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Title:
COOLING CIRCUIT, ESPECIALLY FOR A MOTOR VEHICLE TRANSMISSION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/063600
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a cooling circuit (2), especially for a motor vehicle transmission, comprising at least one heat exchanger (4, 5). According to the invention, two heat exchangers (4, 5) are serially connected. A first heat exchanger (4) causes heat to be conveyed from a first (10) to a second fluid (1, 3) while a second heat exchanger causes heat to be conveyed from the first (10) to a third fluid (9).

Inventors:
FLIK MARKUS (DE)
THUMM ANDREAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2004/000204
Publication Date:
July 29, 2004
Filing Date:
January 14, 2004
Export Citation:
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Assignee:
BEHR GMBH & CO KG (DE)
FLIK MARKUS (DE)
THUMM ANDREAS (DE)
International Classes:
F01P3/20; F01P11/08; F16H57/04; F01P3/18; (IPC1-7): F16H57/04; F01P11/08; F01P7/16
Foreign References:
US20020128107A12002-09-12
US6427640B12002-08-06
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1999, no. 14 22 December 1999 (1999-12-22)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2000, no. 05 14 September 2000 (2000-09-14)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2000, no. 15 6 April 2001 (2001-04-06)
Attorney, Agent or Firm:
BEHR GMBH & CO. KG (G-IP Mauserstrasse 3, Stuttgart, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Kühlkreislauf (2), insbesondere für ein Kraftfahrzeuggetriebe, mit minde stens einem Wärmeübertrager (4,5), dadurch gekennzeichnet, dass zwei Wärmeübertrager (4,5) in Reihe geschaltet sind, wobei ein erster Wärmeübertrager (4) eine Wärmeübertragung von einem ersten (10) auf ein zweites Fluid (1.3) bewirkt, und wobei ein zweiter Wärmeübertrager (5) eine Wärmeübertragung von dem ersten (10) auf ein drittes Fluid (9) bewirkt.
2. \.
3. Kühlkreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste oder der zweite Wärmeübertrager (4,5) durch eine Bypassleitung (6) umgehbar ist.
4. Kühlkreislauf nach Anspruch1, dadurch gekennzeichnet, dass minde stens ein Ventil (7, 8), insbesondere ein Thermostatventil (12.1), vorhan den ist, wobei ein Ventil (8) zwischen dem ersten Wärmeübertrager (4) und dem zweiten Wärmeübertrager (5) und/oder ein Ventil (8) in der By passleitung (6) angeordnet ist.
5. Kühlkreislauf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das min destens eine Ventil (7,8) in Abhängigkeit von einer Temperatur des er sten und/oder des zweiten und/oder des dritten Fluids (10,1. 3,9) öffnet oder schließt.
6. Kühlkreislauf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenn das Ventil (7) in der Bypassleitung (6) angeordnet ist, der Durchfluß mit stei gender Fluidtemperatur verkleinert wird und, wenn das Ventil (8) zwi schen den beiden Wärmeübertragern (4,5) angeordnet ist, der Durch fluß mit steigender Fluidtemperatur vergrößert wird.
7. Kühlkreislauf nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeich net, dass das mindestens eine Ventil (7,8) ein Thermostatventil oder ein mittels Dehnstoff gesteuertes Ventil, insbesondere ein Wachsventil ist.
8. Kühlkreislauf nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass der erste Wärmeübertrager (4) ein Öl/Kühlmittel Wärmeübertrager ist, und dass der zweite Wärmeübertrager (5) ein Öl/LuftWärmeübertrager ist.
9. Kühlkreislauf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Öl/KühimittelWärmeübertrager (4) innerhalb eines Kühlmittel/ILuft Wärmeübertrager (1.2) eines Motorkühikreislaufs angeordnet ist.
10. Kühlkreislauf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Öl/KühimittelWärmeübertrager (4) innerhalb eines Wasserkastens des Kühlmittel/LuftWärmeübertragers (1.2) angeordnet ist.
11. Verfahren zum Kühlen einer wärmeerzeugenden Komponente (3), ins besondere eines Kraftfahrzeuggetriebes, dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Betriebsart ein erster Wärmeübertrager (4) Wärme von einem ersten Fluid (10) auf ein zweites Fluid (1.3) überträgt, und wenn in der ersten Betriebsart eine Temperatur des ersten Fluids (10) und/oder des zweiten Fluids (1.3) und/oder eines dritten Fluids (9) einen vorgeb baren ersten Temperaturschwellwert erreicht und/oder übersteigt, in eine zweiten Betriebsart umgeschaltet wird, wobei in der zweiten Betriebsart ein zusätzlicher zweiter Wärmeübertrager (5), der Wärme vom ersten Fluid (10) auf das dritte Fluid (9) überträgt, zugeschaltet ist.
12. Verfahren nach Anspruch 11, weiter dadurch gekennzeichnet, dass wenn das erste Fluid (10) und/oder das zweite Fluid (1.3) und/oder das dritte Fluid (9) in der zweiten Betriebsart einen vorgebbaren zweiten Temperaturschwellwert erreicht und/oder unterschreitet, von der zweiten Betriebsart in die erste Betriebsart umgeschaltet wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, weiter dadurch ge kennzeichnet, dass die Umschaltvorgänge zwischen den Betriebsarten durch mindestens ein Ventil (7,8) durchgeführt werden, das im Kreislauf (2) des ersten Fluids (10) angeordnet ist, wobei in Abhängigkeit von der Temperatur des ersten Fluids (10) und/oder des zweiten Fluids (1.3) und/oder. des dritten Fluids (9) durch das mindestens eine Ventil (7,8) der zweite Wärmeübertrager (5) mittels einem Bypass (6) umgangen oder in den Kreislauf (2) des ersten Fluids (10) zugeschaltet wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12, weiter dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Ventil (7,8) in der zweiten Betriebsart beliebige Zwi schenstellungen einnimmt, in denen das erste Fluid (10) nur teilweise durch den zweiten Wärmeübertrager (5) strömt.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeich net, dass das erste Fluid (10) ein Getriebeöl ist, das zweite Fluid (1.3) ein Kühlmittel, insbesondere das Kühlmittel eines Motorkühlkreislaufs (1.3), und das dritte Fluid (9) Luft ist.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeich net, dass die erste Betriebsart ein Leerlaufbetrieb der zu kühlenden Komponente (3) ist.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeich net, dass die zweite Betriebsart ein Normalbetrieb oder ein Volilastbe trieb der zu kühlenden Komponente (3) ist.
Description:
Kühlkreisläuf, insbesondere für ein Kraftfahrzeuggetriebe Die Erfindung betrifft einen Kühlkreislauf, insbesondere für ein Kraftfahr- zeuggetriebe, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein zugehöriges Be- triebsverfahren.

Herkömmliche Kraftfahrzeuggetriebe weisen normalerweise einen Kühl- kreislauf auf, in dem in einem Wärmeübertrager die Wärme eines ersten Fluids, beispielsweise Öl, auf ein zweites Fluid, beispielsweise ein Kühlmittel eines Motorkühlkreislaufs, übertragen wird.

Bei dieser Anordnung wird durch den Wärmeübertrager die Temperatur des Kühlmittels des Motorkühlkreislaufs erhöht. Dies könnte insbesondere bei Getrieben mit einer großen Abwärme, beispielsweise CVT-Getrieben, zu Problemen führen, da dann die Motorkühlsysteme entsprechend angepaßt werden müßten, um die zusätzliche Wärme abführen zu können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Kühlkreislauf, insbesonde- re für ein Kraftfahrzeuggetriebe, und ein zugehöriges Kühlverfahren anzuge- ben. Durch den erfindungsgemäßen Kühlkreislauf und das zugehörige Ver- fahren soll eine effektive Kühlung, insbesondere eines Fahrzeuggetriebes ermöglicht werden, ohne die Temperatur eines zweiten Fluids, beispielswei- se das Kühlmittel des Motorkühikreislaufs, zu stark zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Kühlkreislauf mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und bezüglich des Verfahrens mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst.

Die abhängigen Patentansprüche betreffen vorteilhafte Aus-und Weiterbil- dungen der Erfindung.

Ein Hauptgedanke der Erfindung besteht darin, in einem Kühlkreislauf, ins- besondere für ein Kraftfahrzeuggetriebe, zwei Wärmeübertrager in Reihe zu schalten, wobei die beiden Wärmeübertrager die Wärme von einem ersten Fluid auf ein zweites oder drittes Fluid übertragen. Bei einer besonders vor- teilhaften Ausführungsform ist das erste Fluid ein Getriebeöl, das seine Wärme in einem ersten Wärmeübertrager an ein zweites Fluid, beispielswei- se an ein Kühlmittel, insbesondere an das Kühlmittel eines Motorkühlkreis- laufs, und in einem zweiten Wärmeübertrager an ein drittes Fluid, beispiels- weise an Luft abgibt, die durch den zweiten Wärmeübertrager geführt wird.

Durch die Verwendung des zweiten Wärmeübertragers ist sichergestellt, das die Temperatur des zweiten Fluids nicht zu stark ansteigt, insbesondere wenn der zweite Wärmeübertrager so ausgelegt ist, das der größte Teil der Abwärme aus dem ersten Fluid an das dritte Fluid übertragbar ist. Insbeson- dere ist die gesamte Abwärme aus dem ersten Fluid an das dritte Fluid übertragbar.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist eine Bypassleitung im Kühlkreislauf vorhanden, mit der der erste oder der zweite Wärmeüberträger umgangen werden kann. In Verbindung mit einem Ventil, das zwischen dem ersten Wärmeübertrager und dem zweiten Wärmeübertrager und/oder in der Bypassleitung angeordnet ist, besteht dann die Möglichkeit. die Temperatur des erste Fluids unter Berücksichtigung der Temperatur des zweiten Fluids

einfach zu steuern bzw. zu regeln. Selbstverständlich ist es auch möglich weitere Größen in die Ventilsteuerung, beispielsweise die Temperatur des dritten Fluids, zu übernehmen. Abhängig von der Temperatur und der An- ordnung öffnet oder schließt das Ventil. Wenn das Ventil in der Bypasslei- tung angeordnet ist, dann verkleinert sich der Durchfluß mit steigender Tem- peratur. Wenn das Ventil zwischen den beiden Wärmeübertragern angeord- net ist, dann wird der Durchfluß mit steigender Temperatur vergrößert. Als Alternative kann auch ein Proportionalventil verwendet werden, wodurch er- möglicht wird die Strömung des erste Fluids durch den zweiten Wärmeüber- trager variabel zu gestalten.

Das mindestens eine Ventil kann als ein Thermostatventil oder ein mittels Dehnstoff gesteuertes Ventil, insbesondere ein Wachsventil ausgeführt sein.

Zudem ist es möglich ein elektronisch steuerbares Ventil einzusetzen.

Bei der Verwendung des Kühlkreislaufes für ein Fahrzeuggetriebe, kann der als ÖI/Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgeführte erste Wärmeübertrager in- nerhalb eines Kühlmittel/lLuft-Wärmeübertrager des zugehörigen Motorkühl- kreislaufs angeordnet sein, insbesondere innerhalb eines Wasserkastens des Kühlmittel/Luft-Wärmeübertragers.

Der Hauptgedanke des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Kühlen einer wärmeerzeugenden Komponente besteht darin, zwei verschieden Betriebs- arten vorzusehen, wobei in einer ersten Betriebsart nur der erste Wärme- übertrager und in einer zweiten Betriebsart der erste und der zweite Wärme- übertrager betrieben werden und wobei die beiden Wärmeübertrager die Wärme des erste Fluids an unterschiedliche Fluids übertragen. Das Um- schalten zwischen den Betriebsarten erfolgt abhängig von vorgebbaren Temperaturschwellwerten, wobei die Temperaturen aller Fluids bei einem Umschaltvorgang berücksichtigt werden können. Das Umschalten kann bei-

spielsweise durch ein oder mehrere Ventile erfolgen, die im Kreislauf ange- ordnet sind.

Zudem kann vorgesehen werden, dass der zweite Wärmeübertrager nicht vollständig in den Kreislauf zugeschaltet oder umgangen wird, sondern das die entsprechenden Steuermittel (Ventile) über beliebige Zwischenstellungen verfügen, die insbesondere von einer aktuellen Temperatur des ersten und/oder des zweiten und/oder des dritten Fluids abhängig sind, so dass das erste Fluid nur teilweise durch den zweiten Wärmeübertrager strömt und teilweise durch eine Bypassleitung am zweiten Wärmeübertrager vorbei ge- leitet wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das erste Fluid ein Getriebeöl, das zweite Fluid ein Kühlmittel, insbesondere das Kühlmittel eines Motor- kühlkreislaufs, und das dritte Fluid Luft, wobei die erste Betriebsart ein Leerlaufbetrieb und die zweite Betriebsart insbesondere ein Normalbetrieb, ein Teil-oder ein Volllastbetrieb des Fahrzeuggetriebes ist.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeich- nungen näher erläutert. Die Fig. 1 und 2 zeigen jeweils eine systematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kühlkreislaufs.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, umfaßt ein erfindungsgemäßer Kühlkreislauf 2 eine zu kühlende Komponente 3, beispielsweise ein Fahrzeuggetriebe, einen ersten Wärmeübertrager 4, beispielsweise einen Öl/Kühimittel- Wärmeübertrager, der die Wärme von einem im Kreislauf strömenden ersten Fluid 10 an ein zweites Fluid 1.3 überträgt, wobei das zweite Fluid 1.3 bei- spielsweise ein Kühlmittel ist, das in einem anderen Kühlkreislauf 1 zur Kühlung einer anderen Komponente 1.1, beispielsweise eines Fahrzeug- motors, durch einen weiteren Wärmeübertrager 1.2, beispielsweise eines Kühlmittei/Luft-Wärmeübertragers (Kühler) verwendet wird.

Der Kühlkreislauf 2 umfaßt weiter einen zweiten Wärmeübertrager 5, der die Wärme des ersten Fluids 10 an ein drittes Fluid 9 überträgt, beispielsweise an Luft die durch den zweiten Wärmeübertrager 5 geleitet wird. Der zweite Wärmeübertrager kann durch eine Bypassleitung 6 in Abhängigkeit von Stellungen der beiden Ventile 7,8 umgangen werden, oder wie bereits aus- geführt teilweise oder vollständig vom ersten Fluid 10 durchströmt werden.

Der Anteil der Durchströmung hängt von der Betriebsart, in der der Kühl- kreislauf 2 betrieben wird und von der aktuellen Temperatur eines oder meh- rerer der Fluide 1.3, 9,10 ab, zumindest jedoch von der Temperatur des er- sten Fluids 10. Das dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt zwar zwei Ventile 7,8 zur Steuerung des Kühlkreislaufs 2, es ist aber möglich nur mit dem Ventil 7 in der Bypassleitung 6 oder nur mit dem Ventil 8 vor dem zweiten Wärmeübertrager 5 die Steuerung zu realisieren.

In Fig. 2 ist ein weiterer Kühlkreislauf 12 dargestellt, der eine zu kühlende Komponente 13, beispielsweise ein mit einem Fahrzeugmotor 11.1 zusam- menwirkendes Getriebe, einen ersten Wärmeübertrager 14, beispielsweise einen ÖI/Kühlmittel-Wärmeübertrager, der die Wärme von einem im Kreislauf strömenden ersten Fluid 20 an ein zweites Fluid 11. 3 überträgt, wobei das zweite Fluid 11.3 beispielsweise ein Kühlmittel ist, das in einem anderen Kühlkreislauf 11 zur Kühlung einer anderen Komponente 11.1, beispielswei- se eines Fahrzeugmotors, durch einen weiteren Wärmeübertrager 11.2, bei- spielsweise eines Kühlmittel/Luft-Wärmeübertragers (Kühler) verwendet wird. Um eine raumsparende Bauweise zu bewerkstelligen, ist der Wärme- übertager 14-vorzugsweise innerhalb eines Sammel-oder Verteilkastens des Wärmeübertragers 11.2 angeordnet.

Eine Bypassleitung 11. 4 dient einer unter Umständen erwünschten Umge- hung der Wärmeübertrager 11.2 und 14 mittels eines ersten Thermostatven- tils 11.5, das beispielsweise bis zu einer vorgegebenen Temperatur des

Kühlmittels die Bypassleitung freigibt, um ein schnelleres Aufwärmen des Fahrzeugmotors 11. 1 zu bewirken.

Der zweite Wärmeübertrager kann durch eine Bypassleitung 16 in Abhän- gigkeit von Stellungen eines Thermostatventils 12.1 umgangen werden, oder wie bereits ausgeführt teilweise oder vollständig vom ersten Fluid 20 durch- strömt werden. Der Anteil der Durchströmung hängt von der Betriebsart, in der der Kühlkreislauf 12 betrieben wird und von der aktuellen Temperatur eines oder mehrerer der Fluide 11. 3,19, 20 ab, zumindest jedoch von der Temperatur des ersten Fluids 20.

Der Kühlkreislauf 12 umfaßt weiter einen zweiten Wärmeübertrager 15, der die Wärme des ersten Fluids 20 an ein drittes Fluid 19 überträgt, beispiels- weise an Luft die durch den zweiten Wärmeübertrager 15, gegebenenfalls durch einen weiteren Wärmeübertrager 21, wie beispielsweise einen Kon- densator einer Klimaanlage, und durch den Wärmeübertrager 11.2 geleitet wird.

Der zweite Wärmeübertrager kann durch eine Bypassleitung 16 in Abhän- gigkeit von Stellungen eines zweiten Thermostatventils 12.1 umgangen wer- den, oder wie bereits ausgeführt teilweise oder vollständig vom ersten Fluid 20 durchströmt werden. Der Anteil der Durchströmung hängt von der Be- triebsart, in der der Kühlkreislauf 12 betrieben wird und von der aktuellen Temperatur eines oder mehrerer der Fluide 11.3, 19,20 ab, zumindest je- doch von der Temperatur des ersten Fluids 20. Da der Wärmeübertrager 15 gegebenenfalls die Kühlluft 19 für den Wärmeübertrager 11.2 und den Kon- densator 21 vorwärmt, was unter Umständen deren Leistungsfähigkeit be- einträchtigt, ist es wünschenswert, den Wärmeübertrager 15 so selten wie möglich mit heißem Fluid 20 zu beaufschlagen. Aus diesem Grund gibt das zweite Thermostatventil 12.1 die Bypassleitung bevorzugt bis zu-einer vor- gegebenen Grenztemperatur frei, so daß der Wärmeübertrager 15 nur dann betrieben wird, wenn die Kühlung des Fluids 20 durch den Wärmeübertrager 14 unzureichend ist oder zumindest ergänzt werden soll.




 
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