DE102019121651B4 - Kühleinrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie Verfahren zur Herstellung einer Kühleinrichtung - Google Patents
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Abstract
Es wird eine Kühleinrichtung für ein Fluid eines Fluidkreislaufes in einem Kraftfahrzeug vorgeschlagen, wobei die Kühleinrichtung eine Gehäuseanordnung (4) aufweist, die zumindest ein Kühlmittelrohr (6) und eine dieses Kühlmittelrohr (6) helixförmig umgebende Fluidkanalanordnung (8) mit mindestens einem Zuführ- und mindestens einem Abführorgan (10, 12) aufweist, wobei die Gehäuseanordnung (4) einstückig ausgeführt ist. Die Fluidkanalanordnung (8) weist mehrere Fluidkanäle (24, 26, 28, 30, 32, 36, 38, 40, 42) auf, die jeweils von dem Zuführorgan (10) abzweigen bzw. in das Abführorgan (12) münden. Das Kühlmittelrohr (6) weist in Längsrichtung verlaufende Rippenorgane (34) auf.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung für ein Fluid eines Fluidkreislaufes in einem Kraftfahrzeug mit einer Gehäuseanordnung, die zumindest ein Kühlmittelrohr und eine dieses Kühlmittelrohr helixförmig umgebende Fluidkanalanordnung mit mindestens einem Zuführ- und mindestens einem Abführorgan aufweist, wobei die Gehäuseanordnung einstückig ausgeführt ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Kühleinrichtung.
- Derartige Kühleinrichtungen sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Sie dienen dazu ein Fluid in einem Fluidkreislauf dadurch zu kühlen, dass ein Kühlmittel die Wärme des zu kühlenden Fluids aufnimmt und abführt. Folglich kann auch der Begriff Wärmeübertragungseinrichtung Verwendung finden. Zum Einsatz kommen derartige Kühleinrichtungen beispielsweise in Motorkühlkreisläufen, Klimakreisläufen oder auch in Hydrauliksystemen, die beispielsweise zur Kühlung einer Kupplung eines Kraftfahrzeuges eingesetzt werden. Eine gattungsgemäße Kühleinrichtung ist hierbei aus der internationalen Offenlegungsschrift
WO 2005/078369 A1 DE 10 2011 085 477 A1 bekannt, eine derartige Kühleinrichtung einstückig auszuführen. Ein Nachteil hierbei ist jedoch, dass bei einem hohen Durchflussvolumen lediglich eine geringe Wärmeübertragung stattfindet. In diesem Zusammenhang offenbart die deutsche OffenlegungsschriftDE 10 2012 007 970 A1 eine Kühleinrichtung, die drei koaxial zueinander verlaufende Kühlmittelrohre aufweist, die jeweils durch sich in Längsrichtung miteinander erstreckende Rippen- oder Stegorgane miteinander verbunden sind. Dieser mehrstückige Aufbau ist sehr kompliziert und damit teuer in der Herstellung. - Aufgabe der Erfindung ist es daher, die oben genannten Nachteile auf einfache und kostengünstige Weise zu vermeiden.
- Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Fluidkanalanordnung mehrere, mindestens zwei Fluidkanäle aufweist, die jeweils von dem Zuführorgan abzweigen beziehungsweise in das Abführorgan münden, wobei das Kühlmittelrohr in Längsrichtung verlaufende Rippenorgane aufweist. Durch die einstückige Ausgestaltung ist die Kühleinrichtung einfacher und kostengünstiger herzustellen, wobei gleichzeitig eine optimale Wärmeübertragung vom Fluid zum Kühlmittel gewährleistet ist. Durch die höhere Anzahl von Fluidkanälen ist es möglich, ein hohes Durchflussvolumen ohne erhebliche Strömungsverluste bei gleichzeitig optimaler Wärmeübertragung zu gewährleisten. Durch die Rippenorgane wird die Wärmeübertragung zwischen Fluid und Kühlmittel noch zusätzlich verbessert.
- Um den Montageaufwand weiter zu minimieren, kann die Gehäuseanordnung in vorteilhafter Weise Stutzen- und/oder Flanschmittel aufweisen, die jeweils endseitig am Kühlmittelrohr ausgeformt sind.
- Über die Steigung der Helixform kann auf einfache Weise die Länge der einzelnen Fluidkanäle und damit die Kühlfläche beeinflusst werden.
- In vorteilhafter Weise sind dem Zuführ- beziehungsweise Abführorgan Befestigungsmittel für Kupplungsmittel zugeordnet, um die Kühleinrichtung schnell und einfach im Fluidkreislaufsystem montieren zu können.
- Um die Kühleinrichtung flexibel einsetzen zu können, kann es vorteilhaft sein, dass die Gehäuseanordnung in mindestens einer Position angewinkelt ausgeführt ist. Hierdurch kann eine optimale Bauraumausnutzung gewährleistet werden. Ein maximaler Biegewinkel α sollte hierbei 45 Grad nicht überschreiten.
- In einer Weiterbildung der Erfindung kann das Kühlmittelrohr doppelwandig mit zwei in Längsrichtung verlaufenden Wandteilen ausgeführt sein, wobei die Fluidkanalanordnung im innen gelegenen Wandteil angeordnet ist. Hierdurch kann der Wärmeaustausch noch einmal verbessert werden.
- Darüber hinaus wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Kühleinrichtung gelöst, wobei die Kühleinrichtung mittels eines additiven Herstellungsverfahrens gefertigt wird.
- Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert, hierbei zeigt:
-
1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kühleinrichtung, -
2 die Kühleinrichtung aus1 als Drahtmodell zur Darstellung einer Fluidkanalanordnung, -
3 eine perspektivische Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühleinrichtung, und -
4 eine perspektivische Schnittansicht einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühleinrichtung und5 eine schematische Ansicht einer angewinkelten Ausführung der erfindungsgemäßen Kühleinrichtung. -
1 zeigt eine erfindungsgemäße Kühleinrichtung2 , die eine Gehäuseanordnung4 aufweist, die im Wesentlichen einstückig aus einem Kühlmittelrohr6 und einer Fluidkanalanordnung8 , siehe hierzu insbesondere auch2 , aufgebaut ist. Wie deutlich in2 dargestellt, umgibt die Fluidkanalanordnung8 das Kühlmittelrohr6 helixförmig, um auf diese Weise eine optimale Wärmeübertragung vom Fluid in der Fluidkanalanordnung8 zum Kühlmittel im Kühlmittelrohr6 zu gewährleisten. Hierbei weist die Fluidkanalanordnung8 im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Zuführorgan10 zum Zuführen eines Fluids, in diesem Fall Hydrauliköl und ein Abführorgan12 zum Abführen des Fluids in den Fluidkreislauf, in diesem Fall einem Hydraulikölkreislauf, auf. Das Kühlmittel fließt im vorliegenden Ausführungsbeispiel von links nach rechts der Kühleinrichtung2 . Das Hydrauliköl durchströmt die Kühleinrichtung2 im vorliegenden Ausführungsbeispiel also im Gleichstrom. Es ist auch denkbar, dass das Hydrauliköl die Kühleinrichtung2 in Gegenstrom durchströmt. Hierzu müsste dann lediglich die Richtung des Kühlmittels geändert werden, oder das Zuführorgan10 mit dem Abführorgan12 vertauscht werden. - Zur einfacheren Montierbarkeit sind an beiden Enden des Kühlmittelrohres
6 Stutzenmittel14 ,16 vorgesehen. Zudem ist am Ende des Stutzenmittels14 auch noch ein Flanschmittel18 zur lösbaren Befestigung an einem entsprechenden Flanschmittel eines nicht dargestellten Kühlmittelzulaufrohres vorgesehen. Des Weiteren sind im Bereich des Zuführorgans10 und Abführorgans12 Befestigungsmittel20 ,22 vorgesehen, um beispielsweise einen Zuführ- oder Abführschlauch für das zu kühlende Fluid zu befestigen. -
2 zeigt nun die Kühleinrichtung2 in Form eines Drahtmodelles, das insbesondere die Fluidkanalanordnung8 darstellt. Die Fluidkanalanordnung8 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus fünf Fluidkanälen24 ,26 ,28 ,30 ,32 aufgebaut, die das Kühlmittelrohr6 helixförmig umgeben. Durch die Anzahl der Fluidkanäle24 ,26 ,28 ,30 ,32 wird eine hohe Durchflussrate des Fluidmittels bei gleichzeitiger hoher Wärmeübertragung gewährleistet. In gleicher Weise werden die fünf Fluidkanäle24 ,26 ,28 ,30 ,32 im Abführorgan12 zusammengeführt. -
3 zeigt nun eine perspektivische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Kühleinrichtung2 . Diese Ausführungsform unterscheidet sich zum einen durch die Anordnung von in Längsrichtung verlaufenden Rippenorganen34 innerhalb der Kühlmittelrohres6 zur verbesserten Wärmeübertragung und durch eine alternative Ausführung der Fluidkanalanordnung8 . Hierbei sind über den bereits bekannten Fluidkanälen24 ,26 ,28 ,30 ,32 noch weitere Fluidkanäle36 ,38 ,40 ,42 vorgesehen, um die Durchflussrate noch weiter zu erhöhen. Zudem wird hierdurch ein besonders kleines Packaging der Fluidkanalanordnung8 gewährleistet, wodurch die Kühleinrichtung2 in deren Abmessungen klein ausgeführt werden kann. -
4 zeigt nun in einer perspektivisch geschnittenen Ansicht eine weitere Ausführungsform der Kühleinrichtung2 . Hierbei ist das Kühlmittelrohr6 doppelwandig ausgeführt. Hierzu sind zwei Wandteile44 ,46 vorgesehen, wobei im innen gelegenen Wandteil46 die Fluidkanalanordnung8 angeordnet ist. Hierdurch kann die Fluidkanalanordnung8 beidseitig von Kühlmittel umströmt werden, wodurch die Wärmeübertragung noch einmal verbessert werden kann. -
5 zeigt nun in einer schematischen Ansicht eine angewinkelte Ausführung der Kühleinrichtung2 . Eine derartige Anwinklung der Kühleinrichtung2 kann durch vorgegebene Bauraumbedingungen notwendig sein. Um bei der additiven Fertigung, auch 3D-Druck genannt, Stützstrukturen innerhalb des Kühlmittelrohres6 zu vermeiden, sollten die zueinander angewinkelten Teile48 ,50 einen Winkel α einschließen, der zwischen 135 Grad und 180 Grad beträgt.
Claims (6)
- Kühleinrichtung für ein Fluid eines Fluidkreislaufes in einem Kraftfahrzeug mit einer Gehäuseanordnung (4), die zumindest ein Kühlmittelrohr (6) und eine dieses Kühlmittelrohr (6) helixförmig umgebende Fluidkanalanordnung (8) mit mindestens einem Zuführ- und mindestens einem Abführorgan (10, 12) aufweist, wobei die Gehäuseanordnung (4) einstückig ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidkanalanordnung (8) mehrere, mindestens zwei Fluidkanäle (24, 26, 28, 30, 32, 36, 38, 40, 42) aufweist, die jeweils von dem Zuführorgan (10) abzweigen bzw. in das Abführorgan (12) münden, wobei das Kühlmittelrohr (6) in Längsrichtung verlaufende Rippenorgane (34) aufweist.
- Kühleinrichtung nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseanordnung (4) Stutzen- und/oder Flanschmittel (14, 16, 18) aufweist, die jeweils endseitig am Kühlmittelrohr (6) ausgeformt sind. - Kühleinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Zuführ- bzw. Abführorgan (10, 12) Befestigungsmittel (20, 22) für Kupplungsmittel zugeordnet sind.
- Kühleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseanordnung (4) an mindestens einer Position angewinkelt ausgeführt ist.
- Kühleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittelrohr (6) doppelwandig mit zwei in Längsrichtung verlaufenden Wandteilen (44, 46) ausgeführt ist, wobei die Fluidkanalanordnung (8) im innen gelegenen Wandteil (46) angeordnet ist.
- Verfahren zur Herstellung einer Kühleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (2) mittels eines additiven Herstellungsverfahrens gefertigt wird.
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