CN101523023B - 车辆齿轮箱油的冷却装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于冷却由内燃机(2)驱动的车辆中齿轮箱(9)中的油的装置。所述装置包括：油冷却器(10)，装配在车辆中靠近齿轮箱(9)；油系统，用于将油在齿轮箱(9)和油冷却器(10)之间循环；油路(13)，包括循环的冷却剂，适用于冷却油冷却器(10)中的油，冷却系统包括设置在第一空气通道(A)中的散热器；和冷却元件(14)，其中冷却剂由流动穿过冷却元件(14)的空气冷却。冷却元件(14)在车辆中位于下面的位置(A，B)处，在该位置处，处于周围温度的空气流动穿过它。冷却回路(13)包括第一管路(13b)，适用于将冷却的冷却剂从冷却元件(14)引导到油冷却器(10)。油冷却器(10)中的油因此可以被冷却到接近周围环境的温度。

Description

车辆齿轮箱油的冷却装置
技术领域
本发明涉及一种车辆中齿轮箱油的冷却装置。
背景技术
如果需要由齿轮箱中的油润滑和冷却的部件能够实现长的使用寿命，那么车辆齿轮箱中的油必须处于相对低的温度。已知的确保齿轮箱中的油在车辆工作过程中将基本连续地处于充分低温度的方法是使用气冷式油冷却器用于冷却所述油。然而，气冷式油冷却器必须在车辆中定位成使得：处于周围温度的空气流动穿过它，使得能够提供油的有效冷却。气冷式油冷却器因此经常设置在车辆的前部处，在用于冷却内燃机冷却系统冷却剂的散热器的前面的位置。在这个位置，油冷却器具有流动穿过它的强制空气流，该空气流处于周围温度，并且在内燃机工作过程中通过散热器风扇产生。油冷却器的这种定位的缺点是：油必须从齿轮箱被输送到车辆的前部。这导致必须在车辆中布置相对长的油管。另外，由于安全原因，油在这种暴露区域如车辆前部中的存在应当避免。
另一种已知的方法是使用液冷式油冷却器用于冷却齿轮箱中的油。这种油冷却器用来冷却油的介质是在冷却内燃机的冷却系统中使用的现有的冷却剂。液冷式油冷却器可以设置在车辆中靠近齿轮箱。在重型车辆中，冷却剂通常被散热器冷却，散热器相对于穿过这些冷却元件的空气流的方向位于进气空气冷却器的下游。空气因此在用于冷却散热器中的冷却剂之前被进气空气冷却器变热。冷却剂因此被温度高于周围环境的空气冷却。冷却剂因此通常不能用于将齿轮箱中的油冷却到足够低的温度。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于冷却车辆中齿轮箱中的油的装置，该装置使得可以将齿轮箱中的油冷却到这样的低温，即齿轮箱中的部件实现了基本最优的使用寿命。该装置的另一个目的是避免车辆中长的油管，从而避免将油引导到车辆的暴露区域，该暴露区域中，油可能会构成安全隐患。
这个目的通过上述类型的装置实现，其具体地是一种用于冷却车辆中齿轮箱中的油的装置，其中所述车辆由内燃机驱动，所述装置包括：油冷却器；油系统，用于将油在齿轮箱和油冷却器之间循环；和冷却回路，连接到车辆的适用于冷却内燃机的冷却系统，所述冷却回路包括：循环的冷却剂，适用于冷却油冷却器中的油，所述冷却系统包括设置在第一空气通道中的散热器；和冷却元件，在冷却元件中，冷却剂由流动穿过冷却元件的空气冷却；和第一管路，适用于将冷却的冷却剂从冷却元件引导到油冷却器，其中，冷却元件在车辆中设置在独立于所述第一空气通道的单独的第二空气通道中，在其处，处于周围温度的空气流动穿过它，油冷却器装配在车辆中靠近齿轮箱，并且冷却回路包括第二管路，用于在第一位置处将冷却剂从油冷却器引导回到冷却系统，相对于冷却系统中的冷却剂流动的方向，所述第一位置位于内燃机的下游和恒温器的上游。因为该装置包括具有循环冷却剂的冷却回路，这意味着用于冷却油的油冷却器是液冷式的。液冷式油冷却器不需要设置在空气通道中，而是可以设置在车辆中基本上任何适合的位置。为了将油管长度最小化，油冷却器靠近齿轮箱设置。油冷却器的这种设置意味着不需要布置油管到车辆的前部或者车辆中其它暴露区域，当使用气冷式油冷却器时通常会发生这种情况。冷却回路还包括冷却元件，位于车辆中周围温度的空气流动穿过它的位置。冷却元件中的冷却剂因此可以被冷却到接近周围温度的温度。冷却的冷却剂之后通过冷却回路的管路直接被引导到油冷却器。油冷却器中的油因此可以被基本处于周围温度的冷却剂冷却。齿轮箱中的油因此可以使具有足够低的温度，从而可以给齿轮箱的部件提供连续的良好润滑和冷却。部件因此可以实现基本最优的使用寿命。
根据本发明的实施例，冷却回路连接到车辆中已有的冷却系统，其适用于冷却内燃机。已有冷却系统中的冷却剂因此用在所述冷却回路中用于冷却油冷却器中的油。这种冷却回路可包括这样的第三管路，该第三管路用于在下面的第二位置处从内燃机的冷却系统接受冷却剂，相对于冷却系统中冷却剂流动的方向，该第二位置位于适用于冷却所述冷却系统的冷却剂的散热器的下游和内燃机的上游。冷却回路中接收的冷却剂因此适合地在车辆的普通散热器中被冷却，并且还没有被用于冷却内燃机。冷却剂因此从冷却系统的通常处于最低温度的区域被取出。冷却回路有利地包括这样的管路，该管路用于在下面的位置处将冷却剂从油冷却器引导返回到冷却系统，相对于冷却回路中冷却剂流动的方向，该位置位于内燃机的下游和恒温器的上游。在冷却剂已经用于冷却所述油冷却器中的油之后，产生的温热的散热器液体与来自内燃机的温热的冷却剂混合。温热的冷却剂之后通过恒温器被引导到普通的散热器从而被冷却。
根据本发明的另一个实施例，该装置包括车辆中的空气通道，并且所述冷却元件位于空气通道中周围温度的空气流动穿过它的位置处。利用适合尺寸设计的冷却元件，冷却剂这里可以被冷却到接近周围温度的温度。该装置优选包括散热器风扇，适用于提供穿过空气通道的强制空气流。因此可以在冷却空气流和冷却元件中冷却剂之间实现良好的热传递。
根据本发明另一个优选实施例，所述空气通道：包括散热器，适用于冷却内燃机冷却系统的冷却剂；和至少一个冷却器，相对于穿过空气通道的空气流动的方向位于散热器的上游。这种空气通道通常设置在车辆的前部处。由于车辆中可利用的空间有限，经常有利的是能够使用这种已有的空气通道用于冷却冷却剂，该冷却剂用于冷却油冷却器中的油。空气通道中散热器上游设置的所述冷却器可以是进气空气冷却器。在重型车辆中，特别的，通常进气空气冷却器设置在普通散热器的前面。普通散热器中的冷却剂因此通过处于下面温度的空气被冷却，该温度明显超过周围温度。普通散热器中的冷却剂被冷却到这样的温度，该温度对于它过高以至于不能直接用于将油冷却器中的油冷却到适合的温度。因此对于冷却剂需要经历进一步的冷却步骤，因此在它可用于将油冷却器中的油冷却到适合的低温之前，该步骤在所述冷却元件中进行。
根据本发明的优选实施例，冷却元件位于车辆中单独的第二空气通道中，在其处，周围温度的空气流动穿过它。在车辆中空间方面，有利的是如果冷却元件可以设置在这种单独的第二空气通道中。这种单独的第二空气通道也可包括散热器风扇，其提供穿过所述通道的强制的空气流。这种散热器风扇可以由电动机驱动。冷却剂回路可构成单独的冷却系统，具有单独的循环冷却剂，适用于冷却油冷却器中的油。这种单独的冷却回路可包括冷却剂泵，用于使冷却剂在油冷却器和冷却元件之间循环。利用这种单独的冷却回路，不需要涉及到普通的冷却系统。
附图说明
下面参考实例通过附图描述本发明的优选实施例，附图中：
图1示出了根据本发明第一实施例的用于冷却车辆中齿轮箱中的油的装置，
图2示出了根据本发明第二实施例的用于冷却车辆中齿轮箱中的油的装置，和
图3示出了根据本发明第三实施例的用于冷却车辆中齿轮箱中的油的装置。
具体实施方式
图1示意性示出了由增压内燃机2驱动的车辆1。车辆1可以是由增压柴油机驱动的重型车辆。内燃机2以普通的方式由冷却系统3冷却，该冷却系统容纳循环的冷却剂。冷却剂在冷却系统3中通过冷却剂泵4循环。冷却系统3包括恒温器5，适用于将冷却剂引导到散热器6，或者当冷却剂的温度低于特定值时可替换地引导回到内燃机2。散热器6设置在第一空气通道A中，在车辆1的前部处。冷却剂在散热器6中通过流动穿过第一空气通道A的空气冷却。散热器风扇7适用于沿着特定方向提供穿过第一空气通道A的强制空气流。散热器风扇7由内燃机2通过适合的连接装置驱动。进气空气冷却器8在第一空气通道A中相对于穿过第一空气通道A的空气流动的方向设置在散热器6的上游。进气空气冷却器8的功能是在压缩空气被引导到增压内燃机2之前冷却所述压缩空气。
齿轮箱9以普通的方式设置在内燃机2旁边。油冷却器10装配在车辆中靠近齿轮箱9的位置，从而冷却齿轮箱9中的油。齿轮箱9中的油在齿轮箱9和油冷却器10之间的油系统中通过油泵11循环。温度传感器12设置在油系统中用于检测油的温度。油冷却器10中油的冷却包括使用冷却回路13，冷却回路13连接到冷却所述内燃机的冷却系统。冷却回路13因此可以使用冷却系统3中已有的冷却剂，以冷却所述油冷却器10中的油。冷却回路13包括第三管路13a，用于在第二位置3a’处从冷却系统接收冷却剂，相对于冷却系统3中冷却剂流动的方向，第二位置3a’位于冷却剂泵4的下游和内燃机2的上游。冷却剂泵4因此可用于循环所述冷却回路13中的冷却剂。管路13a适用于将冷却剂引导到冷却回路13中的冷却元件14。相对于穿过第一空气通道A的空气流动的方向，冷却元件14在第一空气通道A中设置在进气空气冷却器8和普通散热器6的上游。冷却元件14因此将使得处于周围温度的空气流动穿过它。冷却回路13包括第一管路13b，适用于将冷却的冷却剂从冷却元件14直接引导到油冷却器10。当冷却剂到达油冷却器10时，冷却剂因此将处于与它离开冷却元件14时基本相同的温度。冷却回路13还包括第二管路13c，用于将冷却剂引导回到冷却系统。冷却剂在第一位置3c’处被引导返回，相对于冷却系统3中冷却剂流动的方向，第一位置3c’位于内燃机2的下游和恒温器5的上游。
在内燃机2的工作过程中，冷却系统3中的冷却剂被冷却剂泵4循环。循环的冷却剂因此实现内燃机2的冷却。来自内燃机2的温热的冷却剂在散热器6中被空气冷却，该空气通过散热器风扇7而流动穿过第一空气通道A。因为流过散热器6的空气已经流动穿过冷却元件14和进气空气冷却器8，因此它相对于周围温度将处于升高的温度。因此散热器6中的冷却剂最多可以被冷却到与该升高温度相对应的温度。通常，对于被处于这种升高温度的空气冷却的冷却剂，足以冷却内燃机2。冷却剂已经在散热器6中被冷却之后，适用于冷却齿轮箱9的油的冷却回路13在冷却系统中的第二位置3a’处接收部分冷却剂。这部分冷却剂通过第三管路13a被引导到冷却元件14，元件14位于第一空气通道A中最靠前的位置。冷却剂在这里通过处于周围温度的空气经历第二冷却步骤。循环穿过冷却元件14的冷却剂因此可以被冷却到与周围温度相接近的温度。冷却剂之后通过第一管路13b被引导到油冷却器10。油冷却器10中的油这里可以被散热器液体冷却，其因此基本处于周围的温度。齿轮箱9的油因此可以被冷却到所需要的低温。通过油冷却器10，齿轮箱9的油可以连续的保持在这种低温，从而给齿轮箱9的部件提供非常好的润滑和冷却，该部件因此可实现最优的使用寿命。当冷却剂已经冷却了油冷却器10中的油时，它在第一位置3c’被第二管路13c引导返回到冷却系统。已经冷却了油冷却器10中的油的冷却剂因此与来自内燃机2的温热的冷却剂混合。冷却剂之后被引导到普通散热器6，从而被冷却。油路中的油泵11可以被来自温度传感器12的信息控制，从而，仅当齿轮箱中的油已经达到预定温度时，油才开始循环穿过油冷却器10。齿轮箱9中的油因此在车辆1工作过程中可以保持在基本恒定的温度。
图2示出了可替换的装置，用于冷却车辆中齿轮箱9中的油。这种情况中，冷却元件14装配在车辆1中单独的第二空气通道B中。散热器风扇15这里提供了穿过冷却元件14的强制空气流。散热器风扇15被电动机16驱动。流动穿过冷却元件14的空气这里处于周围环境温度，使得可以将冷却元件14中的冷却剂冷却到接近周围温度。这种情况中，相比图1所示的实施例，进气空气冷却器8和普通散热器6提供更有效的冷却，因为这种情况中，它们将具有流动穿过它们的冷却空气流，该空气流还没有由于位于上游的冷却元件14而变热。第二空气通道B中的冷却元件14因此可以某种程度上小于图1。
图3示出了另一种可替换的装置，用于冷却车辆中齿轮箱9中的油。在这种情况中，使用单独的冷却回路，其中冷却剂通过冷却剂泵17循环穿过该冷却回路。单独的冷却回路包括冷却元件14，位于第一空气通道A中最前方，在进气空气冷却器8和普通散热器6上游的位置，散热器6用于冷却内燃机冷却系统的冷却剂。冷却回路的冷却剂这里通过处于周围温度的空气受到冷却步骤。因为冷却剂这里仅用于冷却油冷却器10中的油，这种冷却通常非常充分。当它从冷却元件14通过第一管路13b被直接引导到油冷却器10时，冷却剂这里可以基本处于周围温度。油冷却器10中的油因此被良好地冷却到低温。当冷却剂已经被油冷却器10中的油变热时，它被冷却剂泵17通过管路13d循环到冷却元件14，从而被再次冷却。
本发明绝不限于所述实施例，而是可以在权利要求范围内自由变化。

Claims (3)

1.一种用于冷却车辆(1)中齿轮箱(9)中的油的装置，其中所述车辆由内燃机(2)驱动，所述装置包括：油冷却器(10)；油系统，用于将油在齿轮箱(9)和油冷却器(10)之间循环；和冷却回路(13)，连接到车辆的适用于冷却内燃机(2)的冷却系统(3)，所述冷却回路(13)包括：循环的冷却剂，适用于冷却油冷却器(10)中的油，所述冷却系统(3)包括设置在第一空气通道(A)中的散热器(6)；和冷却元件(14)，在冷却元件(14)中，所述冷却剂由流动穿过冷却元件(14)的空气冷却；和第一管路(13b)，适用于将冷却的冷却剂从冷却元件(14)引导到油冷却器(10)，其特征在于，冷却元件(14)在车辆中设置在独立于第一空气通道(A)的单独的第二空气通道(B)中，在其处，处于周围温度的空气流动穿过它，油冷却器(10)装配在车辆中靠近齿轮箱(9)的位置，并且冷却回路(13)包括第二管路(13c)，用于在第一位置(3c’)处将冷却剂从油冷却器(10)引导回到冷却系统(3)，相对于冷却系统(3)中的冷却剂流动的方向，所述第一位置(3c’)位于内燃机(2)的下游和恒温器(5)的上游。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，冷却回路(13)包括第三管路(13a)，用于在第二位置(3a’)处从内燃机的冷却系统(3)接收冷却剂，相对于冷却系统(3)中冷却剂流动的方向，该第二位置(3a’)位于散热器(6)的下游和内燃机(2)的上游，散热器(6)适用于冷却所述冷却系统(3)的冷却剂。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述装置包括散热器风扇(7，15)，适用于提供穿过第一空气通道(A)和第二空气通道(B)的强制空气流。
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