DE10058110A1 - Automatgetriebe - Google Patents

Abstract

Das Automatgetriebe (10) für Kraftfahrzeuge und insbesondere für Nutzfahrzeuge weist eine Kühlanordnung aus einem oder mehreren Wärmetauschern (3) auf, die in das Getriebe (10) integriert sind und die an denjenigen Stellen angeordnet sind, an denen die abzuführenden Wärmemengen während des Betriebes des Automatgetriebes (10) entstehen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Automatgetriebe für Kraftfahrzeuge, insbesondere für Nutzfahrzeuge, mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler, mit einem Retar­ der, mit einem Grundgetriebe und mit einer Kühlanordnung zur Abfuhr der innerhalb des Getriebes auftretenden Wärme­ mengen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei den herkömmlichen Automatgetrieben, insbesondere für Lastkraftwagen, Busse und Sonderfahrzeuge, werden zur Kühlung Wärmetauscher eingesetzt. Diese Wärmetauscher haben die Aufgabe, die im Automatgetriebe während des Betriebes auftretende Wärmemenge über den Ölkreislauf des Automatge­ triebes an den Wasserkreislauf des Motors bzw. des Fahrzeu­ ges abzugeben.

Bei Automatgetrieben, die mit einer hydrodynamischen Bremseinrichtung, einem sogenannten Retarder, ausgestattet sind, muß auch das Arbeitsmedium des Retarders, das sich während der Bremsphasen aufheizt, entsprechend gekühlt wer­ den. Insbesondere in Gebieten mit einer hohen Umgebungstem­ peratur und bei Fahrzeugen, bei denen aus Gründen der Ge­ räuschreduzierung eine Kapselung des Getriebes vorgesehen ist, sind entsprechende Kühleinrichtungen in Form eines Wärmetauschers vorzusehen. Ein derartiger Wärmetauscher ist vorwiegend ein Öl/Luft- oder Öl/Wasser-Kühler und wird als zusätzliche Komponente an geeigneter Stelle am Fahrzeug montiert und führt die Wärme an die Umgebung ab.

Hieraus ergeben sich als Nachteile, dass ein entspre­ chender Platz vorgesehen werden muß, dass zusätzliche Rohr­ leitungen zwischen Getriebe und Wärmetauscher vorgesehen werden müssen und dass dadurch zusätzliche Kosten für eine entsprechende Anordnung entstehen. Bei solchen externen Anbauten besteht zudem eine erhöhte mechanische Schwin­ gungsbelastung des Wärmetauschers, da die am Getriebe wir­ kenden Schwingungskräfte durch Halterungen als Resonanz­ punkte verstärkt werden.

Oft werden die Wärmetauscher an dem hinten am Automat­ getriebe angeordneten Retarder angebaut. Dieser zusätzliche Bauraum für Wärmetauscher ist insbesondere bei Omnibussen nachteilig und schwingungstechnisch nicht optimal.

Um diese Nachteile zu vermeiden, wurde bereits in der Deutschen Patentanmeldung P 196 25 357 der Anmelderin ein Fahrzeuggetriebe mit einem Getriebegehäuse und mit einer Kühleinrichtung vorgeschlagen, die einen Wärmetauscher um­ faßt, wobei der Wärmetauscher als Bestandteil des Getriebe­ gehäuses vorgesehen ist. Der Wärmetauscher kann in das Ge­ häuse unmittelbar integriert sein oder aber an einer Seite des Gehäuses formschlüssig angeordnet werden. Werden nun derartige Wärmetauscher separat außen am Getriebe oder am Fahrzeug eingebaut und entsprechend angeschlossen, so ent­ stehen aufgrund von Bauraumproblemen im Fahrzeug bzw. Triebwerksraum, abhängig vom jeweiligen Einbaufall, unter­ schiedliche Varianten des Einbauortes für den Wärmetau­ scher. Derartige Varianten erzeugen jedoch einen hohen Mehraufwand bei der Applikation.

Des weiteren wird als nachteilig angesehen, dass die im Automatgetriebe entstehende Wärme, die durch den Retar­ der, den hydrodynamischen Wandler und das Grundgetriebe erzeugt wird, zuerst aus dem Getriebe mittels des Öles ab­ geführt wird und danach erst an das Fahrzeugkühlsystem ab­ gegeben wird. Dadurch erhöht sich die Temperatur des Ge­ samtgetriebes.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese be­ kannten Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und ein Automatgetriebe zu schaffen, das eine optimale Kühlung bei minimalem Bauraumbedarf ermöglicht, bei dem die Zuver­ lässigkeit der Kühlung erheblich besser als bei den her­ kömmlichen Automatgetrieben ist und das deutliche Kostener­ sparnisse bei der Konstruktion, der Herstellung, der In­ stallation und im Ersatzteilwesen gewährleistet.

Ausgehend von einem Automatgetriebe der eingangs näher genannten Art erfolgt die Lösung dieser Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen; vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, dass die Kühlan­ ordnung aus einem oder mehreren Wärmetauschern besteht, die in das Getriebe integriert sind und die an denjenigen Stel­ len angeordnet sind, an denen die abzuführende Wärmemengen während des Betriebes des Automatgetriebes entstehen.

Die in das Automatgetriebe integrierten Wärmetauscher können z. B. entsprechende Kühlkanäle sein, die von Wasser durchströmt werden. Die Kühlkanäle können entweder Leitun­ gen aus einem gut wärmeleitenden Material, beispielsweise Kupfer- bzw. Edelstahlrohre sein, oder aber entsprechend gegossene Kanäle sowohl im Getriebegehäuse als auch in den anderen Getriebebauteilen sein. Diese wasserdurchflossenen Rohre bzw. Kanäle sind mit dem Motor- bzw. Fahrzeugkühl­ kreislauf verbunden, wobei auch Anschlüsse für optionale Ölzusatzkühler vorgesehen sein können.

Diese integrierte Bauweise führt zu deutlichen Kosten­ ersparnissen bei der Konstruktion, der Herstellung, der Montage, der Prüfstandsabnahme, dem Handling, der Installa­ tion, bei Einbauuntersuchungen und sogar im Ersatzteilwe­ sen. Die Zuverlässigkeit wird außerdem erheblich gestei­ gert, da Leckagen sowie andere Schäden durch mechanische oder thermische Umgebungseinwirkungen, z. B. Schwingungs­ brüche, ausgeschlossen sind. Bei integrierten Wärmetau­ schern entfallen die Öl-Schnittstellen nach außen. Dadurch reduziert sich die Gefahr von bei der Montage eingeführtem Schmutz. Der Ölstand kann bereits bei der Getriebeausliefe­ rung eingestellt werden. Ebenfalls ist eine Gewichtsredu­ zierung des Gesamtgetriebes möglich, da Bauteile, wie bei­ spielsweise Rohre, entfallen können.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Automatgetrie­ bes bietet den Vorteil einer direkten Wärmeabfuhr am Auf­ tretensort im Getriebe, sodass der restliche Teil des Ge­ triebes nicht zusätzlich erwärmt wird. Die wasserdurchflu­ teten Kanäle können je nach hydraulischer Ansteuerung von mehreren Seiten umspült werden.

Der integrierte Wärmetauscher kann auch mehrere Kam­ mern aufweisen, die in Abhängigkeit vom Getriebezustand entweder parallel oder in Reihenschaltung von heißem Öl durchflossen werden können. Das Ölvolumen kann im Vergleich zu den bekannten Automatgetrieben erheblich reduziert wer­ den, wodurch auch die Ansprechzeit des Retarders reduziert werden kann; ggf. kann auch der Speicher zur Befüllung des Retarderraumes aufgrund des verringerten Ölvolumens entfal­ len.

Werden Rippen innerhalb des Getriebes im Bereich des integrierten Wärmetauschers vorsehen, so kann die Wärmeab­ fuhr verbessert werden. Eine getriebeintegrierte Vor-Ort- Elektronik kann durch eine entsprechende Kanalführung ins­ besondere im Getriebegehäuse mit gekühlt werden.

Durch den Einbau des integrierten Wärmetauschers in das Getriebe erreicht dieses schneller seine Betriebstempe­ ratur, wodurch der Schaltkomfort und der Wirkungsgrad er­ höht werden. Gleichzeitig wird der Applikationsaufwand er­ heblich verringert.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in der schematisch bevorzugte Ausführungs­ beispiele dargestellt sind.

Es zeigen:

Fig. 1 die Verwendung einer Ölwanne als Wärmetau­ scher;

Fig. 2 eine direkte Wärmeabführung an einer Bremse und

Fig. 3 die direkte Wärmeabführung an einem Lager.

In den Figuren, in denen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, ist an einem Getriebe 10 mit 1 ein Ölraum bezeichnet, mit 2 eine Ölwanne, mit 3 ein inte­ grierter Wärmetauscher in Form eines Kühlwasserrohrs, mit 4 dessen Einlaß und mit 5 dessen Auslaß. Mit 6, 6' sind zwei weitere Kühlwasserrohre bezeichnet, mit 7 ein Lager, mit 8 eine Seitenwand des Getriebes 10 zum Halten des Lagers 7 und mit 9 eine von mehreren Rippen zur Verbesserung der Wärmeabfuhr.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Wärmetauscher 3 direkt in die Ölwanne 2 integriert, während bei Fig. 2 eine direkte Wärmeabfuhr an einer im Getriebe vorhandenen, hydrodynamischen Bremse (Retarder 11) mittels des Kühlwasserrohrs 6 erfolgt. Bei Fig. 3 ist ver­ größert dargestellt eine direkte Wärmeabfuhr an einem La­ ger 7 mittels des dort vorgesehenen Kühlwasserrohrs 6'.

Erfindungswesentlich ist also, dass die direkte Wär­ meabfuhr am Auftretensort im Getriebe erfolgt, sodass der restliche Getriebeteil nicht zusätzlich erwärmt wird; die mit Kühlwasser durchströmten Kanäle in den einzelnen Ge­ triebebauteilen oder auch in der Ölwanne können je nach hydraulischer Ansteuerung von mehreren Seiten umspült wer­ den; es ist auch möglich, dass der integrierte Wärmetau­ scher mehrere Kammern aufweist, die je nach Getriebezustand entweder parallel oder in Reihenschaltung vom Öl durch­ strömt werden; durch eine entsprechende Anordnung der Wär­ metauscher in den Getriebebauteilen wird eine homogenere Temperaturverteilung des Gesamtgetriebes erreicht, da die Wärmetauscher direkt an die Wärmequellen angebaut werden können.

Bezugszeichen

1

Ölraum

2

Ölwanne

3

Wärmetauscher

4

Einlaß

5

Auslaß

6

Kühlwasserrohr

7

Lager

8

Seitenwand

9

Rippe

10

Getriebe

11

Retarder

Claims (9)

1. Automatgetriebe (10) für Kraftfahrzeuge, mit einer Kühlanordnung zur Abfuhr der innerhalb des Getriebes auf­ tretenden Wärmemengen, dadurch gekennzeich­ net, dass die Kühlanordnung aus einem oder mehreren Wärmetauschern (3) besteht, die in das Getriebe (10) inte­ griert sind und die an denjenigen Stellen angeordnet sind, an denen die abzuführenden Wärmemengen während des Betrie­ bes des Automatgetriebes (10) entstehen.

2. Automatgetriebe (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die integrierten Wär­ metauscher (3) von Kühlwasser durchströmte Kanäle (6, 6') sind.

3. Automatgetriebe (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Kühlwasser durchströmten Kanäle (6, 6') derart angeordnet sind, dass sie von mehreren Seiten vom zu kühlenden Fluid umspült wer­ den.

4. Automatgetriebe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die integrierten Wärmetauscher (3) einen oder mehrere Kam­ mern aufweisen, die als Funktion des Getriebezustandes par­ allel oder in Reihe vom zu kühlenden Fluid durchströmt wer­ den.

5. Automatgetriebe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den integrierten Wärmetauschern (3) Rippen (9) zugeordnet sind.

6. Automatgetriebe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die integrierten Wärmetauscher (3) Rohrleitungen (6, 6') aus einem gut wärmeleitenden Material sind.

7. Automatgetriebe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die integrierten Wärmetauscher (3) mit dem Kühlsystem des Fahrzeugs verbunden sind.

8. Automatgetriebe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die integrierten Wärmetauscher (3) mit einem in das Getrie­ begehäuse eingesetzten oder einem an der Außenseite des Getriebegehäuses angeordneten zusätzlichen Wärmetauscher verbunden sind.

9. Automatgetriebe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die integrierten Wärmetauscher (3) mit einem zusätzlichen, außerhalb des Getriebes (10) vorgesehenen Ölzusatzkühler verbunden sind.