DE10146384A1 - Kühlung für die Verwendung zum Kühlen von Transmissions-Schmiermitteln - Google Patents

Abstract

Ein zweites Kühlmittelfluid ist innerhalb eines Transmissionsbauteils, insbesondere eines Achsgehäuses, plaziert. Dieses zweite Fluid ist innerhalb eines dicht verschlossenen Behälters aufgenommen, so daß es gegenüber dem in dem Transmissionsbauteil typischen Schmiermittel abgetrennt ist. Das Schmiermittel erwärmt das zweite Kühlmittel durch ein Gehäuse, so daß das zweite Kühlmittel innerhalb des Transmissionsbauteilgehäuses verdampft und somit das Schmiermittel kühlt. Das verdampfte Kühlmittel wandert zu einer vom Behälter entfernt angebrachten Kühlkammer. Das gekühlte Kühlmittel wird bis in einen flüssigen Zustand gekühlt und dann zum Behälter zurückgeführt. Vorzugsweise ist die Kühlkammer am Fahrzeugrahmen vertikal oberhalb des Transmissionsbauteils angeordnet.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft den Einsatz eines Kühlmittelkreislaufs zum Kühlen eines Schmiermittels in einem Transmissionsbauteil wie z. B. einer Achse oder einem Getriebe.

In Transmissionsbauteilen drehen sich eine Anzahl von Teilen relativ zu anderen Teilen bei relativ hohen Drehzahlen. Typischerweise lagert in einem Bauteilgehäuse ein Schmiermittel, um zu kühlen und die Reibung zwischen diesen sich drehenden Teilen zu verringern. Während des Betriebs eines ein derartiges Bauteil beinhaltenden Fahrzeugs wird die Temperatur des Schmiermittels oftmals ziemlich hoch.

Es sind verschiedene Verfahren zur Kühlung des Schmiermittels offenbart worden. Beispielsweise ist vorgeschlagen worden, das Schmiermittel zur Kühlung aus dem Achsgehäuse herauszupumpen. In diesen Systemen sind separate Schmiermittelkühler und zugeordnete Strömungsleitungen vorgeschlagen worden.

Diese Systeme treiben jedoch die Kosten zu sehr in die Höhe und ziehen Leistung vom Fahrzeug ab.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Bei einer offenbarten Ausführungsform dieser Erfindung wird ein wirksamer Kühlmittelkreislauf verwendet, um ein Schmiermittel in einem Transmissions­ bauteil zu kühlen. Insbesondere wird in einem Gehäuse, welches das Transmissionsbauteil aufnimmt, ein abgeschlossener Behälter mit einem zweiten, vom Schmiermittel getrennten Fluid vorgesehen. Das Schmiermittel ist in Kontakt mit dem Behälter. Das Schmiermittel heizt das Kühlmittel, welches das Schmiermittel kühlt.

Das Kühlmittel verdampft und wird vom Behälter durch Strömungsleitungen zu einer Kühlkammer getrieben. Vorzugsweise ist die Kühlkammer an einer Stelle angeordnet, wo sie einem kühlenden Luftstrom ausgesetzt ist. Die Kühlkammer wirkt als Kondensator. Das Kühlmittel verflüssigt sich und kehrt zum Behälter zurück. In einer offenbarten Ausführungsform ist das Transmissionsbauteil ein Achsgehäuse mit einer einem Differential zugeordneten Gehäusestruktur, mit Achswellen etc. Der Behälter ist am meisten bevorzugt innerhalb einer Gehäuseendkappe der Achse und außerhalb des Differentials angeordnet. Ein Antriebsritzel für das Differential ist typischerweise an einer seitlichen Seite dieser schalenartigen Abdeckung angeordnet, und auf der anderen seitlichen Seite des Gehäuseendes ist ein Raum vorgesehen. Der Behälter ist vorzugsweise in diesem Raum angeordnet. Somit ist kein nennenswerter zusätzlicher Raum für das Einschließen des zweiten Kühlmittels erforderlich.

Diese und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen verständlich, von denen eine kurze Beschreibung folgt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Draufsicht eines Achsgehäuses, die diese Erfindung beinhaltet.

Fig. 2 ist ein Querschnitt durch das Achsgehäuse aus Fig. 1.

Fig. 3 ist eine schematische Ansicht eines Kühlmittelkreislaufs, der in ein Achsgehäuse eingebaut ist.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht eines Achsgehäuses 20, das einen Kühlmittel­ behälter 22 beinhaltet. Eine schalenartige Gehäuseabdeckung 23 hat einen nach außen umgeformten Abschnitt 25, um Platz für den Behälter 22 zu schaffen. Ein Differential 24 mit einem Antriebsritzel 26 ist auch innerhalb des Achsgehäuses 20 angeordnet. Wie ersichtlich ist, befindet sich das Ausgleichsgetriebe 26 an einer seitlichen Seite einer Achse X des Differentials, während sich der Behälter 22 an einer gegenüberliegenden Seite der Achse X befindet. Der Behälter 22 ist innerhalb eines Raums positioniert, der sonst nicht genutzt werden würde. Somit ist wenig zusätzlicher Raum erforderlich. Die schalenartige Gehäuseabdeckung 23 hat einen nach außen vorspringenden Abschnitt 25, um Platz für diesen Behälter 22 zu schaffen, damit er zusätzliches Volumen haben kann. Die Enden 28 und 30 sind bekanntermaßen an Achsen befestigt, die sich zu Fahrzeugrädern erstrecken.

Fig. 2 ist ein Querschnitt durch Fig. 1. Der Behälter 22 ist so angeordnet, daß er in Verbindung mit dem Schmiermittelfüllstand 32 steht. Das Schmiermittel innerhalb des Achsgehäuses 20 erwärmt sich während des Betriebs des Fahrzeugs, und diese Wärme wird durch das Gehäuse 27 des Behälters 22 übertragen. Ein innerhalb des Behälters 22 gefangenes Kühlmittel 29 wird dann erwärmt und kann in Dampf übergehen.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist der Behälter 22 mit einer zu einer Kühlkammer 36 führenden Fluidströmungsleitung 42 versehen. Die Kühlkammer 36 ist vorzugsweise an einem Fahrzeugrahmen 34 angebracht. Der Fahrzeugrahmen 34 ist vorzugsweise oberhalb des Achsgehäuses 20 angebracht, so daß das Fluid nach oben durch die Leitung 42 fließen muß. Wieder wird dieses Fluid vorzugsweise durch die vom Schmiermittel 32 aufgenommene Wärme verdampft, und wandert somit durch die Leitung 42 nach oben. Eine Stelle für die Kühlkammer 36 ist so ausgewählt, daß sie während des Betriebs des Fahrzeugs vorzugsweise einer Strömung von Umgebungsluft ausgesetzt ist. Der in die Kühlkammer 36 gelangte Dampf wird gekühlt und verflüssigt sich wieder, und kehrt durch eine Leitung 38 zum Behälter 22 zurück. Wie gezeigt ist, kann ein Rückschlagventil 40 eine Strömung des Kühlmittels nach oben in die Leitung 38 verhindern. Darüber hinaus kann eine Begrenzung 41 den Rücklauf des flüssigen Kühlmittels messen. Wie den Fig. 2 und 3 entnommen werden kann, erstrecken sich die Strömungsleitungen 38 und 42 durch die Endkappe 23.

Obwohl jedes geeignete Kühlmittel bzw. jedes geeignete Fluid verwendet werden kann, das bei geeigneten Temperaturen zwischen Dampf- und Flüssigphase wechseln kann, ist ein Frostschutz der Marke Dexcool in einer 50 : 50-Lösung mit Wasser das am meisten bevorzugte Kühlmittel. Es fallen jedoch auch andere Fluide in den Umfang dieser Erfindung. Beispielsweise ist das Kühlmittel vorzugsweise eine Flüssigkeit bis hinunter zu etwa -30°F, jedoch ein Gas bei etwa 220°F. Auf solche Temperaturen ansprechend, wird das Schmiermittel für die Zwecke dieser Erfindung adäquat gekühlt.

Die Gehäuse für den Behälter 22 und die Kühlkammer 36 sind vorzugsweise so gewählt, daß sie gute Wärmeübertragungseigenschaften haben. Beispielsweise wird ein geeignetes Metall vorzugsweise verwendet werden. Obwohl die Erfindung in einem Achsgehäuse gezeigt ist, kann sie auch in anderen Transmissionsbauteil-Gehäusen wie z. B. einem Getriebe Anwendung finden.

Obwohl ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dieser Erfindung offenbart wurde, erkennt ein Fachmann auf diesem Gebiet, daß bestimmte Abwandlungen in den Umfang dieser Erfindung fallen. Aus diesem Grunde sollten die folgenden Ansprüche studiert werden, um den wahren Umfang und Gehalt dieser Erfindung zu bestimmen.

Claims (12)

1. Transmissionsbauteil mit:
einem Gehäuse, das ein Schmiermittel und sich drehende Teile aufnimmt;
einem abgeschlossenen Behälter innerhalb des Gehäuses, dez mit dem Schmiermittel in Kontakt ist; und
einer Fluidströmungsleitung von dem abgeschlossenen Behälter zu einer Kühl­ kammer, und einer zweiten Strömungsleitung von der Kühlkammer zurück zum Behälter, wobei ein zweites Fluidkühlmittel, das vom Schmiermittel getrennt ist, in dem Behälter aufgenommen ist und durch die Leitungen zu der Kühlkammer fließt.

2. Bauteil nach Anspruch 1, bei dem das Transmissionsbauteil ein Achs­ gehäuse ist und ein Ausgleichsgetriebe unter einigen sich drehenden Teilen ist.

3. Bauteil nach Anspruch 2, bei dem ein Antriebsritzel innerhalb des Gehäuses auf einer seitlichen Seite einer Ebene angeordnet ist und der Behälter auf einer gegenüberliegenden Seite der Ebene angeordnet ist.

4. Bauteil nach Anspruch 3, bei dem eine Gehäuseendkappe an einem Achs­ gehäuse befestigt ist und der Behälter so angeordnet ist, daß er in Kontakt mit der Gehäuseendkappe und innerhalb des Achsgehäuses ist.

5. Bauteil nach Anspruch 1, bei dem die zweite Strömungsleitung ein Rück­ schlagventil umfaßt, um eine Strömung von dem Behälter zur Kühlkammer zu verhindern.

6. Bauteil nach Anspruch 5. bei dem die zweite Strömungsleitung darüber hinaus eine Strömungsbegrenzung umfaßt.

7. Bauteil nach Anspruch 1, bei dem die Kühlkammer vertikal oberhalb des Transmissionsbauteils angeordnet ist.

8. Bauteil nach Anspruch 7, bei dem die Kühlkammer an einem Fahrzeugrah­ menteil angebracht ist, wo es einer Strömung von Umgebungsluft ausgesetzt ist.

9. Bauteil nach Anspruch 1, bei dem die Kühlkammer außerhalb des Gehäuses angeordnet ist.

10. Verfahren zum Kühlen eines Schmiermittels innerhalb eines Trans­ missionsbauteils, mit den Schritten:
Vorsehen eines Transmissionsbauteils mit sich relativ zueinander drehenden Teilen, eines Schmiermittels zum Kühlen der sich relativ zueinander drehenden Teile und eines Behälters zum Aufnehmen eines zweiten, vom Schmiermittel getrennten Fluids, und Vorsehen von Strömungsleitungen vom Behälter zu einer Kühlkammer,
Betreiben des Fahrzeugs und Antreiben der sich relativ zueinander drehenden Teile, und Kühlen der Teile mit dem Schmiermittel; und
Erwärmen des Kühlmittels in dem Behälter durch Kontakt mit dem Schmier­ mittel durch eine Gehäusewand, und Umwälzen des Kühlmittels zu der Kühl­ kammer, um das Kühlmittel zu kühlen, und dann Zurückführen des Kühlmittels zu dem Behälter.

11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem das Transmissionsbauteil ein Achs­ gehäuse ist und die sich relativ zueinander drehenden Bauteile ein Ausgleichs­ getriebe umfassen.

12. Transmissionsbauteil mit:
einem Gehäuse, das ein Schmiermittel und sich drehende Teile aufnimmt;
einem abgeschlossenen Behälter innerhalb des Gehäuses, der mit dem Schmiermittel in Kontakt ist;
einer Fluidströmungsleitung von dem abgeschlossenen Behälter des Gehäuses nach außen in eine Kühlkammer, und einer zweiten Strömungsleitung von der Kühlkammer zurück zum Behälter, und einem zweiten Fluidkühlmittel, das vom Schmiermittel getrennt ist, in dem Behälter aufgenommen ist und durch die Strömungsleitungen zu der Kühlkammer fließt; und
wobei die Kühlkammer vertikal oberhalb des Behälters angeordnet ist.