DE10058110A1 - Automatic transmission for utility vehicles has integral heat exchangers , e.g. water-cooled pipes or grooves, connected to vehicle cooling system - Google Patents

Automatic transmission for utility vehicles has integral heat exchangers , e.g. water-cooled pipes or grooves, connected to vehicle cooling system

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Abstract

The automatic transmission for utility vehicles has integral heat exchangers (3). These may consist of water-cooled pipes or of grooves and are connected to the vehicle cooling system.

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.The present invention relates to an automatic transmission for motor vehicles, especially for commercial vehicles, with a hydrodynamic torque converter, with a retar that, with a basic gear and with a cooling arrangement to dissipate the heat occurring within the gear unit quantities according to the preamble of claim 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.With conventional automatic transmissions, in particular for trucks, buses and special vehicles Cooling heat exchanger used. Have these heat exchangers the task in the automatic transmission during operation amount of heat occurring via the oil circuit of the automatge drive to the water circuit of the engine or the vehicle to deliver.

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. In automatic transmissions with a hydrodynamic Brake device, a so-called retarder are also the working medium of the retarder heats up during the braking phases, who cools accordingly the. Especially in areas with high environmental conditions temperature and in vehicles where, for reasons of Ge encapsulation of the transmission is provided to reduce noise corresponding cooling devices are in the form of a To provide heat exchanger. Such a heat exchanger is predominantly an oil / air or oil / water cooler and is considered additional component at a suitable location on the vehicle assembles and dissipates the heat to the environment.  

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.This has the disadvantages that a correspond Adequate space must be provided for that additional pipe lines provided between the gearbox and the heat exchanger and that this will result in additional costs for a corresponding arrangement arise. With such external Add-ons also have an increased mechanical swing load on the heat exchanger, since the one on the gearbox vibrations caused by brackets as resonance points are reinforced.

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.The heat exchangers are often attached to the rear of the machine gearbox arranged retarder attached. This additional There is space for heat exchangers, especially in the case of buses disadvantageous and not optimal in terms of vibration.

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. To avoid these disadvantages, was already in the German patent application P 196 25 357 by the applicant Vehicle transmission with a transmission housing and with one Cooling device proposed that a heat exchanger around summarizes, with the heat exchanger as part of the transmission Housing is provided. The heat exchanger can be in the Ge housing can be integrated directly or on one side of the housing can be arranged positively. Will now such heat exchanger separately on the outside of the gearbox or Vehicle installed and connected accordingly, so ent are due to space problems in the vehicle or Engine room, depending on the respective installation case, under different variants of the installation location for the heat rope shear. However, such variants produce a high one Additional effort for the application.  

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.Furthermore, it is considered disadvantageous that the Heat generated in the automatic transmission by the retar the, the hydrodynamic converter and the basic transmission is generated, first from the gearbox using the oil is led and only then to the vehicle cooling system is given. This increases the temperature of the 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.The object of the present invention is to be this to avoid known disadvantages of the prior art and to create an automatic transmission that provides optimal cooling allows for minimal installation space, in which the ver coolness considerably better than in the previous conventional automatic transmissions and that is clearly more expensive savings in design, manufacture, in installation and spare parts guaranteed.

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.Starting from an automatic transmission closer to the beginning mentioned type the solution to this problem takes place with the in characterizing part of claim 1 specified features; advantageous embodiments are in the subclaims described.

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.According to the invention it is therefore provided that the coolant order consists of one or more heat exchangers, the are integrated in the gearbox and on those positions len are arranged on which the amounts of heat to be dissipated arise during the operation of the automatic transmission.

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.The heat exchangers integrated in the automatic transmission can e.g. B. be appropriate cooling channels that of water be flowed through. The cooling channels can either lead gene from a good heat-conducting material, for example  Be copper or stainless steel pipes, or accordingly cast channels both in the gearbox and in the other gear components. These water-infused Pipes or ducts are with the engine or vehicle cooling circuit connected, including connections for optional Additional oil cooler can be provided.

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.This integrated design leads to significant costs savings in design, manufacture, and Assembly, test bench acceptance, handling, installa tion, during installation examinations and even in spare parts sen. The reliability is also increased considerably due to leakage and other damage caused by mechanical or thermal environmental influences, e.g. B. vibration breaks, are excluded. With integrated heat accumulation the oil interfaces to the outside are eliminated. Thereby the risk of what is introduced during assembly is reduced Dirt. The oil level can already be delivered from the gearbox tion can be set. It is also a weight loss Decoration of the entire gearbox possible, since components such as for example pipes, can be omitted.

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.The configuration of the automatic transmission according to the invention bes offers the advantage of direct heat dissipation at the top pedal location in the transmission, so that the remaining part of the Ge drive is not additionally heated. The water flow Depending on the hydraulic control, channels can washed on several sides.

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.The integrated heat exchanger can also have multiple cams have, depending on the gearbox condition either in parallel or in series of hot oil can be flowed through. The oil volume can be compared  to the well-known automatic transmissions who reduced considerably which also reduces the response time of the retarder can be; if necessary, the memory for filling the Retarder room due to the reduced oil volume eliminated 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.Are ribs within the gearbox in the area of the provide integrated heat exchanger, so the heat can drove to be improved. A gear integrated on-site Electronics can be inserted through a corresponding channel especially in the gear housing with cooling.

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.By installing the integrated heat exchanger in the gearbox reaches its operating temperature more quickly rature, which makes the switching comfort and efficiency be raised. At the same time, the application effort significantly reduced.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in der schematisch bevorzugte Ausführungs­ beispiele dargestellt sind.In the following the invention with reference to the drawing explained in more detail in the schematically preferred embodiment examples are shown.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 die Verwendung einer Ölwanne als Wärmetau­ scher; Figure 1 shows the use of an oil pan shear as Wärmetau.

Fig. 2 eine direkte Wärmeabführung an einer Bremse und Fig. 2 shows direct heat dissipation on a brake and

Fig. 3 die direkte Wärmeabführung an einem Lager. Fig. 3 shows the direct heat dissipation on a bearing.

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.In the figures, in which the same parts are provided with the same reference numerals, an oil chamber is designated on a gear 10 with 1, with 2 an oil pan, with 3 an inte grated heat exchanger in the form of a cooling water pipe, with 4 its inlet and with 5 its outlet , With 6 , 6 'two further cooling water pipes are designated, with 7 a bearing, with 8 a side wall of the transmission 10 for holding the bearing 7 and with 9 one of several fins to improve the heat dissipation.

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'.In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, the heat exchanger 3 is integrated directly into the oil pan 2 , while in FIG. 2 there is direct heat dissipation on a hydrodynamic brake (retarder 11 ) present in the transmission by means of the cooling water pipe 6 . In Fig. 3 is shown enlarged direct heat dissipation at a La ger 7 by means of the cooling water pipe 6 'provided there.

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. It is essential to the invention that the direct heat Removal takes place at the point of occurrence in the gearbox so that the the remaining gear part is not additionally heated; the channels in the individual ge through which cooling water flows drive components or in the oil pan can vary depending on hydraulic control from several sides the; it is also possible that the integrated heat rope shear has several chambers, depending on the transmission condition either in parallel or in series with the oil be flocked; by an appropriate arrangement of the heat The exchanger in the gear components becomes a more homogeneous one Temperature distribution of the entire gearbox reached because the Heat exchangers can be attached directly to the heat sources can.  

Bezugszeichenreference numeral

11

Ölraum
oil space

22

Ölwanne
oil pan

33

Wärmetauscher
heat exchangers

44

Einlaß
Inlet

55

Auslaß
outlet

66

Kühlwasserrohr
Cooling water pipe

77

Lager
camp

88th

Seitenwand
Side wall

99

Rippe
rib

1010

Getriebe
transmission

1111

Retarder
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.1. Automatic transmission ( 10 ) for motor vehicles, with a cooling arrangement for removing the heat occurring within the transmission, characterized in that the cooling arrangement consists of one or more heat exchangers ( 3 ) which are integrated in the transmission ( 10 ) and which are arranged at those points at which the amounts of heat to be removed arise during operation of the automatic transmission ( 10 ). 2. Automatgetriebe (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die integrierten Wär­ metauscher (3) von Kühlwasser durchströmte Kanäle (6, 6') sind.2. Automatic transmission ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the integrated heat exchanger ( 3 ) of cooling water through channels ( 6 , 6 '). 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.3. Automatic transmission ( 10 ) according to claim 2, characterized in that the channels flowed through by the cooling water ( 6 , 6 ') are arranged such that they are washed from several sides by the fluid to be cooled. 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. 4. Automatic transmission ( 10 ) according to any one of the preceding claims, characterized in that the integrated heat exchanger ( 3 ) have one or more chambers which flow as a function of the transmission state par allel or in series by the fluid to be cooled. 5. Automatgetriebe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den integrierten Wärmetauschern (3) Rippen (9) zugeordnet sind.5. Automatic transmission ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the integrated heat exchangers ( 3 ) ribs ( 9 ) are assigned. 6. Automatgetriebe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die integrierten Wärmetauscher (3) Rohrleitungen (6, 6') aus einem gut wärmeleitenden Material sind.6. Automatic transmission ( 10 ) according to any one of the preceding claims, characterized in that the integrated heat exchanger ( 3 ) pipes ( 6 , 6 ') are made of a good heat-conducting material. 7. Automatgetriebe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die integrierten Wärmetauscher (3) mit dem Kühlsystem des Fahrzeugs verbunden sind.7. Automatic transmission ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the integrated heat exchanger ( 3 ) are connected to the cooling system of the vehicle. 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.8. Automatic transmission ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the integrated heat exchangers ( 3 ) are connected to an inserted into the transmission housing or an additional heat exchanger arranged on the outside of the transmission housing. 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.9. Automatic transmission ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the integrated heat exchangers ( 3 ) are connected to an additional, additional oil cooler provided outside the transmission ( 10 ).
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