DE10058110B4

DE10058110B4 - Automatgetriebe

Info

Publication number: DE10058110B4
Application number: DE2000158110
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl.-Ing. Neufischer; Roland Dipl.-Ing. Altvater; Lothar Dipl.-Ing. Weißhaupt; Bernd Dipl.-Ing. Feßler
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2000-11-23
Filing date: 2000-11-23
Publication date: 2010-06-17
Anticipated expiration: 2020-11-24
Also published as: DE10058110A1

Abstract

Automatgetriebe (10) für Kraftfahrzeuge, mit einer Kühlanordnung zur Abfuhr der innerhalb des Getriebes auftretenden Wärmemengen, wobei die Kühlanordnung aus einem oder mehreren Wärmetauschern (3) besteht, die in das Automatgetriebe (10) integriert sind, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die integrierte(n) Wärmetauscher (3) einen oder mehrere Kammern aufweist bzw. aufweisen, die als Funktion des Getriebezustandes parallel oder in Reihe vom zu kühlenden Fluid durchströmt werden und die an denjenigen Stellen angeordnet sind, an denen die abzuführenden Wärmemengen während des Betriebes des Automatgetriebes (10) entstehen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Automatgetriebe für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei den herkömmlichen Automatgetrieben, insbesondere für Lastkraftwagen, Busse und Sonderfahrzeuge, werden zur Kühlung Wärmetauscher eingesetzt. Diese Wärmetauscher haben die Aufgabe, die im Automatgetriebe während des Betriebes auftretende Wärmemenge über den Ölkreislauf des Automatgetriebes an den Wasserkreislauf des Motors bzw. des Fahrzeuges abzugeben.
Bei Automatgetrieben, die mit einer hydrodynamischen Bremseinrichtung, einem sogenannten Retarder, ausgestattet sind, muß auch das Arbeitsmedium des Retarders, das sich während der Bremsphasen aufheizt, entsprechend gekühlt werden. Insbesondere in Gebieten mit einer hohen Umgebungstemperatur und bei Fahrzeugen, bei denen aus Gründen der Geräuschreduzierung eine Kapselung des Getriebes vorgesehen ist, sind entsprechende Kühleinrichtungen in Form eines Wärmetauschers vorzusehen. Ein derartiger Wärmetauscher ist vorwiegend ein Öl/Luft- oder Öl/Wasser-Kühler und wird als zusätzliche Komponente an geeigneter Stelle am Fahrzeug montiert und führt die Wärme an die Umgebung ab.
Hieraus ergeben sich als Nachteile, dass ein entsprechender Platz vorgesehen werden muß, dass zusätzliche Rohrleitungen zwischen Getriebe und Wärmetauscher vorgesehen werden müssen und dass dadurch zusätzliche Kosten für eine entsprechende Anordnung entstehen. Bei solchen externen Anbauten besteht zudem eine erhöhte mechanische Schwingungsbelastung des Wärmetauschers, da die am Getriebe wirkenden Schwingungskräfte durch Halterungen als Resonanzpunkte verstärkt werden.
Oft werden die Wärmetauscher an dem hinten am Automatgetriebe angeordneten Retarder angebaut. Dieser zusätzliche Bauraum für Wärmetauscher ist insbesondere bei Omnibussen nachteilig und schwingungstechnisch nicht optimal.
Aus der DE 196 25 357 A1 ist ein Fahrzeuggetriebe mit einem Getriebegehäuse und mit einer Kühleinrichtung bekannt, die einen Wärmetauscher umfaßt, wobei der Wärmetauscher als Bestandteil des Getriebegehäuses vorgesehen ist.
Des weiteren wird als nachteilig angesehen, dass die im Automatgetriebe entstehende Wärme, die durch den Retarder, den hydrodynamischen Wandler und das Grundgetriebe erzeugt wird, zuerst aus dem Getriebe mittels des Öles abgeführt wird und danach erst an das Fahrzeugkühlsystem abgegeben wird. Dadurch erhöht sich die Temperatur des Gesamtgetriebes.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese bekannten Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und ein Automatgetriebe zu schaffen, das eine optimale Kühlung bei minimalem Bauraumbedarf ermöglicht, bei dem die Zuverlässigkeit der Kühlung erheblich besser als bei den herkömmlichen Automatgetrieben ist und das deutliche Kostenersparnisse bei der Konstruktion, der Herstellung, der Installation und im Ersatzteilwesen gewährleistet.
Ausgehend von einem Automatgetriebe der eingangs näher genannten Art erfolgt die Lösung dieser Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen; vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der oder die Wärmetauscher an denjenigen Stellen angeordnet ist bzw. sind, an denen die abzuführende Wärmemengen während des Betriebes des Automatgetriebes entstehen, und der oder die integrierte(n) Wärmetauscher mehrere Kammern aufweist bzw. aufweisen, die in Abhängigkeit vom Getriebezustand entweder parallel oder in Reihenschaltung von heißem Öl durchflossen werden können. Das Ölvolumen kann im Vergleich zu den bekannten Automatgetrieben erheblich reduziert werden, wodurch auch die Ansprechzeit des Retarders reduziert werden kann; ggf. kann auch der Speicher zur Befüllung des Retarderraumes aufgrund des verringerten Ölvolumens entfallen.
Die in das Automatgetriebe integrierten Wärmetauscher können z. B. entsprechende Kühlkanäle sein, die von Wasser durchströmt werden. Die Kühlkanäle können entweder Leitungen aus einem gut wärmeleitenden Material, beispielsweise Kupfer- bzw. Edelstahlrohre sein, oder aber entsprechend gegossene Kanäle sowohl im Getriebegehäuse als auch in den anderen Getriebebauteilen sein. Diese wasserdurchflossenen Rohre bzw. Kanäle sind mit dem Motor- bzw. Fahrzeugkühlkreislauf verbunden, wobei auch Anschlüsse für optionale Ölzusatzkühler vorgesehen sein können.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Automatgetriebes bietet den Vorteil einer direkten Wärmeabfuhr am Auftretensort im Getriebe, sodass der restliche Teil des Getriebes nicht zusätzlich erwärmt wird. Die wasserdurchfluteten Kanäle können je nach hydraulischer Ansteuerung von mehreren Seiten umspült werden.
Werden Rippen innerhalb des Getriebes im Bereich des integrierten Wärmetauschers vorsehen, so kann die Wärmeabfuhr verbessert werden. Eine getriebeintegrierte Vor-Ort-Elektronik kann durch eine entsprechende Kanalführung insbesondere im Getriebegehäuse mit gekühlt werden.
Durch den Einbau des integrierten Wärmetauschers in das Getriebe erreicht dieses schneller seine Betriebstemperatur, wodurch der Schaltkomfort und der Wirkungsgrad erhöht werden. Gleichzeitig wird der Applikationsaufwand erheblich verringert.
Diese integrierte Bauweise führt zu deutlichen Kostenersparnissen bei der Konstruktion, der Herstellung, der Montage, der Prüfstandsabnahme, dem Handling, der Installation, bei Einbauuntersuchungen und sogar im Ersatzteilwesen. Die Zuverlässigkeit wird außerdem erheblich gesteigert, da Leckagen sowie andere Schäden durch mechanische oder thermische Umgebungseinwirkungen, z. B. Schwingungsbrüche, ausgeschlossen sind. Bei integrierten Wärmetauschern entfallen die Öl-Schnittstellen nach außen. Dadurch reduziert sich die Gefahr von bei der Montage eingeführtem Schmutz. Der Ölstand kann bereits bei der Getriebeauslieferung eingestellt werden. Ebenfalls ist eine Gewichtsredu zierung des Gesamtgetriebes möglich, da Bauteile, wie beispielsweise Rohre, entfallen können.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in der schematisch bevorzugte Ausführungsbeispiele dargestellt sind.
Es zeigen:
1 die Verwendung einer Ölwanne als Wärmetauscher;
2 eine direkte Wärmeabführung an einer Bremse und
3 die direkte Wärmeabführung an einem Lager.
In den Figuren, in denen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, ist an einem Getriebe 10 mit 1 ein Ölraum bezeichnet, mit 2 eine Ölwanne, mit 3 ein integrierter Wärmetauscher in Form eines Kühlwasserrohrs, mit 4 dessen Einlaß und mit 5 dessen Auslaß. Mit 6, 6' sind zwei weitere Kühlwasserrohre bezeichnet, mit 7 ein Lager, mit 8 eine Seitenwand des Getriebes 10 zum Halten des Lagers 7 und mit 9 eine von mehreren Rippen zur Verbesserung der Wärmeabfuhr.
Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Wärmetauscher 3 direkt in die Ölwanne 2 integriert, während bei 2 eine direkte Wärmeabfuhr an einer im Getriebe vorhandenen, hydrodynamischen Bremse (Retarder 11) mittels des Kühlwasserrohrs 6 erfolgt. Bei 3 ist ver größert dargestellt eine direkte Wärmeabfuhr an einem Lager 7 mittels des dort vorgesehenen Kühlwasserrohrs 6'.
Die direkte Wärmeabfuhr erfolgt am Auftretensort im Getriebe, sodass der restliche Getriebeteil nicht zusätzlich erwärmt wird; die mit Kühlwasser durchströmten Kanäle in den einzelnen Getriebebauteilen oder auch in der Ölwanne können je nach hydraulischer Ansteuerung von mehreren Seiten umspült werden; es ist auch möglich, dass der integrierte Wärmetauscher mehrere Kammern aufweist, die je nach Getriebezustand entweder parallel oder in Reihenschaltung vom Öl durchströmt werden; durch eine entsprechende Anordnung der Wärmetauscher in den Getriebebauteilen wird eine homogenere Temperaturverteilung des Gesamtgetriebes erreicht, da die Wärmetauscher direkt an die Wärmequellen angebaut werden können.

1: Ölraum
2: Ölwanne
3: Wärmetauscher
4: Einlaß
5: Auslaß
6: Kühlwasserrohr
7: Lager
8: Seitenwand
9: Rippe
10: Getriebe
11: Retarder

Claims

Automatgetriebe (10) für Kraftfahrzeuge, mit einer Kühlanordnung zur Abfuhr der innerhalb des Getriebes auftretenden Wärmemengen, wobei die Kühlanordnung aus einem oder mehreren Wärmetauschern (3) besteht, die in das Automatgetriebe (10) integriert sind, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die integrierte(n) Wärmetauscher (3) einen oder mehrere Kammern aufweist bzw. aufweisen, die als Funktion des Getriebezustandes parallel oder in Reihe vom zu kühlenden Fluid durchströmt werden und die an denjenigen Stellen angeordnet sind, an denen die abzuführenden Wärmemengen während des Betriebes des Automatgetriebes (10) entstehen.
Automatgetriebe (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die integrierte(n) Wärmetauscher (3) von Kühlwasser durchströmte Kanäle (6, 6') sind.
Automatgetriebe (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Kühlwasser durchströmten Kanäle (6, 6') derart angeordnet sind, dass sie von mehreren Seiten vom zu kühlenden Fluid umspült werden.
Automatgetriebe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem oder den integrierte(n) Wärmetauschern (3) Rippen (9) zugeordnet sind.
Automatgetriebe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die integrierte(n) Wärmetauscher (3) Rohrleitungen (6, 6') aus einem gut wärmeleitenden Material sind.
Automatgetriebe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die integrierte(n) Wärmetauscher (3) mit dem Kühlsystem des Fahrzeugs verbunden ist bzw. sind.
Automatgetriebe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die integrierten Wärmetauscher (3) mit einem in das Getriebegehäuse eingesetzten oder einem an der Außenseite des Getriebegehäuses angeordneten zusätzlichen Wärmetauscher verbunden sind.
Automatgetriebe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die integrierte(n) Wärmetauscher (3) mit einem zusätzlichen, außerhalb des Getriebes (10) vorgesehenen Ölzusatzkühler verbunden ist bzw. sind.