DE4010333A1 - Schmieroel-kuehlvorrichtung eines leistungsuebertragungssystems - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schmieröl-Kühlvorrich­ tung eines Leistungsübertragungssystems, wie einem Differen­ tial- und Übersetzungsgetriebe eines Kraftfahrzeugs.

Ein Leistungsübertragungssystem weist einen Aufbau mit wenig­ stens zwei Zahnrädern, die miteinander kämmen, auf, wobei Schmieröl zur Schmierung dieser Zahnräder in einem Gehäuse enthalten ist. Da das Schmieröl durch die von der Drehung der Zahnräder hervorgerufene Reibungshitze erwärmt wird, ist es notwendig, die Wärme eindeutig über eine Kühlvorrich­ tung abzustrahlen oder abzuführen, um für das Schmieröl zu­ friedenstellende Eigenschaften aufrechtzuerhalten, und zwar insbesondere in einem Fall, da beispielsweise ein exothermi­ scher Wert groß ist.

Als eine Kühlvorrichtung, die verwendet wird, dieses Ziel zu erreichen, sind solche bekannt, die ein Wärmerohr, das eine Heiz- und eine Kühlsektion umfaßt, einschließen, wobei das Arbeitsfluid in der Heizsektion, um Wärme zu entziehen, verdampft wird und in der Kühlsektion kondensiert wird, um Wärme abzustrahlen (JP-GM-OS Nr. 61-58 762 und JP-Patent- OS′en Nr. 60-1 01 395 sowie 58-34 296).

In einer Kühlvorrichtung nach der JP-GM-OS Nr. 61-58 762 (im folgenden als erster Stand der Technik bezeichnet) wird ein Wärmerohr horizontal an einem Gehäuse unter Verwendung eines Füll- oder eines Ablaufstutzens des im Gehäuse aufzuneh­ menden Schmieröls befestigt. Bei einer Kühlvorrichtung nach der JP-Patent-OS Nr. 60-1 01 395 (im folgenden als zweiter Stand der Technik bezeichnet) wird ein Gehäuse in eine Form gebracht, in welcher ein einen Teil des Gehäuses bildender Deckel mit einem Raum, der zum Inneren des Gehäuses öffnet, vorgesehen und eine Strahlungssektion eines horizontalen Wärmerohrs in dem Raum angeordnet wird.

Bei der in der JP-Patent-OS Nr. 58-34 296 offenbarten Kühlvorrichtung (im folgenden als dritter Stand der Technik bezeichnet) werden Rippen an einer Heizsektion eines in einem Gehäuse unterzubringenden Wärmerohrs befestigt, wobei das Wärmerohr vertikal angeordnet wird.

Um die Kühlwirkung von Schmieröl bei dem Wärmerohr zu ver­ bessern, wird die Heizsektion des Wärmerohrs vorzugsweise immer in Schmieröl eingetaucht, was durch den ersten bis dritten Stand der Technik erfüllt wird.

Da das Wärmerohr im ersten und zweiten Stand der Technik jedoch jeweils horizontal gehalten ist, besteht insbesondere im Fall, da das Wärmerohr am Gehäuse eines Differential- und Übersetzungsgetriebes eines Kraftfahrzeugs angebracht ist, eine sehr hohe Wahrscheinlichkeit dafür, daß das Wärmerohr durch herumgeschleuderte Steine od. dgl. zer­ brochen oder zumindest beschädigt wird. Demzufolge kann eine große Menge an Schmieröl durch Leckage verlorengehen, wenn derjenige Teil des Wärmerohrs, der in das Gehäuse ein­ gesetzt ist, zerbrochen wird.

Bei dem dritten Stand der Technik, wobei das Wärmerohr an einer oberen Fläche des Gehäuses montiert ist, werden umher­ fliegende Steine od. dgl. mit geringerer Wahrscheinlichkeit gegen das Wärmerohr treffen. Bei einer derartigen Anordnung des Wärmerohrs wird jedoch der Spiegel des Schmieröls unver­ meidbar auf Grund der Notwendigkeit, um die dem Wärmerohr eigene Funktion zu erzielen, das Wärmerohr in Schmieröl zu dessen Kühlung einzutauchen, angehoben, so daß die beiden in dem Gehäuse untergebrachten Zahnräder gänzlich in das Schmieröl eingetaucht werden. Das Auffüllen von Schmieröl, so daß die beiden Zahnräder gänzlich in das Öl eintauchen, führt insbesondere zu einem großen Verlust und ist für eine Vorrichtung von Nachteil, wobei die Zahnräder in dem Gehäu­ se mit einer hohen Geschwindigkeit drehen, um eine große Leistung zu übertragen, wie das bei einem Differential- oder Übersetzungsgetriebe für ein Kraftfahrzeug der Fall ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schmieröl- Kühlvorrichtung oder -Kühlkonstruktion, die ein Wärmerohr verwendet, zu schaffen, wobei das Wärmerohr weniger leicht durch umherfliegende Steine od. dgl. zerbrochen oder beschä­ digt werden kann und die Kühlwirkung des Schmieröls in keiner Weise verschlechtert wird.

Ein Ziel der Erfindung ist darin zu sehen, eine Schmieröl- Kühlkonstruktion eines Leistungsübertragungssystems zu schaf­ fen, das es ermöglicht, einen auf das Schmieröl zurückzufüh­ renden Leistungsübertragungsverlust zu vermindern.

Eine Schmieröl-Kühlvorrichtung eines Leistungsübertragungs­ systems gemäß der Erfindung umfaßt ein Gehäuse zur Aufnahme von wenigstens zwei miteinander kämmenden Zahnrädern und von Schmieröl, dessen Menge auf ein Ausmaß begrenzt ist, daß ein Teil eines jeden der Zahnräder darin eingetaucht ist, sowie ein an dem Gehäuse befestigtes, mit einer Heiz- und einer Kühlsektion versehenes Wärmerohr und ist dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse einen Ölbehälter, der seit­ wärts von einem Zahnrad angeordnet ist sowie durch die auf der Drehung dieses einen Zahnrades beruhende Zentrifugalwir­ kung Schmieröl empfängt, und eine Anschlußöffnung für den Ölbehälter, die an einer oberhalb des Schmierölpegels bei in Ruhe befindlichen Zahnrädern liegenden Stelle angeordnet ist, enthält und daß die Heizsektion des Wärmerohrs durch die Anschlußöffnung hindurch in den Ölbehälter eingesetzt ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Ölbehälter an einer seitwärts von dem mit hoher Drehzahl umlaufenden Zahnrad der beiden Zahnräder befindlichen Stelle des Gehäu­ ses angeordnet. Die Anschlußöffnung ist an der oberen Seite des Ölbehälters vorgesehen, und das Wärmerohr ist vertikal angeordnet.

Da Schmieröl in dem Gehäuse so aufgenommen wird, daß ein Teil eines jeden der beiden Zahnräder in Schmieröl eintaucht, wird ein Abschnitt der Heizsektion des Wärmerohrs in Schmier­ öl eingetaucht, wenn die Zahnräder in Ruhe gehalten werden. Bei einem Drehen der Zahnräder wird jedoch Schmieröl durch die Zentrifugalwirkung in den Ölbehälter geschleudert, so daß die Heizsektion des Wärmerohrs während des Drehens der Zahnräder in den Zustand gelangt, in welchem die Heizsektion ausreichend in Schmieröl eingetaucht ist, oder es wird ein gleichwertiger Zustand erreicht. Auf diese Weise erfüllt die Heizsektion ausreichend die Funktion des Entziehens von Wärme aus dem Schmieröl.

Da die Leistung des Wärmerohrs gesteigert wird, wird die Temperatur des Schmieröls in geeigneter und erwünschter Wei­ se herabgesetzt.

Das in den Ölbehälter durch die Halte- oder Anschlußöffnung des Gehäuses eingesetzte Wärmerohr befindet sich an einer von der Straßenoberfläche beabstandeten Stelle auch dann, wenn das Gehäuse zur Aufnahme eines Differentialgetriebes eines Fahrzeugs dient, so daß folglich für das Wärmerohr kaum die Gefahr einer Beschädigung oder eines Bruchs be­ steht. Sollte dennoch ein solcher Bruch des Wärmerohrs auf­ treten, so ist ein Lecken von Schmieröl aus dem Gehäuse we­ nig wahrscheinlich, da die Anschlußöffnung an einer ober­ halb des Schmierölniveaus befindlichen Stelle liegt, wenn die Zahnräder in Ruhe sind, so daß in diesem Zustand der Zahnräder eine Schmierölleckage nicht auftritt.

Auch wenn das Wärmerohr selbst entfernt wird, tritt kein Schmieröl aus, solange das Entfernen im ruhenden Zustand der Zahnräder erfolgt.

Da ein Teil von jedem der beiden Zahnräder in Schmieröl ein­ getaucht ist, ermöglicht das Leistungsübertragungssy­ stem eine Verminderung eines auf der Drehung der Zahnräder beruhenden Verlusts. Nichtsdestoweniger ermöglicht es das Leistungsübertragungssystem, Schmieröl dem Ölbehälter während der Drehung der Zahnräder zuzuführen, indem von der Zentri­ fugalwirkung der Zahnräder Gebrauch gemacht wird, um die Heizsektion des Wärmerohrs ausreichend in Schmieröl einzu­ tauchen, so daß dem Schmieröl die Hitze in geeigneter Weise entzogen werden kann.

Die Aufgabe und die Ziele wie auch die Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden, auf die Zeichnungen Bezug nehmenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungs­ form des Erfindungsgegenstandes deutlich. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines Zahnrades, eines Ölbehälters und eines Wärmerohrs, gesehen aus der Pfeilrichtung 1 in der Fig. 2, d. h. von der Rückseite des Differentials;

Fig. 2 eine Schnittdarstellung eines ein Leistungsübertra­ gungssystem bildenden Differentialgetriebes längs der Achse einer Antriebswelle;

Fig. 3 eine Seitenansicht des Differentialgetriebes.

Eine Schmieröl-Kühlkonstruktion zum Kühlen von Schmieröl in einem Leistungsübertragungssystem umfaßt ein Gehäuse 10 und ein Wärmerohr 12.

Bei der in Fig. 1-3 gezeigten Ausführungsform ist das Lei­ stungsübertragungssystem ein Differentialgetriebe für ein Kraftfahrzeug, wobei das Gehäuse 10 das Differential lagert. Zwei Zahnräder, d. h. ein Antriebsritzel 14 und ein Teller­ rad 16, die miteinander kämmen, sind in dem Gehäuse 10 aufge­ nommen, in welchem ein Ölbehälter 11 vorgesehen ist.

Das Antriebsritzel 14 ist mit einer Welle 18 verbunden, die drehbar durch zwei am Gehäuse 10 gehaltene Rollenlager 20 und 22 abgestützt ist. Das Tellerrad 16 ist an einem Diffe­ rentialgehäuse oder -korb 24 befestigt, das bzw. der um eine zur Welle 18 rechtwinklige Achse drehbar gelagert ist.

Im Gehäuse 10 wird Schmieröl derart aufgenommen, daß ein Teil von jeweils dem Antriebsritzel 14 und dem Tellerrad 16 darin eintaucht. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist der Pegel 27 des Schmieröls 26, wenn die Zahnräder in Ruhe sind, tie­ fer als die Achse der Welle 18 angeordnet.

Der Ölbehälter 11 ist bei der gezeigten Ausführungsform als ein allgemein zylindrischer Ansatz oder eine Wölbung auf der Seite von dem mit hoher Drehzahl umlaufenden Antriebsritzel 14, das gegenüber dem Tellerrad 16 die höhere Drehzahl hat, ausgebildet. Der Ölbehälter 11 befindet sich an derjenigen Seite, zu welcher hin das Schmieröl durch die auf die Drehung des Antriebsritzels 14 zurückzuführende Zen­ trifugalwirkung geschleudert wird, d. h. im Fall von Fig. 1 auf der rechten Seite des Antriebssitzels 14, da bei Be­ trachtung des Getriebes von der Rückseite das Antriebsritzel in der Richtung des Pfeils A dreht, wenn das Fahrzeug vor­ wärts fährt.

Eine Anschluß- oder Füllöffnung 28 ist an einer Stelle des Gehäuses 10 vorgesehen, die sich oberhalb des Schmierölpegels 27 befindet, wenn die Zahnräder im Ruhezustand sind. Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist die Anschluß­ öffnung 28 an der Oberseite des Gehäuseteils, das den Ölbe­ hälter 11 bestimmt, angeordnet und weist eine vertikal ver­ laufende Achse auf. Ferner ist die Anschlußöffnung 28 mit einem Gewinde versehen.

Das an sich bekannte Wärmerohr 12 weist eine Heizsektion 13 a und eine Kühlsektion 13 b auf. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist die Kühlsektion 13 b mit einer Vielzahl von Rippen 30 versehen. Das Wärmerohr wird am Gehäuse 10 derart befe­ stigt, daß die Heizsektion durch die Anschlußöffnung 28 des Gehäuses 10 in den Ölbehälter 11 eingesetzt und ein Gewin­ de eines Verbindungsstücks 13 c des Wärmerohrs mit dem Gewin­ de der Anschlußöffnung 28 verschraubt wird. Wenn in diesem Montagezustand des Wärmerohrs 12 die Zahnräder in Ruhe sind, erreicht der Pegel des Schmieröls 27 lediglich die Höhe von etwa einem Drittel der Heizsektion 13 a.

Der Ölbehälter ist bei der in Rede stehenden Ausführungsform an einer Stelle des Gehäuses 10 angeordnet, die seitwärts von dem mit hoher Drehzahl umlaufenden Antriebsritzel der beiden Zahnräder liegt, so daß die Zentrifugalwirkung maxi­ mal genutzt wird.

Die Anschlußöffnung 28 ist an der oberen Seite des Ölbehäl­ ters 11 vorgesehen, und das Wärmerohr 12 ist vertikal ange­ ordnet. Auf diese Weise kann das Wärmerohr 12 beispielswei­ se entfernt von einer Straßenoberfläche positioniert und der Wärmeumlauf im Wärmerohr 12 in zufriedenstellender Weise aufrechterhalten werden. Jedoch kann dasWärmerohr 12 unter einer Neigung an einer Stelle des Ölbehälters 11, die nicht dessen Oberseite zu sein braucht, angebracht werden.

Im Ruhezustand der Zahnräder ist die Heizsektion 13 a des Wär­ merohrs 12 in das Schmieröl bis zur durch die Linie 27 in Fig. 1 angegebene Höhe eingetaucht. Wenn das Antriebsrit­ zel 14 in der Pfeilrichtung A gedreht wird, um das Teller­ rad 16 zu drehen, wird durch die Zentrifugalwirkung des An­ triebsritzels 14 Schmieröl in der durch die Pfeile 8 angege­ benen Richtung transportiert, um in den Ölbehälter 11 zu gelangen. Auf diese Weise wird zwar der Pegel des Schmier­ öls im Gehäuse 10 auf den Spiegel 32 abgesenkt, jedoch wird der Ölbehälter mit Schmieröl gefüllt. Als Ergebnis dessen wird die Heizsektion 13 a des Wärmerohrs 12 ausreichend in Schmieröl eingetaucht, so daß die Heizsektion 13 a in zufrie­ denstellender Weise wirkt, um dem Schmieröl Wärme zu ent­ ziehen.

Claims (4)

1. Schmieröl-Kühlvorrichtung eines Leistungsübertragungs­ systems, das ein Gehäuse zur Aufnahme von wenigstens zwei miteinander kämmenden Zahnrädern und von Schmieröl, des­ sen Menge auf ein Ausmaß begrenzt ist, daß ein Teil eines jeden der Zahnräder darin eingetaucht ist, sowie ein an dem Gehäuse befestigtes, mit einer Heiz- und einer Kühl­ sektion versehenes Wärmerohr umfaßt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gehäuse (10) einen Ölbehälter (11), der seitwärts von einem der beiden Zahnräder (14, 16) angeordnet ist sowie durch die auf der Drehung dieses einen Zahnrades beruhende Zentrifugalwirkung Schmieröl (26) empfängt und eine Anschlußöffnung (28) für den Öl­ behälter (11), die an einer oberhalb des Schmierölpegels (27) bei in Ruhe befindlichen Zahnrädern (14, 16) liegen­ den Stelle angeordnet ist, enthält und daß die Heizsek­ tion (13 a) des Wärmerohrs (12) durch die Anschlußöffnung (28) hindurch in den Ölbehälter (11) eingesetzt ist.

2. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölbehälter (11) an einer seitwärts von dem mit hoher Drehzahl umlaufenden Zahnrad (14) der beiden Zahn­ räder (14, 16) befindlichen Stelle des Gehäuses (10) ange­ ordnet ist.

3. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anschlußöffnung (28) sich an der oberen Seite des Ölbehälters (11) befindet und das Wärmerohr (12) vertikal angeordnet ist.

4. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Leistungsübertragungssy­ stem ein Differential- oder ein Übersetzungsgetriebe eines Kraftfahrzeuges ist.