DE102012205140A1

DE102012205140A1 - Fluidversorgungsanordnung einer mobilen Arbeitsmaschine

Info

Publication number: DE102012205140A1
Application number: DE201210205140
Authority: DE
Inventors: Kazutaka Iuchi; Johannes GLÜCKLER
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2012-03-29
Publication date: 2013-10-02

Abstract

Es wird eine Fluidversorgungsanordnung einer mobilen Arbeitsmaschine mit zumindest einem Fluidkreislauf (1) zur Kühlung von Antriebsstrangkomponenten der Arbeitsmaschine vorgeschlagen, wobei der Fluidkreislauf (1) zum Kühlen mit zumindest einem Kühler (7) eines Kühlmittelkreislaufes (6) gekoppelt ist, und wobei zumindest eine verstellbare Luftleitvorrichtung zum Zuführen eines Kühlluftstromes für den Kühler (7) vorgesehen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Kühlung einer Fluidversorgungsanordnung einer mobilen Arbeitsmaschine gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
Aus der Fahrzeugtechnik sind Antriebsstränge für mobile Arbeitsmaschinen, beispielsweise für Muldenkipper mit z.B. einem Verbrennungsmotor als Antriebseinrichtung bekannt. Zur Abkühlung der Antriebsstrangkomponenten ist ein Fluid vorgesehen. Beispielsweise können als Antriebsstrangkomponenten das Fahrzeuggetriebe, das Achsgetriebe und eine hydrodynamische Bremse mit Öl versorgt werden. Zur Kühlung des Ölkreislaufes ist dieser mit einem Wärmetauscher eines Kühlmittelkreislaufes der Arbeitsmaschine gekoppelt. Mit dem Kühlkreislauf kann zudem der Verbrennungsmotor der Arbeitsmaschine gekühlt werden.
Beispielsweise bei Bergabfahrten oder zum Anhalten der Arbeitsmaschine wird die potentielle bzw. kinetische Energie durch Bremsanlagen der Arbeitsmaschine in Wärmeenergie umgewandelt. Insbesondere bei Arbeitsmaschinen mit hoher Fahrzeugmasse wird dies durch Elemente, wie zum Beispiel hydrodynamische Bremsen, nasse Lamellenkupplungen an der Fahrzeugachse oder dergleichen Elemente realisiert. Die entstehende Wärme wird zunächst von dem Ölkreislauf aufgenommen und dann über den Wärmetauscher an das Kühlsystem übertragen. Über den Kühler des Kühlmittelkreislaufes wird die Bremsenergie dann an die Umgebung abgegeben. Die maximale Temperatur des Ölkreislaufes und somit die Bremsleistung ist damit von der Wärmeabfuhrleistung des Wärmetauschers und des Kühlers abhängig. Demzufolge ist die Bremsleistung des Fahrzeuges durch die Kühlerleistung des Kühlmittelkreislaufes begrenzt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Kühlungs- bzw. Fluidversorgungsanordnung der eingangs beschriebenen Gattung vorzuschlagen, bei der die Aufnahme von Wärmeenergie erhöht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst, wobei sich vorteilhafte Ausgestaltungen aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen ergeben.
Somit wird eine Fluidversorgungsanordnung einer mobilen Arbeitsmaschine mit zumindest einem Fluidkreislauf zum Versorgen von Antriebsstrangkomponenten der Arbeitsmaschine vorgeschlagen, wobei der Fluidkreislauf zum Kühlen mit zumindest einem Kühler oder dergleichen des Kühlmittelkreislaufes gekoppelt ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zum Erhöhen der Kühlleistung und damit auch zur höheren Aufnahme von Wärmeenergie zumindest eine verstellbare Luftleitvorrichtung oder dergleichen zum Ansteuern des dem Kühler zugeführten Kühlluftstromes vorgesehen ist.
Auf diese Weise ergibt sich bei der erfindungsgemäßen Fluidversorgungsanordnung eine Kühlleistungserhöhung durch die eingesetzte Luftleitvorrichtung, indem der Fahrtwind durch die Leitvorrichtung in das Fahrzeug zum Kühler bzw. Wärmetauscher geführt, um als Wärmeabfuhr- und als zusätzliche Bremsenergie verwendet zu werden. Durch die gezielte Führung des Fahrtwindes bzw. des Kühlluftstromes in das Fahrzeug wird der Wärmetauscher bzw. der Kühler in vorteilhafter Weise mit dem zusätzlichen Kühlluftstrom beaufschlagt.
Im Rahmen einer vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Luftleitvorrichtung bei einer als Muldenkipper oder dergleichen ausgeführten Arbeitsmaschine hinter der Fahrerkabine zum Beispiel an der Kippmulde angeordnet ist. Vorzugsweise kann die Luftleitvorrichtung ein oder mehrere Luftleitbleche oder dergleichen umfassen, die bei Bedarf, d.h. zum Beispiel bei Anforderung einer höheren Bremsleistung, ausgefahren werden können, so dass nicht nur ein zusätzlicher Kühlluftstrom in das Fahrzeug geleitet wird, sondern auch der Fahrzeugwiderstand kontrolliert erhöht wird. Aufgrund des erhöhten Fahrwiderstandes werden die konventionellen Bremsanlagen der Arbeitsmaschine in vorteilhafter Weise entlastet, ohne dass der Cw-Wert der Arbeitsmaschine im eingefahrenen Zustand der Luftleitvorrichtung erhöht wird.
Darüber hinaus kann gemäß einer nächsten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass das Luftleitblech zumindest ein um eine Schwenkachse verstellbares Lamellenelement oder dergleichen aufweist. Somit kann eine jalousieähnliche Anordnung durch mehrere Lamellenelemente an dem Leitblech realisiert werden, so dass eine schnelle Erhöhung oder Reduzierung des Luftwiderstandes auf einfachste Weise ermöglicht werden, indem eine entsprechende Schwenkstellung der Lamellenelemente eingestellt wird. Dies kann insbesondere vorteilhaft sein, wenn ein Bremsvorgang oder Beschleunigungsvorgang vor bzw. nach einer Kurve möglichst schnell durchgeführt werden soll. Die Verstellung der Lamellenelemente kann hydraulisch, pneumatische, elektrisch oder dergleichen erfolgen, wobei hierbei bevorzugt auf in der Arbeitsmaschine bereits vorhandene Technologien, wie zum Beispiel Luftkompressor, Arbeitshydraulik, elektrisches System oder dergleichen zurückgegriffen werden kann. Das Luftleitblech und auch die Lamellenelemente können aus Metallwerkstoffen, Kunststoffwerkstoffen oder dergleichen gefertigt sein.
Die Anwendung der Erfindung insbesondere bei großen mobilen Offroad-Arbeitsmaschinen lässt viele Freiheiten bezüglich der konstruktiven Gestaltungsmöglichkeiten bezüglich der Abmessungen der verstellbaren Luftleitvorrichtung zu. Insbesondere kann auch eine Verwendung bei Hybridfahrzeugen vorgesehen sein, wobei dann die elektrische Bremsleistung zusätzlich ausgenutzt werden kann. Je nach Konfiguration der Arbeitsmaschine kann beispielsweise über GPS oder dergleichen eine Kombination mit der Routenplanung der Arbeitsmaschine erfolgen. Wenn die zu bewältigende Fahrstrecke bzw. Route vorher bekannt ist, kann die Verstellstrategie der Lamellenelemente an den Luftleitblechen entsprechend einprogrammiert werden, so dass die zusätzliche Bremsleistung im Voraus bereitgestellt werden kann.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand einer als Muldenkipper ausgebildeten Arbeitsmaschine beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Fluidversorgungsanordnung mit einem zusätzlichen Kühlluftstrom für einen Kühler eines Kühlmittelkreislaufes einer Arbeitsmaschine;
2 eine schematische Ansicht der Fluidversorgungsanordnung der Arbeitsmaschine mit einem zusätzlichen Wärmetauscher an dem Fluidkreislauf und dem zusätzlichen Kühlluftstrom;
3 eine schematische Seitenansicht einer als Muldenkipper ausgebildeten Arbeitsmaschine mit einer Luftleitvorrichtung zum Erzeugen eines zusätzlichen Kühlluftstromes; und
4 eine schematische Draufsicht auf die als Muldenkipper ausgebildete Arbeitsmaschine mit einer alternativen Luftleitvorrichtung.
In den 1 und 2 sind jeweils Ausführungsvarianten einer erfindungsgemäßen Fluidversorgungsanordnung einer mobilen Arbeitsmaschine mit zumindest einem Fluidkreislauf 1 zum Versorgen von verschiedenen Antriebsstrangkomponenten der Arbeitsmaschine beispielhaft dargestellt. Der Fluidkreislauf 1 ist beispielsweise als Ölkreislauf zur Ölversorgung der Antriebsstrangkomponenten, wie zum Beispiel einem dargestellten Fahrzeuggetriebe 2, einer hydrodynamischen Bremseinrichtung bzw. Retarder 3 und einem Achsgetriebe 4 mit integrierter Achsbremse vorgesehen. Somit wird das Öl zu dem Fahrzeuggetriebe 2, dem Retarder 3 und dem Achsgetriebe 4 gefördert, wobei die Strömungsrichtung des Öls in dem Fluidkreislauf 1 durch einen Pfeil angedeutet ist. Als Fluid können neben Öl auch andere Flüssigkeiten eingesetzt werden.
Der Fluidkreislauf 1 umfasst einen Wärmetauscher 5, über den Wärmeenergie des Ölkreislaufes bzw. Fluidkreislauf 1 an einen Kühlmittelkreislauf 6 der Arbeitsmaschine übertragen wird, wobei der Kühlmittelkreislauf 6 mittels gestrichelter Linie angedeutet ist. Über einen Kühler 7 des Kühlmittelkreislaufes 6 wird die Wärmeenergie an die Umgebung abgegeben, wobei der Kühlmittelkreislauf 6 auch zur Kühlung des Verbrennungsmotors 8 der Arbeitsmaschine dient.
Zur Erhöhung der Kühlleistung bei dem Kühlmittelkreislauf 6 und damit auch bei dem Fluidkreislauf 1 ist eine Luftleitvorrichtung zum Ansteuern des dem Kühler 7 zugeführten Kühlluftstromes vorgesehen. Der durch die Luftleitvorrichtung erzeugte zusätzliche Kühlluftstrom ist in den 1 bis 4 jeweils durch einen Pfeil angedeutet. In 1 wird der zusätzliche Kühlluftstrom dem Kühler 7 zugeführt, um damit das in dem Kühlmittelkreislauf 6 strömende Kühlmittel stärker abzukühlen, wenn der Wärmetauscher 5 entsprechend dimensioniert ist.
In 2 ist ein zusätzlicher Wärmetauscher 9 an dem Fluidkreislauf 1 angeschlossen, der über eine Bypassleitung 10 parallel zu dem Fluidkreislauf 1 strömungsmäßig angeschlossen ist. Somit kann der Wärmetauscher 9 über die Bypassleitung 10 umgangen werden, wenn keine zusätzliche Kühlleistung beispielsweise in Teillastbereichen der Arbeitsmaschine benötigt wird. Auf diese Weise können Strömungsverluste verhindert oder das Öl schneller auf Betriebstemperatur gebracht werden und somit der Verbrauch reduziert werden. Um den Fluidstrom bzw. Ölstrom durch den Wärmetauscher 9 je nach angeforderter Kühlleistung bzw. Bremsleistung variieren zu können, ist dem Wärmetauscher 9 ein Steuer und/oder Regelventil 11 zugeordnet bzw. vorgeschaltet. Auch in der Bypassleitung 10 ist ein Steuer und/oder Regelventil 12 vorgesehen. Somit kann der Ölstrom bis hin zum vollständigen Schließen eines der Steuer- und/oder Regelventile 11 und 12 variiert werden.
Gemäß 2 wird deutlich, dass der zusätzliche Wärmetauscher 9 mit einem zusätzlichen Kühlluftstrom beaufschlagt wird. Auf diese Weise kann die Kühlleistung und damit auch die Bremsleistung der Arbeitsmaschine erhöht werden, die über die hydrodynamische Bremseinrichtung 3 und die in dem Achsgetriebe 4 vorgesehene Achsbremse aufgebracht wird.
Mit der vorgesehenen verstellbaren Luftleitvorrichtung werden zusätzliche Kühlluftwege zu dem dem Kühlmittelkreislauf 6 zugeordneten Kühler 7 und/oder auch zu dem zusätzlichen Wärmetauscher 9 des Fluidkreislaufes 1 vorgesehen. In 3 und 4 ist jeweils als mobile Arbeitsmaschine ein so genannter Muldenkipper 13 dargestellt. Aus der in 3 dargestellten Seitenansicht und der in 4 dargestellten Draufsicht des Muldenkippers 13 ist ersichtlich, dass die verstellbare Luftleitvorrichtung hinter der Fahrerkabine an der Kippmulde 14 angeordnet bzw. befestigt ist. Die Luftleitvorrichtung umfasst ein Luftleitblech 15, welches bewegbar an der Kippmulde 14 angeordnet ist. Es ist auch möglich, dass die Luftleitvorrichtung an der Fahrerkabine angeordnet ist.
In 3 kann das zur besseren Luftführung abgewinkelte Luftleitblech 15 bei Bedarf etwa vertikal in einem vorbestimmten Winkel ausgefahren werden, welches durch einen Doppelpfeil angedeutet ist. Somit kann eine benötigte Kühlleistung auf Anforderung zur Verfügung gestellt werden, indem das Luftleitblech 15 entsprechend in den Fahrtwind ausgefahren wird. Ferner wird dadurch eine zusätzliche Bremsleistung durch die erhöhte Fahrzeugfläche aufgebracht. Um auch eine kurzfristige Änderung des Fahrwiderstandes und auch des zusätzlichen Kühlluftstromes zu realisieren, sind an dem Luftleitblech 15 mehrere Lamellenelemente 16 vorgesehen, die bei der in 3 dargestellten Ausführung um eine etwa horizontal ausgerichtete Schwenkachse schwenkbar sind.
In 4 ist das Luftleitblech 15 derart an der Kippmulde 15 befestigt, dass das Luftleitblech 15 etwa horizontal in einem vorbestimmten Winkel ausfahrbar ist, um somit den zusätzlichen Kühlluftstrom einzufangen und dem Kühler 7 und/oder dem zusätzlichen Wärmetauscher 9 zu führen. Auch bei dieser Ausführung sind die schwenkbaren Lamellenelemente 16 an dem Luftleitblech 15 vorgesehen. Jedoch sind die Lamellenelemente 16 bei dieser Ausführung um eine etwa vertikal ausgerichtete Schwenkachse an dem Luftleitblech 15 schwenkbar angeordnet.
Bezugszeichenliste

1: Fluidkreislauf bzw. Ölkreislauf
2: Fahrzeuggetriebe
3: hydrodynamische Bremseinrichtung bzw. Retarder
4: Achsgetriebe mit Achsbremse
5: Wärmetauscher
6: Kühlmittelkreislauf
7: Kühler
8: Verbrennungsmotor
9: zusätzlicher Wärmetauscher
10: Bypassleitung
11: Steuer- und/oder Regelventil
12: Steuer- und/oder Regelventil
13: Muldenkipper
14: Kippmulde
15: Luftleitblech
16: Lamellenelement

Claims

Fluidversorgungsanordnung einer mobilen Arbeitsmaschine, mit zumindest einem Fluidkreislauf (1) zur Kühlung von Antriebsstrangkomponenten der Arbeitsmaschine, wobei der Fluidkreislauf (1) zum Kühlen mit zumindest einem Kühler (7) eines Kühlmittelkreislaufes (6) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine verstellbare Luftleitvorrichtung zum Zuführen eines Kühlluftstromes für den Kühler (7) vorgesehen ist.
Fluidversorgungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleitvorrichtung einen Kühlluftweg zu dem einem Kühlmittelkreislauf zugeordneten Kühler vorsieht.
Fluidversorgungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleitvorrichtung einen Kühlluftweg zu einem dem Fluidkreislauf zugeordneten Wärmetauscher (9) vorsieht.
Fluidversorgungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidkreislauf (1) eine zum Wärmetauscher (9) parallel verlaufende Bypassleitung (10) aufweist, wobei der Volumenstrom des Fluidstroms durch den Wärmetauscher (9) und durch die Bypassleitung (10) jeweils über zumindest ein Steuerund/oder Regelventil (11, 12) variierbar ist.
Fluidversorgungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleitvorrichtung bei einer als Muldenkipper (13) ausgeführten Arbeitsmaschine hinter der Fahrerkabine an der Kippmulde (14) angeordnet ist.
Fluidversorgungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleitvorrichtung bei einer als Muldenkipper (13) ausgeführten Arbeitsmaschine an der Fahrerkabine angeordnet ist.
Fluidversorgungsanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleitvorrichtung zumindest ein ausfahrbares Luftleitblech (15) zum Leiten des Kühlluftstromes umfasst.
Fluidversorgungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftleitblech (15) im Wesentlichen vertikal und/oder horizontal in einem vorbestimmten Winkel von der Kippmulde (14) des Muldenkippers (13) ausfahrbar ist.
Fluidversorgungsanordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftleitblech (15) zumindest ein um eine Schwenkachse verstellbares Lamellenelement (16) aufweist.
Fluidversorgungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachse jedes Lamellenelements (16) im Wesentlichen horizontal und/oder vertikal an dem Luftleitblech (15) ausgerichtet ist.
Fluidversorgungsanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausfahren jedes Luftleitbleches (15) und das Verstellen jedes Lamellenelementes (16) hydraulisch, pneumatische und/oder elektrisch vorgesehen ist.