird, sodass dann der Spiralkörper 12 mit Vorspannung am Rohr bzw. Strömungsführungskanal 11 anliegt, und zwar mit Presspassung oder Übermaßpassung. Es sei darauf hingewiesen, dass Presspassung und Übermaßpassung synonyme Begriffe sind.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der Spiralkörper 12 dadurch bereitgestellt, dass ein Draht durch Rollen zu einem Spiralkörper umgeformt wird.
Nach einer ersten vorteilhaften Variante der Erfindung wird auf den Spiralkörper 12, dessen Außendurchmesser größer ist als der Innendurchmesser des Rohrs bzw. Strömungsführungskanals 11, ein Schrumpfschlauch aus einem von einer Kühlflüssigkeit löslichen Werkstoff aufgebracht. Ein solcher Schrumpfschlauch kann nach dem Einführen des über den Schrumpfschlauch in Radialrichtung gestauchten Spiralkörpers 12 in das Rohr bzw. den Strömungsführungskanal 11 dadurch vom Spiralkörper 12 entfernt werden, dass Kühlflüssigkeit durch das Rohr bzw. den Strömungsführungskanal 11 geführt wird, in welchem der über den Schrumpfschlauch in seinem Außendurchmesser reduzierte Spiralkörper 12 eingesetzt ist. Durch Auflösen des Schlauchs wird dann die Reduzierung des Außendurchmessers des Spiralkörpers 12 aufgehoben, sodass derselbe dann mit Vorspannung am Rohr bzw. Strömungsführungskanal 11 anliegt.
Alternativ ist es möglich, auf den Spiralkörper 12 einen Schrumpfschlauch aus einem zugfesten Werkstoff aufzubringen. Nach dem Einführen des über den Schrumpfschlauch in Radialrichtung gestauchten Spiralkörpers 12 in das Rohr bzw. den Strömungsführungskanal 11 kann dann der Schrumpfschlauch dadurch vom Spiralkörper 12 entfernt werden, dass der Spiralkörper 12 an einem ersten Ende festgehalten wird, und dass ausgehend von einem gegenüberliegenden zweiten Ende der Schrumpfschlauch vom Spiralkörper 12 abgezogen wird. Durch das Abziehen des Schrumpfschlauchs vom Spiralkörper wird die Außendurchmesserverringerung am Spiralkörper 12 wieder aufgehoben und letztendlich liegt dann der Spiralkörper 12 mit Vorspannung am Rohr bzw. Strömungsführungskanal 11 an.
Mit der Erfindung ist eine besonders effektive Kühlung möglich. Kühlflüssigkeit muss über die Windungen 13 des Spiralkörpers 12 strömen. Der Spiralkörper 12 ist sicher im Rohr bzw. Strömungsführungskanal 11 aufgenommen. Durch die Vorspannung, mit welcher der Spiralkörper 12 am Rohr bzw. Strömungsführungskanal 11 anliegt, ist darüber hinaus auch ein optimaler Wärmeübergang auf den Spiralkörper 12 und letztendlich die Kühlflüssigkeit möglich. Der Kühler kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren einfach hergestellt werden. Insbesondere dient der Flüssigkeitskühler der Kühlung einer elektrischen Maschine in einem Getriebe eines Kraftfahrzeugs.
Bezugszeichenliste

10: Flüssigkeitskühler
11: Strömungsführungskanal / Rohr
12: Spiralkörper
13: Windung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19747321 A1 [0003]

Claims

Flüssigkeitskühler (10), mit einem Strömungsführungskanal (11) für Kühlflüssigkeit, welcher einen Innendurchmesser aufweist, mit einem in dem Strömungsführungskanal (11) positionierten Spiralkörper (12), welcher einen Außendurchmesser aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser des Strömungsführungskanals (11) und der Außendurchmesser des Spiralkörpers (12) derart bemessen sind, dass der Spiralkörper (12) mit Vorspannung am Strömungsführungskanal (11) anliegt.
Flüssigkeitskühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser des Strömungsführungskanals (11) und der Außendurchmesser des Spiralkörpers (12) derart bemessen sind, dass eine Außenkontur des Spiralkörpers (12) mit Vorspannung an einer Innenkontur des Strömungsführungskanals (11) anliegt.
Flüssigkeitskühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser des Strömungsführungskanals (11) und der Außendurchmesser des Spiralkörpers (12) derart bemessen sind, dass der Spiralkörper (12) mit Presspassung oder Übermaßpassung am Strömungsführungskanal (11) anliegt.
Flüssigkeitskühler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsführungskanal (11) und der Spiralkörper (12) aus unterschiedlichen Werkstoffen gefertigt sind, wobei der Werkstoff des Spiralkörpers (12) eine höhere Wärmeleitfähigkeit aufweist als der Werkstoff des Strömungsführungskanals (11).
Getriebe eines Kraftfahrzeugs, mit mindestens einer zu kühlenden Baugruppe, insbesondere einer zu kühlenden elektrischen Maschine, und mit einer Kühleinrichtung zur Kühlung der jeweiligen zu kühlenden Baugruppe, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung ein Flüssigkeitskühler (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 ist.
Verfahren zum Herstellen eines Flüssigkeitskühlers (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit folgenden Schritten: Bereitstellen eines Strömungsführungskanals (11) für Kühlflüssigkeit, welcher einen Innendurchmesser aufweist, Bereitstellen eines Spiralkörpers (12), welcher einen Außendurchmesser aufweist, der größer als der Innendurchmesser des Strömungsführungskanals (11) ist, Anordnen eines Schrumpfschlauchs auf dem Spiralkörper (12), wodurch der Spiralkörper (12) in Radialrichtung gestaucht oder zusammengedrückt wird, Einführen des über den Schrumpfschlauch in Radialrichtung gestauchten oder zusammengedrückten Spiralkörpers (12) in den Strömungsführungskanal (11), Entfernen des Schrumpfschlauchs von dem Spiralkörper (12), wodurch die Stauchung oder das Zusammendrücken des Spiralkörpers (12) rückgängig gemacht wird, sodass der Spiralkörper (12) mit Vorspannung am Strömungsführungskanal (11) anliegt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Spiralkörper (12) ein Schrumpfschlauch aus einem von einer Kühlflüssigkeit löslichen Werkstoff aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schrumpfschlauch dadurch entfernt wird, dass Kühlflüssigkeit durch den Strömungsführungskanal (11) geleitet wird, in welchem der über den Schrumpfschlauch in Radialrichtung gestauchte oder zusammengedrückte Spiralkörper (12) eingesetzt ist.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Spiralkörper (12) ein Schrumpfschlauch aus einem zugfesten Werkstoff aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schrumpfschlauch dadurch entfernt wird, dass der Spiralkörper (12) an einem ersten Ende festgehalten wird, und dass an einem gegenüberliegenden zweiten Ende der Schrumpfschlauch vom Spiralkörper (12) angezogen wird.