DE4010333C2 - - Google Patents
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16H57/04—Features relating to lubrication or cooling or heating
- F16H57/048—Type of gearings to be lubricated, cooled or heated
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schmieröl-Kühlvorrich
tung eines Leistungsübertragungssystems, wie einem Differen
tial- und Übersetzungsgetriebe eines Kraftfahrzeugs.
Ein Leistungsübertragungssystem weist einen Aufbau mit wenig
stens zwei Zahnrädern, die miteinander kämmen, auf, wobei
Schmieröl zur Schmierung dieser Zahnräder in einem Gehäuse
enthalten ist. Da das Schmieröl durch die von der Drehung
der Zahnräder hervorgerufene Reibungshitze erwärmt wird,
ist es notwendig, die Wärme eindeutig über eine Kühlvorrich
tung abzustrahlen oder abzuführen, um für das Schmieröl zu
friedenstellende Eigenschaften aufrechtzuerhalten, und zwar
insbesondere in einem Fall, da beispielsweise ein exothermi
scher Wert groß ist.
Als eine Kühlvorrichtung, die verwendet wird, dieses Ziel
zu erreichen, sind solche bekannt, die ein Wärmerohr, das
eine Heiz- und eine Kühlsektion umfaßt, einschließen, wobei
das Arbeitsfluid in der Heizsektion, um Wärme zu entziehen,
verdampft wird und in der Kühlsektion kondensiert wird, um
Wärme abzustrahlen (JP-GM-OS Nr. 61- 58 762 und JP-Patent-
OS Nr. 60-1 01 395 sowie 58-34 296).
In einer Kühlvorrichtung nach der JP-GM-OS Nr. 61-58 762
(im folgenden als erster Stand der Technik bezeichnet) wird
ein Wärmerohr horizontal an einem Gehäuse unter Verwendung
eines Füll- oder eines Ablaufstutzens des im Gehäuse aufzuneh
menden Schmieröls befestigt. Bei einer Kühlvorrichtung nach
der JP-Patent-OS Nr. 60-1 01 395 (im folgenden als zweiter
Stand der Technik bezeichnet) wird ein Gehäuse in eine Form
gebracht, in welcher ein einen Teil des Gehäuses bildender
Deckel mit einem Raum, der zum Inneren des Gehäuses öffnet,
vorgesehen und eine Strahlungssektion eines horizontalen
Wärmerohrs in dem Raum angeordnet wird.
Bei der in der JP-Patent-OS Nr. 58-34 296 offenbarten
Kühlvorrichtung (im folgenden als dritter Stand der Technik
bezeichnet) werden Rippen an einer Heizsektion eines in
einem Gehäuse unterzubringenden Wärmerohrs befestigt, wobei
das Wärmerohr vertikal angeordnet wird.
Um die Kühlwirkung von Schmieröl bei dem Wärmerohr zu ver
bessern, wird die Heizsektion des Wärmerohrs vorzugsweise
immer in Schmieröl eingetaucht, was durch den ersten bis
dritten Stand der Technik erfüllt wird.
Da das Wärmerohr im ersten und zweiten Stand der Technik
jedoch jeweils horizontal gehalten ist, besteht insbesondere
im Fall, da das Wärmerohr am Gehäuse eines Differential-
und Übersetzungsgetriebes eines Kraftfahrzeugs angebracht
ist, eine sehr hohe Wahrscheinlichkeit dafür, daß das
Wärmerohr durch herumgeschleuderte Steine od. dgl. zer
brochen oder zumindest beschädigt wird. Demzufolge kann
eine große Menge an Schmieröl durch Leckage verlorengehen,
wenn derjenige Teil des Wärmerohrs, der in das Gehäuse ein
gesetzt ist, zerbrochen wird.
Bei dem dritten Stand der Technik, wobei das Wärmerohr an
einer oberen Fläche des Gehäuses montiert ist, werden umher
fliegende Steine od. dgl. mit geringerer Wahrscheinlichkeit
gegen das Wärmerohr treffen. Bei einer derartigen Anordnung
des Wärmerohrs wird jedoch der Spiegel des Schmieröls unver
meidbar auf Grund der Notwendigkeit, um die dem Wärmerohr
eigene Funktion zu erzielen, das Wärmerohr in Schmieröl zu
dessen Kühlung einzutauchen, angehoben, so daß die beiden
in dem Gehäuse untergebrachten Zahnräder gänzlich in das
Schmieröl eingetaucht werden. Das Auffüllen von Schmieröl,
so daß die beiden Zahnräder gänzlich in das Öl eintauchen,
führt insbesondere zu einem großen Verlust und ist für eine
Vorrichtung von Nachteil, wobei die Zahnräder in dem Gehäu
se mit einer hohen Geschwindigkeit drehen, um eine große
Leistung zu übertragen, wie das bei einem Differential- oder
Übersetzungsgetriebe für ein Kraftfahrzeug der Fall ist.
Die vorliegende Erfindung gemäß dem Patentanspruch 1 geht
hingegen von einer Schmieröl-Kühlvorrichtung für ein
Getriebe aus, wie sie in der DE-OS 30 02 155
gezeigt ist.
Aus dieser Entgegenhaltung ist es bekannt, Wärmerohre zur
Wärmeübertragung vom Schmieröl an die Umgebung an solchen
Stellen in der Gehäusewandung eines Getriebegehäuses vorzusehen,
die von umlaufenden Getriebeteilen intensiv mit Getriebeöl
bespritzt werden, um so einen gewissen Teil der
entstehenden Wärme abzuführen. Der Wirkungsgrad der Wärmerohre,
die nur an ölbespritzten Gehäuseteilen des Getriebes
angeordnet sind, ist jedoch relativ gering, so daß demzufolge
mehrere Wärmerohre für eine ausreichende Kühlung notwendig
sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schmieröl-
Kühlvorrichtung oder -Kühlkonstruktion, die ein Wärmerohr
verwendet, zu schaffen, wobei das Wärmerohr weniger leicht
durch umherfliegende Steine od. dgl. zerbrochen oder beschä
digt werden kann und die Kühlwirkung des Schmieröls in keiner
Weise verschlechtert wird.
Ein Ziel der Erfindung ist darin zu sehen, eine Schmieröl-
Kühlkonstruktion eines Leistungsübertragungssystems zu schaf
fen, das es ermöglicht, einen auf das Schmieröl zurückzufüh
renden Leistungsübertragungsverlust zu vermindern.
Eine Schmieröl-Kühlvorrichtung eines Leistungsübertragungs
systems gemäß der Erfindung umfaßt ein Gehäuse zur Aufnahme
von wenigstens zwei miteinander kämmenden Zahnrädern und
von Schmieröl, dessen Menge auf ein Ausmaß begrenzt ist,
daß ein Teil eines jeden der Zahnräder darin eingetaucht
ist, sowie ein an dem Gehäuse befestigtes, mit einem wärmeaufnehmenden
und einem wärmeabgebenden Teil versehenes Wärmerohr,
das sich über seine ganze Länge in
verikaler Richtung erstreckt und mit seinem unteren wärmeaufnehmenden
Teil in einer zu dem einen Zahnrad
hin offenen Getriebegehäusekammer aufgenommen
ist, die sich bei laufendem Getriebe aufgrund des dann von
dem einen Zahnrad erzeugten Ölschwalls mit
Schmieröl füllt, so daß der wärmeaufnehmende Teil
des Wärmerohrs über eine größere Länge von
Schmieröl umgeben ist.
Dabei ist die Getriebegehäusekammer
an einer seitwärts von dem mit hoher Drehzahl umlaufenden
Zahnrad der beiden Zahnräder befindlichen Stelle des Gehäuses
angeordnet.
Da Schmieröl in dem Gehäuse so aufgenommen wird, daß ein
Teil eines jeden der beiden Zahnräder in Schmieröl eintaucht,
wird ein Abschnitt des wärmeaufnehmenden Teils des Wärmerohrs in Schmieröl
eingetaucht, wenn die Zahnräder in Ruhe gehalten werden.
Bei einem Drehen der Zahnräder wird jedoch Schmieröl durch
die Zentrifugalwirkung in die Getriebegehäusekammer geschleudert, so
daß der wärmeaufnehmende Teil des Wärmerohrs während des Drehens der
Zahnräder in den Zustand gelangt, in welchem dieser Teil
ausreichend in Schmieröl eingetaucht ist, oder es wird ein
gleichwertiger Zustand erreicht. Auf diese Weise erfüllt
dieser Teil ausreichend die Funktion des Entziehens von
Wärme aus dem Schmieröl.
Da die Leistung des Wärmerohrs gesteigert wird, wird die
Temperatur des Schmieröls in geeigneter und erwünschter Wei
se herabgesetzt.
Das in die Gehäusekammer durch eine Halte- oder Anschlußöffnung
des Gehäuses eingesetzte Wärmerohr befindet sich gemäß Anspruch 3 an einer
von der Straßenoberfläche beabstandeten Stelle auch dann,
wenn das Gehäuse zur Aufnahme eines Differentialgetriebes
eines Fahrzeugs dient, so daß folglich für das Wärmerohr
kaum die Gefahr einer Beschädigung oder eines Bruchs be
steht. Sollte dennoch ein solcher Bruch des Wärmerohrs auf
treten, so ist ein Lecken von Schmieröl aus dem Gehäuse we
nig wahrscheinlich, da die Anschlußöffnung an einer ober
halb des Schmierölniveaus befindlichen Stelle liegt, wenn
die Zahnräder in Ruhe sind, so daß in diesem Zustand der
Zahnräder eine Schmierölleckage nicht auftritt.
Auch wenn das Wärmerohr selbst entfernt wird, tritt kein
Schmieröl aus, solange das Entfernen im ruhenden Zustand
der Zahnräder erfolgt.
Da ein Teil von jedem der beiden Zahnräder in Schmieröl ein
getaucht ist, ermöglicht das Leistungsübertragungssy
stem eine Verminderung eines auf der Drehung der Zahnräder
beruhenden Verlusts. Nichtsdestoweniger ermöglicht es das
Leistungsübertragungssystem, Schmieröl der Gehäusekammer während
der Drehung der Zahnräder zuzuführen, indem von der Zentri
fugalwirkung der Zahnräder Gebrauch gemacht wird, um den wärmeaufnehmenden
Teil des Wärmerohrs ausreichend in Schmieröl einzu
tauchen, so daß dem Schmieröl die Hitze in geeigneter Weise
entzogen werden kann.
Die Aufgabe und die Ziele wie auch die Merkmale und Vorteile
der Erfindung werden aus der folgenden, auf die Zeichnungen
Bezug nehmenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungs
form des Erfindungsgegenstandes deutlich. Es zeigen
Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines Zahnrades, einer
Getriebegehäusekammer und eines Wärmerohrs, gesehen aus der
Pfeilrichtung 1 in der Fig. 2, d. h. von der
Rückseite des Differentials;
Fig. 2 eine Schnittdarstellung eines ein Leistungsübertra
gungssystem bildenden Differentialgetriebes längs
der Achse einer Antriebswelle;
Fig. 3 eine Seitenansicht des Differentialgetriebes.
Eine Schmieröl-Kühlkonstruktion zum Kühlen von Schmieröl
in einem Leistungsübertragungssystem umfaßt ein Gehäuse 10
und ein Wärmerohr 12.
Bei der in Fig. 1-3 gezeigten Ausführungsform ist das Lei
stungsübertragungssystem ein Differentialgetriebe für ein
Kraftfahrzeug, wobei das Gehäuse 10 das Differential lagert.
Zwei Zapnräder, d. h. ein Antriebsritzel 14 und ein Teller
rad 16, die miteinander kämmen, sind in dem Gehäuse 10 aufge
nommen, in welchem eine Getriebegehäusekammer 11 vorgesehen ist.
Das Antriebsritzel 14 ist mit einer Welle 18 verbunden, die
drehbar durch zwei am Gehäuse 10 gehaltene Rollenlager 20
und 22 abgestützt ist. Das Tellerrad 16 ist an einem Diffe
rentialgehäuse oder -korb 24 befestigt, das bzw. der um eine
zur Welle 18 rechtwinklige Achse drehbar gelagert ist.
Im Gehäuse 10 wird Schmieröl derart aufgenommen, daß ein
Teil von jeweils dem Antriebsritzel 14 und dem Tellerrad
16 darin eintaucht. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist der Pegel
27 des Schmieröls 26, wenn die Zahnräder in Ruhe sind, tie
fer als die Achse der Welle 18 angeordnet.
Die Getriebegehäusekammer 11 ist bei der gezeigten Ausführungsform
als ein allgemein zylindrischer Ansatz oder eine Wölbung
auf der Seite von dem mit hoher Drehzahl umlaufenden
Antriebsritzel 14, das gegenüber dem Tellerrad 16 die höhere
Drehzahl hat, ausgebildet. Die Kammer 11 befindet sich
an derjenigen Seite, zu welcher hin das Schmieröl durch die
auf die Drehung des Antriebsritzels 14 zurückzuführende Zen
trifugalwirkung geschleudert wird, d. h. im Fall von Fig.
1 auf der rechten Seite des Antriebssitzels 14, da bei Be
trachtung des Getriebes von der Rückseite das Antriebsritzel
in der Richtung des Pfeils A dreht, wenn das Fahrzeug vor
wärts fährt.
Eine Anschluß- oder Füllöffnung 28 ist an einer Stelle des
Gehäuses 10 vorgesehen, die sich oberhalb des Schmierölpegels
27 befindet, wenn die Zahnräder im Ruhezustand sind. Bei
der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist die Anschluß
öffnung 28 an der Oberseite des Gehäuseteils, das die Kammer
11 bestimmt, angeordnet und weist eine vertikal ver
laufende Achse auf. Ferner ist die Anschlußöffnung 28 mit
einem Gewinde versehen.
Das an sich bekannte Wärmerohr 12 weist einen wärmeaufnehmenden Teil bzw. eine Heizsektion
13a und einen wärmeabgebenden Teil bzw. eine Kühlsektion 13b auf. Wie in Fig. 3 gezeigt
ist, ist die Kühlsektion 13b mit einer Vielzahl von Rippen
30 versehen. Das Wärmerohr wird am Gehäuse 10 derart befe
stigt, daß die Heizsektion durch die Anschlußöffnung 28 des
Gehäuses 10 in die Kammer eingesetzt und ein Gewin
de eines Verbindungsstücks 13c des Wärmerohrs mit dem Gewin
de der Anschlußöffnung 28 verschraubt wird. Wenn in diesem
Montagezustand des Wärmerohrs 12 die Zahnräder in Ruhe sind,
erreicht der Pegel des Schmieröls 27 lediglich die Höhe
von etwa einem Drittel der Heizsektion 13a.
Die Getriebegehäusekammer ist bei der in Rede stehenden Ausführungsform
an einer Stelle des Gehäuses 10 angeordnet, die seitwärts
von dem mit hoher Drehzahl umlaufenden Antriebsritzel der
beiden Zahnräder liegt, so daß die Zentrifugalwirkung maxi
mal genutzt wird.
Die Anschlußöffnung 28 ist an der oberen Seite der Kammer
11 vorgesehen, und das Wärmerohr 12 ist vertikal ange
ordnet. Auf diese Weise kann das Wärmerohr 12 beispielswei
se entfernt von einer Straßenoberfläche positioniert und
der Wärmeumlauf im Wärmerohr 12 in zufriedenstellender Weise
aufrechterhalten werden. Jedoch kann das Wärmerohr 12 unter
einer Neigung an einer Stelle der Kammer 11, die nicht
dessen Oberseite zu sein braucht, angebracht werden.
Im Ruhezustand der Zahnräder ist die Heizsektion 13a des Wär
merohrs 12 in das Schmieröl bis zur durch die Linie 27 in
Fig. 1 angegebene Höhe eingetaucht. Wenn das Antriebsrit
zel 14 in der Pfeilrichtung A gedreht wird, um das Teller
rad 16 zu drehen, wird durch die Zentrifugalwirkung des An
triebsritzels 14 Schmieröl in der durch die Pfeile B angege
benen Richtung transportiert, um in die Kammer 11 zu
gelangen. Auf diese Weise wird zwar der Pegel des Schmier
öls im Gehäuse 10 auf den Spiegel 32 abgesenkt, jedoch wird
die Kammer 11 mit Schmieröl gefüllt. Als Ergebnis dessen
wird die Heizsektion 13a des Wärmerohrs 12 ausreichend in
Schmieröl eingetaucht, so daß die Heizsektion 13a in zufrie
denstellender Weise wirkt, um dem Schmieröl Wärme zu ent
ziehen.
Claims (3)
1. Kühlvorrichtung für das Schmieröl (26) eines Getriebes,
das von wenigstens zwei miteinander kämmenden, in einem Ge
triebegehäuse (10) angeordneten Zahnrädern (14, 16) gebil
det ist, die zur Schmierung mit einem Teilbereich ihres Um
fangs in einen Ölsumpf eintauchen,
mit einem durch die Getriebegehäusewandung geführten Wärme rohr (12), dessen wärmeaufnehmender Teil (13a) innerhalb des Getriebegehäuses (10) tangential zum Umfang des einen Zahnrads (14) und dessen wärmeabgebender Teil (13b) außer halb des Getriebegehäuses (10) angeordnet ist,
wobei sich das Wärmerohr (12) über seine ganze Länge in vertikaler Richtung erstreckt und mit seinem unteren wär meaufnehmenden Teil (13a) in einer zu dem einen Zahnrad (14) hin offenen Getriebegehäusekammer (11) aufgenommen ist, die sich bei laufendem Getriebe aufgrund des dann von dem einen Zahnrad (14) erzeugten Ölschwalls (B) mit Schmieröl (26) füllt, so daß der wärmeaufnehmende Teil (13a) des Wärmerohrs (12) über eine größere Länge von Schmieröl (26) umgeben ist.
mit einem durch die Getriebegehäusewandung geführten Wärme rohr (12), dessen wärmeaufnehmender Teil (13a) innerhalb des Getriebegehäuses (10) tangential zum Umfang des einen Zahnrads (14) und dessen wärmeabgebender Teil (13b) außer halb des Getriebegehäuses (10) angeordnet ist,
wobei sich das Wärmerohr (12) über seine ganze Länge in vertikaler Richtung erstreckt und mit seinem unteren wär meaufnehmenden Teil (13a) in einer zu dem einen Zahnrad (14) hin offenen Getriebegehäusekammer (11) aufgenommen ist, die sich bei laufendem Getriebe aufgrund des dann von dem einen Zahnrad (14) erzeugten Ölschwalls (B) mit Schmieröl (26) füllt, so daß der wärmeaufnehmende Teil (13a) des Wärmerohrs (12) über eine größere Länge von Schmieröl (26) umgeben ist.
2. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß bei einem Getriebe mit unterschiedlichen Drehzahlen der
Zahnräder (14, 16) das eine Zahnrad (14) eines von denjeni
gen ist, die mit hoher Drehzahl umlaufen.
3. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da
durch gekennzeichnet, daß
das Getriebe ein Kraftfahrzeuggetriebe ist und daß der
wärmeabgebende Teil (13b) des Wärmerohrs (12) oberhalb des
Getriebegehäuses (10) in einem gegen Steinschlag geschützen
Bereich angeordnet ist.
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