DE3116595A1

DE3116595A1 - "oelgeschmiertes differentialgetriebe einer fahrzeugtreibachse mit oelkuehlung"

Info

Publication number: DE3116595A1
Application number: DE19813116595
Authority: DE
Inventors: Friedrich 7053 Kernen Bährle; Willibald 7060 Schorndorf Ehrlich; Rainer 7311 Schlierbach Hornung; Helmut 7302 Ostfildern Wulf
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1981-04-27
Filing date: 1981-04-27
Publication date: 1982-11-11
Also published as: DE3116595C2

Description

Olgeschmiertes Differentialgetriebe einer Fahrzeugtreibachse
mit Olkühlung Die Erfindung betrifft ein ölgeschmiertes Differentialgetriebe einer Fahrzeugtreibachse mit Olkühlung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie es beispielsweise aus der nicht vorveröffentlichten DE-OS 30 02 155 als bekannt hervorgeht.
Mit den bekannten Wärmerohren wird Wärme durch ständige Zustandsänderung eines Wärmeträgermediumszwischen Dampfform und Kondensatform übertragen, wodurch bei sehr geringem Masseneinsatz relativ große Wärmemengen auch über größere Entfernungen hinweg und bei kleinem Temperaturgefälle übertragen werden können, ohne daß aafür Pumpen, Wärmetauscher und dergleichen zu installieren wären.
Neben zusätzlicher Wärmeabfuhr im Falle hoher Belastung des Differentialgetriebes z. B. bei Höchstgeschwindigkeit über längere Strekken oder bei Paßfahrten mit hoher Anhängelast bringt der Einbau von Wärmerohren im Hinterachsantrieb den weiteren Vorteil, daß die maximale Oltemperatur dadurch begrenzt ist. Die Auswahl der Olviskosität und die Festlegung von Verzahnungs- und Lagerspielen werden wesentlich von der Größe der maximalen Oltemperatur bestimmt. Im Zustand höchster Getriebebelastung, d. h. höchster Clerwärmung und geringster Olviskosität muß das Schmieröl noch eine für die Schmierzwecke ausreichend große Viskosität aufweisen. Als Folge hiervon ergibt sich, daß im Teillastbereich, in welchem ein Fahrzeug die meiste Zeit während seiner Lebensdauer betrieben wird, mit zu zähem Schmieröl, also mit zu großer Reib- und Panschleistung gefahren wird. Aufgrund der Reduzierung der Maximaltemperatur durch Anwendung von Wärmerohren zur Schmierölkühlung kann grundsätzlich mit dünneren Ollen gefahren werden, wodurch im Teillastbetrieb der Wirkungsgrad der Kraftübertragung verbessert werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine besonders zweckmäßige, d. h. im Hinblick auf die Wärmeabfuhr besonders günstige Anordnung des Wärmerohres im bzw. am Getriebe anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Im Bereich des Tellerrades des Differentialgetriebes liegt eine große ölströmung vor, so daß der wärmeaufnehmende Teil des Wärmerohres besonders intensiv von dem zu kühlenden Ol angeströmt wird. Da das Tellerrad als eins der höchstbelasteten Teile innerhalb des Differentialgetriebes mit die höchsten Temperaturen annimmt, ist die Stelle, in der das Tellerrad in den ölsumpf eintaucht auch die heißeste Stelle innerhalb des Olsumpfes, die durch die vorgeschlagene Anordnung des Wärmerohres erfaßt wird. Durch Anordnung des wärmeabgebenden Teiles in der Nähe von rotierenden Teilen wird die Ventilationswirkung dieser Teile mit ausgenützt, so daß sich dadurch eine besonders gute Beaufschlagung des wärmeabgebenden Teiles mit Umgebungsluft ergibt.
Zweckmäßige Ausgestaltungen und weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen bzw. der nachfolgenden Beschreibung einiger in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele. Dabei zeigen: Figur 1 die Anordnung eines ersten Ausführungsbeispieles eines gekühlten Differentialgetriebes innerhalb eines Kraftfahrzeuges, Figur 2 Seitenansicht (Figur 2) und Draufsicht (Figur 3) auf ein und 3 weiteres Ausführungsbeispiel eines gekühlten Differentialgetriebes mit um das Kardangelenk herumgeschlungenen wärmeabgebenden Teil des Wärmerohres, Figur 4 Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispieles ähnlich wie dem nach den Figuren 2 und 3, mit zusätzlicher Anordnung eines Schaufelrades, Figur 5 eine axiale Ansicht auf das Schaufelrad und den wärmeabgebenden Teil des Wärmerohres des Ausführungsbeispieles nach Figur 4, Figur 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit geradlinig durch die Oleinfüllöffnung des Getriebes hindurchgeführten Wärmerohr und Figur 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit parallel zur Achswelle verlegten wärmeabgebenden Teil des Wärmerohres.
Das in Figur 1 in Umrissen angedeutete Kraftfahrzeug 1 weist eine Treibachse 2 mit einem Differentialgetriebe 3 auf, dessen der Olkühlung dienendes Wärmerohr 4 steil ansteigend verläuft. Dadurch hat es auch bei steiler Bergauffahrt einen stets ansteigenden Verlauf vom wärmeaufnehmenden zum wärmeabgebenden Teil hin. Ein eindeutiges Gefälle vom wärme abgebenden zum wärmeaufnehmenden Teil bei Bergfahrt ist besonders wichtig, da bei Bergfahrt das Getriebe besonders belastet ist und da das Kondensat durch Schwerkrafteinfluß von der wärme abgebenden zur wärmeaufnehmenden Stelle zurückfließen muß.
Die etwas deutlichere Darstellung des Ausführungsbeispieles der Figuren 2 und 3 zeigt ein Differentialgetriebe 3', dem die Antriebsenergie über eine Kardanwelle 9 mit Wellengelenk 11 zugeführt wird und welches die Antriebsenergie über die Achswellen 10 zu den Treibrädern verteilt bzw. weiterleitet. Das im Innern befindliche Tellerrad 8 des Differentialgetriebes ist angedeutet, welches in einen Olsumpf 7 eintaucht. Zur Kühlung dieses Schmieröles ist bei dem in den Figuren 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ein Wärmerohr 4' angeordnet, welches durch ein Auge 14 in der Gehäusewandung hindurchgeführt ist. Der wärmeaufnehmende Teil 5 des Wärmerohres befindet sich innerhalb des Getriebegehäuses im ölsumpf; er liegt etwa tangential zum Tellerrad. Das Wärmerohr steigt von dort aus stets eindeutig zu dem außerhalb des Getriebes liegenden wärme abgebenden Teiles 6 hin an. Mag die Steigung des Wärmerohres bei Horizontalstellung des Fahrzeuges nicht besonders groß sein; zumindest vergrößert sich diese Steigung bei Bergaufstellung des Fahrzeuges, so daß bei Bergfahrt ein steilerer Verlauf des Wärmerohres und somit ein besserer Kondensatrücklauf erzielt wird. Der wärmeabgebende Teil 6 des Wärmerohres ist bei dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 2 und 3 um das Kardangelenk 11 der Kardanwelle herumgeschlungen, wodurch die Ventilationswirkung dieses Kardangelenkes mit zur Wärmeabfuhr ausgenützt wird.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 4 und 5 ist im Bereich des Kardangelenkes 11 noch ein Schaufelrad 12 angebracht, welches die Ventilationswirkung der rotierenden Teile noch beträchtlich erhöht und somit gestattet, noch größere Wärmemengen abzuführen, was insbesondere in tropischen Ländern wichtig ist. Wie die axiale Schnittansicht nach Figur 5 zeigt, ist der wärmeabgebende Teil 6 des Wärmerohres 4" auch im Bereich der Umschlingung stets ansteigend verlaufend ausgebildet; das Ende des wärmeabgebenden Teiles darf nicht nach unten abgebogen sein, weil sich sonst dort größere Mengen an Kondensat sammeln können, die dem Kreisprozeß bei der Wärmeübertragung entzogen wären. Zur Erhöhung der wärmeaufnehmenden Oberfläche und der Ubertragungsleistung des Wärmerohres 4" ist der wärmeaufnehmende Teil 5 dieses Wärmerohres im Querschnitt schaufel- oder löffelförmig ausgebildet, so daß einer erhöhten Wärmeabfuhrmöglichkeit auch eine erhöhte Wärmeaufnahmefähigkeit gegenübersteht.
Das Ausführungsbeispiel nach Figur 6 zeigt, wie ein Wärmerohr 4"' auch durch eine Oleinfüllöffnung 16 dichtend ins Innere des Olsumpfes hinein eingeführt werden kann. Bei dem dort gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Uleinfüllöffnung mit am Gehäusedeckel 13 angebracht, was jedoch keine Voraussetzung ist. Um den wärmeaufnehmenden Teil 5 des Wärmerohres durch die Oleinfüllöffnung dichtend hindurchführen zu können, muß zumindest dieser Teil des Wärmerohres geradlinig oder nur mit sehr geringer Krümmung ausgeführt sein.
Der außerhalb liegende wärmeabgebende Teil 6 kann gekrümmten Verlauf haben. Er muß an bestimmten Festpunkten des Fahrzeuges abgestützt sein, weil die Durchführung des Wärmerohres durch den Oleinfüllstutzen diese Haltefunktion nicht mit übernehmen kann. Beim Ausführungsbeispiel ist diese Befestigung mittels einer Befestigungsschelle 15 vorgenommen. Bei rückwärtig aus dem Differentialgetriebe herausgeführten Wärmerohr ist besonders darauf zu achten, daß auch bei Bergaufstellung des Fahrzeuges stets noch ein eindeutiges Gefälle vom wärmeabgebenden zum wärme aufnehmenden Teil hin vorhanden ist. Bei rückwärtiger Anordnung muß bei Horizontalstellung des Fahrzeuges die Steigung des Wärmerohres größer sein, als die größte vom Fahrzeug überwindbare Steigung.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 7 ist das Wärmerohr 4"" durch ein Auge 14' des Gehäusedeckels 13' rückwärtig aus dem Gehäuse des Differentialgetriebes 3 herausgeführt und mit seinem wärme abgebenden Teil parallel zur Achswelle 10 verlegt, so daß die Ventilationswirkung dieser freiliegenden rotierenden Welle mit zur Wärmeabfuhr herangezogen werden kann. Das Wärmerohr kann auch horizontal auf gleicher Höhe wie die Achswelle 10 angeordnet sein und parallel neben ihm verlaufen, so daß Einfederungsbewegungen der Achswelle 10 nicht zu Kollisionen mit dem in möglichst dichtem Abstand der Welle verlegten wärmeabgebenden Teil des Wärmerohres führen. Zur sicheren und vibrationsfreien Halterung des Wärmerohres wird der wärmeabgebende Teil 6 des Wärmerohres an Festpunkten des Fahrzeuges mit Rohrschellen oder dergleichen abgestützt sein, was jedoch in Figur 7 nicht mit dargestellt ist. Das gleiche gilt im übrigen auch für die anderen Ausführungsbeispiele. In jedem Fall kann beim Ausführungsbeispiel nach Figur 7 das Wärmerohr auch innerhalb des Auges 14' fest gehaltert sein, weil dieses Auge an einem Gehäusedeckel 13 r angeordnet ist und somit das Wärmerohr durch Lösen des Gehäusedeckels demontiert werden kann. Der Gehäusedeckel kann fester Bestandteil des Wärmerohres sein.
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Claims

Ansprüche Ulgeschmiertes Differentialgetriebe einer Fahrzeugtreibachse mit Olkühlung mittels eines durch die Wandung des Getriebegehäuses sich hindurch erstreckenden Wärmerohres, welches mit seinem wärmeaufnehmenden Teil im ölsumpf des Differentialgetriebes im Bereich hoher ölströmung und mit seinem wärmeabgebenden Teil im Bereich bewegter Außenluft angeordnet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der wärmeaufnehmende Teil (5) des Wärmerohres (4, 4', 4", 4??', 4"") tangential zum Umfang des Tellerrades (8) und der wärmeabgebende Teil (6) in der Nähe einer rotierenden Welle (9, 10) angeordnet ist.
2. Getriebe nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t, daß der wärmeabgebende Teil (6) etwa parallel neben rotierenden Oberflächen (10) verläuft (Figur 7).
3. Getriebe nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t, daß der wärmeabgebende Teil (6) um eine rotierende Welle- (9) teilweise herumgeschlungen ist (Figur 2 bis 5).
4. Getriebe nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t, daß im umschlungenen Bereich ein Schaufelrad oder dergleichen (12) auf der Welle (9) angeordnet ist (Figur 4 und 5).
5. Getriebe nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Umschlingung an die Stelle eines Wellengelenkes (11) gelegt ist (Figur 2 bis 5).
6. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß das Wärmerohr (4"', 4"") durch einen Gehäusedeckel (13, 13') des Getriebes (3') hindurchgeführt ist (Figur 6 und 7).
7. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n-e t , daß das Wärmerohr (4"") lösbar außerhalb des Getriebegehäuses (3) gehaltert und dichtend aber herausziehbar durch die Wandung des Getriebegehäuses (3) hindurchgeführt ist, derart, daß die Durchführung als Oleinfüllöffnung (16) verwendbar ist (Figur 6).
8. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß das Wärmerohr (4, 4', 4",. 4"', 4"") in Einbaulage einen von innen nach außen stets ansteigenden Verlauf hat.
9. Getriebe nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß das Wärmerohr so steil ansteigt, daß auch bei Bergaufstellung des Getriebes immer noch ein ansteigender Verlauf des Wärmerohres vorhanden ist.
10. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der wärmeaufnehmende Teil (5) des Wärmerohres (4") im Querschnitt schaufel- oder löffelförmig ausgebildet ist (Figur 4).