DE102017202789A1

DE102017202789A1 - Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102017202789A1
Application number: DE102017202789.4A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Gralka
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-02-21
Filing date: 2017-02-21
Publication date: 2018-08-23
Anticipated expiration: 2037-02-22
Also published as: US20180238436A1; DE102017202789B4; CN108457740B; CN108457740A; US10995847B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit 1 für ein Kraftfahrzeug aufweisend einen Motor 2 mit einer Motorölwanne 3, ein Getriebe 4 mit einem Getriebegehäuse 5 und eine Kühlvorrichtung 6.
Zur Verringerung der Motor- und/oder Getriebeöltemperatur ist vorgesehen, dass die Kühlvorrichtung 6 eine Strömungsleiteinrichtung 7 und Befestigungseinrichtungen 8 aufweist, wobei die Kühlvorrichtung 6 an der Motorölwanne und/oder am Getriebegehäuse mittels der Befestigungseinrichtungen 8 wärmeleitend befestigt ist und wobei die Strömungsleiteinrichtung 7 derart beabstandet zur Motorölwanne 3 und/oder zum Getriebegehäuse 5 angeordnet ist, dass ein Kühlfluid 9 zwischen der Strömungsleiteinrichtung 7 und der Motorölwanne 3 und/oder zwischen der Strömungsleiteinrichtung 7 und dem Getriebegehäuse 5 strömen kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug aufweisend einen Motor mit einer Motorölwanne, ein Getriebe mit einem Getriebegehäuse und eine Kühlvorrichtung zur Verringerung der Motor- und/oder Getriebeöltemperatur.
Bei Normalbetrieb und verstärkt unter bestimmten Bedingungen, wie beispielsweise bei einer hohen Zuladung oder Anhängelast oder hohen Motordrehzahlen, kann bei Kraftfahrzeugen eine Erhöhung der Motoröl- und/oder der Getriebeöltemperatur zu beobachten sein, so dass eine Kühlung des Motor- bzw. Getriebeöls notwendig ist.
Gelöst wird dieses Problem bisher z. B. mittels Getriebewärmetauschern, d. h. Ölkühlern, die mit einem Kühlmittel betrieben werden. Gelingt es nicht, die Temperatur ausreichend zu senken, muss die erzeugte Wärme reduziert werden, z. B. indem die Zuladung oder Anhängelast reduziert wird. Anderenfalls kann es zu Motor- und/oder Getriebeschäden kommen.
Nachteilig an der angeführten Kühllösung ist das zusätzliche Gewicht des Wärmetauschers sowie dessen Platzbedarf, seine Störanfälligkeit und die hohen Kosten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Möglichkeit anzugeben, die Motor- und/oder Getriebeöltemperatur ausreichend zu senken, die einfach und kostengünstig realisierbar ist, einen möglichst geringen Platzbedarf hat und wenig störanfällig ist.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Antriebseinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Die jeweils abhängigen Ansprüche geben Ausführungsvarianten dieser erfindungsgemäßen Lösungen wider.
Ein Aspekt verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Kühlung der Motor- und/oder Getriebeöltemperatur verbessert werden kann, indem einerseits eine Wärmeübertragung mittels Wärmeleitung zwischen Motorölwanne und/oder Getriebegehäuse und einer Kühlvorrichtung und andererseits eine Wärmeübertragung, z. B. als Wärmeübergang, an ein an der Motorölwanne und/oder dem Getriebegehäuse vorbei strömendes Kühlfluid erfolgen.
Erfindungsgemäß ist dazu eine Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, die einen Motor, z. B. einen Verbrennungsmotor, mit einer Motorölwanne zur Bereithaltung des Motoröls, ein Getriebe mit einem Getriebegehäuse zur Bereithaltung des Getriebeöls und eine Kühlvorrichtung zur Verringerung der Motor- und/oder Getriebeöltemperatur aufweist.
Die Kühlvorrichtung kann sich entlang der Motorölwanne oder entlang des Getriebegehäuses oder entlang beider Bauteile erstrecken. Es können auch separate Kühlvorrichtungen, d. h. eine Kühlvorrichtung für die Motorölwanne und eine Kühlvorrichtung für das Getriebegehäuse vorgesehen sein.
Beispielsweise kann die Kühlvorrichtung unterhalb der Motorölwanne und/oder des Getriebegehäuses, bezogen auf die Einbaulage im Fahrzeug, angeordnet sein. Je nach Kühlbedarf und zur Verfügung stehendem Raum kann sich die Kühlvorrichtung entlang der gesamten Motorölwanne und/oder des gesamten Getriebegehäuses erstrecken oder lediglich entlang eines Teils davon.
Die Kühlvorrichtung weist eine Strömungsleiteinrichtung und ein oder mehrere Befestigungseinrichtungen auf. Die Befestigungseinrichtungen dienen der wärmeleitenden Befestigung der Kühlvorrichtung an der Motorölwanne und/oder am Getriebegehäuse unter Ausbildung einer Kontaktfläche zwischen Kühlvorrichtung und Motorölwanne und/oder zwischen Kühlvorrichtung und Getriebegehäuse. Vorzugsweise sollte die Kontaktfläche so groß wie möglich gestaltet sein, um die Wärme aus der Motorölwanne und/oder dem Getriebegehäuse möglichst schnell ableiten zu können.
Mittels dieser Gestaltung kann Wärme von der Motorölwanne und/oder dem Getriebegehäuse über die Befestigungseinrichtung in die Strömungsleiteinrichtung geleitet werden und von dort an die Umgebung, z. B. an ein vorbei strömendes Kühlfluid abgegeben werden.
Erfindungsgemäß ist die Strömungsleiteinrichtung derart beabstandet zur Motorölwanne und/oder zum Getriebegehäuse angeordnet, dass ein Kühlfluid zwischen der Strömungsleiteinrichtung und der Motorölwanne und/oder zwischen der Strömungsleiteinrichtung und dem Getriebegehäuse strömen kann.
Die Strömungsleiteinrichtung dient der Leitung der Strömung des Kühlfluids entlang der Motorölwanne und/oder entlang des Getriebegehäuses. Mit anderen Worten wird mittels der Strömungsleiteinrichtung ein Kühlfluidstrom an der Motorölwanne und/oder dem Getriebegehäuse vorbei geleitet, so dass die Motorölwanne und/oder das Getriebegehäuse und somit auch das darin befindliche Öl gekühlt werden.
Bei dem Kühlfluid kann es sich um Luft handeln. Beispielsweise kann der durch die Fahrbewegung des Fahrzeugs erzeugte Luftstrom (Fahrtwind) als strömendes Kühlfluid genutzt werden. Da der Fahrtwind entgegen der Fahrtrichtung des Fahrzeugs strömt, kann die Strömungsleiteinrichtung bevorzugt derart an der Motorölwanne und/oder am Getriebegehäuse befestigt sein, dass ein entgegen der Fahrtrichtung strömendes Kühlfluid an der Motorölwanne und/oder an dem Getriebegehäuse entlang geleitet wird.
Alternativ oder zusätzlich können auch ein oder mehrere Ventilatoren oder Gebläse zur Generierung eines Luftstroms als Kühlfluidstrom vorgesehen sein, um z. B. auch beim Stehen des Fahrzeugs, z. B. bei Stau, eine effektive Kühlung zu ermöglichen.
Die erfindungsgemäße Kombination aus Wärmeleitung mittels Ausbildung einer Kontaktfläche zwischen Motorölwanne und/oder Getriebegehäuse und der Kühlvorrichtung und Wärmeübertragung an einen vorbei geleiteten Kühlfluidstrom stellt eine effektive Möglichkeit zur Kühlung der Motorölwanne und/oder des Getriebegehäuses und somit des Motor- und/oder Getriebeöls dar, die einfach und kostengünstig umzusetzen ist, eine geringe Störanfälligkeit aufweist und lediglich einen geringen Platzbedarf hat.
Gemäß verschiedenen Ausführungsvarianten kann die Strömungsleiteinrichtung aus Blech ausgebildet sein. Bevorzugt kann ein Metallblech verwendet sein oder werden, da Metall im Allgemeinen eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist und die eingeleitete Wärme schnell an die Umgebung abgeben werden kann, so dass eine hohe Kühlleistung erreichbar ist.
Gemäß weiteren Ausführungsvarianten können die Motorölwanne und/oder das Getriebegehäuse ein oder mehrere Rippen aufweisen, z. B. zur Verstärkung oder Kühlung. In diesem Fall kann die Kühlvorrichtung an den Rippen der Motorölwanne und/oder des Getriebegehäuses befestigt sein.
Beispielsweise können die Befestigungseinrichtungen der Kühlvorrichtung als Nut ausgebildet sein. Eine solche Nut kann mit den Rippen der Motorölwanne und/oder des Getriebegehäuses eine Steckverbindung, ggf. mit zusätzlicher Fixierung, bilden.
Bei keilförmiger Ausformung der Nut oder der Rippe kann auch eine Klemmverbindung ausgebildet werden. Eine solche Steck- oder Klemmverbindung kann den Vorteil einer großen Kontaktfläche bieten und somit zu einer verbesserten Wärmeleitung beitragen.
Gemäß weiteren Ausführungsvarianten kann die Kühlvorrichtung mittels Schrauben oder Nieten an der Motorölwanne und/oder am Getriebegehäuse befestigt sein, beispielsweise an Rippen der Motorölwanne und/oder des Getriebegehäuses.
Gemäß weiteren Ausführungsvarianten kann der Abstand zwischen der Strömungsleiteinrichtung und der Motorölwanne und/oder zwischen der Strömungsleiteinrichtung und dem Getriebegehäuse variierend sein. Mittels einer Variation des Abstands kann die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlfluids und somit auch der Wärmeübergang beeinflusst werden.
Beispielsweise kann die Strömungsleiteinrichtung derart beabstandet zur Motorölwanne und/oder zum Getriebegehäuse angeordnet sein, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlfluidstroms in Strömungsrichtung zunimmt. Der Abstand kann so gewählt sein, dass Motorölwanne oder Getriebegehäuse und Strömungsleiteinrichtung eine trichterförmige Öffnung bilden, d. h., dass der Abstand in Strömungsrichtung zumindest abschnittsweise abnimmt.
Zudem kann das Ende der Strömungsleiteinrichtung (in Strömungsrichtung betrachtet) mit einer Spoilerkante versehen sein, d. h. es kann eine Kante ausgebildet sein, ab der der Abstand wieder zunimmt.
Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug weist eine erfindungsgemäße Antriebseinheit auf.
Gemäß verschiedenen Ausführungsvarianten kann der Abstand zwischen der Strömungsleiteinrichtung und der Motorölwanne und/oder zwischen der Strömungsleiteinrichtung und dem Getriebegehäuse zumindest abschnittsweise abnehmen. Dadurch kann die Strömungsgeschwindigkeit eines entgegen der Vorwärtsfahrtrichtung des Kraftfahrzeugs strömenden Kühlfluids, z. B. des durch die Vorwärtsbewegung des Kraftfahrzeugs entstehenden Luftstroms als Kühlfluid, in Strömungsrichtung zunehmen und die Kühlwirkung verbessert werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsvarianten kann das in Richtung Fahrzeugheck weisende Ende der Strömungsleiteinrichtung eine Spoilerkante aufweisen.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:

1 schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit,
2 schematische Detaildarstellung der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung.

In dem im Folgenden erläuterten Beispiel wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil der Beispiele bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorderes“, „hinteres“ usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figuren verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend.
Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
In einem Ausführungsbeispiel weist, wie in 1 dargestellt, die Antriebseinheit 1 einen Motor 2 mit einer Motorölwanne 3 sowie ein Getriebe 4 mit einem Getriebegehäuse 5 auf. Sowohl die Motorölwanne 3 als auch das Getriebegehäuse 5 weisen Rippen 10 auf.
In der Darstellung gemäß 1 ist das Getriebe 4 hinter dem Motor 2, d. h. in Richtung Fahrzeugheck (in der Darstellung gemäß 1 links), hinter dem Motor 4 liegend angeordnet.
Sowohl in der Motorölwanne 2 als auch im Getriebegehäuse 5 befindet sich Motor- bzw. Getriebeöl, welches gekühlt werden soll, indem von der Motorölwanne 2 und dem Getriebegehäuse 5 Wärme abgeführt wird.
Dazu ist sind zwei Kühlvorrichtungen 6 unterhalb der Motorölwanne 3 und des Getriebegehäuses 5 vorgesehen, die jeweils eine Strömungsleiteinrichtung 7 aus Metallblech und eine Befestigungseinrichtung 8 aufweisen. Die Befestigungseinrichtung 8 dient der wärmeleitenden Befestigung der Kühlvorrichtung 6 an der Motorölwanne 3 bzw. dem Getriebegehäuse 5.
Wie in der Detailansicht gemäß 2 ersichtlich, sind die Befestigungseinrichtungen 8 als Nuten ausgebildet, die mit den Rippen 10 der Motorölwanne 3 bzw. des Getriebegehäuses 5 jeweils eine Klemmverbindung unter Ausbildung einer Kontaktfläche eingehen, wobei die große Kontaktfläche zu einer effektiven Wärmeübertragung beiträgt.
Eine weitere Kühlung erfolgt mittels eines strömenden Kühlfluids 9, bei dem es sich im Ausführungsbeispiel um den von der Fahrzeugfront in Richtung Fahrzeugheck strömenden Luftstrom, der aus dem Fahrtwind resultiert, handelt. Die Strömungsleiteinrichtung 7 ist dazu derart beabstandet zur Motorölwanne 3 bzw. zum Getriebegehäuse 5 angeordnet, dass das Kühlfluid 9 zwischen der Strömungsleiteinrichtung 7 und der Motorölwanne 3 bzw. dem Getriebegehäuse 5 strömen kann.
Der Abstand 11 zwischen der Strömungsleiteinrichtung 7 und der Motorölwanne 3 bzw. dem Getriebegehäuse 5 ist variierend. Im Ausführungsbeispiel nimmt der Abstand 11 in Richtung Fahrzeugheck, d. h. in der Darstellung gemäß 1 von rechts nach links, zumindest abschnittsweise ab. Dazu bilden Motorölwanne 3 bzw. Getriebegehäuse 5 und Strömungsleiteinrichtung 7 eine trichterförmige Öffnung am jeweils in Richtung Fahrzeugfront weisenden Ende der Strömungsleiteinrichtung 7.
Zudem weist das in Richtung Fahrzeugheck weisende Ende der Strömungsleiteinrichtung 7, die Teil der am Getriebegehäuse 5 befestigten Kühlvorrichtung 6 ist, eine Spoilerkante 12 auf.
Dadurch kann erreicht werden, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlfluids 9 in Richtung Fahrzeugheck zunimmt und ein verbesserter Wärmeübergang zwischen Motorölwanne 3 bzw. Getriebegehäuse 5 ermöglicht wird.
Bezugszeichenliste

1: Antriebseinheit
2: Motor
3: Motorölwanne
4: Getriebe
5: Getriebegehäuse
6: Kühlvorrichtung
7: Strömungsleiteinrichtung
8: Befestigungseinrichtung
9: Kühlfluid
10: Rippe
11: Abstand
12: Spoilerkante

Claims

Antriebseinheit (1) für ein Kraftfahrzeug aufweisend einen Motor (2) mit einer Motorölwanne (3), ein Getriebe (4) mit einem Getriebegehäuse (5) und eine Kühlvorrichtung (6) zur Verringerung der Motor- und/oder Getriebeöltemperatur, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (6) eine Strömungsleiteinrichtung (7) und Befestigungseinrichtungen (8) aufweist, wobei die Kühlvorrichtung (6) an der Motorölwanne und/oder am Getriebegehäuse mittels der Befestigungseinrichtungen (8) wärmeleitend befestigt ist und wobei die Strömungsleiteinrichtung (7) derart beabstandet zur Motorölwanne (3) und/oder zum Getriebegehäuse (5) angeordnet ist, dass ein Kühlfluid (9) zwischen der Strömungsleiteinrichtung (7) und der Motorölwanne (3) und/oder zwischen der Strömungsleiteinrichtung (7) und dem Getriebegehäuse (5) strömen kann.
Antriebseinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsleiteinrichtung (7) aus Blech, vorzugsweise als Metallblech, ausgebildet ist.
Antriebseinheit (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorölwanne (3) und/oder das Getriebegehäuse (5) Rippen (10) aufweisen, an denen die Kühlvorrichtung (6) befestigt ist.
Antriebseinheit (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungseinrichtungen (8) als Nut ausgebildet sind.
Antriebseinheit (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (6) mittels Schrauben oder Nieten an der Motorölwanne (3) und/oder am Getriebegehäuse (5) befestigt ist.
Antriebseinheit (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (11) zwischen der Strömungsleiteinrichtung (7) und der Motorölwanne (3) und/oder zwischen der Strömungsleiteinrichtung (7) und dem Getriebegehäuse (5) variierend ist.
Kraftfahrzeug mit einer Antriebseinheit (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (11) zwischen der Strömungsleiteinrichtung (7) und der Motorölwanne (3) und/oder zwischen der Strömungsleiteinrichtung (7) und dem Getriebegehäuse (5) in Richtung Fahrzeugheck zumindest abschnittsweise abnimmt.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das in Richtung Fahrzeugheck weisende Ende der Strömungsleiteinrichtung (7) eine Spoilerkante (12) aufweist.