DE102008032816A1

DE102008032816A1 - Konditioniermodul zum Konditionieren von an sich ruhenden Flüssigkeiten

Info

Publication number: DE102008032816A1
Application number: DE102008032816A
Authority: DE
Inventors: Andreas GRÜNER; Martin Dr. Janßen; Rüdiger Knauß
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2008-07-11
Filing date: 2008-07-11
Publication date: 2010-01-14
Also published as: US20110186273A1; WO2010003802A1; EP2304198A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Konditioniermodul (1) zum Konditionieren von an sich ruhenden Flüssigkeiten in einem Flüssigkeitssumpf, insbesondere Differenzialöl oder Batterieflüssigkeit in einem Kraftfahrzeug, mit einer Pumpe (3) und zumindest einer weiteren Konditioniereinrichtung (2), wobei die Pumpe einen Flüssigkeitskreislauf der zu konditionierenden Flüssigkeit zwischen dem Flüssigkeitssumpf, der Pumpe (3) und der Konditioniereinrichtung (2) erzeugt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Konditioniermodul zum Konditionieren von an sich ruhenden Flüssigkeiten in einem Flüssigkeitssumpf, insbesondere Differenzialöl oder Batterieflüssigkeit in einem Kraftfahrzeug. Die Erfindung betrifft außerdem ein mit einem derartigen Konditioniermodul ausgestattetes Kraftfahrzeug.
Aus dem Stand der Technik sind Kühlmodule und Filtermodule bekannt. Diese filtern oder kühlen meist unter Druck stehende Flüssigkeiten, wie zum Beispiel Schmieröl eines Verbrennungsmotors. Oft sind bei diesen Modulen auch die erforderlichen Pumpen mit integriert, die das gesamte im Kreislauf befindliche Schmieröl bewegen. Da die betreffenden Flüssigkeiten über relativ große Distanzen bewegt werden müssen, sind auch die Pumpen entsprechend groß und stark ausgelegt.
Aus der EP 838 577 B1 ist beispielsweise solch ein Konditioniermodul mit Filter, Kühler und integrierter Pumpe bekannt, das den gesamten Ölkreis zur Versorgung des Verbrennungsmotors mit Öl antreibt. Dieses Konditioniermodul muss auf Grund der relativ hohen Drücke, die in dem Ölkreis herrschen, stabil gebaut sein und kann daher nicht allzu sehr minimiert werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Konditionierungsmodul vorzuschlagen, mit welchem die Leistung bisher nicht konditionierter Aggregate gesteigert werden kann.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, für an sich ruhende und derzeit nicht konditionierte Flüssigkeiten, wie beispielsweise Differenzialöl in einem Differenzial, ein Konditioniermodul bereitzustellen, und dadurch die Leistung der mit den nunmehr erstmalig konditionierten Flüssigkeiten betriebenen Aggregaten zu erhöhen. Das Konditioniermodul weist dabei eine Pumpe und zumindest eine weitere Konditioniereinrichtung, insbesondere eine Kühleinrichtung, auf, wobei die Pumpe einen Flüssigkeitskreislauf der zu konditionierenden Flüssigkeit zwischen einem Flüssigkeitssumpf des Aggregates, der Pumpe und der Konditioniereinrichtung erzeugt. Hierdurch ist es erstmals möglich, bisher nicht konditionierte Flüssigkeiten, wie beispielsweise ein Differenzialöl oder eine Batterieflüssigkeit zu konditionieren und dadurch die Leistungsfähigkeit derartiger Aggregate zu steigern.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Dabei zeigen, jeweils schematisch,
1 eine Übersicht über Anwendungsmöglichkeiten in einem Hybridfahrzeug,
2 ein erfindungsgemäßes Konditioniermodul an einem Getriebe,
3 ein Konditioniermodul gemäß 2, jedoch mit offenem Getriebegehäuse,
4 einen möglichen Aufbau des Konditioniermoduls,
5 eine Darstellung wie in 4, jedoch aus einer anderen Perspektive,
6 eine Innenansicht des Konditioniermoduls,
7 eine Explosionsdarstellung des Konditioniermoduls
8 eine Ansicht des Konditioniermoduls von unten.
In 1 ist eine mögliche Verwendung des erfindungsgemäßen Konditioniermoduls 1 dargestellt. Bisher werden üblicherweise das Motorenöl, der Kraftstoff oder teilweise auch die Getriebeöle konditioniert. Mit dem erfindungsgemäßen Konditioniermodul 1 können beispielsweise in einem Fahrzeug mit Hybridantrieb nunmehr auch eine Flüssigkeit einer Batterie 12 sowie verschiedene Getriebeflüssigkeiten, wie die eines Ausgleichsgetriebes 10 an einer Vorderachse und an einer Hinterachse konditioniert werden. Hierbei handelt es sich um an sich ruhende Flüssigkeiten, die bisher nicht konditioniert wurden. Durch die Konditionierung kann jedoch die Leistung dieser Aggregate gesteigert werden.
Idealerweise ist das erfindungsgemäße Konditioniermodul 1 autark, so dass es keine Kabelanschlüsse oder Kühlmittelanschlüsse benötigt. Verwendet man luftgekühlte Wärmetauschereinrichtungen 2 zum Konditionieren der Flüssigkeit, so benötigt man keine Kühlmittelanschlüsse. Aus dem Temperaturunterschied der in der Wärmetauschereinrichtung 2 herrschen kann, kann man unter Umständen eine zum Konditioniermodul 1 gehörende Pumpe 3 betreiben, so dass man auf separate Stromanschlüsse verzichten kann. Für den Fall dass die gewonnene Abwärme für andere Bereiche des Fahrzeugs genutzt werden soll, benötigt man Stromanschlüsse für die Pumpe 3 und Kühlmittelanschlüsse für die Wärmetauschereinrichtung 2. Vorzugsweise werden dabei Pumpen 3 sehr kleiner Bauart mit niedrigem Stromverbrauch eingesetzt. Verwendet man beispielsweise Mikro-Zahn-Ring-Pumpen, so treten keine Pulsationen auf und die Flüssigkeit wird gleichmäßig konditioniert, was daran liegt, dass der Fluss, den diese Art Pumpen 3 erzeugen, sehr gleichmäßig ist. Damit eine Pumpe 3 verwendet werden kann, die nur geringe Drücke erzeugt, muss auch die Wärmetauschereinrichtung 2 möglichst wenig Druckverlust erzeugen.
2 zeigt ein an ein Ausgleichsgetriebe/Differentialgetriebe 10 angebrachtes Konditioniermodul 1. Relativ zum Getriebe 10 ist das Konditioniermodul 1 noch relativ groß, wobei gilt, je kleiner desto vielseitiger einsetzbar. Um das Konditioniermodul 1 am Getriebe 10 befestigen zu können, insbesondere anzuschrauben, sind beispielsweise Aufnahmen 110 vorgesehen. Generell ist aber auch denkbar, dieses mit anderen Mitteln zu befestigen.
In 3 ist ein Getriebegehäuse 100 des Getriebes 10 offen dargestellt. Aufgrund der Schwerkraft bildet sich im unteren Teil des Getriebegehäuses 100 ein Flüssigkeits-, insbesondere ein Ölsumpf. Bei moderneren Getrieben kann es dabei zu Temperaturproblemen kommen. Hier setzt das erfindungsgemäße Konditioniermodul 1 an, um die Temperatur der Flüssigkeit, insbesondere des Getriebeöls niedrig zu halten. Über eine Zulauföffnung 71 im Getriebegehäuse 100, kann bei eingeschalteter Pumpe 3 das Getriebeöl, die in diesem Fall zu konditionierende drucklose Flüssigkeit, in das Konditioniermodul 1 gepumpt werden. Die Zulauföffnung 71 ist dabei vorzugsweise so im Getriebegehäuse 100 angebracht, dass das Getriebeöl problemlos aus einem Sumpf abgepumpt werden kann. Nach dem Durchfließen des Konditioniermoduls 1, wird das Getriebeöl dem Getriebe 10 über den Ablauf 4 und die Ablauföffnung 41 wieder zugeführt. Zwischen der Zulauföffnung 71 und der Ablauföffnung 41 sollte ein räumlicher Abstand d sein, damit nicht gerade eben konditionierte Flüssigkeit wieder angesaugt wird. Ideaerweise ist zwischen der Zulauföffnung 71 und der Ablauföffnung 41 auch ein Höhenunterschied h vorhanden, so dass gewährleistet ist, dass wirklich der Getriebeölsumpf konditioniert wird. Bei anderen Anwendungsfällen kann es sinnvoll sein einen anderen Abstand d und eine andere Höhe h zu wählen.
Die Pumpe 3 kann so ausgestaltet sein, dass sie einen langsamen, aber gleichförmigen Flüssigkeitsstrom in dem Getriebegehäuse 100 erzeugt. Sie kann aber auch so ausgestaltet sein, dass je nach Bedarf ein unterschiedlich großes Pumpvolumen pro Sekunde durch das Konditioniermodul 1 gefördert wird. Gesteuert wird dies durch eine in das Konditioniermodul integrierte Regelschaltung, die in einem extrem kleinen SMD-Chip platziert sein kann. Das Volumen an zu konditionierender Flüssigkeit hängt auch von der Ausgestaltung der Wärmetauschereinrichtung 2 ab. Als Wärmetauschereinrichtungen 2 eignen sich alle kompakten und effizienten Wärmetauscher, die einen kleinen Bauraum beanspruchen.
In 4 ist der Aufbau des Konditioniermoduls 1 dargestellt. Es besteht aus mehreren Bauteilen. Folgende Bauteile sind hier abgebildet, die Wärmetauschereinrichtung 2, die Pumpe 3, eine Modulbasisplatte, die hier zweiteilig aufgebaut ist aus einer Modulgrundplatte 5 und einer Moduldeckplatte 9, die die Kanäle der Medien in der Modulgrundplatte 5 schließt, einen Ablauf 4 und einen Zulauf 7. Es können auch noch weitere nicht gezeigte Bauteile vorgesehen werden, z. B. ein Filterelement, das auch auswechselbar sein kann, ein Thermostatventil, ein Schalter beliebiger Art zum Ein- und Ausschalten des Konditioniermoduls 1 je nach Bedarf, ein Wasserabscheider, etc..
Mittels Durchgangsöffnungen 6, die insbesondere als Bohrungen ausgebildet sein können, werden die Bauteile und das Konditioniermodul 1 selbst an einem Getriebegehäuse 100 oder auch an anderen Gefäßen, in dem sich die zu konditionierende Flüssigkeit befindet, befestigt. Für die Pumpe 3 ist in der Modulgrundplatte 5 eine Öffnung 73 vorgesehen, hier werden die bewegten Elemente der Pumpe 3 eingesteckt. Die Pumpe 3 pumpt dann durch die Öffnung 72, die mit der Öffnung 71 im Getriebegehäuse 100 in dem sich die zu pumpende Flüssigkeit befindet, korrespondiert, die zu konditionierende Flüssigkeit.
Verwendet man wie im hier gezeigten Ausführungsbeispiel eine kühlflüssigkeits- oder wassergekühlte Wärmetauschereinrichtung 2, so befinden sich beispielsweise an der Modulgrundplatte 5 die Zulauf- 57 und Ablaufstutzen 58 für die Kühlflüssigkeit. Diese Stutzen können auch an einer anderen Stelle an der Wärmetauschereinrichtung 2 angebracht sein. Daher sind sie in dieser Figur nur schematisch dargestellt.
In 5 ist das einbaubare Konditioniermodul 1 als Ganzes zu sehen. Durch ein Eingreifen der Pumpe 3 in die Modulgrundplatte 5 des Konditioniermoduls 1, verringert sich die Größe einer Öffnung 72 der Modulgrundplattes 5. In der Modulgrundplatte 5 ist eine Aufnahme für eine Dichtung 56 vorgesehen, die den Über gang des Zulaufs 7 zum Getriebegehäuse 100 in dem sich die zu konditionierende Flüssigkeit befindet abdichtet. Ebenso ist am Ablauf 4 eine Dichtung 55 vorgesehen, die ebenfalls in einer passenden Aufnahme an der Modulgrundplatte 5 aufgenommen wird. Das Konditioniermodul 1 wird formschlüssig und dicht am Getriebegehäuse 100, in dem sich die zu konditionierende Flüssigkeit befindet, durch Schrauben 60 oder andere Befestigungsmittel befestigt. Der Ablauf 4 ist vorzugsweise so lang, dass die zu konditionierende Flüssigkeit am anderen Ende des Getriebegehäuses 100 in dem sich die zu konditionierende Flüssigkeit befindet in das Getriebegehäuse 100 zurück fließt. Der Abstand d zwischen der Zulauföffnung 71 und der Ablauföffnung 41 soll maximal sein. Auch ein Höhenunterschied h zwischen der Zulauföffnung 71 und der Ablauföffnung 41 optimiert die Konditionierung der Flüssigkeit.
In 6 ist die offene Modulgrundplatte 5 ohne Moduldeckplatte 9 dargestellt. Man erkennt die eingesetzte Pumpe 3 mit ihren Zahnrädern 33. Die zu konditionierende Flüssigkeit wird über einen Kanal 80, der in der Modulgrundplatte 5 angebracht ist, der Wärmetauschereinrichtung 2 zugeführt. Die Kanalwände 52 der Kanäle 80 und 81 stützen die Modulgrundplatte 5 ab. Der unterbrochen gezeichnete Pfeil stellt den Fluss der Flüssigkeit durch die Wärmtauschereinrichtung 2 dar. Über den Kanal 81, die Ablauföffnung 42, den Ablauf 4 und die Ablauföffnung 41, gelangt die zu konditionierende Flüssigkeit von der Wärmetauschereinrichtung 2 wieder zurück in das Getriebegehäuse 100 aus dem sie abgepumpt wurde.
In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel, befindet sich die Modulbasisplatte zwischen dem Getriebegehäuse 100, in dem sich die zu konditionieren Flüssigkeit befindet, und den weiteren Bauteilen, wie Pumpe 3 und Wärmetauschereinrichtung 2. Die Modulbasisplatte kann jedoch auch so ausgestaltet sein, dass die weiteren Bauteile in der Modulbasisplatte angeordnet sind. Dies ist dann vorteil haft, wenn die Modulbasisplatte aus Kunststoff hergestellt wird. Sie kann auch wie im gezeigten Ausführungsbeispiel aus Metall, vorzugsweise Aluminium sein, und mit der Wärmetauschereinrichtung 2 in einem Prozess hergestellt und gelötet werden.
Die hier gezeigte Modulbasisplatte kann zweiteilig oder auch mehrteilig sein, je nach Bedarf.
In 7 ist eine Explosionsdarstellung des Konditioniermoduls 1 zu sehen. Alle erforderlichen Bauteile sind dargestellt. In der Moduldeckplatte 9 befinden sich passend zu den Kanälen 80 und 81 in der Modulgrundplatte 5 die Öffnungen 94 und 95 für den Zu- und Ablauf der zu konditionierenden Flüssigkeit aus der Wärmtauschereinrichtung 2. Die Öffnungen 92 und 91 stehen für das Kühlmittel zur Verfügung, wenn die Wärmetauschereinrichtung 2 über die Modulgrundplatte 5 und zugehörige Anschlussstutzen 57 und 58 an einen Kühlkreislauf angeschlossen ist. Die Außenwand 50 und die Kanalwände 52 der Modulgrundplatte 5 können relativ dünn ausfallen, da die zu konditionierende Flüssigkeit nahezu druckfrei ist. Die Schrauben 60 befestigen mittels der Durchgangsöffnungen 6 das Konditioniermodul 1 an dem Getriebegehäuse 100.
Das hier gezeigte Konditionierungsmodul 1 für druckfreie Flüssigkeiten in einem Kraftfahrzeug ist passend zu dem Anwendungsfall für ein Getriebe 10 aufgebaut. Kommt es jedoch nicht zu einer Sumpfbildung in dem die Flüssigkeit steht, so muss das Konditionierungsmodul 1 in seinem Aufbau anders gestaltet werden. Die Anordnung von Pumpe 3 und Wärmetauschereinrichtung 2 ist nur beispielhaft. Auch der Aufbau der Modulbasisplatte muss je nach Bedarf angepasst werden, da sie die zu und abführenden Kanäle der Medien enthält. Es kann je nach Einsatz des Konditioniermoduls 1 auch erforderlich sein, das gesamte Konditioniermodul 1 durch eine Kappe vor Umwelteinflüssen zu schützen.
In der 8 ist die Ansicht des Konditioniermoduls 1 von unten dargestellt. Der rohrförmige Ablauf 4 ist hier nicht mit eingezeichnet. Die Dichtungen 55 und 56 dichten die Modulgrundplatte 5 gegen das Getriebegehäuse 100 ab.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 838577 B1 [0003]

Claims

Konditioniermodul (1) zum Konditionieren von an sich ruhenden Flüssigkeiten in einem Flüssigkeitssumpf, insbesondere Differenzialöl oder Batterieflüssigkeit in einem Kraftfahrzeug, mit einer Pumpe (3) und zumindest einer weiteren Konditioniereinrichtung (2), wobei die Pumpe einen Flüssigkeitskreislauf der zu konditionierenden Flüssigkeit zwischen dem Flüssigkeitssumpf, der Pumpe (2) und der Konditioniereinrichtung (2) erzeugt.
Konditioniermodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Konditioniereinrichtung (2) als Filtereinrichtung, als Trocknereinrichtung oder als Wärmetauschereinrichtung (2) ausgebildet ist.
Konditioniermodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Konditioniermodul (1) zumindest einen Zulauf (7) und einen Ablauf (4) aufweist, die beide direkt mit dem Flüssigkeitssumpf verbunden sind.
Konditioniermodul nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass am Zulauf (7) und am Ablauf (4) zumindest eine Dichtung vorgesehen ist.
Konditioniermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (3) als eine Mikrozahnringpumpe für einen geringen Betriebsdruck ausgebildet ist.
Konditioniermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (3) als eine Miniatur-Zahnradpumpe ausgebildet ist.
Konditioniermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauschereinrichtung (2) als autarker, luftgekühlter Flüssigkeitswärmetauscher mit Platten und Luftlamellen ausgebildet ist.
Konditioniermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauschereinrichtung (2) ein flüssigkeitsgekühlter Wärmetauscher mit Platten ist.
Konditioniermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauschereinrichtung (2) als autarker luftgekühlter Wärmetauscher mit Flachrohren, Luftlamellen und Sammlerrohren ausgebildet ist.
Konditioniermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass einen Mündung des Zulaufs (7) zum Konditioniermodul (1) in räumlich großem Abstand zu einer Mündung des Ablaufs (4) im Flüssigkeitssumpf angeordnet ist.
Kraftfahrzeug mit einem Konditioniermodul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.