DE102013203715B4 - Kompakte Getriebefluid-Heizvorrichtung - Google Patents
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Abstract
Getriebefluid-Heizvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine an dem Getriebe (10) angebrachte Fluidwanne zum Speichern eines Vorrats eines Getriebefluids (42), wobei die Fluidwanne eine Innenkammer (40), die das Getriebefluid (42) speichert, eine Außenkammer (86), die die Innenkammer (40) umgibt, einen Einlass (88) zu der Außenkammer (86), der mit einer Quelle von Brennkraftmaschinenabgas in Verbindung steht, einen Auslass (90) von der Außenkammer (86) zum Ablassen des Abgases und ein Einlassventil (124) entweder zum Öffnen oder Schließen der Verbindung des Brennkraftmaschinenabgases zu dem Einlass (88) aufweist; wobei die Innenkammer (40) durch ein Metallinnengehäuse (36) und ein Metallaußengehäuse (38) gebildet ist, das an dem Metallinnengehäuse (36) angebracht ist, wobei ein Raum zwischen dem Metallinnengehäuse (36) und dem Metallaußengehäuse (38) die Außenkammer (86) bildet; wobei das Innengehäuse (36) und das Außengehäuse (38) jeweils eine Bodenwand (46, 64), jeweils eine erste Seitenwand (48, 66), jeweils eine zweite Seitenwand (50, 68), jeweils eine vordere Endwand (52, 70) und jeweils eine hintere Endwand (54, 72) aufweisen; wobei jeweils die ersten Seitenwände (48, 66), die zweiten Seitenwände (50, 68) und die vorderen Endwände (52, 70) des Innengehäuses (36) und des Außengehäuses (38) voneinander beabstandet sind, um dazwischen den Raum zu definieren, der die Außenkammer (86) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils sich die Bodenwände (46, 64) und die hinteren Endwände (54, 72) des Innengehäuses (36) und des Außengehäuses (38) berühren, um der Außenkammer (86) eine U-förmige Gestalt zu verleihen.
Description
- GEBIET DER ERFINDUNG
- Die vorliegende Erfindung betrifft das Verbessern einer Getriebeleistung durch Erwärmen des Getriebefluids und sieht insbesondere eine kompakte Getriebefluid-Heizvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie beispielweise aus der
DE 10 2007 031 788 A1 oder derUS 2005/0 202 933 A1 - HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- Es ist bekannt, dass der Wirkungsgrad von Automatikgetrieben von Kraftfahrzeugen durch die Viskosität des Automatikgetriebefluids beeinflusst wird. Es ist auch bekannt, dass Drehverluste des Getriebes und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Fahrzeugs durch das Erwärmen des Automatikgetriebefluids während des Warmlaufens der Brennkraftmaschine und bei Arbeiten bei extrem kalten Umweltbedingungen verbessert werden können.
- Der Stand der Technik hat verschiedene Zusatzhilfsvorrichtungen zum Erwärmen des Getriebefluids auf die Solltemperatur, bei der Drehverluste des Getriebes minimiert werden und eine verbesserte Kraftstoffwirtschaftlichkeit erhalten wird, vorgeschlagen.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine neue und verbesserte Einrichtung zum wirtschaftlichen Verwirklichen des Erwärmens des Getriebefluids anzugeben, insbesondere eine Vorrichtung, die sich gut in den verfügbaren Raum einbauen ließe, sich wirtschaftlich fertigen ließe und von der Fahrzeugbrennkraftmaschine abgestrahlte verfügbare Abwärme nutzen würde.
- ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
- Diese Aufgabe wird mit einer Getriebefluid-Heizvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
- Die Getriebefluid-Heizvorrichtung umfasst eine an dem Getriebe angebrachte Fluidwanne zum Speichern eines Vorrats an Getriebefluid. Die Fluidwanne weist eine das Getriebefluid speichernde Innenkammer und eine die Innenkammer umgebende Außenkammer auf. Ein Einlass zur Außenkammer steht mit einer Quelle von Brennkraftmaschinenabgas in Verbindung, und ein Auslass von der Außenkammer lässt das Abgas ab. Ein Einlassventil öffnet und schließt die Verbindung eines Brennkraftmaschinenabgases zu dem Einlass. Mehrere Wärmetauscherrippen verbessern die Übertragung von Wärme von dem Brennkraftmaschinenabgas in der Außenkammer zu dem Getriebefluid, das in der Innenkammer gespeichert ist.
- KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
- Die vorliegende Erfindung wird anhand der ausführlichen Beschreibung und der Begleitzeichnungen besser verständlich. Hierbei zeigen:
-
1 eine perspektivische Ansicht, die die Unterseite eines Kraftfahrzeug-Getriebes zeigt, das eine Fluidwannen-Baugruppe und Abgasrohre umfasst, die Abwärme weg von der Fahrzeugbrennkraftmaschine befördern. -
2 eine Schnittansicht durch die Fluidwannen-Baugruppe in der Richtung der Pfeile 2-2 von1 . -
3 eine Schnittansicht in der Richtung der Pfeile 3-3 von1 . -
4 eine perspektivische Ansicht der Fluidwannen-Baugruppe mit weggebrochenen Teilen und im Schnitt. -
5 eine vergrößerte Ansicht mit weggebrochenen Teilen und im Schnitt, die ein Einlassventil zum Öffnen und Absperren einer Abgasströmung zu der Fluidwannen-Baugruppe zeigt. - EINGEHENDE BESCHREIBUNG DER BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
1 zeigt die Unterseite eines Fahrzeuggetriebes und einer Abgasanlage. Ein Getriebe10 weist eine an die Unterseite desselben angeschraubte Fluidwannen-Baugruppe12 zum Speichern eines Getriebefluidvolumens auf, das zum Umwälzen durch das Getriebe10 bereit steht. Eine Fahrzeug-Abgasanlage14 umfasst ein Abgasrohr18 für die linke Reihe und ein Abgasrohr20 für die rechte Reihe. Das Abgasrohr18 für die linke Reihe wechselt unter dem Getriebe10 über und vereint sich an einer Abgasrohr-Verbindungsstelle22 mit dem Abgasrohr20 für die rechte Reihe. Eine Endrohr-Baugruppe26 ist zum Befördern der Brennkraftmaschinenabgase durch eine Nachbehandlungsvorrichtung28 und dann aus dem Heck des Fahrzeugs heraus mit der Abgasrohr-Verbindungsstelle22 verbunden. - Unter Bezugnahme auf
2 ,3 und4 ist ersichtlich, dass die Fluidwannen-Baugruppe12 ein Innengehäuse36 und ein Außengehäuse38 umfasst. Das Innengehäuse36 bildet eine Innenkammer40 aus, die einen Vorrat an Getriebefluid42 speichert. Eine nicht gezeigte Getriebefluidpumpe pumpt Getriebefluid42 aus der Innenkammer40 und wälzt Getriebefluid42 durch das Getriebe10 um. - Das Innengehäuse
36 und das Außengehäuse38 sind jeweils ein Metallstanzteil. Das Innengehäuse36 weist insbesondere eine Bodenwand46 , Seitenwände48 und50 , eine vordere Endwand52 und eine hintere Endwand54 auf. Die Seitenwände48 und50 sowie die vordere Endwand52 und die hintere Endwand54 gehen in einen Umfangsflansch58 über. Das Außengehäuse38 weist eine Bodenwand64 , Seitenwände66 und68 , eine vordere Endwand70 und eine hintere Endwand72 auf. Die Seitenwände66 und68 , die vordere Endwand70 und die hintere Endwand72 gehen in einem Umfangsflansch76 über. Der Umfangsflansch58 des Innengehäuses36 ist durch einen umgebogenen Rand80 des Umfangsflansches58 des Innengehäuses36 an dem Umfangsflansch76 des Außengehäuses38 angebracht. In den Umfangsflanschen58 und76 sind mehrere Bolzenlöcher84 vorgesehen, um ein Verbolzen der Fluidwannen-Baugruppe12 mit der Unterseite des Getriebes10 zu ermöglichen. - Wie in
2 ,3 und4 ersichtlich ist, sind die Seitenwände48 und66 , die Seitenwände50 und68 sowie die vorderen Endwände52 und70 voneinander beabstandet, um dazwischen eine Außenkammer86 zum Aufnehmen von Abgas von der Fahrzeugbrennkraftmaschine auszubilden. Insbesondere ist, wie in2 ersichtlich, eine Einlassöffnung88 in der Seitenwand66 des Außengehäuses38 vorgesehen. An der gegenüberliegenden Seite der Fluidwannen-Baugruppe12 ist in der Seitenwand68 des Außengehäuses38 eine Auslassöffnung90 vorgesehen. Wie in2 am besten ersichtlich ist, ist ein Abgasrohr-Einlassverbindungsstück94 an die Seitenwand66 des Außengehäuses38 geschweißt und fluchtet mit der Einlassöffnung88 . Das Abgasrohr-Einlassverbindungsstück94 weist darin Bolzenlöcher96 zum Verbolzen mit dem Abgasrohr18 auf. An die Seitenwand68 des Außengehäuses38 ist ein Abgasrohr-Auslassverbindungsstück98 geschweißt und fluchtet mit der Auslassöffnung90 . Das Auslassverbindungsstück98 weist Bolzenlöcher102 zum Verbolzen mit dem Abgasrohr20 für die rechte Reihe auf. - Unter erneuter Bezugnahme auf
2 ,3 und4 sind mehrere Wärmeübertragungsrippen106 zum Verbessern der Übertragung von Wärme von dem in der Außenkammer86 aufgenommenen Abgas zu dem in der Innenkammer40 gespeicherten Getriebefluid42 vorgesehen. Wie am besten in2 ersichtlich ist, sind die Rippen durch mehrere U-förmige Kanäle110 vorgesehen. Jeder U-förmige Kanal110 umfasst eine untere Wand112 , die an eine Seitenwand oder Endwand des Innengehäuses36 geschweißt ist, sowie ein Paar von seitlich beabstandeten Rippenwänden114 und116 , die von der unteren Wand112 in die Außenkammer86 ragen. Einer oder mehrere dieser U-förmigen Kanäle110 ist an den Seitenwänden48 und50 des Innengehäuses36 und an der vorderen Endwand52 des Inngengehäuses36 vorgesehen. - Unter Bezugnahme auf
5 übermittelt ein Einlassventil118 heißes Abgas in die Außenkammer86 . Insbesondere weist das Abgasrohr18 für die linke Reihe ein Zweigrohr120 auf, das mit einem Flansch122 ausgestattet ist, der mit dem Einlassverbindungsstück94 des Außengehäuses36 verbolzt ist. Ein Klappenventil124 schwenkt an dem Schwenkpunkt125 für eine Drehbewegung zwischen einer Position an einer durchgehenden Linie von5 und einer Position an einer Phantomlinie von5 . Mit dem Klappenventil124 ist ein Motor126 durch eine Stange128 und einen Arm130 verbunden, so dass der Motor126 das Klappenventil124 zwischen der Position an der durchgehenden Linie und der Position an der Phantomlinie schwenken kann. - In der Position an der durchgehenden Linie hat das Klappenventil
124 die Abgasströmung in das Zweigrohr120 und die Außenkammer86 geöffnet, während es gleichzeitig die gesamte oder einen Teil der Strömung des Abgases zu dem Endrohr26 absperrt. Demgemäß wird das heiße Abgas in die Außenkammer86 geleitet, wo das Abgas den Rippen106 , den Seitenwänden48 und50 und der vorderen Endwand52 des Innengehäuses36 ausgesetzt ist. In das Getriebefluid42 überträgt sich Wärme. Nach dem Strömen durch die Außenkammer86 wird das Abgas durch die Auslassöffnung90 in ein Auslasszweigrohr136 , das zurück in das Abgasrohr20 für die rechte Reihe anbindet, und dann durch die Abgasrohr-Verbindungsstelle22 zu dem Endrohr26 abgelassen, wie in1 ersichtlich ist. - In der Position an der Phantomlinie von
5 schließt das Klappenventil124 die Strömung von Abgas zu der Einlassöffnung88 , so dass das Abgas nicht die Außenkammer86 erreicht, und das Erwärmen des Getriebefluids42 durch das Abgas wird beendet. Der Motor126 zum Betreiben des Klappenventils124 kann hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch sein und wird als Reaktion auf die Temperatur des Getriebefluids42 durch ein Steuersystem betrieben. - Auch wenn die Zeichnungen hierin das Beispiel einer Fluidwannen-Baugruppe
12 zeigen, die durch zwei Metallstanzteile, die miteinander verbunden sind, konstruiert ist, versteht sich, dass die Fluidwannen-Baugruppe in einem Gießprozess gefertigt werden kann, in welchem Fall die Gehäuse ein einteiliges Gussstück oder ein separates Innengussstück und Außengussstück sein können. In dem Fall eines Gussgehäuses können die Rippen integral mit dem Innengehäuse gegossen werden, statt separat gefertigt und daran angeschweißt zu werden. - Unter erneuter Bezugnahme auf
2 und3 sind die Bodenwände46 und64 einander berührend, ohne Raum dazwischen, gezeigt. Diese Konstruktion ist vorteilhaft, da sie den maximalen Freiraum vom Boden wahrt. Wie in2 ,3 und4 am besten ersichtlich ist, berühren die hinteren Endwände54 und72 einander ferner ohne Raum dazwischen. Diese Konstruktion ist vorteilhaft, da sie bewirkt, dass das Abgas eine U-förmige Strömung durch die Außenkammer86 erreicht. Insbesondere dringt das Abgas an einer Seite an der Einlassöffnung88 in die Fluidwanne12 ein und bewegt sich dann um die eine Seite nach unten entlang der Vorderseite und dann entlang der anderen Seite, bevor es durch die Auslassöffnung90 austritt. - Auch wenn die Zeichnungen hierin die Verwendung der Erfindung bei einer Brennkraftmaschine mit einem Ablass an der linken Reihe und einem Ablass an der rechten Reihe zeigen, kann die Erfindung auch bei einer Brennkraftmaschine mit einem Abgasrohr, das sich von einer einzigen Seite der Brennkraftmaschine erstreckt, verwendet werden.
- Somit wird eine kompakte und wirtschaftlich hergestellte Getriebefluid-Heizvorrichtung zum Verbessern des Betriebs des Fahrzeugs durch Erwärmen des Getriebefluids, um Drehverlust des Getriebes zu minimieren und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Fahrzeugs zu verbessern, vorgesehen.
Claims (9)
- Getriebefluid-Heizvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine an dem Getriebe (
10 ) angebrachte Fluidwanne zum Speichern eines Vorrats eines Getriebefluids (42 ), wobei die Fluidwanne eine Innenkammer (40 ), die das Getriebefluid (42 ) speichert, eine Außenkammer (86 ), die die Innenkammer (40 ) umgibt, einen Einlass (88 ) zu der Außenkammer (86 ), der mit einer Quelle von Brennkraftmaschinenabgas in Verbindung steht, einen Auslass (90 ) von der Außenkammer (86 ) zum Ablassen des Abgases und ein Einlassventil (124 ) entweder zum Öffnen oder Schließen der Verbindung des Brennkraftmaschinenabgases zu dem Einlass (88 ) aufweist; wobei die Innenkammer (40 ) durch ein Metallinnengehäuse (36 ) und ein Metallaußengehäuse (38 ) gebildet ist, das an dem Metallinnengehäuse (36 ) angebracht ist, wobei ein Raum zwischen dem Metallinnengehäuse (36 ) und dem Metallaußengehäuse (38 ) die Außenkammer (86 ) bildet; wobei das Innengehäuse (36 ) und das Außengehäuse (38 ) jeweils eine Bodenwand (46 ,64 ), jeweils eine erste Seitenwand (48 ,66 ), jeweils eine zweite Seitenwand (50 ,68 ), jeweils eine vordere Endwand (52 ,70 ) und jeweils eine hintere Endwand (54 ,72 ) aufweisen; wobei jeweils die ersten Seitenwände (48 ,66 ), die zweiten Seitenwände (50 ,68 ) und die vorderen Endwände (52 ,70 ) des Innengehäuses (36 ) und des Außengehäuses (38 ) voneinander beabstandet sind, um dazwischen den Raum zu definieren, der die Außenkammer (86 ) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils sich die Bodenwände (46 ,64 ) und die hinteren Endwände (54 ,72 ) des Innengehäuses (36 ) und des Außengehäuses (38 ) berühren, um der Außenkammer (86 ) eine U-förmige Gestalt zu verleihen. - Getriebefluid-Heizvorrichtung nach Anspruch 1, welche weiterhin mehrere Wärmetauscherrippen (
106 ) umfasst, die die Übertragung von Wärme von dem Brennkraftmaschinenabgas in der Außenkammer (86 ) zu dem in der Innenkammer (40 ) gespeicherten Getriebefluid (42 ) verbessern. - Getriebefluid-Heizvorrichtung nach Anspruch 1, welche weiterhin umfasst, dass der Einlass (
88 ) zu der Außenkammer (86 ) mit einem sich von einer ersten Seite einer Brennkraftmaschine erstreckenden Abgasrohr (18 ) kommuniziert, und dass der Auslass (90 ) von der Außenkammer (86 ) mit einem sich von einer zweiten Seite der Brennkraftmaschine erstreckenden Abgasrohr (20 ) kommuniziert. - Getriebefluid-Heizvorrichtung nach Anspruch 1, welche weiterhin umfasst, dass der Einlass (
88 ) und Auslass (90 ) in dem Metallaußengehäuse (38 ) vorgesehen sind. - Getriebefluid-Heizvorrichtung nach Anspruch 4, welche weiterhin mehrere Rippen (
106 ) umfasst, die an einem von Metallinnen- und Metallaußengehäuse (36 ,38 ) angebracht sind und hin zum anderen Metallgehäuse (38 ,36 ) ragen, um die Übertragung von Wärme zu verbessern. - Getriebefluid-Heizvorrichtung nach Anspruch 4, welche weiterhin mehrere Rippen (
106 ) umfasst, die von dem Metallinnengehäuse (36 ) in die Außenkammer (86 ) ragen, um die Übertragung von Wärme zu verbessern. - Getriebefluid-Heizvorrichtung nach Anspruch 4, welche weiterhin umfasst, dass das Metallinnengehäuse (
36 ) und das Metallaußengehäuse (38 ) durch Blechstanzen gefertigt sind. - Getriebefluid-Heizvorrichtung nach Anspruch 7, welche weiterhin mehrere durch Blechstanzen gefertigte U-förmige Rippen (
106 ) umfasst, wobei jede der U-förmigen Rippen (106 ) einen an das Metallinnengehäuse (36 ) geschweißten Boden (112 ) und erste und zweite Rippenschenkel (114 ,116 ), die in die Außenkammer (86 ) ragen, aufweist, um die Übertragung von Wärme von dem Abgas in das Getriebefluid (42 ) zu verbessern. - Getriebefluid-Heizvorrichtung nach Anspruch 1, welche weiterhin umfasst, dass das Ventil (
124 ) ein Ventilelement aufweist, das durch einen Motor (126 ) entweder zum Öffnen des Einlasses (88 ) oder zum Schließen des Einlasses (88 ) betrieben wird.
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