DE202005005452U1

DE202005005452U1 - Kühler für ein Getriebe

Info

Publication number: DE202005005452U1
Application number: DE200520005452
Authority: DE
Original assignee: Getriebebau NORD GmbH and Co KG
Current assignee: Getriebebau NORD GmbH and Co KG
Priority date: 2005-04-06
Filing date: 2005-04-06
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2015-04-07

Abstract

Kühler für ein Getriebe (1) mit einer Gehäusewand (4), die eine Außenfläche (6) und eine Innenfläche (10) aufweist, und einer Kühlmittelleitung (8), dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelleitung (8) nur mit der Außenfläche (6) der Gehäusewand (4) in Verbindung ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kühler für ein Getriebe. Der Kühler umfaßt eine Gehäusewand mit einer Außenfläche und einer Innenfläche sowie eine Kühlmittelleitung. Die Erfindung betrifft weiterhin ein mit einem solchen Kühler ausgestattetes Getriebe.
Durch Reibung zwischen bewegten Teilen entsteht beim Betrieb eines Getriebes Wärme. Soll die Betriebstemperatur trotz der Wärmeerzeugung niedrig gehalten werden, muss Wärme abgeführt werden.
Es ist bekannt, zu diesem Zweck das Getriebeöl unmittelbar zu kühlen, indem es durch einen externen Ölkühler geleitet wird. Im Ölkühler wird Wärme an die Umgebungsluft oder ein Kühlmittel abgegeben. Das gekühlte Getriebeöl wird in das Getriebe zurückgeleitet. Nachteilig bei dieser Lösung ist der hohe Aufwand. Das Getriebe muß mit einer Ölpumpe, mit Ölleitungen und Durchbrüchen im Getriebegehäuse für die Ölleitung versehen werden. Zudem ist eine erhöhte Menge an Getriebeöl erfor derlich. Insbesondere bei einfachen Getrieben mit Tauchschmierung fällt dieser zusätzliche Aufwand ins Gewicht. Außerdem erhöht sich das Risiko von Undichtigkeiten, weil viele zusätzliche Teile mit dem Getriebeöl in Kontakt geraten.
Ebenfalls bekannt ist es, das Getriebeöl dadurch unmittelbar zu kühlen, daß eine Kühlmittelleitung durch den Ölsumpf des Getriebes geführt wird. In Getriebegehäusen ist jedoch häufig wenig Platz, so daß das Verlegen einer Kühlmittelleitung schwierig ist. Bereits kleine Ungenauigkeiten beim Verlegen der Kühlmittelleitung können dazu führen, daß die Kühlmittelleitung mit beweglichen Teilen in Kontakt gerät und beschädigt wird. Die Wirksamkeit eines solchen Kühlers ist zudem dadurch begrenzt, daß das Ö1 im Ölsumpf nicht permanent ausgetauscht wird und deswegen eine niedrigere Temperatur hat als das mit den Schmierstellen in Kontakt stehende Getriebeöl. Für die Zuführung der Kühlmittelleitungen sind Durchbrüche im Getriebegehäuse erforderlich. Diese Durchbrüche erhöhen das Risiko von Undichtigkeiten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Getriebekühler vorzustellen, der trotz einfacherer Anordnung eine wirksame Kühlung ohne die Gefahr der Ölkontamination verspricht.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 14. Demnach zeichnet sich der erfindungsgemäße Kühler dadurch aus, dass die Kühlmittelleitung nur mit der Außenfläche der Gehäusewand in Verbindung ist und vorzugsweise in eine außenseitige Nut eingelassen ist. Zwar wird damit der unmittelbare Wärmetransports von den wärmeerzeugenden Komponenten innerhalb des Getriebes zur Kühlmittelleitung aufgehoben; es hat sich aber gezeigt, daß trotzdem eine wirksame Kühlung erreicht werden kann.
Zwar ist für die Kühlung von elektronischen Bauteilen eine Kühlplatte bekannt, die auf einer Innenseite die zu kühlenden Bauteile trägt und auf deren Außenseite eine Kühlmittellei tung in eine Nut eingelassen ist. Jedoch ist das technische Gebiet der elektronischen Bauteile vom Getriebebau so weit entfernt, dass der Fachmann es bei der Suche nach der Lösung getriebetechnischer Probleme nicht berücksichtigen wird. Auch kann die bekannte Lösung keinen Hinweis auf den der Erfindung zugrundliegenden Gedanken geben, die Kühlleitung von den zu kühlenden Komponenten räumlich zu trennen; denn sie beruht ebenso wie die bisher übliche Getriebekühlung darauf, dass die Wärmeabfuhr unmittelbar an den zu kühlenden Komponenten stattfindet.
Die erfindungsgemäße Anordnung von Kühlmittelleitung und Gehäusewand hat den Vorzug, daß keine zusätzlichen Durchbrüche im Getriebegehäuse erforderlich sind. Das Risiko von Undichtigkeiten sinkt. Da die Kühlmittelleitung fern vom Innenraum des Getriebes angeordnet ist, besteht kein Risiko einer Beschädigung der Kühlmittelleitung durch bewegte Teile. Bei Un- dichtigkeit der Kühlmittelleitung kann sich das Kühlmittel nicht mit dem Getriebeöl mische.
Die Kühlmittelleitung steht nur mit der Außenfläche der Gehäusewand in Verbindung steht, die ohne Kontakt zum Innenraum des Getriebes ist. Diese Verbindung hat den Zweck, für die Wärmeübertragung von der Gehäusewand auf die Kühlmittelleitung zu sorgen. Erstrebenswert ist also eine gute Wärmeleitung zwischen Gehäusewand und Kühlmittelleitung. Nicht zwingend erforderlich ist eine unmittelbare Berührung zwischen der Gehäusewand und der Kühlmittelleitung. Möglich ist es auch, daß die Kühlmittelleitung in einem kleinen Abstand zur Gehäusewand angeordnet ist und der Abstand durch eine wärmeleitendes Mittel überbrückt ist.
Es kann desto mehr Wärme von der Gehäusewand auf die Kühlmittelleitung übertragen werden, je größer die Fläche ist, auf der die Verbindung zwischen der Gehäusewand und der Kühlmittelleitung besteht. Die Form der die Kühlmittelleitung aufnehmenden Nut wird daher vorteilhafterweise an die Form der Kühlmittelleitung angepaßt. Sie kann so ausgebildet sein, daß der Abstand zwischen Gehäusewand und Kühlmittelleitung über einen Umfangswinkel des Querschnitts der Kühlmittelleitung von im Mittel wenigstens 90°, vorzugsweise wenigstens 130°, weiter vorzugsweise wenigstens 170°, kleiner als 0,3 mm und vorzugsweise kleiner als 0,2 mm ist. Zweckmäßigerweise ist die Nut tiefer, als es dem Durchmesser der Kühlmittelleitung entspricht. Dadurch liegt sie geschützt unterhalb der Gehäuseoberfläche. Außerdem kann ein größerer Teil ihrer Oberfläche für die Wärmeübertragung genutzt werden. In vielen Fällen wird die Kühlmittelleitung einen kreisförmigen Querschnitt haben. In diesem Fall ist die Querschnittsform des Nutbodens vorteilhafterweise entsprechend halbkreisförmig begrenzt.
Eine weitere Möglichkeit, die Verbindungsfläche zu vergrößern, besteht darin, daß die Kühlmittelleitung über eine möglichst große Länge mit der Außenfläche der Gehäusewand in Verbindung ist. Vorzugsweise ist diese Länge größer als die größte Erstreckung der Gehäusewand. Dies kann erreicht werden, indem die Kühlmittelleitung in mehreren Windungen entlang der Außenfläche geführt wird. Die Windungen sind vorzugsweise so gestaltet, daß die Kühlmittelleitung ihren eigenen Weg nicht kreuzt und daß die beiden Abschnitte, in denen die Kühlmittelleitung die Gehäusewand verläßt, nebeneinander liegen.
Zur Verbesserung der Wärmeübertragung kann in den Zwischenraum zwischen der Außenfläche der Gehäusewand und der Kühlmittelleitung eine Wärmeleitpaste eingebracht sein. Unter Wärmeleitpaste wird jedes Material verstanden, das formbar ist, so daß es an die Form des Zwischenraums angepaßt werden kann, und das eine gute Wärmeleitfähigkeit hat. Die Wärmeleitfähigkeit der Wärmeleitpaste ist vorzugsweise größer als 1 W/mK, weiter vorzugsweise größer als 1,2 W/mK.
In einer vorteilhaften Ausführungsform dient die Wärmeleitpaste zugleich dazu, die Kühlmittelleitung gegenüber der Ge häusewand zu fixieren. Zu diesem Zweck kann die Wärmeleitpaste ein pastöses Material sein, das nach dem Einbringen in den Zwischenraum aushärtet. Zusätzliche Befestigungselemente können entfallen.
Um einen guten Wärmetransport von der Innenfläche der Gehäusewand zum Kühlmedium zu gewährleisten, können die Gehäusewand und die Kühlmittelleitung aus einem gut wärmeleitfähigen Material gefertigt sein, beispielsweise Aluminium oder Kupfer.
Die Wirksamkeit des Kühlers ist abhängig von dem Wärmeübergang auf die innere Gehäusewand. Durch auf der Innenfläche angeordnete Erhöhungen und Vertiefungen kann die Innenfläche zu diesem Zweck vergrößert sein. Vorteilhafterweise haben die Erhöhungen die Form von Kühlrippen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Gehäusewand auswechselbar. Damit ist gemeint, daß sie ein von dem übrigen Gehäuse separates Teil bildet, das je nach den an das Getriebe gestellten Anforderungen eingesetzt wird. Auf diese Weise ist es möglich, ein Getriebe nur dann mit dem erfindungsgemäßen Kühler auszustatten, wenn Bedarf besteht. Anderenfalls kann anstatt des Kühlers eine kühlerlose Wand zum Einsatz kommen.
Übliche Getriebegehäuse haben eine Montageöffnung, durch die der Innenraum des Getriebes zugänglich ist. Die erfindungsgemäß ausgerüstete Gehäusewand des Kühlers kann ein zum Verschließen einer solchen Montageöffnung bestimmter Gehäusedeckel sein. Indem der Kühler an eine ohnehin vorhandene Öffnung im Getriebegehäuse angepaßt ist, kann der Kühler je nach Lage des Falls eingesetzt oder nicht eingesetzt oder bei bestehenden Getrieben nachgerüstet werden.
Das erfindungsgemäße Getriebe zeichnet sich dadurch aus, daß es einen Kühler der beschriebenen Art umfaßt.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand einer vorteilhaften Ausführungsform beispielhaft beschrieben. Es zeigen:
1 eine Draufsicht auf ein Getriebe mit einem erfindungsgemäßen Kühler,
2 eine Draufsicht auf die Innenfläche eines erfindungsgemäßen Kühlers und
3 einen Querschnitt durch eine Gehäusewand mit eingelegter Kühlmittelleitung.
Ein Getriebe 1 in 1 hat ein Gehäuse 2, das den Innenraum des Getriebes 1 umschließt. Für die Montage von Bauteilen im Innenraum des Getriebes 1 hat das Gehäuse 2 eine Montageöffnung, die hier mit einem erfindungsgemäßen Kühler 3 verschlossen ist. Der Kühler 3 umfaßt einen Gehäusedeckel 4, der im eingebauten Zustand einen Teil der Gehäusewand bildet. Der Gehäusedeckel 4 ist über Schrauben 5 lösbar mit dem Gehäuse 2 verbunden. Mit seiner in 1 nicht sichtbaren Innenfläche grenzt der Gehäusedeckel 4 an den Innenraum des Getriebes 1 an. Reibungswärme, die im Innenraum des Getriebes 1 erzeugt wird, wird vom Gehäusedeckel 4 aufgenommen.
Auf seiner Außenseite 6 hat der Gehäusedeckel 4 eine längliche Vertiefung in Form einer Nut 7 mit einer eingelegten Kühlmittelleitung 8. Gemäß 3 ist der Querschnitt der Nut 7 an den Querschnitt der Kühlmittelleitung 8 angepaßt. Er ist im Bodenbereich halbkreisförmig begrenzt, wobei die Nutweite und der doppelte Radius der Bodenbegrenzung nur 0,2 mm bzw. 2% größer als der Leitungsdurchmesser sind.
Der Zwischenraum zwischen der Nut 7 und der Kühlmittelleitung 8 ist mit einer Wärmeleitpaste 9 ausgefüllt, die zugleich dazu dient, die Kühlmittelleitung 8 in dieser Position zu fixieren.
Die Nut 7 erstreckt sich gemäß 1 in mehreren Windungen über die Außenfläche 6 des Gehäusedeckels 4, wobei die Nut 7 ihren eigenen Weg nicht schneidet und Anfang und Ende der Nut 7 nebeneinander liegen.
Wie in 2 gezeigt, ist der Gehäusedeckel 4 an seiner Innenseite 10 mit abwechselnden Erhöhungen 11 und Vertiefungen in der Form von Kühlrippen ausgestattet.
Das beschriebene Getriebe 1 mit dem erfindungsgemäßen Kühler 3 weist eine Reihe von Merkmalen auf, die eine effektive Wärmeübertragung auf das Kühlmittel gewährleisten. Wegen der Kühlrippen 11 steht die Innenseite 10 des Gehäusedeckels 4 großflächig mit dem Innenraum des Getriebes 1 in Verbindung. Die im Innenraum erzeugte Wärme wird effektiv auf den Gehäusedeckel 4 übertragen. Indem der Gehäusedeckel 4 aus einem gut wärmeleitfähigen Material gefertigt ist, wird die Wärme gut zur Außenseite 6 des Gehäusedeckels 4 transportiert. An der Außenseite 6 steht der Gehäusedeckel 4 mit der Kühlmittelleitung 8 in Verbindung. Durch die an die Kühlmittelleitung 8 angepaßte Querschnittsform der Nut 7 und die Führung der Kühlmittelleitung 8 in mehreren Windungen auf der Außenfläche 6 des Gehäusedeckels 4 besteht ein großflächiger Kontakt zwischen dem Gehäusedeckel 4 und der Kühlmittelleitung 8. Die Wärme wird gut auf das Kühlmittel in der Kühlmittelleitung 8 übertragen. Zu dieser Wärmeübertragung trägt auch die Wärmeleitpaste 9 bei.
Der erfindungsgemäße Kühler 3 hat den Vorteil, daß er anstatt der herkömmlichen Abdeckung in bestehende Getriebe eingebaut werden kann. Dadurch, daß die Kühlmittelleitung 8 ausschließlich an der Außenseite des Gehäusedeckels 4 geführt wird, sind keine zusätzlichen Durchbrüche durch die Gehäusewand erforderlich, das Risiko von Undichtigkeiten sinkt. Wird die Kühlmittelleitung 8 undicht, kann das austretende Kühlmittel nicht in den Innenraum des Getriebes 1 gelangen, es findet keine Vermischung von Kühlmittel und Getriebeöl statt.

Claims

Kühler für ein Getriebe (1) mit einer Gehäusewand (4), die eine Außenfläche (6) und eine Innenfläche (10) aufweist, und einer Kühlmittelleitung (8), dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelleitung (8) nur mit der Außenfläche (6) der Gehäusewand (4) in Verbindung ist.
Kühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelleitung (8) in eine Nut (7) auf der Außenseite (6) der Gehäusewand (4) eingelassen ist.
Kühler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (d) zwischen der Gehäusewand (4) und der Kühlmittelleitung (8) über einen Umfangswinkel (α) der Kühlmittelleitung (8) von wenigstens 90° im Mittel kleiner als 0,3 mm ist.
Kühler nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (7) eine U-förmige Querschnittsform haben.
Kühler nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelleitung (8) mit der Gehäusewand (4) über eine Länge in Verbindung ist, die größer ist als die größte Erstreckung der Gehäusewand (4).
Kühler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wärmeleitpaste (9) in den Zwischenraum zwischen der Außenfläche (6) der Gehäusewand (4) und der Kühlmittelleitung (8) eingebracht ist.
Kühler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelleitung (8) durch die Wärmeleitpaste (9) gegenüber der Gehäusewand (4) fixiert ist.
Kühler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche (10) der Gehäusewand (4) Erhöhungen (11) zur Vergrößerung der Fläche aufweist.
Kühler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhungen (11) Kühlrippen sind.
Kühler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäusewand (4) aus einem wärmeleitfähigen Material gefertigt ist.
Kühler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäusewand (4) aus Aluminium gefertigt ist.
Kühler nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäusewand (4) auswechselbar ist.
Kühler nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäusewand (4) ein zum Verschließen einer Montageöffnung im Getriebegehäuse (2) bestimmter Gehäusedeckel ist.
Getriebe mit einem Kühler (3), dadurch gekennzeichnet, daß der Kühler (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgebildet ist.