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Kühlvorrichtung für hydraulisches Arbeits-
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mittel einer hydrodynamischen Bremse und Schmieröl eines Wechselgetriebes
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühlvorrichtung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch
1.
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Eine Kühlvorrichtung dieser Art ist aus der DE-AS 25 18 103 bekannt.
In dieser Druckschrift ist zwar der Hinweis enthalten, daß es abweichend von Kühlvorrichtungen
mit nur einem Kühler in der Praxis üblich sei, für die Bremse einen gesonderten
Kühler vorzusehen, wobei noch darauf hingewiesen wird, daß die bei Bremsvorgängen
auftretende Wärmemenge, je nach Bedarf, ein Mehrfaches der im Drehmomentwandler
entstehenden Wärmemenge betragen kann. Im übrigen jedoch erschöpft sich der gesamte
Offenbarungsgehalt der Druckschrift in der in die entgegengesetzte Richtung weisenden
Lehre, für Bremse und Getriebeschmierung nur einen einzigen Kühler zu verwenden,
und letzteren vor zu hohen Drücken dadurch zu schützen, daß in der vom Ausgang der
Bremse zum Kühler eingang führenden Leitung ein in Abhängigkeit von der Einstellung
der Bremsbetätigungsvorrichtung den Druck in dieser Leitung regelndes Bremsregelventil
und in der zum Kühlereingang führenden Leitung für die Getriebeschmierung
ein
den Arbeitsdruck in einem hydrodynamischen Drehmomentwandler regelndes Ventil anzuordnen
ist.
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Aus der DE-PS 21 60 328 ist ein gattungsfremder Kühlkreis für Brennkraftmaschinen
in Fahrzeugen bekannt, bei dem das Arbeitsmittel der hydrodynamischen Bremse und
das Kühlmittel der Brennkraftmaschine in einem gemeinsamen Wärmetauscher rückgekühlt
werden. Bei diesem bekannten Kühlkreis ist, um in platzsparender Weise eine Verbesserung
dahingehend zu erzielen, daß äls Kühlmittel für die Brennkraftmaschine und als Betriebsmittel
für die Bremse verschiedene Flüssigkeiten angewendet werden können, die Anordnung
so getroffen, daß Schmieröl als Kühliiiittel verwendet wird, für die Bremse ein
besonderer Flüssigkeitskreislauf besteht und der Wärmetauscher ein Dreistromkühler
mit benachbarten, durch eine gemeinsame Wand getrennten Kanälen zum Durchfluß des
Schmieröls und zum Durchfluß der Bremsflüssigkeit ist, wobei die gebildeten Doppelkanäle
von Kühlluft beaufschlagt sind.
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Aus der DE-OS 28 03 569 ist eine gattungsfremde Kühlvorrichtung mit
zwei in Reihe in einem von dem auch als Schmieröl für die Getriebeschmierung verwendeten
Arbeitsmittel der Bremse durchströmten Kühlkreislauf eingeschalteten Kühlern bekannt,
von denen der eine Kühler stromauf zu Bremse und Getriebe liegt und von der abluftseitigen
Kühlluft einer luftgekühlten Brennkraftmaschine durchströmt ist, während der andere
Kühler stromab zu Bremse und Getriebe liegt und vom Schmieröl der Brennkraftmaschine
durchströmt wird.
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Schließlich ist aus der DE-PS 25 57 585 eine weitere gattungsfremde
Kühlvorrichtung bekannt, bei welcher zur Kühlung von Bremsflüssigkeit und Schmieröl
ein einziger Kühler verwendet ist, der durch ein von der Bremsbetätigung abhängiges
Umschaltventil im Bremsbetrieb in den Kühlkreislauf der Bremse und sonst in das
Leitungssystem der Getriebeschmierung eingeschaltet wird.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist komplexer Natur. Zunächst
ist davon ausgegangen, daß Bremsflüssigkeit und Schmieröl voneinander getrennt zu
halten sind und auch im Bremsbetrieb eine Getriebeschmierung mit gehS1ts Schmieröl
benötigt wird Kühlvorrichtungen mit vom Getriebeöl getrennter Bremsflüssigkeitskühlung
könnten einen vom Getriebe weggebauten Kühler benutzen, für den irgendwo im Fahrzeug
genügend Platz vorgesehen werden kann. Der Kühler kann dort von der Größe her für
den Betrieb eines dem Getriebe im Kraftfluß vorgeschalteten hydrodynamischen Drehmomentwandlers
ausgelegt sein, wobei eine Verbindung der Kühlölströme oder eine Umschaltung zwischen
Zug- und Retarderbetrieb nicht in Betracht gezogen wird.
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Es ist also nicht nur die Verbesserung der Schmierölkühlung eines
Automatgetriebes mit integriertem Retarder und angebautem Kühler angestrebt, sondern
auch Aufgabe, einen zusätzlichen Kühler vorzusehen, wobei wegen der eingeengten
Einbauverhältnisse des Getriebe/Kühleraggregats im Fahrzeug die Kühlung bei gleichem
Bauvolumen des bisherigen Kühlers zu verbessern ist.
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Ausgehend von einer Kühlvorrichtung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch
1 ist die vorstehend erläuterte Aufgabenstellung gemäß der Erfindung in vorteilhafter
Weise mit den kennzeichnenden Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Kühlvorrichtung nach der Erfindung
sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Durch die Erfindung ergeben sich folgende Vorteile: 1. Im Retarderbetrieb
wird das Schmieröl nicht mehr durch den Retarderölkühler geführt. Die Retarderöltemperatur
kann daher höher gewählt werden, so daß sich ein größeres Temperaturgefälle zum
Wasser ergibt.
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Damit kann die gleiche Wärme mit einem kleineren Kühler abgeführt
werden. Der freiwerdende Bauraum steht dem Schmierölkühler zur Verfügung.
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2. Der Schmierölkühler kann kleiner ausgeführt werden, als er üblicherweise
ist, um den Wandler zu kühlen Durch die Hintereinanderschaltung von Schmieröl- und
Retarderölkühler im Zugbetrieb wird der Schmierölkühler entlastet und benötigt ein
kleineres Volumen, das sich nur nach der Belastung des Schmieröles im Bremsbetrieb
richten muß.
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Die richtige Aufteilung des vorhandenen Bauraums auf Schmieröl- und
Retarderölkühler erforderte eine genaue Kenntnis der Temperatur- und Wärmeverhältnisse
im Getriebe. So wurde der Einfluß des heißen Retarderöles und -gehäuses auf
das
Schmieröl im Bremsbetrieb (Wärmeleitung im Gehäuse und Leckage) untersucht und die
notwendige Kühlleistung ermittelt. Es zeigte sich ein deutlich geringerer Wert,
als es die Wandlerverluste im Zugbetrieb sind. Erst durch diese Erkenntnis war eine
Verkleinerung des Schmierölkühlers möglich.
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Die Lösung der der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist also nicht
durch einfache Verwendung bekannter Tatsachen entstanden.
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Ein Ausführungsbeispiel einer Kühlvorrichtung nach der Erfindung ist
in der Zeichnung schematisch dargestellt. In der Zeichnung bedeuten Fig. 1 ein hydraulisches
Blockschaltbild der Kühlvorrichtung nach der Erfindung, Fig. 2 einen schematischen
Querschnitt durch einen Kühlerblock, bei dem die beiden Kühler der Kühlvorrichtung
von Fig, 1 als Einsätze in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, und Fig. 3
den Kühlerblock von Fig. 2 in einem anderen Betriebs zustand.
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Nach Fig. 1 ist einer Brennkraftmaschine 14 zum Antrieb eines Kraftfahrzeuges
in üblicher, nicht mehr dargestellter Weise ein hydrodynamischer Drehmomentwandler
19 und ein
automatisch schaltendes Wechselgetriebe 5 nachgeschaltet.
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Baulich zwischen Drehmomentwandler 19 und Wechselgetriebe 5 ist eine
hydrodynamische Bremse 4 angeordnet, die auf die Eingangswelle des Wechselgetriebes
5 arbeitet.
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Eine aus dem ölsumpf 20 des Wechselgetriebes 5 über ein Filter 21
ansaugende Förderpumpe 7 fördert hydraulisches Druckmittel in eine Arbeitsdruckleitung
22, die zu der Steuer- und Schaltvorrichtung des Wechselgetriebes 5 führt.
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Die Höhe des Arbeitsdruckes in der Arbeitsdruckleitung 22 wird von
einem Regelschieber Arbeitsdruck 23 eingestellt, der über eine von der Arbeitsdruckleitung
22 abgehende Steuerdruckleitung 25 beeinflußbar ist.
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Vom Regelschieber Arbeitsdruck 23 gehen sowohl eine Speisedruckleitung
32 für einen Regelschieber Bremse 26 als auch ein Leitungssystem 9 ab, welches zu
Schmierstellen 8 im Wechselgetriebe 5 führt.
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Die Bremse 4 bzw. deren innerer hydrodynamischer Arbeitskreislauf
ist an eine Arbeitsdruckleitung 24 angeschlossen, deren Druck von dem Regelschieber
Bremse 26 eingestellt wird, der von einer von einem Schaltschieber Bremse 27 abhängigen
Steuerdruckleitung 29 und einer von der Arbeitsdruckleitung 24 abgehenden Steuerdruckleitung
30 beeinflußt ist.
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Der Schaltschieber Bremse 27 ist einerseits an eine von der Arbeitsdruckleitung
22:abgezweigte Speisedruckleitung 28 und andererseits noch an eine ein Umschaltventil
11 beeinflussende
Steuerdruckleitung 33 angeschlossen. Schließlich
wird der Schaltschieber Bremse 27 über eine Bremssteuerleitung 31 umgeschaltet,
die in üblicher Weise zu einem vom Fahrer direkt oder mittelbar betätigten Bremssteuerorgan
führt.
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Zur Bildung eines äußeren Kühlkreislaufes 18 am Drehmomentwandler
19 führt die an den Regelschieber Arbeitsdruck 23 unmittelbar angeschlossene Leitung
34 des Leitungssystemes 9 zu einem Druckmitteleintritt 35 des Drehmomentwandlers
19, der über einen Druckmittelaustritt 36 an eine weitere Leitung 37 des Leitungssystemes
9 angeschlossen ist.
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Das mit Ventilanschlüssen 41 bis 47 versehene Umschaltventil 11 ist
mittels Ventilfedern 40 in einer Ruhestellung 38 gehalten, in welcher der Ventilanschluß
41 abgesperrt und jeweils zwei - 42 und 45 bzw. 43 und. 46 bzw. 44 und 47 - der
übrigen Ventilanschlüsse miteinander verbunden sind. Durch einen Steuerdruck der
Steuerdruckleitung 33 ist das Umschaltventil 11 in eine Bremsstellung 39 umschaltbar,
in welcher nunmehr der Ventilanschluß 47 abgesperrt ist und jeweils zwei andere
der übrigen Ventilanschlüsse miteinander verbunden sind, und zwar die Ventilanschlüsse
41 und 45 bzw. 42 und 43 bzw. 44 und 46.
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Die Bremse 4 weist einen äußeren Kühlkreislauf 10 für die Bremsflüssigkeit
auf, welcher eine von der Bremse 4 zu einem Kühler 12 führende Kühlervorlaufleitung
48 und eine vom Kühler 12 zurück zur Bremse 4 führende Kühlerrücklaufleitung
49
aufweist, wobei diese beiden Leitungen durch Einschaltung des Umschaltventiles 11
in jeweils zwei Leitungsabschnitte 50 und 51 bzw. 52 und 53 unterteilt sind.
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Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß der Leitungsabschnitt 50
mit dem Ventilanschluß 44 - der Leitungsabschnitt 51 mit dem Ventilanschluß 46 -
der Leitungsabschnitt 52 mit dem Ventilanschluß 45 sowie der Leitungsabschnitt 53
mit dem Ventilanschluß 41 verbunden sind. Schließlich führt die vom Austritt 36
des Drehmomentwandlers 19 abgehende Leitung 37 über das Umschaltventil 11 zu einem
weiteren Kühler 6, wobei der vor dem Umschaltventil 11 liegende Leitungsabschnitt
54 mit dem Ventilanschluß 43 und der vor dem Kühler 6 liegende Leitungsabschnitt
55 mit dem Ventilanschluß 42 verbunden ist. Der nach dem Kühler 6 liegende Leitungsabschnitt
56 der Leitung 37 führt zu den Schmierstellen 8. Der noch verbleibende Ventilanschluß
47 ist mit dem Ölsumpf 20 des Wechselgetriebes 5 verbunden.
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Die Kühlwasserräume der Brennkraftmaschine 14 sind in der üblichen
Weise über einen eine Kühlervorlaufleitung 57 und eine Kühlerrücklaufleitung 58
enthaltenden Kühlwasserkreislauf 13 an einen Wasserkühler 59 angeschlossen. Durch
Anordnung einer Drossel 60 ist zur Kühlervorlaufleitung 57 eine Nebenvorlaufleitung
61 parallelgeschaltet, in welcher die beiden Kühler 6 und 12 in Reihe liegen, um
die vom Schmieröl bzw. der Bremsflüssigkeit abgegebene Wärme über den Wasserkühler
59 an die Außenluft abzugeben.
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Am Kühler 6 sind Wasserein- bzw. -austritt mit 64 bzw. 65 sowie Schmierölein-
bzw. -austritt mit 66 bzw. 67 bezeichnet.
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Am Kühler 12 sind Wasserein- bzw. -austritt mit 62 bzw.
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63 sowie der Eintritt bzw. Austritt für Bremsflüssigkeit mit 68 bzw.
69 bezeichnet.
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Die vorstehend genannten Anschlußbezeichnungen der beiden Kühler 6
und 12 finden sich bei dem Kühlerblock 17 der Fig. 2 und 3 wieder. Der Kühlerblock
17 weist ein Außengehäuse 70 auf, das durch eine innere Zwischenwand 71 in zwei
Gehäusekammrn 73 und 74 unterteilt ist, die an ihren einen Kammerenden einen jeweils
mittels einer Gehäuseöffnung 75 bzw. 76 gebildeten Wassereintritt 64 bzw. Wasseraustritt
63 aufweisen. An ihren anderen Kammerenden stehen die beiden Gehäusekammern 73 und
74 durch einen in der Zwischenwand 71 vorgesehenen Übergang 72 untereinander in
Verbindung, der zugleich den Wasseraustritt 65 der einen und den Wassereintritt
62 der anderen Gehäusekammer 73 bzw. 74 bildet.
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In die Gehäusekammer 73 ist ein Wärmetauscher-Einsatz 15 eingesetzt,
welcher einerseits in der vom Wassereintritt 64 zum Wasseraustritt 65 weisenden
Richtung von Kühlwasser durchströmt werden kann. Andererseits wird der Einsatz 15
von Schmieröl in der durch Pfeile angegebenen Weise durchströmt, da er mit von außen
zugänglichen Leitungsanschlüssen 66 und 67 versehen ist, die in der aus Fig. 1 ersichtlichen
Weise mit dem zugehörigen Leitungsabschnitt 55 bzw. 56 verbunden sind - der Einsatz
15 mithin als Kühler 6 (Fig. 1) zur Kühlung des Schmieröles arbeitet.
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In entsprechender Weise für den anderen Kühler 12 (Fig. 1 ) zur Kühlung
der Bremsflüssigkeit ist in die andere Gehäusekammer
74 ein Wärmetauscher-Einsatz
16 eingesetzt, welcher in der vom Übergang 72 zum Wasseraustritt 63 weisenden Richtung
von Kühlwasser durchströmt werden kann. Der Einsatz 16 kann aufgrund seiner von
außen zugänglichen Leitungsanschlüsse 68 und 69 - die gemäß Fig. 1 mit dem jeweils
zugehörigen Leitungsabschnitt 5.1 bzw. 52 verbunden sind - in der durch Pfeile angegebenen
Weise von Bremsflüssigkeit durchströmt werden.
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Die sich aus Fig. 3 ergebende Durchströmung des Kühlerblockes 17 entspricht
dem Betriebszustand bei abgeschalteter Bremse 4, der auch in Fig. 1 dargestellt
ist. Danach ist die Bremssteuerleitung 31 ohne Signal, so daß der Schaltschieber
Bremse 27 die Steuerdruckleitung 29 mit der Druckspeiseleitung 28 verbindet und
die Steuerdruckleitung 33 nach dem 0sumpf 20 entlastet. Dadurch sperrt der Regelschieber
Bremse 26 die Druckspeiseleitung 32 im wesentlichen ab, wobei gleichzeitig die Arbeitsdruckleitung
24 der Bremse 4 nach dem Ölsumpf 20 entlastet wird.
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Das Umschaltventil 11 befindet sich in der Ruhestellung 38, in welcher
einerseits der äußere Kühlkreislauf 10 der Bremse 4 an der Stelle des abgesperrten
Ventilanschlusses 41 unterbunden und andererseits der Kühler 12 zur Kühlung der
Bremsflüssigkeit in die vom Drehmomentwandler 19 zum Kühler 6 führende Leitung 37
über die jeweiligen geschalteten Verbindungen der Ventilanschlüsse 42 und 45 bzw.
43 und 46 eingeschaltet ist. Damit sind beide Kühler 6 und 12 zur Kühlung des Schmieröles
eingesetzt.
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Der in Fig. 2 dargestellte Betriebszustand des Kühlerblockes 17 ist
gegeben, wenn die Bremse 4 zugeschaltet ist und somit der Schaltschieber Bremse
27 die Steuerdruckleitung 29 nach dem Ölsumpf 20 entlastet und die Steuerdruckleitung
33 mit der Druckspeiseleitung 28 verbunden hat.
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Dadurch stellt der Regelschieber Bremse 26 in der Arbeitsdruckleitung
24 einen von einer Federkraft und ggf. weiteren Einflußgrößen abhängigen Bremsdruck
ein, während das Umschaltventil 11 in seine Bremsstellung 39 betätigt ist.
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Dadurch sind die Leitungsabschnitte 54 und 55 der vom Drehmomentwandler
19 zum Kühler 6 führenden Leitung 37 kurzgeschlossen und der Kühlkreislauf 10 der
Bremse 4 durch Einschaltung des Kühlers 12 hergestellt. Somit ist für die Kühlung
des Schmieröl es weiterhin der Kühler 6 - dagegen der Kühler 12 nunmehr zur Kühlung
der Bremsflüssigkeit verwendet.