DE102018122336B4

DE102018122336B4 - Getriebe-Wärmetauscher-Einheit

Info

Publication number: DE102018122336B4
Application number: DE102018122336.6A
Authority: DE
Inventors: Rainer Fähnle
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2018-09-13
Filing date: 2018-09-13
Publication date: 2024-06-06
Anticipated expiration: 2038-09-14
Also published as: DE102018122336A1; WO2020053059A1

Abstract

Getriebe-Wärmetauscher-Einheit für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, umfassend ein Getriebe (1) mit einem Getriebeausgangsbereich (A), eine Halterung (2a, b) zur Befestigung eines Wärmetauschers (3) und einen Wärmetauscher (3), wobei die Halterung (2a, b) dem Getriebe (1) an dessen Ausgangsseite (A) zugeordnet ist und der Wärmetauscher (3) wenigstens mittelbar über Verbindungsleitungen (7a, b, 8a, b) mit dem Getriebe (1) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (3) einen Kühlwasserkanal (14) und zwei voneinander getrennte Kühlmediumkanäle (15a, b) umfasst, wobei sich die Halterung aus einem ersten Halteteil (2a) und einem zweiten Halteteil (2b) zusammensetzt und an dem ersten Halteteil (2a) die Verbindungsleitungen (7a, b) für den Vorlauf in den Wärmetauscher (3) und an dem zweiten Halteteil (2b) die Verbindungsleitungen (8a, b) für den Rücklauf aus dem Wärmetauscher (3) angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Getriebe-Wärmetauscher-Einheit zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug.
Es ist bekannt, dass Getriebeeinheiten, insbesondere Automatgetriebe, einen angeflanschten Wärmetauscher umfassen. Bekannt sind auch Getriebeeinheiten mit mehr als einem Wärmetauscher. In diesem Fall sind die Wärmetauscher unterschiedlichen Kühlkreisläufen zugeordnet. So kann ein Kühlkreislauf einem hydrodynamischen Kreislauf zugeordnet sein und der andere für die Kühlung der Steuerung vorgesehen sein.
Aus der EP 1 608 895 B1 ist bereits ein Getriebe mit einem Wärmetauscher bekannt, der der Ausgangsseite des Getriebes zugeordnet ist und der wenigstens mittelbar über Verbindungsleitungen mit dem Getriebe verbunden ist. Wobei im Gehäuse des Getriebes integrierte betriebsmittelführende Kanäle vorgesehen sind, die sich wenigstens über einen Teil der axialen Erstreckung des Gehäuses bis zur ausgangsseitigen Stirnseite des Getriebes erstrecken.
Weiterhin ist eine Halterung mit integrierten Kanälen vorgesehen, an der der Wärmetauscher befestigt ist. Die Kanäle zur Verbindung der betriebsmittelführenden Kanäle im Getriebe und der Kühlmediumkanäle durch den Wärmetauscher sind in der Halterung integriert. Die Anschlüsse und die Befestigungen sind hinsichtlich der Art und Dimensionierung standardisiert und komplementär ausgeführt.
Derartige Getriebe verfügen in der Regel über einen gemeinsamen Ölkreislauf, aus dem das Öl für die Wandlerfunktion, die Retarderfunktion und die Getriebeschmierung entnommen wird. Die am Statorgehäuse des Retarders angeschlossene Wärmetauscher-Konsole dient, mit dem daran befestigten Wärmetauscher, zur Retarder- als auch zur Getriebeölkühlung. Je nach Funktion müssen über den Kühler unterschiedliche Wärmemengen abgeführt werden.
Weiterhin sind unterschiedliche Anordnungen bekannt, wie der Wandler, der Retarder oder auch eine Wandler-Retarderkombination im Getriebe angeordnet sind.
So ist aus der EP 08 12 746 A2 eine Retarder-Wärmetauscher-Einheit bekannt mit einem an einer Halterung befestigten Wärmetauscher, wobei Verbindungsleitungen den Wärmetauscher mit dem Retarder verbinden, wobei die Retarder-Wärmetauscher-Einheit an einem Getriebe angeordnet ist.
Weiterhin sind aus der DE 10 2008 040 815 A1 , der DE 10 2008 040 917 A1 und der DE 197 12 599 A1 Getriebe mit Wärmetauscherkonsolen bekannt, die unterschiedliche Aufbauvarianten beschreiben.
Während des Getriebebetriebs kommt es insbesondere beim Bremsen mit dem Retarder zu Situationen, die es erforderlich machen, die Bremsleistung des Retarders zu reduzieren, um eine Überhitzung des Ölsumpfs, durch den Bremsbetrieb, zu verhindern.
Eine der Aufgaben der Erfindung ist es, eine Getriebe-Wärmetauscher-Einheit für den Einsatz in Antriebssträngen vorzuschlagen, die eine verbesserte Temperaturregelung des Öls im Ölsumpf erlaubt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ausführung entsprechend Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale der erfindungsgemäßen Ausführung finden sich in den Unteransprüchen.
Die vorgeschlagene Getriebe-Wärmetauscher-Einheit ist für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang geeignet und umfasst ein Getriebe mit einem Getriebeausgangsbereich, eine Halterung zur Befestigung eines Wärmetauschers und einen Wärmetauscher, wobei die Halterung dem Getriebe an dessen Ausgangsseite zugeordnet ist und der Wärmetauscher wenigstens mittelbar über Verbindungsleitungen mit dem Getriebe verbunden ist.
Zur verbesserten Temperaturregelung wird ein Wärmetauscher vorgeschlagen, der einen Kühlwasserkanal und zwei voneinander getrennte Kühlmediumkanäle umfasst. Diese Art von Wärmetauscher wird auch als 2-flutiger Wärmetauscher bezeichnet.
Mittels eines Kühlwasserstroms können zwei unterschiedliche Kühlmediumströme, z.B. Ölströme, gekühlt werden. Je nach erforderlicher Kühlleistung können die voneinander getrennten Kühlmedienkanäle unterschiedlich ausgelegt sein. Der bzw. die Ölströme können durch entsprechende Schaltungen, z. B. durch Ventile innerhalb des Getriebes, geschaltet bzw. geregelt werden.
Weiterhin können die zwei voneinander getrennten Kühlmediumkanäle für unterschiedliche Volumenströme ausgelegt sein.
In einer bevorzugten Ausführung sind die Verbindungsleitungen wenigstens teilweise, vorzugsweise vollständig in der Wand der Halterung angeordnet. Das heißt die Verbindungsleitungen sind an der Halterung ausgeformt und bilden einen Teil der Wandung. Vorzugsweise können diese auch vollständig in der Wand der Halterung angeordnet sein, d.h. vollständig von der Halterung umschlossen. Dadurch werden die als Zu- und Abfuhrleitung zum und vom Wärmetauscher fungierenden Verbindungsleitungen zu Bestandteilen der Halterung.
Die Halterung ist erfindungsgemäß aus einem ersten Halteteil und einem zweiten Halteteil zusammengesetzt, so dass die Halterung mit den integrierten Verbindungsleitungen bzw. Kanälen einfacher herzustellen ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass an dem ersten Halteteil die Verbindungsleitungen für den Vorlauf in den Wärmetauscher und an dem zweiten Halteteil die Verbindungsleitungen für den Rücklauf aus dem Wärmetauscher angeordnet sind.
Die Halterung übernimmt hauptsächlich die Trag- und Stützfunktion für den Wärmetauscher und ferner eine Adapterfunktion für die Anbindung unterschiedlicher Wärmetauscher an das Getriebe bzw. Getriebegehäuse.
Der Anschluss für das Kühlmittel bzw. Kühlwasser am Wärmetauscher erfolgt über wenigstens zwei Anschlüsse, ein Vorlaufanschluss und ein Rücklaufanschluss, so dass der Kühlwasserkanal des Wärmetauschers mit dem fahrzeugseitigen Kühlsystem verbindbar ist. Dabei können der Vorlaufanschluss und der Rücklaufanschluss direkt an der Halterung oder am Wärmetauscher vorgesehen sein.
Zur Verbindung von Getriebeaggregaten, insbesondere Retarder, Wandler, und Ölsumpf, die im Getriebegehäuse angeordnet sind, mit dem Wärmetauscher, über die Verbindungsleitungen in der Halterung, sind im Gehäuse betriebsmittelführende Kanäle angeordnet, die sich bis zur ausgangsseitigen Stirnseite, der Verbindungsebene, des Getriebes erstrecken.
Die Anschlüsse zur Herstellung der Kühlmedium führenden Verbindung und die Befestigungen zwischen dem Getriebegehäuse und der Halterung und zwischen Halterung und Wärmetauscher sind hinsichtlich der Art und Dimensionierung standardisiert und komplementär ausgeführt.
In einer Ausführung kann ein Zentrierelement zur Herstellung einer leitenden Verbindung zwischen einem betriebsmittelführenden Kanal und einer Verbindungsleitung in der Verbindungsebene angeordnet sein. So kann beispielsweise zumindest je ein Zentrierelement je Halteteil vorgesehen sein, so dass die Halteteile zueinander zentriert sind.
Anhand von Ausführungsbeispielen werden weitere vorteilhafte Ausprägungen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die genannten Merkmale können nicht nur in der dargestellten Kombination vorteilhaft umgesetzt werden, sondern auch einzeln untereinander kombiniert werden. Die Figuren zeigen im Einzelnen:

1 Ansicht der Getriebe-Wärmetauscher-Einheit
2 Teilschnittdarstellung der Getriebe-Wärmetauscher-Einheit

1 zeigt eine Ansicht der Getriebe-Wärmetauscher-Einheit, wobei die Ansicht auf die Ausgangsseite A des Getriebes nur die wesentlichen Teile für die Erfindung darstellt. Das Getriebe weist in dem dargestellten Fall ein Getriebegehäuse 9 und ein Retardergehäuse 4 auf. Im Sinne der Erfindung bilden die beiden Gehäuseteile 4, 9 eine Einheit, an der die Wärmetauscherkonsole 20 angeschraubt ist.
Die Wärmetauscherkonsole 20 besteht aus den zwei Haltern 2a, b und dem Wärmetauscher 3. Die Halter 2a, b sind der Ausgangsseite A zugeordnet, bzw. in der Verbindungsebene 18 mit dem Getriebe 1 gekoppelt.
Nicht im Detail dargestellt ist der Kühlwasserkanal 14 und die Kühlmittelkanäle 15a, b im Inneren des Wärmetauschers. Zu erkennen ist aber der schichtweise Aufbau des Wärmetauschers 3. Der Kanalverlauf der Kanäle 14, 15a, b ist im Wesentlichen aus dem StdT bekannt, so dass hier nicht näher auf die Auslegung eingegangen werden muss.
Um eine bedarfsgerechte Kühlung des Öls im Getriebe, das für die Funktion der Getriebeschmierung, Wandlerbetrieb und Retarderbetrieb erforderlich ist, zu erreichen, sind die zwei voneinander getrennten Kühlmediumkanäle 15a, b für unterschiedliche Volumenströme ausgelegt.
Zu erkennen ist der Verlauf der Verbindungsleitungen 7a, b, 8a, b, die in der Wand 16a, b der jeweiligen Halterung 2a, b angeordnet sind, bzw. eingegossen sind. Die Verbindungsleitungen 7a, b, 8a, b stellen eine Verbindung zwischen den Kühlmittelkanälen 15a, b im Wärmetauscher und den im Gehäuse 4, 9 angeordneten betriebsmittelführenden Kanälen 6a, b, c, d. dar. In 2 ist der Übergang einiger Kanäle genauer dargestellt. Der Übergang zwischen der Halterung 2a, b und dem Getriebegehäuse 4, 9 findet in der Verbindungsebene 18 statt.
Teilabschnitte der Kanäle 6a, b, c, d sind in diesem Ausführungsbeispiel im Retardergehäuse 4 integriert, bzw. wie hier dargestellt in das Retardergehäuse eingegossen. Der weitere Verlauf im Getriebegehäuse 9 kann aber auch mittels Rohrleitungen erfolgen, die innerhalb des Getriebegehäuses verlaufen, z. B. zum nicht dargestellten Wandler.
Um die Darstellung zu vereinfachen, ist die 2 eine Teilschnittdarstellung der Getriebe-Wärmetauscher-Einheit, so dass nur die erfindungsrelevanten Details zu erkennen sind. Der dargestellte Schnitt ist so gelegt worden, dass die Kanäle 6a, b, c, vollständig im Schnitt zu sehen sind und der Kanal 6d nur als Teilstück, da der weitere Verlauf des Kanals in einer anderen Ebene liegt. Wie zu erkennen, sind die beiden Halter 2a, b nicht symmetrisch aufgebaut. Diese sind zur Minimierung des räumlichen Bedarfs unterschiedlich gestaltet.
Der Wärmetauscher 3 ist mit den Haltern 2a, b verschraubt, wobei die Koppelstelle zwischen den Verbindungsleitungen 7a, b, 8a, b und den Kühlmittelkanälen 15a, b komplementär ausgeführt ist. An der Schnittstelle können Dichtungselemente vorgesehen sein.
In der Verbindungsebene 18 zwischen den betriebsmittelführenden Kanälen 7a, b und 8a, b in den Halterungen 2a, b und den Verbindungsleitungen 6a bis d im Retardergehäuse 4 sind Zentrierelemente 19 vorgesehen. Die Zentrierelemente 19 stellen eine leitende Verbindung her und haben eine Zentrier- oder Ausrichtfunktion für die Halter 2a, b. Zur Abdichtung können O-Ringe vorgesehen sein. Neben dieser Ausführung können aber auch die Zentrierelemente 19 entfallen und eine Flanschverbindung mit einem Dichtelement gewählt werden. In beiden Fällen werden die Halter mittels einer Schraubenverbindung an das Getriebegehäuse 9 bzw. an das Retardergehäuse 4 befestigt.
An dem ersten Halteteil 2a sind die Verbindungsleitungen 7a, b für den Vorlauf in den Wärmetauscher 3 und an dem zweiten Halteteil 2b sind die Verbindungsleitungen 8a, b für den Rücklauf aus dem Wärmetauscher 3 angeordnet. Für den Kühlwasseranschluss sind der Vorlaufanschluss 10 und der Rücklaufanschluss 11 vorgesehen, über die der Kühlwasserkanal 14 mit einem fahrzeugseitigen Kühlsystem verbunden wird. Die Strömungsrichtung innerhalb des Wärmetauschers erfolgt im Gegenstromprinzip.
Zur Temperaturerfassung kann wie in 1 dargestellt ein Sensoranschluss 17 vorgesehen sein, mittels dem die Temperatur des in den Wärmetauscher einströmenden Öls gemessen werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Getriebe
2a, b: Halterung
3: Wärmetauscher
4: Retardergehäuse
5: Anschlussflansch
6a, b, c, d: betriebsmittelführende Kanäle
7a, b: Verbindungsleitung Einlass
8a, b: Verbindungsleitung Auslass
9: Gehäuse Getriebe
10: Anschluss Vorlauf
11: Anschluss Rücklauf
12: Deckel
13: Schrauben
14: Kühlwasserkanal
15a, b: Kühlmittelkanäle
16a/b: Wand
17: Sensoranschluss
18: Verbindungsebene
19: Zentrierelement
20: Wärmetauscherkonsole
A: Ausgang

Claims

Getriebe-Wärmetauscher-Einheit für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, umfassend ein Getriebe (1) mit einem Getriebeausgangsbereich (A), eine Halterung (2a, b) zur Befestigung eines Wärmetauschers (3) und einen Wärmetauscher (3), wobei die Halterung (2a, b) dem Getriebe (1) an dessen Ausgangsseite (A) zugeordnet ist und der Wärmetauscher (3) wenigstens mittelbar über Verbindungsleitungen (7a, b, 8a, b) mit dem Getriebe (1) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (3) einen Kühlwasserkanal (14) und zwei voneinander getrennte Kühlmediumkanäle (15a, b) umfasst, wobei sich die Halterung aus einem ersten Halteteil (2a) und einem zweiten Halteteil (2b) zusammensetzt und an dem ersten Halteteil (2a) die Verbindungsleitungen (7a, b) für den Vorlauf in den Wärmetauscher (3) und an dem zweiten Halteteil (2b) die Verbindungsleitungen (8a, b) für den Rücklauf aus dem Wärmetauscher (3) angeordnet sind.
Getriebe-Wärmetauscher-Einheit nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die zwei voneinander getrennten Kühlmediumkanäle (15a, b) für unterschiedliche Volumenströme ausgelegt sind.
Getriebe-Wärmetauscher-Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitungen (7a, b, 8a, b) wenigstens teilweise, vorzugsweise vollständig in der Wand (16a, b) der Halterung (2a, b) angeordnet sind.
Getriebe-Wärmetauscher-Einheit nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Anschlüsse, ein Vorlaufanschluss (10) und ein Rücklaufanschluss (11), zur Verbindung des Kühlwasserkanals (14) mit einem fahrzeugseitigen Kühlsystem vorgesehen sind.
Getriebe-Wärmetauscher-Einheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorlaufanschluss (10) und der Rücklaufanschluss (11) direkt an der Halterung (2) oder am Wärmetauscher (3) vorgesehen sind.
Getriebe-Wärmetauscher-Einheit nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (4) betriebsmittelführende Kanäle (6a, b, c, d) angeordnet sind, die sich bis zur ausgangsseitigen Stirnseite an der Verbindungsebene (18) des Getriebes erstrecken, wobei die Halterung (2a, b) komplementär angeordnete Verbindungsleitungen (7a, b, 8a, b) aufweist.
Getriebe-Wärmetauscher-Einheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zentrierelement (19) zur Herstellung einer leitenden Verbindung zwischen einem betriebsmittelführenden Kanal (6a, b, c, d) und einer Verbindungsleitung (7a, b, 8a, b) in der Verbindungsebene (18) angeordnet ist.