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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Achsanordnung oder eine andere
Drehmomentübertragungsvorrichtung,
die durch eine Spritzschmierung eines Fluids geschmiert wird. Spezifischer
betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Verbessern
einer Achseffizienz durch Vorsehen eines Heizmediums an der Achsanordnung
oder der Drehmomentübertragungsvorrichtung.
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2. Beschreibung des zugehörigen Standes
der Technik
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Eine
Achseffizienz hängt
teilweise von der Achsschmiermitteltemperatur ab. Typischerweise
werden Achsen durch ein Reservoir von Öl im Sumpf geschmiert, das
durch die sich bewegenden Komponenten zirkuliert wird. Dies ist
als Spritzschmierung bekannt. Wenn sich die Temperatur des Schmiermittels
erhöht,
erhöht
sich auch die Effizienz der Achse. Dies ist vor allem bei niedrigen
Drehmomentpegeln richtig, wie es in der folgenden Tabelle gezeigt
ist. Achseffizienz
(Ausgangsdrehmoment/Eingangsdrehmoment)
| | Ausgangsdrehmoment
bei 35 mph
(ft-lbs) |
| Achsensumpftemperatur | 100 | 150 | 300 |
| 100
Grad F | 85,1% | 89,2% | 93,6% |
| 175
Grad F | 93,8% | 95,1% | 96,5% |
| 250
Grad F | 94,0% | 94,8% | 95,6% |
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Die
obigen Daten zeigen, dass es eine Verstärkung bzw. einen Gewinn von
zwischen 2,0 und 8,9 Prozent Effizienz gibt, wenn zwischen 175 und
250 Grad F gegenüber
100 Grad F gearbeitet wird. Die größte Verstärkung erfolgt bei den niedrigeren
Drehmomentpegeln. Es wird geglaubt, dass die Verstärkung bezüglich der Effizienz
primär
das Ergebnis einer natürlichen
Erniedrigung bezüglich
der Viskosität
des Schmiermittels mit einem Erhöhen
der Temperatur ist. Die Betriebstemperatur einer mittels Spritzen
geschmierten Achsanordnung oder einer anderen Drehmomentübertragungsvorrichtung
hängt allgemein
von dem Drehmoment, das übertragen
wird, der Umgebungstemperatur, der Drehzahl und dem Luftstrom über der
Vorrichtung ab. Die Betriebstemperatur kann genau über der
Umgebungstemperatur bis zu mehr als 200 Grad F über der Umgebungstemperatur
sein. Betriebstemperaturen, die signifikant über 250 Grad F liegen, können beginnen,
Probleme bei der Haltbarkeit der Komponenten bezüglich der Achse sowie des Schmiermittels
selbst zu veranlassen. Auf diese Temperaturen wird allgemein bei
höheren
Geschwindigkeiten und/oder Drehmomenten getroffen, wie beispielsweise
beim Fahren auf einem Highway mit hoher Geschwindigkeit oder beim
Ziehen eines Anhängers.
Daher ist es erwünscht,
diese Temperaturen weitestgehend zu vermeiden. Niedrige Betriebstemperaturen
veranlassen allgemein keine Haltbarkeitssorgen, aber Betriebstemperaturen
unter 175 Grad F werden, wie es oben gezeigt ist, in einer niedrigeren
Effizienz und in einem größeren Kraftstoffverbrauch
resultieren. Diese niedrigeren Betriebstemperaturen werden allgemein
bei niedrigeren Geschwindigkeiten und/oder Drehmomenten angetroffen,
wie beispielsweise bei einem Fahren in der Stadt mit niedriger Geschwindigkeit. Es
ist die Absicht der vorliegenden Erfindung, diese niedrigeren Betriebstemperaturen
zu minimieren.
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Es
ist bekannt, Kühlleitungen
innerhalb einer Achsanordnung vorzusehen, um hohe Betriebstemperaturen
zu vermeiden. Diese Leitungen sind um den größten Teil der Differentialanordnung
positioniert und enthalten ein Hydraulikfluid von einer anderen
Vorrichtung, die das Schmiermittel in der Achse kühlen kann.
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Es
ist auch bekannt, ein Zahnradantriebs-Kühlsystem zu haben, das einen
Wärmetauscher
mit Schleifen von Rohren enthält,
worauf eine Vielzahl von Rippen positioniert ist, um Wärme zu absorbieren
und während
eines Betriebs verstreute Öltröpfchen aufzulösen.
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Zusätzlich ist
es bekannt, ein Getriebe-Kühlsystem
zu haben, das ein Motorkühlmittel
von dem Kühler durch
einen Wärmetauscher
zirkuliert, der im Sumpf des Getriebes angeordnet ist. Das Kühlmittel
wird von dem Kühler
wie es ist mit der niedrigstmöglichen
Temperatur in das Motor-Kühlsystem
gezogen und ist das letzte, was sich erwärmt, was zum Kühlen des
Getriebes am effektivsten ist.
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Es
ist auch bekannt, ein Fahrzeugabgas-Aufwärmsystem-Heizsystem zu haben,
das Motor-Kühlmittel durch
einen Wärmetauscher,
der innerhalb des Abgassystems angeordnet ist, zirkuliert. Dies
erwärmt
das Motor-Kühlmittel
schneller und soll eine Motoreffizienz während der Aufwärmphase
erhöhen.
Eine Effizienz wird während
dieser Phase aufgrund einer schlechteren Atomisierung des Kraftstoffes
und der erforderlichen reicheren Kraftstoff/Luft-Mischung erniedrigt. Wenn sich der Motor
einmal erwärmt
hat, wird die Temperatur durch den Thermostat gesteuert und ist
relativ konstant. Dieses System kann auch Motoröl, Getriebeöl oder Achsöl durch Verwenden einer Pumpe
erwärmen,
um es durch den im Abgassystem angeordneten Wärmetauscher zu zirkulieren.
Im Fall des Getriebes und der Achse wird eine separate Pumpe nötig sein,
um das Öl
durch den Wärmetauscher
zu zirkulieren, während
der Motor bereits eine existierende Pumpe hat. Zusätzlich wird
das Öl bei
sehr niedrigen Umgebungstemperaturen nicht schnell bzw. ohne Weiteres
durch die Leitungen zu dem Wärmetauscher
strömen
bzw. fließen,
bis es durch Reibung und Wärme
vom Abgas erwärmt
worden ist.
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Die
vorliegende Erfindung wird einer Achsanordnung oder einer anderen
Drehmomentübertragungsvorrichtung
Wärme liefern,
ohne zu erfordern, dass das Schmiermittel außerhalb der Achse zu einem
separaten Wärmetauscher gepumpt
wird. Sie wird auch die Schmiermitteltemperatur bei etwa 200 Grad
F beibehalten, um die Effizienz der Achse unter Bedingungen beziehungsweise
Zuständen
zu erhöhen,
in welchen sie normalerweise bei Temperaturen unter etwa 175 Grad
F arbeiten würde.
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Die
vorliegende Erfindung erreicht dieselben oder bessere Ergebnisse
der oben beschriebenen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist daher ein Vorteil der vorliegenden Erfindung eine Temperatur-Regelvorrichtung
für eine
Differentialanordnung unter Verwendung des Kühlmittels von dem Motorbereich
eines Automobils zur Verfügung
zu stellen. Vorzugsweise wird Kühlmittel
direkt von dem Motorblock gezogen, um schnell einen Erwärmungseffekt zu
der Achsanordnung zur Verfügung
zu stellen. Die vorliegende Erfindung soll Wärme zu einer mittels Spritzen
geschmierten Achsanordnung oder einer anderen ähnlichen Drehmomentübertragungsvorrichtung
liefern, um einen niedrigeren Teilabschnitt des normalen Betriebstemperaturbereichs
zu reduzieren oder zu eliminieren, um eine Effizienz zu maximieren.
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Beim
bevorzugten Ausführungsbeispiel
wird Kühlmittel
von dem Verbrennungsmotor oder einer anderen Energiequelle durch
eine ummantelte bzw. umhüllte
Abdeckplatte mit hohlen Durchgängen
zirkuliert, die an dem Achsträger
angebracht ist, oder einen geeigneten Wärmetauscher, der am Boden des
Achsenträgers angeordnet
ist, wo ein Pool für
Schmiermittel vorhanden ist. Idealerweise wird der Aufbau der Abdeckplatte einen
Wärmetransfer
zu dem Schmiermittel innerhalb der Achsanordnung maximieren. Im
Fall des Verbrennungsmotors wird das Kühlmittel durch die Motor-Wasserpumpe
gepumpt und wird von dem Motorblock hinter dem Thermostat gezogen,
wo es sich so schnell wie möglich
erwärmen
wird und bei etwa 200 Grad F sein wird. Eine Logiksteuervorrichtung
und ein Ventil können
auch verwendet werden, um auszuschließen, dass Kühlmittel zu der Achse fließt, wenn
es für
wichtigere Zwecke benötigt
werden kann, wie beispielsweise beim Enteisen von Fenstern im Passagierraum.
Diese Erfindung wird auch die Achse kühlen, wenn die Betriebstemperatur
versucht, sich über
die Temperatur des Kühlmittels
zu erhöhen.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
wird das Energieanlagenkühlmittel
durch hohle Durchgänge
zirkuliert, die in der Wand der Achsträgerabdeckung gegossen oder
hergestellt sind. Erwärmte
Luft von der Energieanlage wird durch eine geeignete Durchführung kanalisiert,
um über
dem und um den Achsträger
zu fließen
bzw. zu strömen.
Eine Wärmerohrleitung
wird zum Transferieren von Wärme
von der Energieanlage zur Achse verwendet. Abgase können durch
hohle Durchführungen
zirkuliert werden, die in der Wand der Achseinheit gegossen oder
hergestellt sind.
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Es
ist noch ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung
zum Erwärmen
und/oder Kühlen
einer Achsanordnung in einem Motorfahrzeug zur Verfügung zu
stellen, wobei die Achsanordnung ein Gehäuse enthält, das eine Kammer definiert,
in welcher ein Schmiermittel enthalten ist, und eine Differentialanordnung,
die innerhalb der Kammer positioniert ist, wobei die Vorrichtung
einen Wärmetauscher
aufweist, der in der Kammer angeordnet ist, wobei der Wärmetauscher
eine Fluiddurchführung
mit einem Einlass und einem Auslass für eine Fluidverbindung zu einem
Kühlfluidkreis
bzw. Kühlflüssigkeitskreis
eines Verbrennungsmotors enthält.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
zirkuliert Kühlmittel
durch einen geeigneten Wärmetauscher,
der in dem Achsabtriebs-Lagerhohlraum angeordnet ist, wo sich Schmiermittel
sammelt bzw. einen Pool bildet, oder zirkuliert Kühlmittel
durch einen geeigneten Wärmetauscher,
der innerhalb des Achsträger
angeordnet ist, wo Schmiermittel verspritzt oder auf ihm fließt bzw.
strömt.
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Bei
noch einem anderen Ausführungsbeispiel
werden heiße
Abgase vom Verbrennungsmotor oder einer anderen Energiequelle durch
eine umhüllte
bzw. ummantelte Abdeckplatte mit hohlen Durchgängen zirkuliert, die an dem
Achsträger
angebracht ist. Idealerweise wird der Aufbau der Abdeckplatte einen
Wärmetransfer
zu dem Schmiermittel innerhalb der Achsanordnung maximieren. Eine
Logiksteuervorrichtung und ein Ventil können dazu verwendet werden,
den Fluss von Abgas zu steuern, um zu verhindern, dass die Schmiermitteltemperatur
exzessiv wird.
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Abgase
können
auch durch hohle Durchgänge
in der Wand des Achsträgers
zirkuliert werden.
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Abgase
können
auch durch einen geeigneten Wärmetauscher
zirkuliert werden, der im Boden des Trägers angeordnet ist, wo sich
Schmiermittel sammelt beziehungsweise einen Pool bildet.
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Abgase
können
auch durch einen geeigneten Wärmetauscher
zirkuliert werden, der in dem Abtriebs-Lagerhohlraum angeordnet
ist, wo sich Schmiermittel sammelt.
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Abgase
können
auch durch einen geeigneten Wärmetauscher
zirkuliert werden, der innerhalb des Trägers angeordnet ist, wo Schmiermittel
verspritzt oder auf ihm fließt.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel
sind elektrische Heizelemente innerhalb hohler Durchgänge platziert,
die in der Achs-Abdeckplatte gegossen oder hergestellt sind, die
an dem Achsträger
angebracht ist. Idealerweise wird der Aufbau der Abdeckplatte einen
Wärmetransfer
zu dem Schmiermittel innerhalb der Achsanordnung maximieren. Eine
Logiksteuervorrichtung wird dazu verwendet werden, Energie zu den
Heizelementen zu steuern, um das Schmiermittel auf der richtigen
Temperatur zu halten.
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Elektrische
Heizelemente können
auch innerhalb hohler Durchgänge
platziert sein, die in der Wand des Achsträgers gegossen oder hergestellt
sind.
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Elektrische
Heizelemente können
auch im Boden des Trägers
platziert sein, wo sich Schmiermittel sammelt bzw. einen Pool bildet.
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Elektrische
Heizelemente können
auch in dem Abtriebs-Lagerhohlraum platziert sein, wo sich Schmiermittel
sammelt.
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Elektrische
Heizelemente können
auch innerhalb des Achsträgers
platziert sein, wo Schmiermittel verspritzt oder auf sie fließt.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel
wird durch die Energieanlage oder Energiequelle erwärmte Luft
durch eine geeignete Durchführung
kanalisiert, um über
den oder um den Achsträger
zu fließen.
Ein Ventil und ein Ventilator können
verwendet werden, um die Strömung
bzw. den Fluss von Luft und eine Achstemperatur zu steuern.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel
wird eine Wärmerohrleitung
zum Führen
von Wärme
von der Energieanlage oder der Energiequelle zu der Achsanordnung
verwendet. Dies wird am besten dann wirken, wenn die Energieanlage
oder Energiequelle in enger Nähe
zu der Achsanordnung sind und die Achse so ist, dass sie sich während eines
Betriebs nicht relativ zu der Energieanlage oder Energiequelle bewegt.
Dies wäre der
Fall für
einen Aufbau einer vorderen unabhängigen Achse. In diesem Fall
würde die
Wärmerohrleitung
versuchen, zu veranlassen, dass die Achse und die Energieanlage
oder Energiequelle dieselbe Temperatur haben.
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Diese
Vorteile und andere neue Merkmale der vorliegenden Erfindung werden
in der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung offensichtlich
werden, wenn sie in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet
wird.
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KURZE BESCHREIBUNGEN DER ZEICHNUNGEN
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Ein
besseres Verstehen der vorliegenden Erfindung wird erreicht worden
sein, wenn Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen genommen wird, wobei identische Teile durch identische
Bezugszeichen identifiziert sind und wobei:
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1 eine
Draufsicht auf einen unteren Träger
eines Fahrzeugs ist.
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2 eine
Seitenansicht eines in 1 gezeigten unteren Trägers des
Fahrzeugs ist.
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3 eine
Querschnittsansicht einer Achsanordnung mit einem Differential ist.
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4 eine
Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels
der Achsanordnung ist.
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5 eine
Querschnittsansicht von noch einem weiteren Ausführungsbeispiel einer Achsanordnung ist.
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6 eine
Querschnittsansicht einer Achsanordnung ist.
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7 eine
Querschnittsansicht eines Achsanordnungsgehäuses ist.
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8 eine
Querschnittsansicht einer Achsanordnungsabdeckung ist.
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9 eine
Querschnittsansicht einer Achsanordnung ist.
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10 eine
Querschnittsansicht einer Achsanordnung bei einem weiteren Ausführungsbeispiel
ist.
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11 eine
Seitenansicht eines Motorblocks mit einem Getriebekasten und einem
vorderen Differential ist.
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12 eine
Seitenansicht eines Motorblocks, eines Getriebekastens und eines
hinteren Differentials ist.
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13a eine Querschnittsansicht einer Achsanordnung
eines weiteren Ausführungsbeispiels
ist.
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13b eine Querschnittsansicht einer Achsanordnung
eines weiteren Ausführungsbeispiels
ist.
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13c eine Querschnittsansicht einer Achsanordnung
eines weiteren Ausführungsbeispiels
ist.
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13d eine Querschnittsansicht einer Achsanordnung
eines weiteren Ausführungsbeispiels
ist.
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13e eine Querschnittsansicht einer Achsanordnung
eines weiteren Ausführungsbeispiels
ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
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Die
Merkmale der Erfindung, wie sie oben erklärt ist, stellen eine Temperatur-Regelvorrichtung
(d. h. eine Erwärmungs-
und/oder Kühleinrichtung)
für eine
Achsanordnung zur Verfügung,
die das Erwärmungs/Kühl-Fluid
innerhalb des Motorblocks dazu verwendet, das Schmiermittel in der
Achsanordnung während
einer Kaltstartumgebung anfangs aufzuwärmen und dann die Achsanordnung
zu kühlen,
wenn sie beginnt, sich zu überhitzen.
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Das
Erwärmungs-
und Kühlsystem
der Achsanordnung der vorliegenden Erfindung erfordert ein internes,
vorzugsweise integriertes, Flüssigkeitskühlsystem,
das durch den Motor aufgezwungen ist, welches System im Motorblock 8 angeordnet
ist. Das Flüssigkeitskühlsystem,
das durch den Motor aufgezwungen ist, enthält Motor-Kühlfluid und eine Verbindung
für sowohl
eine Fluiddurchführung 14,
die mit der Einlassverbindung des internen Achsanordnungs-Wärmetauschers 18 verbunden
ist, als auch eine Fluidverbindung zum Verbinden einer Fluiddurchführung 16 mit
einem Ende davon, das mit der Auslassverbindung des internen Achsanordnungs-Wärmetauschers 18 verbunden
ist. Demgemäß ist der
interne Achsanordnungs-Wärmetauscher
mit dem Kühlsystem
für durch
das Fahrzeug unter Druck gesetzte Flüssigkeit in Reihe geschalten,
um einen Motor-Kühlfluidkreis
zu definieren. Die Kühlflüssigkeit
im Fahrzeug-Kühlsystem
wird auch durch die Achsanordnung strömen bzw. fließen.
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Fahrzeug-Drehmomentübertragungsvorrichtungen,
wie beispielsweise Achsanordnungen, erfordern Schmierfluid 37,
um zuzulassen, dass die sich bewegenden Zahnräder innerhalb der Anordnungen
richtig funktionieren. Eine Temperatur des Schmierfluids 37 innerhalb
der Achsanordnung 20 variiert in Abhängigkeit von mehreren Bedingungen,
einschließlich,
aber nicht darauf beschränkt,
einer Umgebungstemperatur, der Geschwindigkeit, des Drehmoments,
etc. Während
Bedingungen eines anfänglichen
Fahrens des Fahrzeugs und eines Betriebs unter niedrigeren Geschwindigkeiten
ist die Achsanordnung 20 relativ kühl, was in einem ineffizienten
Betrieb resultiert. Normalerweise wird das Schmierfluid 37 durch
von den sich bewegenden Zahnrädern
zugeführter
Reibung erwärmt.
Wenn das Fahrzeug bei hohen Geschwindigkeiten in Betrieb ist, erzeugt die
Reibung zwischen Zahnrädern
in Eingriff in der Achsanordnung 20 signifikante Wärme. Es
ist entdeckt worden, dass ein Halten des Schmierfluids 37 innerhalb
eines Temperaturbereichs zwischen 150–250 Grad Fahrenheit die effizientesten
Ergebnisse von der Achsanordnung 20 erzeugt, d. h. eine
Langlebigkeit von Komponenten. Diese ideale Betriebstemperatur für eine Achsanordnung
ist um 200 Grad Fahrenheit.
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Während Kaltstartbedingungen
wird Wärme
zu der Achsanordnung 20 durch Zirkulieren des Kühlmittels
direkt von einer Energieanlage oder einem Motor durch einen Wärmetauscher 18 geliefert,
der in der Achsanordnung 20 angeordnet ist. Nimmt man Bezug
auf 1, ist ein Paar von Fluiddurchführungen 14, 16 sicher
an dem Motor 10 angebracht, um zuzulassen, dass das Kühlmittel
zu dem innerhalb der Achsanordnung 20 angeordneten Wärmetau scher
zugeführt
wird. Die Fluid-Einlassdurchführung 14 führt Kühlmittel
von dem Motorblock 8 entlang der Fahrzeugkarosserie zu
der Achsanordnung 20 zu. Gleichermaßen dient die Fluid-Auslassdurchführung 16 als
Rückkehrleitung
für das
Kühlmittel
von der Achsanordnung 20 zurück zu dem Motor oder Kühler innerhalb
des Motorblocks 8. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel
wird Kühlmittel
direkt von dem Motor gezogen, um Wärme am effizientesten und schnellsten
zu der Achsanordnung 20 zu liefern.
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Alternativ
dazu sind die Einlass- und die Auslassdurchführung, die das Kühlmittel
von und zu dem Motorkühler
transportieren, als einziger Kanal ausgebildet. Zwei Kanäle sind
innerhalb des Kanals ausgebildet; ein Kanal wird Kühlmittel
zu der Achsanordnung zuführen,
während
der andere Kanal zum Zurückbringen
des Kühlmittels
von der Achsanordnung zurück
zum Motor dient.
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Wie
es am besten in 1 und 2 zu sehen
ist, verlaufen die zwei Durchführungen 14, 16 entlang der
Länge des
Fahrzeugs 12 benachbart zu dem Rahmen von dem Motorblock 8 zu
der Stelle der Achsanordnung 20. Die Durchführungen 14, 16 folgen
einem serpentinenartigen Pfad entlang des Unterträgers des
Fahrzeugs von dem Motorblock 8 zu der Achsanordnung 20.
Während
einer Herstellung kann die Karosserie des Fahrzeugs mit konkaven
Vertiefungen gegossen werden, um einen zusätzlichen Schutz der Durchführungsleitungen
zuzulassen. Die Durchführungen 14, 16 sind
an dem Fahrzeug durch Mittel gesichert bzw. befestigt, die Fachleuten
auf dem Gebiet bekannt sind. Während
es nicht absolut nötig
ist, wird ein Isolieren der Durchführungen 14, 16 die
Temperatur des Kühlmittels
beibehalten und den Wärmeverlust
von dem Motorblock 8 zu der Achsanordnung 20 minimieren.
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Eine
Achsanordnung 20 wird wie folgt beschrieben. Nimmt man
Bezug auf 3 ist dort eine Achsanordnung 20 eines
Fahrzeugs 12 gezeigt, die die Merkmale der vorliegenden
Erfindung darin enthält.
Die Achsanordnung 20 enthält ein Gehäuse 22. Das Gehäuse 22 enthält weiterhin
einen Einlassdurchgang 24 und einen Auslassdurchgang 26.
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Das
Gehäuse 22 enthält auch
eine Antriebswellenöffnung
(nicht gezeigt) und Achsöffnungen 30, 32. Das
Gehäuse 12 enthält weiterhin
eine Kammer 36, die durch das Gehäuse definiert ist. Eine Differentialanordnung 38 ist
innerhalb der Kammer 36 des Gehäuses 22 auf eine wohlbekannte
Weise angebracht. Das Gehäuse
hat ein Paar von Durchgängen
zum Aufnehmen der Einlass- und der Auslassdurchführung 14, 16.
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Wie
es am besten in 3 zu sehen ist, sind die Durchführungen 14, 16 durch
Durchgänge 24, 26 in der äußeren Oberfläche des
Gehäuses 22 eingefügt und gesichert
bzw. befestigt, so dass eine luftdichte Dichtung zwischen der Kammer 36 und
derjenigen der äußeren Umgebung
erzeugt wird. Die Einlass- und die Auslassdurchführung 14, 16 sind
entlang einer inneren Oberfläche
des Gehäuses 22 positioniert.
Das Schmierfluid 37 der Achsanordnung ist innerhalb des
Gehäuses 22 angeordnet,
während
es die Kammer 36 füllt,
und der Pegel des Schmierfluids 37 ist nahezu die Hälfte des
offenen Volumens eines Raums innerhalb der Kammer 36 nach
einer Einfügung
der Differentialanordnung 38. Das Schmierfluid 37 sammelt
sich innerhalb der Kammer 36 am Boden des Gehäuses 22.
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Bei
einem anderen Ausführungsbeispiel
sind, wie es am besten in 4 zu sehen
ist, eine Einlassdurchführung 416 und
eine Auslassdurchführung 418 in
Durchgänge
eingefügt,
die am Boden des Gehäuses 22 angeordnet
sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel
sind sowohl die Einlass- und die Auslassdurchführung 414, 416 als
auch der Wärmetauscher 418 unter
dem Pool bzw. der Sammelstelle von Schmierfluid 437 angeordnet.
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Bei
noch einem weiteren Ausführungsbeispiel
tritt die Einlassdurchführung 514 in
die Achsanordnung ein, wie es am besten in 5 zu sehen
ist. Die Einlassdurchführung 514 ist
benachbart zu der inneren Wand der Achsanordnung 520 angeordnet.
Der Wärmetauscher 518 ist
unter der Sammelstelle von Schmierfluid 518 angeordnet
und die Auslassdurchführung 516 verläuft durch
das Gehäuse 522,
wie es in 5 zu sehen ist.
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Bei
noch einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel tritt, wie es
am besten in 6 zu sehen ist, eine Einlassdurchführung 614 durch
einen Durchgang an einer oberen Hälfte der Achsanordnungs-Abdeckung 650 für den Träger oder
das Gehäuse 622 ein.
Die Auslassdurchführung 616 verlässt die
Achsanordnung 620 über
einen ähnlichen
bzw. gleichen Durchgang in der unteren Hälfte der Achsanordnungs-Abdeckung 650.
Die Achsanordnungs-Abdeckung 650 wird dann am Gehäuse 622 befestigt.
Der Wärmetauscher 618 ist
innerhalb der Kammer 636 angeordnet, wie es in 6 zu
sehen ist. Der Wärmetauscher 618 hat
auch Kühlrippen 619 entlang
dem Hauptkörper
des Wärme tauschers 618.
Während
sich die Differentialanordnung 638 dreht, wird das Schmierfluid 637 innerhalb
der Kammer 636 verspritzt. Wenn das Schmierfluid 637 die Kühlrippen 619 kontaktiert,
wird das Schmierfluid 637 in Abhängigkeit von der Temperatur
der Kühlrippen 619 entweder
gekühlt
oder erwärmt,
wie es durch ein Fluid geregelt wird, das durch den Wärmetauscher 618 läuft.
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Nimmt
man nun Bezug auf 7, wird bei einem noch weiteren
Ausführungsbeispiel
das Kühlmittel durch
Durchgänge 718 zirkuliert,
die entlang der äußeren Oberfläche des
Achsgehäuses 722 gegossen
oder hergestellt sind. Das Gehäuse 722 ist
mit einer Einlassverbindung 714 hergestellt oder gegossen,
die nahe dem vorderen Ende des Gehäuses 722 angeordnet
ist. Die Auslassverbindung bzw. der Auslassanschluss 716 ist
nahe der Achsanordnungs-Abdeckung
(nicht gezeigt) angeordnet. Eine Einlassleitung ist sicher an dem Einlassanschluss 714 befestigt,
um zuzulassen, dass Kühlmittel
vom Motor dort hindurch fließt.
Das Kühlmittel füllt die
Durchgänge 718 im
Gehäuse 722.
In Abhängigkeit
von den relativen Temperaturen des Kühlmittels und des Gehäuses 722 führt das
Kühlmittel
entweder eine Abkühlung
oder eine Erwärmung
des Achsgehäuses 722 durch.
Die Temperatur des Schmierfluids wird durch die Temperatur des Gehäuses 722 geregelt.
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Gleichermaßen kann
die Regelung der Temperatur innerhalb der Achsanordnung weiterhin
durch Durchgänge
geregelt werden, die innerhalb der Achsanordnungs-Abdeckung 850 gegossen
oder hergestellt sind, wie es am besten in 8 zu sehen
ist. Wiederum hat die Achsanordnungs-Abdeckung einen Einlassanschluss 814 und
einen Auslassanschluss 816. Eine Durchführung, die Kühlmittel
von dem Motor zuführt, schließt an den
Einlassanschluss 814 an. Das Kühlmittel fließt durch
die Achsanordnungs-Abdeckung 850 über den Durchgang 818.
Das Kühlmittel
führt entweder
eine Erwärmung
oder eine Abkühlung
der Achsanordnungs-Abdeckung 850 durch, was wiederum gleichermaßen die
Temperatur des Schmierfluids innerhalb der Anordnung beeinflusst.
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Die
bei den Ausführungsbeispielen
der 7 und 8 aufgezeigten Konzepte können kombiniert werden,
und zwar teilweise, um das Ausführungsbeispiel
zu erzeugen, das am besten durch 9 zu sehen ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel
sind Durchgänge 918 innerhalb
von sowohl dem Achsanordnungs-Gehäuse 922 als
auch der Achsanordnungs-Abdeckung 950 gegossen oder hergestellt.
Wenn die Abdeckung 950 paarweise an dem Gehäuse 922 angebracht
ist, wird ein einzelner Durchgang 918 in beiden Elementen
ausgebildet.
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Das
Gehäuse 922 hat
einen Einlassanschluss 914 und einen Auslassanschluss 916,
die zueinander entgegengesetzt an dem vorderen Ende des Gehäuses 922 angeordnet
sind. Kühlmittel
tritt über
die an dem Einlassanschluss 914 angebrachte Durchführung ein
und füllt
den Durchgang 918. Die Temperatur der Achsanordnung 920 wird
durch die Temperatur des Kühlmittels
geregelt, wenn es in den Durchgang 918 eintritt.
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Nimmt
man wieder Bezug auf 3, liefert die Einlassdurchführung 14 das
Kühlmittel
zu dem Wärmetauscher 18.
Der Wärmetauscher 18 besteht
aus der Durchführungsrohrleitung,
die in eine Reihe von Schleifen gerollt ist. Die Schleifen lassen
den Transfer von Wärme
zu, um das Schmierfluid 37 entweder zu erwärmen oder
abzukühlen.
Der Wärmetauscher 18 ist
innerhalb der Achsanordnung positioniert, so dass die Schleifen
unter der Sammelstelle bzw. den Pool von Schmierfluid 37 innerhalb
der Kammer 36 angeordnet sind.
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Auf
einen anfänglichen
Betrieb eines Fahrzeugs oder einem Betrieb mit relativ niedrigen
Geschwindigkeiten hin wird eine Effizienz der Achsanordnung durch
Erwärmen
des Schmierfluids 37 verbessert. Kühlmittel wird über die
Einlassdurchführung 14 zu
der Kammer 36 zirkuliert. Anfangs ist die Temperatur des Schmierfluids 37 in
der Achsanordnung nahezu dieselbe wie die Umgebungstemperatur der
Außenseitenumgebung.
Wenn das Kühlmittel
von dem Motorblock 8 zu der Achsanordnung 20 zirkuliert,
wird das Kühlmittel aufgrund
der Operationen des Motors warm. Das Schmierfluid 37 wird
erwärmt,
wenn das nun warme Kühlmittel
einmal durch den Wärmetauscher 18 in
der Achsanordnung 20 zirkuliert.
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Wenn
das Fahrzeug mit höheren
Geschwindigkeiten auf dem Highway angetrieben wird, erzeugt die Achsanordnung 20 signifikante
Wärme aus
einer Reibung. Die Leistungsfähigkeit
des Schmierfluids 37 wird durch die so erzeugte Reibwärme nachteilig
beeinflusst. Zu diesem Zeitpunkt ist das Kühlmittel auf einer niedrigeren
Temperatur als derjenigen des Schmierfluids 37. Wenn das
Kühlmittel
in den Wärmetauscher 18 innerhalb
der Achsanordnung 20 über
die Einlassdurchführung 14 zirkuliert,
wird das Schmierfluid 37 gekühlt. Das nun erwärmte Kühlmittel
wird zurück
zu dem Kühler 10 im
Motorblock 8 über
die Auslassdurchführung 16 transportiert.
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Nimmt
man nun Bezug auf 10 wir dein alternatives Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Eine Achsanordnung 1020 hat
ein Achs gehäuse 1022 und
eine Achsabdeckung 1050. Eine Differentialanordnung 1038 ist
innerhalb des Achsgehäuses 1022 angeordnet.
Sowohl die Achsabdeckung 1050 als auch das Achsgehäuse 1022 haben
einen Kanal 1060, der in dem unteren äußersten Ende der Abdeckung 1050 und
des Gehäuses 1022 ausgebildet
ist. Eine flexible Abgasleitung 1070 wird von der Haupt-Abgasleitung 1080 gespeist
und ist durch den Kanal 1060 eingefügt. Erwärmte Abgase strömen von
dem Motorraum entlang der Haupt-Abgasleitung 1080. Ein
Steuerventil 1072 wird dazu verwendet, die Strömung von
Abgasen durch die flexible Abgasleitung 1070 zu steuern.
Bei einem anfänglichen
Betrieb des Fahrzeugs oder dann, wenn die Achsanordnungstemperaturen
unterhalb des Optimums sind, wird das Steuerventil 1072 geöffnet, um
zuzulassen, dass Wärme-Abgase
durch die flexible Abgasleitung 1070 fließen. Das
flexible Abgasrohr verbindet sich wieder mit der Haupt-Abgasleitung,
nachdem es durch das Achsgehäuse 1022 und
die Abdeckung 1060 gelaufen ist. Die Menge an Abgas kann
durch mit dem Steuerventil 1072 gekoppelte Sensoren gesteuert
werden, um die Betriebszustände
der Achsanordnung 1020 zu detektieren. Wenn die Achsanordnung 1020 einmal
durch die Abgase erwärmt
worden ist, schließt
sich das Steuerventil 1072 und fließt erwärmtes Abgas nur durch die Haupt-Abgasleitung 1080.
Während
es nicht detailliert beschrieben ist, sollte es erkannt werden,
dass der Sinngehalt der Erfindung ein flexibles Abgasrohr enthalten
würde,
das durch die Achsanordnung oberhalb des Fluidpegels verläuft, so
dass Fluid während
eines Betriebs in der Achsanordnung auf die flexible Abgasleitung
gespritzt wird, um das Fluid zu erwärmen.
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Nimmt
man nun Bezug auf 11, kann von einem Betrieb eines
Verbrennungsmotors 1108 erzeugte Wärme auch zum Erwärmen des
Schmierfluids innerhalb einer Achsanordnung 1120 verwendet
werden. Wärmerohre 1114 und 1116 transferieren
Wärme von
dem Motor 1108 zu der Achsanordnung 1120. Es muss
erkannt werden, dass deshalb, weil der Motor und die vordere Achsanordnung
bezüglich
der Aufhängung
unabhängig
voneinander sind, die Wärmerohre 1114 und 1116 flexibel
genug sein müssen,
um den maximalen Wegabstand von dem Motor 1108 zu der Achsanordnung 1120 zu
irgendeiner gegebenen Zeit abzudecken. Im Motor 1108 erzeugte
Wärme wird
zu der Achsanordnung 1120 während es anfänglichen
Betriebs des Fahrzeugs transferiert.
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Bei
noch einem weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung, wie es in 12 zu
sehen ist, wird Luft, die durch die Pfeile in der Figur dargestellt
ist, erwärmt, wenn
sie über
den Motor 1208 läuft.
Die Fahrzeugkarosserie hat einen Kanal 1213, der gegossen
ist, um den Luftstrom von dem Motor 1208 aufzunehmen und eine
Konzentration in Richtung zu der Achsanordnung 1220 umzuleiten.
Da die Luft erwärmt
wird, wenn sie über
den Motor 1208 läuft,
hat die konzentrierte Ausgabe der Luft an der Achsanordnung 1220 einen
Erwärmungseffekt,
um dadurch die Temperatur des Schmierfluids innerhalb der Achsanordnung 1220 zu
erhöhen.
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Eine
weitere Implementierung der vorliegenden Erfindung enthält eine
Verwendung eines elektrischen Heizelements 1301 innerhalb
der Achsanordnung 1320, wie es am besten in den 13a–13e zu sehen ist. In 13a ist
das elektrische Heizelement 1301 durch den Träger 1322 eingefügt und ist
unterhalb des Pegels des Schmierfluids 1337 angeordnet.
In 13b ist das elektrische Heizelement 1301 um
die Welle in einem Abtriebs-Lagerhohlraum des Trägers 1322 gewickelt. 13c zeigt eine Einfügung des elektrischen Heizelements 1301 durch
die Achsgehäuseabdeckung 1350.
Das elektrische Heizelement 1301 ist dann innerhalb der
Sammelstelle des Schmierfluids 1337 angeordnet. In 13d ist das elektrische Heizelement 1301 mit
einem Durchgang angebracht, der in dem Achsträger 1322 gegossen
oder gebohrt ist. Während 13e Durchgänge
verwendet, die innerhalb der Achsabdeckung 1350 gegossen
sind, um ein elektrisches Heizelement 1301 unterzubringen,
um das Schmierfluid vorzuwärmen.
Bei allen oben angegebenen Ausführungsbeispielen
der 13 ist das elektrische Heizelement
mit der Energiequelle am Fahrzeug verbunden. Das Fahrzeug erzeugt
elektrische Energie.
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Während die
vorangehende Erfindung unter Bezugnahme auf einige bevorzugte Ausführungsbeispiele
gezeigt und beschrieben worden ist, wird es verstanden werden, dass
verschiedene Änderungen
bezüglich der
Form und des Details durchgeführt
werden können,
ohne von dem Sinngehalt und Schutzumfang der vorliegenden Erfindung
abzuweichen. Beispielsweise können,
während
das oben beschriebene Ausführungsbeispiel
Kühlmittel
vom Motorblock 8 verwendet, Abgase vom Motor auch als Medium
innerhalb des Wärmetauschers
verwendet werden. Hier werden Abgase über eine Einlass- und eine
Auslassdurchführung
zum Wärmetauscher
transportiert. Die Wärmequelle
kann durch eine geeignete thermostatische Vorrichtung und eine Logiksteuervorrichtung
geregelt werden. Alternativ dazu können Durchgänge, die innerhalb der Fahrzeugkarosserie
und von Wänden
der Achsanordnung gegossen oder hergestellt sind, auch die Abgase
liefern.