CN1167696A - 传动装置冷却系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于车辆的传动装置冷却系统(10)。这种车辆配置有一个具有一个加压液体冷却系统(50)的发动机(12)。该传动装置冷却系统包括一个位于传动装置润滑剂槽(36)中并流体地串联在发动机冷却系统中的油与水式换热器(40)。

Description

传动装置冷却系统
本发明涉及一种用于车辆的传动装置冷却系统，这种车辆上装备有具有加压流体冷却系统的发动机和变速传动装置。特别是，本发明涉及的传动装置冷却系统包括一个位于传动装置润滑/冷却流体槽中并与车辆发动机加压流体冷却系统相串联的换热器。
车辆变速传动装置，特别是用于重型车辆的同步和非同步多级变速器在现有技术中是已知的，如美国专利第3105395；4735109；4754665；5086897；5193410和5370013号，这些参考文件通过引用结合在本文中。人们也都知道这种传动装置可能在某种大扭矩量，重载循环和/或屏蔽安装等情况下产生过量的热，并且可能需要比从来自传动箱的被动热幅射所能得到的冷却更大的冷却作用。用于对传动装置润滑/冷却流体提供额外冷却作用的传动装置辅助冷却系统在现有技术中是已知的，可以参考美国专利第4356889；5157963和5279391号，这些文件通过引用结合在本文中。
虽然这些现有技术的传动装置辅助冷却系统总的来说是有效的，但是它们并非是完全圆满无缺，因为它们可能会成过量的冷却，要求一个装在底盘上的润滑/冷却的流体与空气的换热器，要求令人讨厌的流体连接件和/或要求一个传动装置驱动的润滑/冷却流体泵。
根据本发明，现有技术中的缺点可以通过提供一个不需要传动装置驱动的泵或单独的装在底盘上的换热器的传动装置冷却系统而被尽可能地减少或消除。这可以在一个具有液冷发动机的车辆中这样完成，即在传动装置润滑油槽中提供一个集成的冷却流体与润滑流体换热器，而该换热器与发动机冷却流体系统相串联。
本发明的这种或其它的目的和优点从下述结合附图对优选实施例所作的描述将更为明了，附图中：
图1是本发明传动装置冷却系统的示意图。
图2是使用本发明冷却系统的传动装置的部分截面侧视图。
图3是使用本发明冷却系统的传动装置的顶视截面图。
在目前的对优选实施例的描述中，某些术语仅被用作描述性的目的而并非是限制性的。如“向上”，“向下”，“向右”和“向左”是指用作参考的附图中的方向。而“向内”和“向外”分别指朝向和背向所指装置及其部件的几何中心。所述的定义适用于上面专指的名词，其衍生词和同意词。
“传动装置”一词用来指一种简单的或复合的车辆变速传动装置，其中多个简单的或复合的齿轮减速装置中选定的一个可以在传动装置输入轴和传动装置输出轴之间用人手或自动地被选出。车辆传动装置，包括那些用于重型车辆上的传动装置在现有技术中是为人们十分熟悉的，如可以参考美国专利第3105395；4735109；4754665；5000060；5089965；5193410和5370013号，这些文件通过引用结合在本文中。
“冷却流体”或“发动机冷却流体”指的是一般用于车辆发动机冷却系统中的液体，这种液体通常是水和例如醇、乙二醇或类似物的防冻/防过热化合物的组合物。“传动装置润滑液”或“润滑液”指的是一般用于车辆传动装置以便对转动的齿轮传动装置提供润滑和冷却的液体。如一般都知道的，对于重型的传动，这种传动装置被设计成其内部旋转部件是在一个润滑液槽内运转的，这种润滑液通常是一种天然或合成油，由齿轮和轴的运动使其循环。最好是，各种传动壳体构件在需要之处具有内置槽道以便使润滑液循环到轴承与轴之处。这些润滑液常被称作多用途齿轮油并且可能符合一条或多条下列军用规范：MIL-L-2104或MIL-L-2105。
本发明的传动装置冷却系统10可以更详尽地从附图中看到。在附图中，一个液冷发动机12，例如人们熟悉的柴油发动机或类似发动机，由一个非固定式连接器14驱动地连接到一个多级变速传动装置16上。非固定式连接器14可以是一个主摩擦离合器，如图1中所示，一个变扭器或类似装置。如图中所示，发动机输出轴或曲轴18通过选择地接合和松离的主摩擦离合器14连接到传动装置输入轴20上。传动装置输出轴22连接在如一个分动箱，一根传动轴或类似部件的车辆传动系装置上。输入轴20由旋转传动元件24以不同的可选择的传动比驱动地连接到输出轴22上，旋转传动元件24如现有技术中所熟知的包括轴、齿轮、离合器和类似部件。传动装置16装在一个传动装置外壳26内，传动装置外壳包括一个离合器外壳部分28，该部分包围着主离合器14并将传动装置装在发动机12上。传动装置输入轴20，输出轴22，通常还有一根主轴(未显示)都可绕着一条共同轴线30转动。
如在图2中可以清楚地看到的，传动装置外壳26上有一个润滑剂注入孔32，通过该孔，润滑剂可被注入传动装置壳体中直达到注入水平面34，以限定一个在传动装置外壳底部的润滑剂槽36。可以看到，至少旋转传动元件的一部经过该润滑剂槽36，以便对传动齿轮装置进行冷却和润滑。传动装置16上还设有一个排液塞开孔38，该开孔位于槽的底部，用于排除传动装置润滑液。旋转传动元件还包括各种轴承和类似部件。
对于重型车辆传动装置，例如由本申请受让人Eaton Corporation所出售的7级速度，9级速度，10级速度，13级速度，16级速度和18级速度的传动装置，推荐的250°F(120℃)的传动装置工作温度被认为是最高的，但直至300°F(150℃)的断续运作温度也是允许的。在这水准上的或超过这水准的运作温度将增加润滑剂的氧化速率并减短其有效使用寿命。据认为，除非没有某种形式的对传动装置的润滑剂的外部冷却，下述的情况或任何组合都可能引起高的运作温度：(1)在低速度下持续地运转；(2)高的周围工作温度；(3)在传动装置周围有限的空气流动；(4)车辆排气系统离传动装置太近；(5)过长的超速操作和(6)高马力/高扭矩传递作业。
在现有技术中，对于要求有额外的传动装置冷却的车辆装置，这种冷却通常由一个滑油外部冷却系统提供，这种冷却系统包括一个装在底盘上的油与空气换热器，一个传动装置驱动泵，以及必需的管道装备，使油槽与装在底盘上的换热器实现流体连接。这种系统的一个例子可以参考前述的美国专利第4356889号。随着由于卡车气体动力学的改进和/或更多地使用高马力发动机而来的更少的空气流穿过车辆传动装置，对于传动装置润滑液的增补冷却的需要就更形普遍了。
现有技术的外部冷却装置并不能完全令人满意，因为它们往往比较复杂和昂贵，它们要求有一个传动装置驱动泵装置，特别是，它们要求有一个装在车辆底盘上的油与空气换热器，而且要安装在车辆底盘上空气流特别强劲的地点。由于一个或多个上述的理由，这种传动装置油的冷却器的使用对于车辆使却用者和/或原来的设备制造商是不受欢迎的。
本发明的传动装置冷却系统要求一个内部的，最好是集成的，传动装置润滑剂与发动机冷却剂换热器40，又称作油与水换热器，位于在旋转传动部件的下面和/或偏离于该部件的地位处的传动装置油槽区域36内。换热器40的设计相对来说是比较标准的，它包括一个蛇管42，蛇管具有一个进口接头44和一个出口接头46和多个为了获得最大热传递的板件或翼片件48。发动机强制液体冷却系统50包括车辆散热器52，另外还包括一个用于连接已经连接在传动装置内部换热器40的进口接头44上的流体通道56的第一连接器54，和一个用于连接到其一端连接在内部换热器40的出口接头46上的流体通道60的第二流体连接器58。因此，传动装置油与水内部换热器40串联在车辆的高压液体冷却系统上，从而使车辆冷却系统中的冷却液体也能流过传动装置内部散热器40。
虽然所述的本发明是用于一个具有在油槽36中转动的齿轮装置24的传动装置，但是它也同样适用于前述美国专利第5279391号中所述的“干槽”式传动装置。
因此，现行的车辆散热器52起着一个用于传动装置换热器40和发动机冷却系统50两者的对空气的换热器的作用，省掉了一个单独的油与空气换热器的需要。另外，由于发动机与车辆传动装置靠得相当近，对于传动装置的辅助换热器40的管道装备的要求就简单化和减少了，因而对附加的泵吸部件的要求也就没有必要了。
虽然本发明的优选实施例是以某种程度的特殊性来描述的，但是在不偏离随后的权利要求书所限定的本发明的精神和范围的情况下，仍旧可以进行各种在形式上和细节上的变化。

Claims (16)

1.一种用于车辆的车辆传动装置冷却系统，这种车辆配置有一个具有发动机冷却系统的内燃机，该冷却系统使用在内燃机冷却回路中循环的加压的发动机冷却流体，该车辆还配置有一个传动装置，该装置包括一根以不同比率的传动齿轮装置驱动地连接在一根输出轴上的输入轴，该传动齿轮装在一个传动装置外壳内，外壳限定一个用于传动装置润滑液的润滑剂槽，所述冷却系统包括：
一个位于所述槽内的传动装置润滑液与发动机冷却流体的换热器，所述换热器包括一个具有用于与所述发动机冷却回路流体连接的一个进口和一个出口的管道。
2.如权利要求1所述的传动装置冷却系统，其特征在于其中所述管道是蛇管的形状。
3.如权利要求1所述的传动装置冷却系统，其特征在于其中至少所述传动齿轮装置的一部分是在所述槽内转动的。
4.一种用于车辆的车辆传动装置，这种车辆配置有一个具有发动机冷却系统的内燃机，该冷却系统使用在发动机冷却回路中循环的加压发动机冷却流体，所述传动装置包括：
一根以不同比率的传动齿轮装置驱动地连接在一根输出轴上的输入轴；
一个装有所述齿轮装置并限定一个用于传动装置润滑液的润滑剂槽的传动装置外壳；和
一个传动装置冷却系统，该系统包括一个位于所述槽内的传动装置润滑液与发动机冷却流体的换热器，所述换热器包括一个具有用于与所述发动机冷却回路流体连接的一个进口和一个出口的管道。
5.如权利要求4所述的传动装置，其特征在于其中所述管道是蛇管的形状。
6.如权利要求4所述的传动装置冷却系统，其特征在于其中至少所述传动齿轮装置一部分是在所述槽内转动的。
7.一种车辆传动装置和发动机的组合，它包括：
一个具有发动机冷却系统的内燃机，该冷却系统使使用在发动机冷却回路中循环的加压发动机冷却流体；和一个不同比率的传动装置，该装置包括一根以不同比率的传动齿轮装置驱动地连接在一根输出轴上的输入轴，一个装有所述齿轮装置并限定一个用于传动装置润滑液的润滑剂槽的传动装置外壳；和一个传动装置冷却系统，该系统包括一个位于所述槽内的传动装置润滑液与发动机冷却流体的换热器，所述换热器包括一个具有用于与所述发动机冷却回路流体连接的一个进口和一个出口的管道。
8.如权利要求7所述的组合，其特征在于其中所述管道是蛇管的形状。
9.如权利要求7所述的组合，其特征在于其中至少所述传动齿轮装置一部分是在所述槽内转动的。
10.如权利要求7所述的组合，其特征在于其中所述发动机冷却流体是一种水基液体而所述传动装置润滑液是一种油基液体。
11.如权利要求7所述的组合，其特征在于其中所述管道是串联在所述发动机冷却回路上的。
12.如权利要求11所述的组合，其特征在于其中所述车辆包括一个用于发动机冷却流体与空气的换热器的散热器。
13.如权利要求9所述的组合，其特征在于其中所述管道串联在所述发动机冷却回路中。
14.如权利要求13所述的组合，其特征在于其中所述车辆包括一个用于发动机冷却流体与空气的换热器的散热器。
15.如权利要求10所述的组合，其特征在于其中所述管道串联在所述发动机冷却回路中。
16.如权利要求15所述的组合，其特征在于其中所述车辆包括一个用于发动机冷却流体与空气的换热器的散热器。
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