DE10202613A1

DE10202613A1 - Vorrichtung zum Kühlen eines Getriebes

Info

Publication number: DE10202613A1
Application number: DE2002102613
Authority: DE
Inventors: Hugo Burkhart
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2002-01-24
Filing date: 2002-01-24
Publication date: 2003-07-31

Abstract

Es wird eine Vorrichtung (1) zum Kühlen eines Getriebes (2), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Wärmetauscher (3) und einem zur Erhöhung einer Kühlleistung vorgesehenen, zuschaltbaren Ventilator (9) beschrieben. Der Ventilator (9) ist in Abhängigkeit einer Getriebeöltemperatur aktivierbar.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kühlen eines Getriebes gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.

Bei aus der Praxis bekannten Getrieben mit einem hydrostatischen oder einem hydrodynamischen Antrieb ist zur Wärmeregulierung jeweils ein Getriebeölkühlkreislauf vorgesehen. Dieser Getriebeölkühlkreislauf weist einen Kühler bzw. einen Wärmetauscher auf, welcher üblicherweise als ein Öl-Luftkühler oder als ein Öl-Wasserwärmetauscher ausgeführt ist. Letzterer ist dabei meist in einen Motorkühlwasserkreislauf eines Kraftfahrzeuges integriert.

Zur Kühlung von Getriebeöl eingesetzte Öl-Luftkühler werden von dem Getriebeöl als auch von Kühlluft aus der Umgebung durchströmt, so daß die von dem Getriebeöl zugeführte Wärme an die Umgebung abgegeben wird. Die Öl-Wasserwärmetauscher werden von dem Getriebeöl sowie der Kühlflüssigkeit eines Kühlwasserkreislaufes des Antriebsmotors durchströmt, wobei hier zusätzlich Kühlluft der Umgebung einen gewissen Kühleffekt bewirkt.

Die Dimensionierung des Wärmetauschers des Getriebeölkreislaufes wird im wesentlichen von der Abfallwärme eines Antriebsmotors, aber auch von einer in einem Hydrostat, einem hydrodynamischen Wandler oder einem Retarder entstehenden Wärme beeinflußt bzw. bestimmt.

Da in gewissen Betriebsbereichen eines Kraftfahrzeuges, insbesondere bei langsamer Fahrt oder bei Stillstand des Fahrzeuges, eine ausreichende Kühlluftmenge aufgrund eines nicht vorhandenen Fahrtwindes in nicht ausreichendem Umfang zur Verfügung steht, werden sogenannte Ventilatoren im Motorraum eines Kraftfahrzeuges vorgesehen, welche den Motorraum und Kühler bzw. Wärmetauscher mit ausreichender Kühlluftmenge versorgen. Dabei ist es vorgesehen, den Ventilator über einen Permanentantrieb, wie beispielsweise einen Keilriemenantrieb, stetig über eine Kurbelwelle anzutreiben. Darüber hinaus sind auch variable Ventilatorantriebe bekannt, die in Abhängigkeit von temperaturabhängig gesteuerten, drehzahlgeregelten Elektromotoren sowie Keilriemenantrieben über die Kurbelwelle, die mit temperaturabhängig schaltenden Kupplungen zwischen Antriebswelle und Ventilatornabe ausgebildet sind, bedarfsgerecht betrieben werden. Dabei werden von Bimetall- oder Dehnstoffelementen betätigte Reibungskupplungen oder über Thermoschalter geschaltete Elektromagnetkupplungen sowie Viskokupplungen eingesetzt.

Permanent angetriebene Ventilatoren weisen den Nachteil auf, daß sie auch dann angetrieben werden, wenn die zusätzliche Kühlleistung durch den Ventilator nicht benötigt wird, wobei die Leistungsaufnahme des Ventilators zu einer Erhöhung des Betriebsgeräusches des Kraftfahrzeuges sowie zu einer Erhöhung des Kraftfahrstoffverbrauches führt.

Diese Nachteile werden mit einem variablen Ventilatorantrieb umgangen, wobei die Ansteuerung variabler Ventilatorantriebe meist in Abhängigkeit einer Temperatur einer Kühlflüssigkeit eines Kühlwasserkreislaufes einer Antriebsmaschine erfolgt und unerwünschte Temperaturerhöhungen in einem Getriebeölkreislauf, welche aufgrund einer ungenügenden Kühlleistung im Bereich eines Wärmetauschers eines Getriebeölkreislaufes entstehen, unberücksichtigt bleiben.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kühlleistung eines Wärmetauschers eines Getriebeölkühlkreislaufes auf einfache Art und Weise bedarfsgerecht zu erhöhen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung zum Kühlen eines Getriebes gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Kühlen eines Getriebes, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, wird vorteilhafterweise ein zur Erhöhung einer Kühlleistung des Wärmetauschers vorgesehener zuschaltbarer Ventilator in Abhängigkeit einer Getriebeöltemperatur aktiviert, so daß Temperaturspitzen im Getriebeölkreislauf, insbesondere im Bereich von Bauteilen des Getriebes, welche mit einer hohen Wärmeentwicklung behaftet sind, vermieden werden.

Dabei ist es von Vorteil, daß der Wärmetauscher des Getriebeölkühlkreislaufes im Vergleich zu bekannten Anordnungen erheblich kleiner dimensioniert werden kann, was zu einer Einsparung an Bauraum im Bereich des Motorraumes führt.

Dadurch, daß der Ventilatorantrieb variabel ausgeführt ist, d. h. in Abhängigkeit einer Getriebeöltemperatur zugeschaltet oder abgeschaltet wird, wird in vorteilhafter Weise das Betriebsgeräusch reduziert sowie eine Kraftstoffeinsparung erreicht.

Weitere Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung eines Getriebeölkreislaufes, dessen Wärmetauscher als ein in einem Kühlwasserkreislauf einer Brennkraftmaschine integrierter Öl-Wasserwärmetauscher ausgeführt ist.
In der Figur ist schematisch eine Vorrichtung 1 zum Kühlen eines Getriebes 2 für ein nicht näher dargestelltes Kraftfahrzeug gezeigt. Die Vorrichtung 1 ist mit einem als Öl-Wasserwärmetauscher ausgeführten Wärmetauscher 3 ausgebildet, der in einen Kühlwasserkreislauf 4 integriert ist.
Der Kühlwasserkreislauf durchströmt nacheinander ein vorliegend als Brennkraftmaschine ausgebildetes Antriebsaggregat 5, ein Thermostatventil 6 bzw. einen das Thermostatventil 6 umgehenden Bypass 7, einen als Wasser-Luftwärmetauscher ausgeführten Motorkühler 8 und den Wärmetauscher 3. Der Bypass 7 ist mit einer Drossel 7A versehen, um eine gewisse Kühlwasserzirkulation über den Motorkühler 8 selbst bei geschlossenem Thermostatventil 6 zu gewährleisten. Die Drosselmenge entspricht vorzugsweise 2% bis 5% der Menge, die bei vollständig geöffnetem Thermostatventil 6 über den Motorkühler geführt wird. Das Antriebsaggregat kann selbstverständlich auch als ein Elektromotor oder als Hybridmotor ausgestaltet sein.
Im Bereich des Motorkühlers 8 ist ein Ventilator 9 mit variablem Ventilatorantrieb angeordnet, der in Abhängigkeit einer Kühlwassertemperatur bedarfsweise zur Erhöhung einer Kühlleistung des Motorkühlers 8 zugeschaltet wird.
Das Getriebe 2 ist mit einem Getriebeölsumpf 10, einem hydrodynamischen Wandler 11 und einem Retarder 12 ausgeführt, wobei in dem Getriebeölsumpf 10 sowie an Ausgängen des hydrodynamischen Wandlers 11 und des Retarders 12 Sensoren 13 angeordnet sind, mittels welchen die jeweilige lokale Getriebeöltemperatur ermittelt wird. Die von den Sensoren 13 generierten Signale werden einer Steuereinrichtung 14 zugeführt, die eine Ansteuerung des Ventilators 9 in Abhängigkeit der ermittelten Getriebeöltemperaturen übernimmt. Des weiteren werden in der Steuereinrichtung 14 Impulse eines Temperatursensors verarbeitet, welcher in dem Kühlwasserkreislauf 4 der Brennkraftmaschine 5 positioniert ist. Damit besteht die Möglichkeit, den Ventilator 9 auch dann zu aktivieren, wenn eine kühlkreislaufseitige Anforderung nicht vorliegt, aber eine Getriebeöltemperatur ein Zuschalten des Ventilators 9 erfordert.
Der Ventilator 9 ist vorliegend über einen Elektromotor 15 angetrieben, der von der Steuereinrichtung 14 die erforderlichen Steuerimpulse erhält. Selbstverständlich liegt es im Ermessen des Fachmannes, den Ventilator 9 auch mit anderen Antriebseinrichtungen zu betätigen und durch die Steuereinrichtung 14 anzusteuern. Derartige Antriebseinrichtungen können beispielsweise ein über die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 5 erfolgender Antrieb sein, der als eine Viskosekupplung, ein hydrostatischer Antrieb oder ein Keilriemenantrieb mit einer zwischengeschalteten Kupplung ausgebildet ist und von der Steuereinrichtung 14 angesteuert wird.
Alternativ hierzu kann es auch vorgesehen sein, daß im Bereich des Wärmetauschers 3 ein Lüfter angeordnet ist, der den Wärmetauscher 3 bedarfsweise mit Kühlluft beaufschlagt. Dieser Lüfter kann zusätzlich zu dem Ventilator 9 vorgesehen sein. Hierbei kann der Wärmetauscher 3 auch als Öl- Luftwärmetauscher ausgeführt sein, der von dem Kühlwasserkreislauf der Brennkraftmaschine entkoppelt ist.
Mit der Vorrichtung 1 zum Kühlen des Getriebes 2 nach der Erfindung ist eine Rückkühlung wesentlich konstanter als bei bisher bekannten Kühlsystemen durchführbar, weil einer Regelung der Kühlwassertemperatur des Kühlwasserkreislaufes 4 über das Thermostatventil 6 mit der Vorrichtung nach der Erfindung eine längere Reaktionszeit zur Verfügung steht als dies bei herkömmlich ausgestalteten Kühlsystemen der Fall ist.
Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Kühlen des Getriebes 2 den Vorteil auf, daß eine Montage des Wärmetauschers 3 in erheblichem Maße vereinfacht werden kann, da der Wärmetauscher 3 auch in einem Sekundärkreislauf 16 des Kühlwasserkreislaufes 4 angeordnet werden kann.
Mit der Vorrichtung 1 zum Kühlen des Getriebes 2 kann in vorteilhafter Weise eine Kühlleistung des Wärmetauschers 3 Betriebszuständen des Getriebes 2, die durch eine hohe Wärmeentwicklung in dem Getriebe gekennzeichnet sind, wie z. B. bei hohen Hydrostatdrücken, bei Vorliegen eines großen Wandlerschlupfes oder bei einer hohen Retarderleistung, entsprechend angepaßt bzw. erhöht werden. Dies führt dazu, daß der Wärmetauscher 3 entsprechend kleiner dimensioniert werden kann und eine erforderliche Kühlleistung auch dann zur Verfügung steht, wenn nur geringe Kühlwassermengen von dem Thermostatventil 6 über den Motorkühler 8 geführt werden. Bezugszeichen 1 Vorrichtung
2 Getriebe
3 Wärmetauscher
4 Kühlwasserkreislauf
5 Brennkraftmaschine
6 Thermostatventil
7 Bypass
7A Drossel
8 Motorkühler
9 Ventilator
10 Getriebeölsumpf
11 Wandler
12 Retarder
13 Sensor
14 Steuereinrichtung
15 Elektromotor
16 Sekundärkreislauf des Kühlwasserkreislaufes

Claims

1. Vorrichtung (1) zum Kühlen eines Getriebes (2), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Wärmetauscher (3) und einem zur Erhöhung einer Kühlleistung vorgesehenen, zuschaltbaren Ventilator (9), dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilator (9) in Abhängigkeit einer Getriebeöltemperatur aktivierbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (3) als ein Öl-Wasserwärmetauscher ausgeführt ist und von dem Ventilator (9) mit Luft beaufschlagbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (3) in einen Kühlwasserkreislauf (4) eines Antriebsaggregats (5) integriert ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Motorkühler (8) des Kühlwasserkreislaufes (4) vorgesehen ist, der von dem Ventilator (9) mit Luft beaufschlagbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (3) ein Öl-Luftwärmetauscher ist und von dem Ventilator (9) mit Luft beaufschlagbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ansteuerung des Ventilators (9) in Abhängigkeit einer Getriebeöltemperatur eines Getriebeölsumpfes (10) erfolgt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ansteuerung des Ventilators (9) in Abhängigkeit einer Getriebeöltemperatur an einem Ausgang eines hydrostatischen Antriebes oder eines hydrodynamischen Wandlers (11) des Getriebes (2) erfolgt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung des Ventilators (9) in Abhängigkeit einer Getriebeöltemperatur an einem Ausgang eines Retarders (12) erfolgt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlwasserkreislauf mit einem Thermostatventil (6) ausgeführt ist, welches zur Steuerung einer dem Motorkühler (8) zuzuführenden Kühlwassermenge herangezogen wird.