DE10058111B4

DE10058111B4 - Automatgetriebe

Info

Publication number: DE10058111B4
Application number: DE2000158111
Authority: DE
Inventors: Roland Dipl.-Ing. Altvater; Lothar Dipl.-Ing. Weißhaupt; Bernd Dipl.-Ing. Feßler
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2000-11-23
Filing date: 2000-11-23
Publication date: 2010-08-05
Anticipated expiration: 2020-11-24
Also published as: DE10058111A1

Abstract

Automatgetriebe für Kraftfahrzeuge, insbesondere für Nutzfahrzeuge mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler, mit einem in dem Automatgetriebe angeordneten Retarder, mit einem Grundgetriebe, das eine Vielzahl von Kupplungen und Bremsen enthält, die durch Schaltelemente betätigbar sind, und mit einer Kühlanordnung zur Abfuhr der innerhalb des Getriebes auftretenden Wärmemenge, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlanordnung aus einem in dem hydraulischen Retarder integrierten Wärmetauscher besteht, der eine direkte Abfuhr der im Retarder auftretenden Wärmemenge unter Vermeidung einer zusätzlichen Erwärmung des restlichen Teils des den Retarder umgebenden Automatgetriebes durch den Retarder während des Betriebes des Automatgetriebes ermöglicht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Automatgetriebe für Kraftfahrzeuge, insbesondere für Nutzfahrzeuge, mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler, mit einem Retarder, mit einem Grundgetriebe und mit einer Kühlanordnung zur Abfuhr der innerhalb des Getriebes auftretenden Wärmemengen 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 Getriebes auftretende Wärmemenge über den Ölkreislauf des Automatgetriebes an den Wasserkreislauf des Motors bzw. des Fahrzeuges 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 werden. Insbesondere in Gebieten mit einer hohen Umgebungstemperatur und bei Fahrzeugen, bei denen aus Gründen der Geräuschreduzierung 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.
Hieraus ergeben sich als Nachteile, dass ein entsprechender 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 bekannten hydrodynamischen Retardern werden die beim Bremsprozeß anfallenden Bremsenergien über einen Wärmetauscher an die Umgebung abgeführt. Dieser Wärmetauscher ist in der Regel hinten am Automatgetriebe angebaut. Diese zusätzliche Einbaulänge ist insbesondere bei Omnibussen nachteilig und schwingungstechnisch nicht optimal. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, dass die Kühlwasserrohre des Fahrzeugkühlkreislaufs vom Motor bis ganz nach hinten geführt werden müssen.
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 umfaßt, wobei der Wärmetauscher als Bestandteil des Getriebegehäuses vorgesehen ist. Der Wärmetauscher kann in das Gehäuse 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 entstehen aufgrund von Bauraumproblemen im Fahrzeug bzw. Triebwerksraum, abhängig vom jeweiligen Einbaufall, unterschiedliche Varianten des Einbauortes für den Wärmetauscher. Derartige Varianten erzeugen jedoch einen hohen Mehraufwand bei der Applikation.
Insbesondere wird jedoch als nachteilig angesehen, dass die im Automatgetriebe durch den Retarder entstehende Wärme zuerst aus dem Getriebe mittels des Öles abgeführt wird und erst danach an das Fahrzeugkühlsystem abgegeben wird. Dadurch erhöht sich die Temperatur des Gesamtgetriebes.
Aus der DE 198 60 705 A1 ist noch ein hydrodynamischer Retarder bekannt geworden, der in Kontakt mit einer Kühlleitung steht, wodurch Wärme aus dem Retarder in Form eines Wärmeaustausches abgeführt werden soll.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, dieses bekannten Nachteil des Standes der Technik zu vermeiden und ein Automatgetriebe zu schaffen, das eine optimale Kühlung des im Getriebe angeordneten hydraulischen Retarders bei minimalem Bauraumbedarf ermöglicht, bei dem die Zuverlässigkeit der Kühlung erheblich besser als bei den herkömmlichen Automatgetrieben ist und dass deutliche Kostenersparnisse bei der Konstruktion, der Herstellung, der Installation und im Ersatzwesen 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 Kühlanordnung aus einem in dem hydraulischen Retarder integrierten Wärmetauscher besteht, der eine direkte Abfuhr der im Retarder auftretenden Wärmemenge unter Vermeidung einer zusätzlichen Erwärmung des restlichen Teils des den Retarder umgebenden Automatgetriebes durch den Retarder während des Betriebes des Automatgetriebes ermöglicht.
Vorteilhafterweise weist der integrierte Wärmetauscher Kühlkanäle auf, die im Stator des Retarders angeordnet sind und die von Wasser durchströmt werden. Die Kühlkanäle können Leitungen aus einem gut wärmeleitenden Material, beispielsweise Kupfer- oder Edelstahlrohre, sein, oder aber entsprechend gegossene Kanäle, wobei diese wasserdurchflossenen Rohre bzw. Kanäle mit dem Motor- bzw. Fahrzeugkühlsy stem verbunden sind und ggf. auch Anschlüsse für optionale Ölzusatzkühler aufweisen können.
Diese integrierte Bauweise führt zu deutlichen Kostenersparnissen bei der Konstruktion, der Herstellung, dem Handling, der Installation und sogar im Ersatzteilwesen. Die Zuverlässigkeit wird außerdem erheblich gesteigert, da Leckagen sowie andere Schäden durch mechanische oder thermische Umgebungseinwirkungen, z. B. Schwingungsbrüche, ausgeschlossen sind.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Automatgetriebes bietet ferner den Vorteil einer direkten Wärmeabfuhr am Auftretensort, d. h. im Retarder des Getriebes, sodass der restliche Teil des Getriebes nicht zusätzlich erwärmt wird. Die wasserdurchfluteten Kanäle können je nach hydraulischer Ansteuerung von mehreren Seiten umspült werden.
Der integrierte Wärmetauscher kann auch mehrere Kammern aufweisen, die in Abhängigkeit vom Getriebezustand entweder parallel oder in Reihenschaltung von Öl durchflossen werden können. Das Ölvolumen kann im Vergleich zu den bekannten Automatgetrieben erheblich reduziert werden, wodurch auch die Ansprechzeit des Retarders reduziert werden kann; gegebenenfalls kann auch der Speicher zur Befüllung des Retarderraumes aufgrund des verringerten Ölvolumens entfallen.
Werden Rippen außerhalb des Getriebes im Bereich des Retarders vorgesehen, so kann die Wärmeabfuhr weiter verbessert werden. Bei entsprechender hydraulischer Anbindung kann auch das Grundgetriebe selbst gekühlt werden, wobei unterschiedliche Ölkreisläufe in Abhängigkeit vom Retarder betrieb vorgesehen werden. Durch entsprechende Anordnung des Wärmetauschers kann der Vorteil einer homogeneren Temperaturverteilung im Getriebe erreicht werden; durch den in den Retarder integrierten Wärmetauscher kann das Getriebe schneller auf Betriebstemperatur erwärmt werden, wodurch der Schaltkomfort und der Wirkungsgrad steigen. Es kann sogar eine höhere Öltemperatur im Retarderraum zugelassen werden, wodurch auch die Baugröße des integrierten Wärmetauschers reduziert werden kann.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, wobei in der einzigen Figur schematisch ein Schnitt durch den hydraulischen Retarder dargestellt ist.
In der Figur ist mit 1 der Rotor, mit 2 der Stator, mit 3 und 4 die beiden Ölräume und mit 5 ein Kühlwassereinlaß und mit 6 ein Kühlwasserauslaß bezeichnet.
Erfindungswesentlich ist nun, dass die Kühlkanäle im Stator 2 des hydraulischen Retarders angeordnet sind und dabei von Kühlwasser durchflossen werden können. Durch entsprechende Anordnung dieser Kühlwasserkanäle und der richtigen Ölführung wird die Funktion eines Wärmetauschers realisiert. Zu diesem Zweck können Kupfer- bzw. -Edelstahlrohre in dem Stator integriert sein oder aber entsprechend gegossene Kanäle vorgesehen werden. Die wasserdurchflossenen Rohre bzw. Kanäle werden mit dem Motor- bzw. Fahrzeugkühlkreislauf verbunden. Nicht dargestellte Anschlüsse für optionale Öl-Zusatzkühler können vorgesehen werden.
Da der Wärmetauscher innerhalb des hydraulischen Retarders angeordnet ist, erfolgt eine direkte Wärmeabfuhr am Auftretensort im Getriebe, sodass der restliche Teil des Getriebes nicht zusätzlich erwärmt wird.

1: Rotor
2: Stator
3: Ölraum
4: Ölraum
5: Kühlwassereinlaß
6: Kühlwasserauslaß

Claims

Automatgetriebe für Kraftfahrzeuge, insbesondere für Nutzfahrzeuge mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler, mit einem in dem Automatgetriebe angeordneten Retarder, mit einem Grundgetriebe, das eine Vielzahl von Kupplungen und Bremsen enthält, die durch Schaltelemente betätigbar sind, und mit einer Kühlanordnung zur Abfuhr der innerhalb des Getriebes auftretenden Wärmemenge, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlanordnung aus einem in dem hydraulischen Retarder integrierten Wärmetauscher besteht, der eine direkte Abfuhr der im Retarder auftretenden Wärmemenge unter Vermeidung einer zusätzlichen Erwärmung des restlichen Teils des den Retarder umgebenden Automatgetriebes durch den Retarder während des Betriebes des Automatgetriebes ermöglicht.
Automatgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der integrierte Wärmetauscher Kühlkanäle aufweist, die im oder auf dem Stator des Retarders angeordnet sind.
Automatgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkanäle derart angeordnet sind, dass sie von mehreren Seiten vom zu kühlenden Fluid umspült werden.
Automatgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der integrierte Wärmetauscher eine oder mehrere Kammern aufweist, die als Funktion des Getriebeszustandes parallel oder in Reihe vom zu kühlenden Fluid durchströmt werden.
Automatgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem integrierten Wärmetauscher Rippen zugeordnet sind, die im Bereich des Retarders an der Außenseite des Getriebegehäuses vorgesehen sind.
Automatgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der integrierte Wärmetauscher Rohrleitungen aus einem gut wärmeleitenden Material aufweist.
Automatgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der integrierte Wärmetauscher mit dem Kühlsystem des Fahrzeugs verbunden ist.
Automatgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der integrierte Wärmetauscher mit einem an der Außenseite des Getriebegehäuses angeordneten zusätzlichen Wärmetauscher verbunden ist.
Automatgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der integrierte Wärmetauscher mit einem zusätzlich außerhalb des Getriebes vorgesehenen Ölzusatzkühler verbunden ist.