CN105190107B - 用于温热和冷却在外壳中循环的流体的热交换器和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于温热/冷却机动车辆的动力和扭矩传递系统内的循环的油的系统。该系统合并了定位于外壳内壁与封闭于外壳内用于例如齿圈和/或小齿轮的齿轮系统的齿轮形成部分之间的至少一第一热交换器。热交换器通常形成为单个管状构件用于传导第一热交换流体通过，管状构件弯曲以大体上遵循外壳内壁几何形状的曲率并且装配于相对应环形间隙内。第二流体通道形成于齿轮的外表面与热交换器的内表面之间以通过使(多个)齿轮旋转而使油与第一热交换器流体成传热关系。

Description

用于温热和冷却在外壳中循环的流体的热交换器和系统

技术领域

本发明涉及用于温热和/或冷却在汽车动力和扭矩传递系统内的流体的热交换器。特别地，本发明涉及安装到外壳或壳体内用于温热和/或冷却外壳内循环的诸如油的流体的热交换器。

背景技术

在汽车工业中熟知一旦所有流体在汽车系统内以其最佳操作温度循环，汽车最高效地运作。例如，用于温热/冷却发动机油和变速器油的热交换器是已知的并且常常合并到汽车系统内以便确保流体在所希望的温度范围内操作。

车轴油和/或手动变速器油是汽车系统内的流体，这种流体受益于温热和/或冷却以在起动时缩短油预热时间从而快速地使油到达最佳操作温度从而提高车辆的总燃料经济性。一旦流体到达其所需的操作温度，车轴油和/或手动变速器油也受益于冷却，从而不仅保护油而且也保护油循环所经过的部件。

用于温热和/或冷却位于动力和扭矩传递单元外壳外侧的油的热交换器通常需要油泵来使油从外壳内流到位于外部的热交换器。因此，安装于动力和扭矩传递单元外部的热交换器常常需要额外的部件，导致在汽车内占据更多空间的更复杂和成本更高的温热/冷却系统。

热交换器也位于动力和扭矩传递单元外壳内侧以允许在热交换器与在外壳内循环的油之间更直接的接触而无需添加泵。然而，由于外壳几何形状的性质，常规平板堆叠热交换器常常难以封装到动力和扭矩传递单元外壳内侧。

由于外壳和封闭于外壳内的齿轮系统的复杂几何形状，差速器外壳和手动变速器外壳常常在向相应外壳内循环的车轴油或变速器油提供温热和/或冷却方面面临着挑战。因此，需要一种热交换器系统，其能更容易地封装到具有更复杂几何形状的汽车动力和扭矩传递部件的外壳内，作为向这些类型的外壳内循环的各种汽车流体提供温热和/或冷却功能的器件，以便在改进车辆的总效率方面提供紧凑并且具有成本效益的解决方案。

发明内容

根据本公开的一示例性实施例，提供一种用来温热和/或冷却在外壳内循环的流体的系统，外壳封闭用于动力和扭矩传递单元的齿轮系统，该系统包括：热交换器，其定位于外壳内部，在齿轮系统内的齿轮的外表面与外壳内壁之间，热交换器绕齿轮的旋转轴线弯曲，热交换器包括：管状构件，其具有间隔开的壁，间隔开的壁之间限定流体通路用于使第一流体通过热交换器流动；主要传热表面，其由管状构件的间隔开的壁之一限定；入口端口和出口端口，其与流体通路成流体连通以从外壳外部向热交换器内引入和排放第一热交换流体；以及，第二流体通路，其形成于齿轮的外表面与主要传热表面之间以用于使外壳内循环的流体流过；其中通过旋转齿轮系统而使流体进入到与通过热交换器流动的第一热交换流体成传热关系。

根据本公开的另一示例性实施例，提供一种用于温热和/或冷却在动力和扭矩传递系统的外壳中循环的流体的热交换器，热交换器包括：管状构件，其具有间隔开的壁，管状构件是非平面的并且通常呈弓形形状；第一流体通路，其限定于间隔开的壁之间；主要传热表面，其由管状构件的间隔开的壁之一的外表面限定；入口开口，其与第一流体通路成流体连通，入口开口形成在与主要传热表面相对的间隔开的壁上；出口开口，其与第一流体通路成流体连通，出口开口形成在与主要传热表面相对的间隔开的壁上；以及，第二流体通路，其部分地由主要传热表面限定。

根据本公开的另一示例性实施例，提供一种用于机动车辆的差速器单元，包括：齿轮系统，其用于向机动车辆的车轮传输扭矩和旋转，齿轮系统包括至少一齿圈和小齿轮，齿圈和小齿轮布置成啮合关系用于转动；外壳，其封闭齿轮系统；热交换器，其定位于外壳内部，在齿圈或小齿轮中至少一个与外壳的内壁之间，热交换器包括：流体通路，其用于使第一流体通过热交换器流动；以及，主要传热表面，其布置成与齿圈和小齿轮之一成间隔开面对关系；至少一个车轴油通路，其限定于主要传热表面与齿圈和小齿轮之一的外表面之间用于使车轴油与通过热交换器流动的第一热交换流体成传热关系；其中在齿轮系统操作期间通过使小齿轮和齿圈旋转来将车轴油递送到至少一个车轴油通路内。

根据本公开的另一示例性实施例，提供一种用于温热和/或冷却在封闭齿轮系统的机动车辆部件外壳中循环的流体的方法，该方法包括以下步骤：在形成于齿轮系统的齿轮的外表面与外壳的内壁之间的环形间隙中设置至少一第一热交换器，至少一个热交换器限定在间隔开的壁之间的第一流体通路并且形成在齿轮的外表面与至少一个热交换器的壁之一之间的第二流体通路；将第一热交换流体供应到至少一个热交换器的第一流体通路；通过齿轮系统在外壳内的操作和/或旋转来使第二热交换流体与第二流体通路中的至少一个热交换器中的第一热交换流体成传热关系；其中第二热交换流体是在机动车辆部件的外壳内循环的流体。

参考构成说明书的一部分的附图，本发明的另外的目的和优点将会显然，在附图中，相似的附图标记表示相对应零件。

附图说明

现将参考附图仅以举例说明的方式描述本公开的示例性实施例，在附图中：

图1是根据本公开的示例实施例的合并了热交换器的动力和扭矩传递单元诸如差速器的截面图解视图；

图1A是根据本公开的另一示例实施例合并了热交换器的动力和扭矩传递单元的截面图解视图；

图1B是根据本公开的另一示例实施例合并了两个热交换器的动力和扭矩传递单元的截面图解视图；

图2是图1示出的动力和扭矩传递单元的一部分的截面示意图；

图2A是图1示出的动力和扭矩传递单元的一部分的截面示意图；

图3是并入到图1、图1A、图1B中任一个的系统内的热交换器的示例实施例的示意图；

图4是图3所示的热交换器的变型的示意图；

图5是图3所示的热交换器的另一变型的示意图；

图6是穿过图3至5中任一个的热交换器的两个示例性流动路径的示意图。

具体实施方式

应了解本发明可以呈现各种替代取向和步骤顺序，除非明确地规定为相反情况。还应了解在附图中示出和下文的说明书中的具体装置和过程只是在本文中限定的发明构思的示例性实施例。因此，关于所公开的示例性实施例的具体尺寸、方向或其它物理特征并不认为是限制性的。

现参考图1，示出了根据本公开的示例实施例，呈来自机动车辆的差速器形式的动力和扭矩传递单元10的截面图。如在本领域中所理解的那样，机动车辆由内燃机提供动力，由发动机生成的动力传输到变速器并且然后通过动力系或传动系并且最终传输到车辆的驱动轮。发动机连接到小齿轮轴12(其一部分在图1中示出)并且驱动轮连接到两个其它轴(未图示)，来自发动机的动力从小齿轮轴12通过动力和扭矩传递单元10传输到驱动轮。

在主题实施例中，动力和扭矩传递单元10或差速器，具有外壳体或外壳14，外壳体或外壳14具有大体上圆形几何形状以容纳齿轮系统，齿轮系统用于从小齿轮轴12向机动车辆的车轮传输扭矩和旋转。齿轮系统包括安装于驱动轴12端部的小齿轮16，小齿轮16布置成与相对应齿圈18成啮合接触。由于在小齿轮16与齿圈18之间的啮合关系，小齿轮16在第一方向(总体上由方向箭头20指示)上旋转，小齿轮轴16的旋转造成齿圈18在第二方向(总体上由方向箭头21指示)上旋转，相应齿轮16、18的旋转轴线大体上彼此垂直。根据本领域中已知的原理，额外齿轮合并于在动力和扭矩传递单元10内包含的齿轮系统内。然而，根据本公开的温热和冷却系统将主要关于例如容纳于差速器外壳内的小齿轮16和齿圈18展开描述。

如附图所示，外壳14的内表面或内壁24具有大体上圆形配置。齿圈18的大小和形状适于大体上对应于内壁24的几何形状。第一间隙26形成于外壳14的内壁24与齿圈18的最外边缘之间。第二间隙28(如在图2A中示意性地示出)形成于外壳14的内壁24与小齿轮16的外表面之间，第二间隙28同样比第一间隙26更大。虽然第一间隙26在图1中被示出为大体上环形形状并且第一间隙26的大小绕齿圈18的周边相当一致，但应了解并非必需为这种情况。更具体而言，应了解第一间隙26的实际形状和大小将取决于差速器外壳14的具体几何形状和构造，因为第一间隙26的大小将对应于在齿圈18的外表面与外壳14的内壁24之间的实际距离，而在齿圈18的外表面与外壳14的内壁24之间的实际距离绕齿圈18的周边变化。

油或任何其它合适润滑流体穿过外壳14循环以确保齿轮系统的适当功能。外壳14的底部或下部29通常充当外壳14内的油贮槽或储集器，油收集在油贮槽或储集器中。因此，在外壳29的下部29处存在的间隙26可能大于在齿圈18与外壳14的内壁24之间绕齿圈18的周边的其它位置存在的间隙26。这可能是由于在外壳14内形成了容置件或凹入区(仅在图2中示意性地示出)。

在小齿轮16和齿圈18在外壳14内旋转时，油通过第一间隙26和第二间隙28并且围绕外壳14内造成油流动的齿轮系统的各种其它部件循环，在外壳14内的油流动速度根据齿轮的旋转速度和油粘度而不同。因此，在外壳14内的油流动速度也将根据油温度而不同，由于流体粘度变化，油温度例如从冷起动条件到正常操作温度变化。重要的是维持在外壳14内的油流动以确保容纳于动力和扭矩传递单元10或差速器内的所有部件被适当润滑以确保部件的适当功能。特别地，在差速器的情况下，重要的是在外壳14内的油流动到达小齿轮轴12和外壳14内绕小齿轮轴12形成的容置件15中的相关联的小齿轮轴承13以在车辆操作期间确保对这些部件的适当润滑。因此，油到小齿轮轴容置件15的流动不应被阻碍或阻塞。油围绕齿圈18的外表面与外壳14的内表面14之间的第一间隙26中的齿圈18的流动也是合乎需要的。应了解通过在小齿轮16的外表面与外壳14的内壁24之间的第二间隙28形成类似油流动，例如，如图2A所示。

在起动时，在汽车系统内的流体(例如，发动机油、变速器油、车轴油、手动变速器油等)并不在最佳操作温度，因为在起动时流体的降低温度，流体具有增加的粘度，这不利地影响各种汽车系统效率。随着流体温度升高，通过汽车的操作，流体的粘度减小并且流体更高效地通过流体管线并且在汽车系统的各种部件内流动，导致汽车本身更高效的总体操作。因此，在差速器的情况下，一旦通过外壳14循环的油在其最佳操作温度，动力和扭矩传递单元10将更有效地操作。随着汽车操作，在汽车系统内流体温度升高，重要的是还要确保流体温度保持在其最佳温度范围，因为超过流体最佳温度范围，流体性质劣化，而这可能对汽车的各种系统和/或部件例如差速器或手动变速器造成损坏。

因此，根据本公开的示例性实施例，第一热交换器30安装于动力和扭矩传递单元10(在此情况下差速器)的外壳14内的第一间隙26内，例如，在齿圈18与内壁24之间以便对外壳14内循环的油提供温热和冷却，如在图1和图2中示意性地示出。第一热交换器30包括管状构件32，管状构件32封闭流体通路34用于使第一热交换流体(例如冷却剂)通过热交换器30流动。流体通路34与相应入口端口35和出口端口36成流体连通以将第一热交换器流体引入到热交换器30并且从热交换器30排放第一热交换器流体。虽然管状构件32可以形成为一体的细长管状结构，其也可以由一对相对应配合的板对38、40形成，如在图3至图6中示意性地示出。例如，配合的板对38、40可以形成为具有隆起的中央部分，隆起的中央部分由周围凸缘包围，根据本领域中已知的原理，当板布置成面对面配合关系时，在配合板对38、40之间限定流体通路。湍流器或其它传热增强装置，即，浅凹，肋状物或其它表面加强件(仅在图4中示意性地示出)可以定位或形成于流体通路34内，取决于热交换器30的特定设计和应用。

如在图3至图6中更具体地示出，形成热交换器30的管状构件32大体上为矩形，但弯曲，以便大体上遵循外壳14的内壁24的曲率和齿圈18的外边缘的曲率。因此，热交换器30可以是大致“香蕉形”热交换器。因此，热交换器30具有弓形结构，具有对应于齿圈18的外圆周(或者外壳14的内壁24的内圆周)的一部分的长度42，大体上对应于外壳14的宽度的一部分的宽度44以及对应于设置在齿圈18与外壳14的内壁24之间的环形间隙26的一部分的深度46，以允许油在热交换器30与齿圈18之间流动。

流体通路34沿着管状构件32的长度42延伸。因此，应了解热交换器30绕大体上垂直于通路34中流体流动方向的轴线弯曲。根据本领域中已知的原理，流体通路34可以被设计为单程流体流动通路(例如，I形流动)或者双程流体流动通路(例如，U形流动)，如在图6中示意性地示出。入口端口35和出口端口36位于管状构件32的后表面或外表面48上，与穿过外壳14壁中形成的相对应开口(未图示)延伸的相对应入口/出口配件连通以导向第一热交换器流体进出流体通路34。因此，当热交换器30被设计为单程或I形热交换器时，入口端口35和出口端口36位于热交换器30的相对端。当热交换器30被设计为双程或U形流动热交换器时，入口端口35和出口端口36在热交换器30的一端彼此相邻定位。因此，使用单程热交换器还是双程热交换器30可以取决于形成于外壳14中的入口/出口配件和/或相对应开口的所希望的位置。

管状构件32的前表面或内侧表面50大体上为连续表面用于将热自或至通过管状构件32流动的第一热交换流体至或自形成于齿圈18与热交换器30的前表面或内表面50之间的环形空间或流体通道53中的差速器外壳中循环的油传输。因此，在齿圈18与热交换器30的前表面或内表面50之间的流体通道30中循环的油充当第二热交换流体，使第二热交换流体与通过热交换器30流动的第一热交换流体成传热关系。热交换器30的前表面或内表面50是热交换器30的主要传热表面并且可以形成为光滑表面(如图3所示)或者可以形成为具有突起52或其它形式的表面加强件(例如，浅凹、肋状物等)，如在图4中示意性地示出，以提高热交换器30的传热性能。在其它实施例中，呈低密度翅片或湍流器形式的单独传热表面55可以安装或固定到热交换器30的前表面或内表面50上，如在图5中示意性地示出，以提高热交换器30的传热性能。

在某些示例性实施例中，热交换器30布置并且策略性地定位于第一间隙26内以防止油在形成于热交换器30的后表面或外表面48与外壳14的内壁48之间的环形空间57中主动流动从而在热交换器30的外表面48上存在较少或不存在传热。在这些情形下，环形空间57最小化以有效地防止跨热交换器48的外表面48的主动油流动，在跨越外壳14的一部分的环形空间57的区域中导致绝热效果，因为由热交换器30温热的外壳中循环的任何油并未向外壳体14失去热。环形空间57也可以用作支承固定件并且也可以提供振动衰减。然而，在其它示例性实施例中，环形空间57可以用作流体通道以使油在热交换器30的外表面48上流动用于在环形空间57中流动的油与通过热交换器30流动的第一热交换流体之间传热，特别是在其中第一间隙26足够大以允许外壳体的内表面与热交换器的外表面之间的环形空间57的实施例中。因此，在其中油不在环形间隙57中流动的实施例中，应了解热交换器30的内表面50和外表面48用作传热表面。

在操作中，小齿轮16和齿圈18的旋转造成油从外壳14下部29的贮槽或储集器，在外壳14内绕齿圈18循环。在油在齿圈18的上部上流动时，油倾向于与在齿圈18的旋转方向上继续的流动的一部分分离，而另一部分倾向于在相反方向上流动，由重力驱动，往回朝向贮槽或储集器29。在齿圈18上的油流动在图2中示意性地示出。来自齿圈18表面的油流动的确切分离位置取决于齿圈速度以及在齿轮上流动的油(或流体)粘度并且因此将在不同的旋转速度下不同并且也将取决于在各种操作条件下的油(或流体)温度。因此，热交换器30在外壳14内的大小和定位适于确保最大量的油通过流体通道53流动以确保在油与通过热交换器30流动的第一流体之间发生最佳传热。热交换器30在第一间隙26内的定位也不会不利地影响外壳14内的油流动到达小齿轮轴容置件15。

在形成于小齿轮16与外壳14内壁24之间的第二间隙28(在图2A中示出)中的小齿轮16外部上发生类似油流动图案，并且油流动扫过小齿轮16的外表面并且返回到贮槽或储集器29，同时某些流动分离并且由重力驱动在相反方向上朝向贮槽29流动。

在其中外壳14或容纳于外壳14内的部件的几何形状并不适宜具有定位于第一间隙26内的热交换器30的情形下，第二热交换器60可以设置于在小齿轮16的外表面与外壳14的内壁24之间存在的第二间隙28中，如图2A所示，作为如图1A所示的第一热交换器30的替代。第二热交换器60通常具有与上文描述并且在图3至图6中示出的第一热交换器30相同的形式。因此，热交换器60大体上为矩形并且在此情形下，弯曲以便大体上遵循外壳14上部内壁24的曲率以及小齿轮16的曲率并且因此也可以大致为“香蕉形”热交换器。因此，第一热交换器30和第二热交换器60的确切曲率不同，已知小齿轮16的直径通常比齿圈18的直径小很多。

还应当指出的是第二热交换器60通常定位或定向成垂直于第一热交换器30的总体放置。因此，无论是使用第一热交换器30还是第二热交换器60，第一热交换器30和第二热交换器60绕相对应齿轮(即，齿圈18或小齿轮16)的旋转轴线大体上弯曲。因此，在使用第一热交换器30时，在第二热交换器60中的流体通路34将定向为在流体通路34内的流动方向大体上垂直于第一热交换器30中的流体通路34相关联的流动方向。因此，对于第一热交换器30和第二热交换器而言，形成热交换器30、60的管状构件32绕大体上垂直于相对应流体通路34内的流体流动方向的轴线弯曲。

如同合并了第一热交换器30的示例实施例，通过将第二热交换器60定位于小齿轮16的外表面上，第二流体通道或通路54形成于小齿轮16的外表面与图2A中示意性地示出的第二热交换器60的内表面50之间。在车辆操作期间，随着油在外壳14内循环，油将通过形成于小齿轮16与第二热交换器60之间的通路54流动从而使油与通过第二热交换器60流动的第一热交换流体成传热关系。在汽车操作期间，通过将热交换器60定位于主要外壳14内形成的油流动内的小齿轮16上，到小齿轮轴容置件15的油流动向小齿轮轴12提供润滑并且小齿轮轴的轴承13并未受到不利影响。因此，通过第一热交换器30或第二热交换器60在外壳14内的策略性定位而发生对油的温热和/或冷却而不会不利地影响动力和扭矩传递单元10的操作。

如同第一热交换器30，根据本领域中已知的原理，第二热交换器60可以被设计成具有单程(即，I形流动)流体通路34或者具有双程流体流动通路(即，U形流动)，如在图6中示意性地示出。同样，入口端口35和出口端口36定位于形成第二热交换器60的管状构件32的后表面或外表面48上并且与穿过外壳14壁中形成的相对应开口(未图示)延伸的相对应入口/出口配件连通以导向第一热交换流体进出第二热交换器的流体通路34。因此，无论是使用第一热交换器30还是第二热交换器60，第一热交换器30或第二热交换器60与总车辆系统内的冷却剂回路成流体连通。取决于用于外壳14的温热和冷却系统的特定设计，第一热交换器30或第二热交换器60被提供相同的第一热交换流体或不同的第一热交换流体。

在车辆操作期间，当车轴油到达其最佳操作温度时，取决于使用第一热交换器30还是第二热交换器60，小齿轮16和齿圈18的旋转造成“热”油分别在齿圈18或小齿轮16的外表面与第一热交换器30或第二热交换器60的相对应内表面50之间造成的环形间隙形成的流体通道53、54内流动。在第一热交换流体(即，冷却剂)流动进出相对于齿圈18或小齿轮16策略性地布置的第一热交换器30或第二热交换器60时，从通过外壳14循环的油向通过第一热交换器30和第二热交换器60流动的第一热交换流体传热，第一热交换流体最终将热传导至外壳14外侧，对外壳14内的油提供相当彻底的冷却。

相反，在起动条件下，当油或流体较冷并且由于降低的温度而增加粘度时，随着第一热交换流体流动进出第一热交换器30或第二热交换器60，热能替代地从第一热交换流体传到在外壳14内循环的油以便辅助将油或流体(无论其是差速器车轴油还是手动变速器油)升高到其所希望的操作温度。

在某些情形下，为了对动力和扭矩传递单元10的外壳14内循环的油提供更彻底温热和/或冷却，第一热交换器30和第二热交换器60可以相对于齿圈18和小齿轮16策略性地定位于外壳14内，如在上文所描述的实施例中。因此，利用热交换器30、60进行的温热和/或冷却在齿圈18和小齿轮16附近发生。在这种情形下，取决于用于动力和扭矩传递单元10的外壳14的温热和冷却系统的特定设计，第一热交换器30和第二热交换器60可以被提供相同的第一热交换流体或者不同的第一热交换流体。

通过辅助对动力和扭矩传递单元10诸如差速器内循环的油的冷却和/或温热，第一热交换器30和/或第二热交换器60相对于齿圈18和/或小齿轮16在外壳内的策略性布置允许容纳于壳体14内的整个齿轮系统适当地并且高效地操作，从而确保动力和扭矩传递单元10的长期可靠性，这对于汽车的总性能有贡献。

虽然上文所描述的示例性实施例参考第一热交换器30和第二热交换器60并且第一热交换器相对于齿圈18定位并且第二热交换器相对于小齿轮16定位展开描述，应了解这些术语只是为了易于参考而使用并且替代地，第一热交换器可以相对于小齿轮16定位并且第二热交换器可以相对于齿圈18定位或者可以仅设置第一热交换器30和第二热交换器60中的仅一个。更具体而言，应了解上文所描述的示例性实施例被描述为通常合并第一热交换器30或第二热交换器60，设想到在本发明的范围内该系统可包括相对于齿圈18(如在图1中示出)或者在其它实施例中相对于小齿轮16(如在图1A中示出)布置的第一热交换器或第二热交换器中任一个或者该系统可以包括第一热交换器和第二热交换器二者。

而且，虽然上文所描述的示例性实施例主要关于机动车辆的动力和扭矩传递系统或单元10诸如差速器展开描述，应了解根据本发明的(多个)热交换器和系统可以经修改以用于机动车辆中的不同应用诸如手动变速器。更具体而言，手动变速器还包括封闭或包入齿轮系统的外壳14。在车辆操作期间，变速器油在外壳内循环。虽然对外壳14内循环的变速器油冷却在某些应用中可能是有利的，在某些情形下，手动变速器的操作将受益于温热在外壳内循环的变速器油从而辅助使变速器油到其最佳操作温度，特别是在冷起动条件下。因此，为了对手动变速器中的变速器油提供温热(和/或冷却)，第一热交换器30和/或第二热交换器60可以布置于手动变速器内在外壳14的内壁24与封闭于外壳中的齿轮系统的相对应齿轮形成部分的外表面之间。布置于手动变速器外壳内的热交换器30、60将具有与上文所描述的热交换器30、60相似的配置并且将以类似方式作用使得通过(多个)热交换器流动的第一热交换流体将向(或自)变速器油传热，通过旋转在齿轮系统内的齿轮，造成变速器油在外壳内循环和/或飞溅，使变速器油与热交换器的主要传热表面成传热关系。因此，与上文关于动力和扭矩传递单元10描述的那些类似的布置也可以适用于差速器系统、手动变速器和/或在涉及封闭齿轮系统的外壳并且流体在外壳内循环的机动车辆的其它系统。

因此，虽然描述并且在附图中示出了各种示例性实施例，应了解所描述的示例性实施例的某些调适和修改应被理解为在本公开的范围内。因此，上文所讨论的实施例被认为是说明性的而不是限制性的。

Claims (20)

1.一种用来温热或冷却在外壳中循环的流体的系统，所述外壳封闭用于动力和扭矩传递单元的齿轮系统，所述系统包括：

储集器，其形成在所述外壳的下部以收集所述流体；

热交换器，其定位于所述外壳内部且与所述储集器大致相对，且布置在所述齿轮系统内的齿轮的外表面与所述外壳内壁之间，所述热交换器绕所述齿轮的旋转轴线弯曲，所述热交换器与所述外壳内壁隔开，所述热交换器包括：

管状构件，其包括一对配合的非平面的大体上弓形板，限定间隔开的壁，所述间隔开的壁之间形成流体通路用于使第一热交换流体通过所述热交换器流动；

主要传热表面，其由所述管状构件的所述配合的非平面的大体上弓形板的所述间隔开的壁之一限定；

入口端口和出口端口，其与所述流体通路成流体连通以从所述外壳外部向所述热交换器内引入和排放所述第一热交换流体；

第二流体通路，其形成于所述齿轮的所述外表面与所述主要传热表面之间以用于使所述外壳内循环的流体流过；以及

第三通路，其形成在与所述主要传热表面和所述外壳内壁相对的所述管状构件的所述间隔开的壁之间；

其中通过旋转所述齿轮系统内的齿轮而使所述储集器中的所述流体与所述主要传热表面接触且与通过所述热交换器流动的所述第一热交换流体成传热关系。

2.根据权利要求1所述的系统，所述齿轮系统包括齿圈和小齿轮，所述齿圈和小齿轮成啮合关系以在所述外壳内旋转，其中所述热交换器是定位于所述齿圈与所述外壳内壁之间的第一热交换器，所述系统还包括：

第二热交换器，其定位于所述外壳内部，在所述小齿轮与所述外壳的所述内壁之间，所述第二热交换器包括：

管状构件，其具有间隔开的壁，所述间隔开的壁之间限定流体通路用于使第一热交换流体通过所述第二热交换器流动；

主要传热表面，其由所述管状构件的所述间隔开的壁之一限定；

入口端口和出口端口，其与所述流体通路成流体连通以从所述外壳外部向所述第二热交换器内引入和排放所述第一热交换流体；以及

第二流体通路，其形成于所述齿圈和小齿轮中另一个与所述主要传热表面之间用于使所述流体流过；

其中通过使所述齿圈和小齿轮旋转来使所述流体与通过所述第二热交换器流动的所述第一热交换流体成传热关系。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，在所述第一热交换器中的所述第一热交换流体与所述第二热交换器中的所述第一热交换流体相同。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述热交换器还包括合并到所述管状构件内的传热增强装置，其中所述传热增强装置呈以下替代形式之一：湍流器、翅片、或者形成于所述管状构件的所述间隔开的壁上的突起。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第三通路最小化以防止在外壳中循环的所述流体主动流过，所述第三通路向所述外壳提供绝热效果。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述齿轮系统是差速器并且所述流体是车轴油。

7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述齿轮系统是手动变速器并且所述流体是变速器油。

8.一种用于温热或冷却在动力和扭矩传递系统的外壳中循环的流体的热交换器，所述热交换器包括：

管状构件，其包括一对配合的非平面的大体上弓形板，限定具有间隔开的壁；

第一流体通路，其限定于所述配合的非平面的大体上弓形板的所述间隔开的壁之间；

主要传热表面，其由所述管状构件的所述间隔开的壁之一的外表面限定；

入口开口，其与所述第一流体通路成流体连通，所述入口开口形成在与所述主要传热表面相对的所述间隔开的壁上；

出口开口，其与所述第一流体通路成流体连通，所述出口开口形成在与所述主要传热表面相对的所述间隔开的壁上；

第二流体通路，其部分地由所述主要传热表面限定；以及

第三通路，其形成在与所述主要传热表面和所述外壳内壁相对的所述管状构件的所述间隔开的壁之间；

其中，形成所述管状构件的所述配合的非平面的大体上弓形板绕大体上垂直于所述第一流体通路的纵向轴线的轴线弯曲。

9.根据权利要求8所述的热交换器，其中，所述入口开口和所述出口开口布置在所述管状构件的相对端。

10.根据权利要求8所述的热交换器，其中，所述入口开口和所述出口开口在所述管状构件的一端彼此相邻地安置，所述热交换器是双程热交换器。

11.根据权利要求8所述的热交换器，其还包括：

湍流器，其定位于所述第一流体通路中；以及

传热增强装置，其安装于所述主要传热表面上，其中所述传热增强装置是低密度湍流器或翅片。

12.一种用于机动车辆的差速器单元，包括：

齿轮系统，其用于向所述机动车辆的车轮传输扭矩和旋转，所述齿轮系统包括至少一齿圈和小齿轮，所述齿圈和小齿轮布置成啮合关系用于转动；

外壳，其封闭所述齿轮系统；

储集器，其相对于所述齿圈形成在所述外壳的下部以收集车轴油；

热交换器，其定位于所述外壳内部且与所述储集器大致相对，且布置在所述齿圈和所述小齿轮中至少一个与所述外壳的内壁之间，所述热交换器与所述外壳内壁隔开，所述热交换器包括：

一对配合的非平面的大体上弓形板，限定间隔开的壁；

流体通路，其形成在所述配合的非平面的大体上弓形板的间隔开的壁之间，用于使第一热交换流体通过所述热交换器流动；以及

主要传热表面，其由所述配合的非平面的大体上弓形板的间隔开的壁之一限定，所述主要传热表面布置成与所述齿圈和小齿轮之一的外表面成间隔开面对关系；

至少一个车轴油通路，其限定于所述主要传热表面与所述齿圈和小齿轮之一的所述外表面之间用于使车轴油与通过所述热交换器流动的第一热交换流体成传热关系；

其中在所述齿轮系统操作期间通过使所述小齿轮和所述齿圈旋转来将所述车轴油递送到所述至少一个车轴油通路内。

13.根据权利要求12所述的差速器单元，所述热交换器包括：

第一热交换器，其布置于所述齿圈与所述外壳的所述内壁之间，与所述储集器大致相对且与所述外壳内壁隔开；以及

第二热交换器，其布置于所述小齿轮与所述外壳的所述内壁之间，与所述储集器大致相对且与所述外壳内壁隔开；

其中所述第一热交换器绕所述齿圈的旋转轴线弯曲，且其中所述第二热交换器绕所述小齿轮的旋转轴线弯曲。

14.根据权利要求12所述的差速器单元，其中，所述小齿轮安装于小齿轮轴上以在所述外壳内旋转，所述外壳包括绕所述小齿轮轴形成于所述外壳内壁中的小齿轮轴容置件，以使车轴油绕靠近所述小齿轮安装件的所述小齿轮轴流动。

15.一种用于温热和/或冷却在封闭齿轮系统的机动车辆部件外壳中循环的流体的方法，所述外壳具有储集器以收集所述流体，所述方法包括以下步骤：

在形成于所述齿轮系统中的齿轮的外表面与所述外壳内壁之间的环形间隙中设置第一热交换器，所述第一热交换器与所述储集器大致相对，限定在一对配合的非平面的大体上弓形板的间隔开的壁之间的第一流体通路和由所述配合的非平面的大体上弓形板的间隔开的壁之一限定的主要传热表面，并且形成在所述齿轮的所述外表面与所述第一热交换器的所述主要传热表面之间的第二流体通路，并且在与所述主要传热表面和所述外壳内壁相对的所述间隔开的壁之间形成第三通路；

将第一热交换流体供应到所述第一热交换器的所述第一流体通路；

通过所述齿轮系统在所述外壳内的操作和/或旋转来使第二热交换流体与所述第二流体通路中的所述第一热交换器中的所述第一热交换流体成传热关系；

其中所述第二热交换流体是在所述机动车辆部件的外壳内循环的流体。

16.根据权利要求15所述的方法，所述齿轮系统包括齿圈和小齿轮，所述齿圈和小齿轮成啮合关系以在所述外壳内旋转，其中所述第一热交换器布置于所述齿圈与所述外壳的所述内壁之间且与所述储集器大致相对。

17.根据权利要求15所述的方法，所述齿轮系统包括齿圈和小齿轮，所述齿圈和小齿轮成啮合关系以在所述外壳内旋转，其中所述第一热交换器布置于所述小齿轮与所述外壳的所述内壁之间。

18.根据权利要求15所述的方法，其中所述部件是差速器并且所述第二热交换流体是车轴油。

19.根据权利要求15所述的方法，其中，所述部件是手动变速器并且所述第二热交换流体是变速器油。

20.根据权利要求15所述的方法，所述齿轮系统包括齿圈和小齿轮，所述齿圈和小齿轮成啮合关系以在所述外壳内旋转，其中所述第一热交换器相对于所述齿圈和小齿轮之一布置，所述方法还包括以下步骤：

在所述齿圈或小齿轮中另一个与所述外壳的内壁之间形成的间隙中设置第二热交换器，所述第二热交换器大体上垂直于所述第一热交换器定向，所述第二热交换器限定在所述小齿轮与所述第二热交换器的所述壁之一之间的第一流体通路；

将所述第一热交换流体供应到所述第二热交换器的所述第一流体通路；以及

通过所述小齿轮与所述齿圈的旋转来使所述第二热交换流体与所述第二流体通路中所述第二热交换器中的所述第一热交换流体成传热关系。