CN101809262A - 用于冷却车辆的变速箱中的油的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于冷却车辆(1)的变速箱(9)中的油的装置，所述车辆(1)由燃烧发动机(2)提供动力。所述装置包括油冷却器(10)、适于使油在所述变速箱(9)和所述油冷却器(10)之间循环的油系统、以及适于将冷却剂引导至所述油冷却器(10)的冷却剂回路(13)。所述冷却剂回路(13)包括用于冷却所述冷却剂的散热器元件(14)和适于将被冷却的所述冷却剂从所述散热器元件(14)引导至所述油冷却器(10)的线路(13b)。所述冷却剂回路(13)包括流量调节机构(15、16、19)，所述流量调节机构(15、16、19)适于出于使所述冷却剂具有可以实现所述油冷却器(10)中油的期望冷却的温度的目的、调节通过所述散热器元件(14)的冷却剂流量。

Description

用于冷却车辆的变速箱中的油的装置

技术领域

本发明涉及按照权利要求1的前序部分的一种用于冷却车辆(交通工具)的变速箱中的油的装置。

背景技术

如果用于借助于油被润滑和冷却的部件需要获得长的使用寿命，那么车辆变速箱中的油必须处于相对低的温度。一种确保变速箱中的油在车辆的运行过程中将基本上持续地处于足够低的温度的已知方法是使用空气冷却油冷却器用于冷却油。然而，为了能够提供油的有效冷却，空气冷却油冷却器必须被定位在车辆中以使得处于环境温度的空气流动通过它。因此，空气冷却油冷却器通常位于车辆的散热器的前部，特别地位于用于冷却燃烧发动机的冷却系统的冷却剂的前部。在该位置，油冷却器使强制空气流通过它，所述强制空气流处于环境温度下并且由散热器风扇在燃烧发动机的运行过程中提供。油冷却器的这样的定位的一个缺点是，油必须从变速箱向车辆的前部向前传送。这使得必须在车辆中提供相对长的油路。此外，出于安全的原因，需要避免油存在于例如车辆的前部的暴露区域中。

另一个已知的实践是使用液体冷却油冷却器用于变速箱中的油的冷却。这样的油冷却器使用车辆的普通的冷却系统中已有的冷却剂以用于冷却变速箱油。冷却剂冷却油冷却器可以靠近变速箱位于车辆中。在重型车辆中，冷却剂通常在相对于空气流通过这些冷却元件的设定方向位于中冷器下游的散热器中被冷却。因此，空气在其能够用于冷却散热器中的冷却剂之前通过中冷器变暖。这意味着冷却剂被处于比环境更高的温度的空气冷却。因此，冷却剂通常不能具有给予它以使其能够以最佳的方式冷却变速箱中的油的足够低的温度。

US 6 196 168涉及一种用于使车辆中的冷却剂/油热交换器中的油变暖和冷却的系统。在热交换器中变暖和冷却的油可以是变速箱油。阀被用于控制冷却剂向热交换器的供给。在车辆启动之后，阀将未被冷却的冷却剂从存储罐中引导至热交换器。在这种情况下，油提供冷却剂的变暖。在冷却剂变暖然而处于正常运行温度以下的运行情况下，阀将冷却剂的混合物从低温冷却器和所述存储罐引导至热交换器，以使油冷却/变暖。在车辆的正常运行过程中，当冷却剂到达运行温度时，仅有来自低温冷却器的冷却剂用于冷却油。即使在低温冷却器中已经被冷却的冷却剂处于比在普通散热器中被冷却的冷却剂低的温度，冷却剂通常仍然太热以至于不能在车辆的运行过程中将变速箱油冷却到最佳的温度。

发明内容

本发明的目的是提供一种使得车辆变速箱中的油可以被冷却到一定的温度，以使得变速箱的部件将获得基本上最佳的使用寿命的装置。

该目的采用前言中提到的类型的装置获得，所述装置的特征在于权利要求1的特征部分中说明的特征。变速箱中的油和部件在它们处于相对低的温度时通常具有最佳的特征。在车辆的运行过程中使变速箱中的油和部件基本上连续地保持在这样的温度包括使油处于比油和部件的期望的温度低的温度的冷却剂冷却。燃烧发动机的冷却系统中的冷却剂在正常情况下处于太高的温度，以至于不能将变速箱中的油冷却到期望的温度。按照本发明，使用带有在散热器元件中被冷却的循环冷却剂的冷却剂回路，所述散热器元件具有通过它的冷却空气流。冷却剂被引导通过散热器元件越慢，它流动通过散热器元件的空气冷却的时间越长。以适当的方法调节通过散热器元件的冷却剂流使得冷却剂在离开散热器元件时可以基本上始终处于足够低的温度，以使其能够以期望的方式冷却油冷却器中的油。采用油的这样的冷却，变速箱的部件可以基本上始终具有好的润滑和冷却。因此，部件可以获得最佳的使用寿命。

按照本发明的一个实施方式，所述流量调节机构适于无级地调节通过散热器元件的流量。因此，冷却剂的温度和变速箱中的油的温度可以以好的精度调节。所述流量调节机构有利地包括可调的节流阀。冷却剂泵可以例如保持通过散热器元件的冷却剂的基流。随后，节流阀可以被用于将通过散热器元件的基流无级地减小到期望的流量水平。所述流量调节机构优选地包括适于控制节流阀的控制单元。控制单元可以是包括用于以最佳的方式控制节流阀的适当的软件的计算机单元。控制单元可以接收关于例如变速箱中的油的温度的信息，并且特别地基于所述信息调节节流阀和通过散热器元件的冷却剂的流量。备选地，所述流量调节机构可以包括适于提供通过散热器元件的可变冷却剂流量的冷却剂泵。通过散热器元件的冷却剂流量可以通过使冷却剂泵的速度变化而变化。上面说明的类型的控制单元还有利地控制这样的冷却剂泵。

按照另一个实施方式，油冷却器是逆流热交换器。冷却剂和油沿相反的方向被引导通过油冷却器，所述油冷却器呈逆流热交换器的形式。因此，油在冷的冷却剂被引导到油冷却器中的位置从油冷却器被引导出。这使得可以将油的温度冷却到接近冷的冷却剂的温度。

按照本发明的另一个实施方式，冷却剂回路呈独立的冷却系统的形式，其具有适于冷却油冷却器中的油的独立循环的冷却剂。这样的独立的冷却剂回路有利地包括其自身的冷却剂泵，以用于使冷却剂在油冷却器和散热器元件之间循环。在这样的情况下，冷却剂泵的速度可以被调节以使通过散热器元件的冷却剂流量变化。备选地，冷却剂泵可以以基本上恒定的速度运行，节流阀或相似的部件调节通过散热器元件的冷却剂流量。采用这样的独立的冷却剂回路，无需对普通的冷却系统作出任何改变。在燃烧发动机的冷却系统不能完全执行其功能的情况下，所述装置可以使优先级从冷却变速箱中的油转移，并提供通过散热器元件的最大的冷却剂流量。散热器元件中产生的冷的冷却剂的量随后可以用于冷却被适当定位的热交换器中的燃烧发动机的冷却系统中的温暖的冷却剂。在这种情况下，冷却剂回路的散热器元件被用作用于冷却燃烧发动机的冷却系统的冷却剂的额外的散热器。

按照本发明的另一个实施方式，冷却剂回路与燃烧发动机的冷却系统相连接。在这种情况下，相同的冷却剂因此被使用在燃烧发动机冷却系统中和用于冷却油冷却器中的油的冷却剂回路中。为此，冷却剂回路可以包括用于在相对于冷却系统中的冷却剂流动方向位于适于冷却冷却系统的冷却剂散热器的下游和燃烧发动机的上游的位置接收来自燃烧发动机的冷却系统的冷却剂的线路。在冷却剂回路中被接收的冷却剂将在车辆的普通散热器中已经刚刚被冷却，而尚未被用于冷却燃烧发动机。因此，冷却剂从冷却系统的一个区域被获取，在该区域中它在正常情况下处于最低的温度。所述冷却剂在其被用于冷却油冷却器中的油之前承受冷却剂回路的散热器元件中的另一个冷却步骤。冷却剂回路还可以包括用于在相对于冷却系统中的冷却剂流动方向位于燃烧发动机的下游和恒温器的上游的位置将冷却剂从油冷却器引导到冷却系统的线路。当冷却剂已经被用于冷却油冷却器中的油时，它通过所述线路被引导回燃烧发动机的冷却系统，在其中它与来自燃烧发动机的温暖的冷却剂混合。随后冷却剂通过恒温器被引导到普通散热器以便被冷却。由于冷却剂回路采用与燃烧发动机的冷却系统相同的冷却剂，在燃烧发动机的冷却系统不能完全执行其功能的运行情况下也可以采用所述用于冷却冷却剂的冷却剂回路。在这样的情况下，优先级从冷却变速箱中的油转移，所述流量机构引导冷却剂的最大流量通过散热器元件。当最大的冷却剂流量被引导通过散热器元件时，冷却剂将不会处于与当它离开散热器元件时同样低的温度，然而另一方面，产生了相当的更大量的被冷却的冷却剂，结果散热器中的总的冷却效果被最佳化。冷的冷却剂通过所述线路被引导至燃烧发动机的冷却系统，在其中，它与来自燃烧发动机的温暖的冷却剂混合。在这种情况下，冷却剂回路的散热器元件被用作用于冷却燃烧发动机的冷却系统中的冷却剂的额外的散热器。

按照本发明的另一个实施方式，所述装置包括车辆中的空气通道，所述散热器元件被布置在空气通道中使处于环境温度的空气流动通过它的位置。通过适当减小通过散热器元件的冷却剂流量，冷却剂在这种情况下可以提供冷却到接近环境温度的温度。所述装置优选地包括适于提供通过空气通道的强制空气流的散热器风扇。因此，在冷却空气流和散热器元件中的冷却剂之间可以提供良好的热量传递。

附图说明

本发明的优选实施方式在下面参照附图通过实例的方式进行描述，其中：

图1示出了按照本发明的第一实施方式的用于车辆变速箱中的油的冷却的装置，

图2示出了按照本发明的第二实施方式的用于车辆变速箱中的油的冷却的装置，和

图3示出了按照本发明的第三实施方式的用于车辆变速箱中的油的冷却的装置。

具体实施方式

图1示意性地示出了由增压燃烧发动机2提供动力的车辆1。车辆1可以是由增压柴油发动机提供动力的重型车辆。燃烧发动机2通过包含循环冷却剂的冷却系统3以常规的方式冷却。冷却剂通过冷却剂泵4在冷却系统3中循环。冷却系统3包括适于将冷却剂引导至散热器6或者备选地当冷却剂的温度低于特定的数值时将其引导回燃烧发动机2的恒温器5。散热器6在车辆1的前部布置在空气通道A中。冷却剂在散热器6中借助于流动通过空气通道A的空气冷却。散热器风扇7适于通过空气通道A沿特定方向提供强制空气流。散热器风扇7通过适当的连接件由燃烧发动机2驱动。中冷器8相对于通过空气通道A的空气流动方向在散热器6上游布置在空气通道A中。中冷器8的作用是在压缩空气被引导至增压燃烧发动机2之前冷却压缩空气。

变速箱9以常规的方法布置在燃烧发动机2的旁边。油冷却器10被装配在车辆中靠近变速箱9以冷却变速箱9中的油。油冷却器呈逆流热交换器的形式。变速箱9的油借助于油泵11在变速箱9和油冷却器10之间的油系统中循环。温度传感器12布置在油系统中以检测油的温度。油冷却器10中的油的冷却包括采用与冷却系统相连接的冷却剂回路13，所述冷却系统冷却燃烧发动机。因此冷却剂回路13可以采用冷却系统3中的已有冷却剂冷却油冷却器10中的油。冷却剂回路13包括用于在相对于冷却系统3中的冷却剂流动的方向位于冷却剂泵4的下游和燃烧发动机2的上游的位置用于接收来自冷却系统的冷却剂的线路13a。因此，冷却剂泵4可以用于使冷却剂回路13中的冷却剂循环。线路13a适于将冷却剂引导至冷却剂回路13中的散热器元件14。散热器元件14相对于通过空气通道A的空气流动的设定方向位于中冷器8和普通散热器6的上游的空气通道A中。因此，散热器元件14将具有流动通过它的处于环境温度的空气。冷却剂回路13包括适于将被冷却的冷却剂从散热器元件14引导至油冷却器10的线路13b。因此，冷却剂在其到达油冷却器10时和其离开散热器元件14时将处于基本上相同的温度。冷却剂回路13还包括用于将冷却剂引导回冷却系统的线路13c。冷却剂被引导回相对于冷却系统3中的冷却剂流动方向位于燃烧发动机2的下游和恒温器5的上游的位置3c’。冷却剂回路13包括在这种情况下被布置在线路13b中的可调的节流阀15，然而它也可以被布置在线路13a、c之一中。控制单元16适于控制节流阀15。控制单元16可以是包括用于该目的的适当的软件的计算机单元。温度传感器20适于检测位于普通的冷却系统中的适当的位置的冷却剂的温度。控制单元适于接收来自温度传感器12的有关变速箱油的温度、和来自温度传感器20的有关冷却剂的温度的信息。

在燃烧发动机2的运行过程中，冷却系统3中的冷却剂通过冷却剂泵4循环。因此，循环冷却剂提供燃烧发动机2的冷却。来自燃烧发动机2的温暖的冷却剂在散热器6中被空气冷却，空气通过散热器风扇7流动通过空气通道A。由于流动通过散热器6的空气已经通过散热器元件14和中冷器8，因此它将处于相对于环境温度升高的温度。因此，散热器6中的冷却剂最好的情况可以被冷却到与所述升高的温度相对应的温度。为了冷却燃烧发动机2，对冷却剂来说，通过处于这样的升高的温度的空气被冷却通常就足够了。适于冷却变速箱9中的油的冷却剂回路13在位于冷却系统中的位置3a’的冷却剂在散热器6中被冷却之后，接收部分所述冷却剂。所述部分冷却剂通过线路13a被引导至位于空气通道A的前部的散热器元件14。冷却剂在这里通过处于环境温度的空气经受第二步的冷却。因此，在最佳的情况下，通过散热器元件14循环的冷却剂可以被冷却至接近环境温度的温度。然而，冷却剂在其离开散热器元件14时的温度取决于多个参数，例如位于散热器元件14的入口处的冷却剂的温度、散热器元件14的容量、通过散热器元件14的冷却空气流的温度和速度、和通过散热器元件14的冷却剂流量。

通过散热器元件14的冷却剂流量是适于由节流阀15和控制单元16控制的参数。通过散热器元件14的冷却剂流量可以通过调节节流阀15变化。因此，当离开散热器元件14时，冷却剂可以被冷却至变化的温度。如果冷却剂流量被显著地减小，那么冷却剂可以被大致冷却至环境温度。当油冷却器是逆流热交换器时，也可以将油冷却器10中的油冷却至冷却剂的温度，并且因此冷却至大致与环境温度相对应的温度。采用线路13b中的适当的节流，变速箱9中的油可以在燃烧发动机2的大多数运行范围内被冷却至期望的低温。因此，变速箱9中的油可以连续地保持这样的低温，以使得在所述温度下变速箱9中的部件具有非常好的润滑和冷却。因此，变速箱的部件可以获得基本上最佳的使用寿命。控制单元16也适于控制油回路中的油泵11，并适于从温度传感器12接收有关变速箱9中的油的温度的信息。因此，控制单元可以仅仅在变速箱中的油达到预定的温度时开始使油通过油冷却器循环。因此，在车辆1的运行过程中变速箱9中的油具有基本上恒定的温度。当冷却剂冷却油冷却器10中的油时，它通过线路13c在位置3c’处被引导回冷却系统。因此，冷却油冷却器10中的油的冷却剂与来自燃烧发动机2的温暖的冷却剂混合。随后，冷却剂被引导至普通散热器6以便被冷却。

控制单元16也适于从温度传感器20接收信息，所述温度传感器检测普通的冷却系统中的冷却剂的温度。在这种情况下，温度传感器在冷却燃烧发动机2之后检测冷却剂的温度。冷却剂在这里处于最高温度。在控制单元16从温度传感器20接收表示普通的冷却系统处于如此重的负载下以至于不能完全执行其功能的信息的情况下，控制单元16可以临时使优先级从冷却变速箱9中的油转移，并使节流阀15打开到最大。控制单元16将使油泵11停止，这样，没有油通过油冷却器10循环。因此，冷却剂的最大流量可以被引导通过散热器元件14。冷却剂在其以最大的流量通过散热器元件时将肯定不具有同样低的温度，然而所产生的被冷却的冷却剂的量意味着所获得的冷却效果可以是最佳的。冷却剂通过线路13b、油冷却器10和线路13c从散热器元件14在位置3c’处被引导到的冷却系统，在该位置冷的冷却剂与来自燃烧发动机2的温暖的冷却剂混合。在这种情况下，冷却剂回路的散热器元件14可以被用作用于冷却燃烧发动机的冷却系统中的冷却剂的额外的散热器。

图2描述了用于冷却车辆变速箱9中的油的备选装置。在这种情况下，散热器元件14被应用在车辆1中的独立的空气通道B中。散热器风扇17在这里提供通过散热器元件14的强制空气流。散热器风扇17由电动机18驱动。流动通过散热器元件14的空气在这里处于环境温度，使得可以引导少量的冷却剂流量通过散热器元件14时，将散热器元件14中的冷却剂冷却到接近环境温度。在这种情况下，中冷器8和普通散热器6提供比图1中描述的实施方式中更有效的冷却，因为在这种情况下它们具有通过它们的冷却空气流，所述空气没有被位于上游的散热器元件14变暖。因此，空气通道B中的散热器元件14可以稍微小于图1中的元件。所述装置包括具有与图1相对应的部件的冷却剂回路13。因此我们未对冷却剂回路13的作用进行描述。

图3描述了用于冷却车辆变速箱9中的油的另一个备选装置。在这种情况下，具有通过冷却剂泵19循环的冷却剂的独立的冷却剂回路13被使用。独立的冷却回路包括在中冷器8和用于冷却燃烧发动机的冷却系统的冷却剂的普通散热器6的上游的位置位于空气通道A中考前的散热器元件14。独立的冷却回路13的冷却剂经受通过处于环境温度的散热器元件14中的空气冷却的步骤。当冷却剂主要用于冷却油冷却器10中的油时，散热器元件14中的冷却剂的这样的冷却通常完全足够。控制单元16在这里适于控制冷却剂泵19，以使其将期望的冷却剂循环通过散热器元件14和冷却剂回路13。冷却剂泵19被这样构造，以使其能够提供可变的冷却剂流量。当冷却剂通过油冷却器10时，它被引导至线路13c。线路13c包括与横向线路13e相连接的三通阀21。三通阀21被控制单元16控制。线路13c还包括热交换器22，在其中热量可以在独立的回路13中的冷却剂和燃烧发动机的冷却系统中的冷却剂之间传递。

在燃烧发动机2的运行过程中，控制单元16从温度传感器12接收有关变速箱9中的油的温度的信息。基于所述信息，控制单元使冷却剂泵19提供通过散热器元件14的冷却剂流，其使冷却剂具有例如提供油冷却器10中油的期望冷却的温度。当冷却剂已经冷却油冷却器10中的油时，所述冷却剂由三通阀21引导至横向线路13e，并且从线路13e到达线路13d。在线路13d中，冷却剂通过冷却剂泵19朝向散热器元件14循环。如果控制单元16从温度传感器20接收表示燃烧发动机的冷却系统过载的关于冷却剂温度的信息，它将启动冷却剂泵9以使得最大的冷却剂流量通过散热器元件14循环。控制单元16将关闭油泵11，这样，没有油通过油冷却器10被引导。在散热器元件14中被冷却的冷却剂在这里可以在未被变暖的情况下通过油冷却器10被引导。在这种情况下，控制单元16将三通阀21设置在使得冷却剂在线路13c中朝向热交换器22被引导的位置。冷的冷却剂在热交换器22中冷却燃烧发动机2的冷却系统中的温暖的冷却剂。随后，独立的冷却剂回路13中的冷却剂通过线路13c、13d被引导回散热器元件14。也是在这种情况下，冷却剂回路的散热器元件14可以被用作用于冷却燃烧发动机的冷却系统中的冷却剂的额外的散热器。

本发明绝不限于所描述的实施方式，而是可以在权利要求的范围内自由变化。

Claims (10)

1.一种用于冷却车辆(1)的变速箱(9)中的油的装置，所述车辆(1)包括燃烧发动机(2)和用于冷却所述燃烧发动机(2)的冷却系统(3)，所述装置包括油冷却器(10)、适于使油在所述变速箱(9)和所述油冷却器(10)之间循环的油系统、以及适于将冷却剂引导至所述油冷却器(10)的冷却剂回路(13)，所述冷却剂回路(13)包括用于冷却所述冷却剂的散热器元件(14)和适于将被冷却的所述冷却剂从所述散热器元件(14)引导至所述油冷却器(10)的线路(13b)，其特征在于，所述冷却剂回路(13)包括流量调节机构(15、16、19)，所述流量调节机构(15、16、19)适于出于使所述冷却剂具有可以实现所述油冷却器(10)中油的期望冷却的温度的目的、调节通过所述散热器元件(14)的冷却剂流量。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置适于在所述燃烧发动机的冷却系统(3)上的负载大到使所述冷却系统(3)不能完全执行其功能的情况下、临时使优先级从冷却所述变速箱(9)中的油转移到引导相对大的冷却剂流量通过所述散热器元件(14)、以及转移到使用来自所述散热器元件(14)的冷却剂冷却所述燃烧发动机的冷却系统(3)中的冷却剂。

3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述流量调节机构(15、16、19)适于无级地调节通过所述散热器元件(14)的流量。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述流量调节机构包括可调的节流阀(15)。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述流量调节机构包括适于控制所述节流阀(15)的控制单元(16)。

6.如前述权利要求中的任一项所述的装置，其特征在于，所述流量调节机构包括适于提供通过所述散热器元件(14)的可变冷却剂流量的冷却剂泵(19)。

7.如前述权利要求中的任一项所述的装置，其特征在于，所述油冷却器(10)被构造为逆流热交换器。

8.如前述权利要求中的任一项所述的装置，其特征在于，所述冷却剂回路(13)呈独立的冷却系统的形式，所述独立的冷却系统具有适于冷却所述油冷却器(10)中的油的独立循环的冷却剂。

9.如前述权利要求中的任一项所述的装置，其特征在于，所述冷却剂回路(13)与所述燃烧发动机的冷却系统(3)相连接，并且所述冷却回路(13)包括用于在相对于所述冷却系统(3)中的冷却剂流动方向位于所述燃烧发动机(2)的下游和恒温器(5)的上游的位置将冷却剂从所述油冷却器(10)引导回所述冷却系统(3)的线路(13c)。

10.如前述权利要求中的任一项所述的装置，其特征在于，所述装置包括所述车辆中的空气通道(A、B)，并且所述散热器元件(14)位于所述空气通道(A、B)中处于环境温度的空气流动通过所述空气通道的位置。

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