EP2252775B1 - Kühlvorrichtung für motor- und/oder getriebeöl, insbesondere einer brennkraftmaschine - Google Patents

Kühlvorrichtung für motor- und/oder getriebeöl, insbesondere einer brennkraftmaschine Download PDF

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EP2252775B1
EP2252775B1 EP20100705808 EP10705808A EP2252775B1 EP 2252775 B1 EP2252775 B1 EP 2252775B1 EP 20100705808 EP20100705808 EP 20100705808 EP 10705808 A EP10705808 A EP 10705808A EP 2252775 B1 EP2252775 B1 EP 2252775B1
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EP
European Patent Office
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oil
heat exchanger
plate
cooling device
coolant
Prior art date
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Active
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English (en)
French (fr)
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EP2252775A1 (de
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Johannes Hollweck
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Mam Truck & Bus AG
Original Assignee
MAN Truck and Bus SE
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M5/00—Heating, cooling, or controlling temperature of lubricant; Lubrication means facilitating engine starting
    • F01M5/002—Cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M11/00—Component parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart from, groups F01M1/00 - F01M9/00
    • F01M11/0004—Oilsumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P11/00—Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P9/00
    • F01P11/08—Arrangements of lubricant coolers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01M11/00—Component parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart from, groups F01M1/00 - F01M9/00
    • F01M11/0004—Oilsumps
    • F01M2011/0025—Oilsumps with heat exchangers
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    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S165/00—Heat exchange
    • Y10S165/916—Oil cooler

Definitions

  • the invention relates to a cooling device for engine and / or transmission oil, in particular a cooling device for engine and / or transmission oil of an internal combustion engine, according to the preamble of claim 1.
  • From the EP 1 600 611 B1 is a structure of an oil pan for a motor and / or a transmission known, the bottom-side opening is closed with a lid.
  • This cover comprises a heat exchanger for the oil, which has a coolant inlet, a coolant outlet and fluidly intermediate coolant channels.
  • a cooling device for an oil pan in which a cooling channel from an outer inlet opening to an approximately in the middle of the Sump located suction chamber of the oil pump is guided in the form of a spiral. From the pressure line of the oil pump diverted oil is passed through a preferably nozzle-shaped opening under the oil level approximately horizontally into the oil layer via the oil passage via a pressure relief valve.
  • the cooling device comprises a arranged in an oil pan oil cooler, which is flowed through by a coolant, wherein the oil cooler is formed by a plate heat exchanger with coolant and oil-carrying plate interspaces, and wherein the oil-carrying plate interspaces arranged on the outer periphery of the plate heat exchanger outer mouth region as Have inflow, flows through the hot, cooled oil in the oil-carrying plate interstices.
  • the oil-carrying plate interspaces have a spaced apart from the inflow on the outer periphery of the plate heat exchanger, the outer Ausström Suite which is directly or indirectly connected to an outer ⁇ l effetsan gleich Scheme via the cooled oil after flowing through the oil-carrying plate interspaces and thus flows off after a heat exchange with the coolant.
  • the plate heat exchanger is suspended in the oil pan so that it has a defined, predetermined distance to the oil pan bottom wall and to the oil pan side walls.
  • Such a plate heat exchanger or plate heat exchanger allows an overall simple structure of the cooling device, wherein the cooling of the oil can be done in an effective and efficient manner.
  • the possibility that the oil can flow directly into the heat exchanger via the respective oil-carrying plate interspaces, in conjunction with the relatively long flow paths in a plate heat exchanger enables oil cooling with high efficiency.
  • Another particular advantage of this structure is that by integrating the plate heat exchanger in the oil pan relatively much cooling surface can be provided, which is not regularly the case due to the restricted space in the outside heat exchangers or coolers.
  • a particularly efficient heat dissipation in connection with long flow paths results according to a particularly preferred embodiment of the present inventive concept when the outer inflow region and the outer outflow region, viewed in cross section through the plate heat exchanger, lie on opposite sides of the plate heat exchanger.
  • the plate heat exchanger has a plate pack comprising a plurality of plates, wherein the plate pack is arranged in a heat exchanger housing which has an oil inlet opening on the inflow region, via which oil from the oil pan into the housing flows in and the outflow side has a ⁇ lauslassö réelle, the upper flows from the oil from the housing.
  • the plate heat exchanger can be set in a simple manner, for example, on the housing side fasteners oil pan side and particularly favorable flow conditions are achieved, which has a particularly advantageous effect on the efficiency of heat transfer in the plate heat exchanger.
  • the inflow region of the plate pack in the heat exchanger housing a Upstream of the inflow chamber into which the oil flows via the oil inlet opening.
  • This oil inlet opening is preferably arranged geodetically lower lying than the plate heat exchanger or the plate pack, wherein preferably an inflow from below, based on the mounted state occurs.
  • a filter and / or sieve element is preferably arranged with which the inflow of impurities can be advantageously avoided.
  • an oil line may be connected to the oil line connection region or may be integrally connected thereto.
  • the oil line itself is preferably formed by an oil pump-side suction pipe, so that this suction pipe, the suction pressure can be applied to the oil in the oil pan to this opening over the opening into the oil pan oil-leading plate interspaces or their mouth areas that form the inflow into the plate heat exchanger to suck in.
  • the plate heat exchanger by means of heat exchanger bearing elements on the housing wall side supports and / or housing wall-side connection points and / or fixed directly to the housing wall.
  • releasable fastening means are provided as fastening means, for example screws, which are preferably arranged so that they are very well and easily accessible from an oil pan opening for installation.
  • heat exchanger bearing elements can basically be designed in many different ways. Particularly preferred is an embodiment in which the at least one heat exchanger bearing element is formed by an insert plate or a yoke plate. Under a yoke plate is an example understood in the manner of a truss frame designed component, as for example in the EP 0 691 462 A1 is described and can cause a stiffening of the engine assembly in conjunction with a vibration reduction. In principle, however, the at least one heat exchanger bearing element can also be formed by an insert plate, which in turn is integrated in the yoke plate or connected thereto.
  • the plate heat exchanger can be arranged in a simple and reliable manner in the desired manner in the oil pan or hung.
  • the plate heat exchanger in conjunction with the yoke plate results in a functional integration in that a possibly already already installed on the oil pan side component is used in a dual function at the same time as a holding element or bearing element for the plate heat exchanger.
  • the plate heat exchanger with its at least one heat exchanger bearing element between two or more oil pan housing walls, in particular between two opposite oil pan housing walls, supported and / or braced, so that the plate heat exchanger forms here, for example, a kind of tension element.
  • the oil pan side walls are supported against each other, which significantly reduces swinging of the side walls and thus leads to a noise reduction.
  • coolant channels in the at least one heat exchanger bearing element for example in the yoke or insert plate.
  • These coolant channels are fluidly connected to at least part of the coolant-carrying plate interspaces.
  • the coolant channels which are flow-connected to the coolant-carrying plate interspaces are formed by coolant channels integrated at least partially into a housing wall of the oil sump.
  • coolant channels integrated into the at least one heat exchanger bearing element are flow-connected to the coolant channels integrated in the housing wall.
  • the coolant channels are preferably formed by a plurality of mutually communicating holes that are simple and inexpensive to manufacture.
  • FIG. 1a schematically a cross-sectional view through a first embodiment of a cooling device 1 according to the invention is shown.
  • This cooling device 1 comprises a plate heat exchanger 3 accommodated and arranged in an oil pan 2 as an oil cooler.
  • This plate heat exchanger 3 is concretely formed by a plate pack of a plurality of flat plates 4, which form for ademfttelestde plate interstices 5 and the other oil-leading plate interstices 6.
  • This prechamber 3b opens with a here nipple-like inlet opening 3c in the oil pan, so that on this Example slot-like in the image plane extending into or out of the image plane extending inlet port 3c sucked oil from the oil pan 2 in the prechamber 3b and can then be sucked into the oil-carrying plate interspaces 6 via the outer inflow 6a.
  • a filter and / or screen element 3 e is preferably arranged, for example inserted or pushed, by means of which impurities, such as metal parts or the like, are retained and remain in the oil sump 2.
  • an outflow chamber 3d is formed in the housing 3a, into which an outer outflow region 6b of the oil-carrying plate interstices 6 opens.
  • the inflow and outflow of the oil to be cooled takes place here, based on the cross section through the plate heat exchanger 3, opposite sides of the plate heat exchanger 3, whereby a very long flow path through the plate heat exchanger 3 is achieved and made available.
  • the plate pack of the plate heat exchanger 3 is encapsulated by, for example, the housing 3a in a manner not shown here, in the direction opposite to the image plane or out of the image plane, so that it is opposite to or in front of the image plane Side of the plate heat exchanger 3 no oil in the oil-carrying plate interspaces 6 can flow in and out.
  • this means that the oil to be cooled preferably flows into the oil-carrying plate interspaces 6 essentially only in the region of the outer inflow region 6a and can only flow out of the oil-carrying plate interspaces 6 in the region of the outer outflow region 6b.
  • the individual plates 4 of the plate package can be stored or supported, for example, on the walls of the heat exchanger housing 3a.
  • the plate heat exchanger 3 itself is preferably supported by means of the heat exchanger housing 3a on a heat exchanger side bearing member forming yoke plate 30 such that the plate heat exchanger 3 both to the side walls 12 and the bottom wall 13, in the usual manner, an oil drain plug 14 is arranged spaced is.
  • This yoke plate 30 is fixedly connected to the oil sump 2, for example by means of screw connections, and has a peripheral frame plate frame 31, wherein the opposing yoke plate frame sides 31a and 31b have a plurality of transverse webs 32 spaced apart from one another in the direction of the image plane having. This means, therefore, that the yoke plate 30 has an approximately ladder-like shape, in which the individual transverse webs 32 form the ladder rungs.
  • the fixing of the plate heat exchanger 3 takes place concretely, for example, by means of screw connections 11 ', which are only shown very schematically here, at defined locations of the yoke plate 30.
  • Coolant channels 15a, 15b made for example by simple bores can now be integrated into these transverse webs 32, which in turn communicate with coolant channels 16a, 16b formed in the yoke plate frame sides 31a, 31b.
  • sealing plugs 17 or closure screws 17 can be inserted into them, as shown in FIGS Fig. 1a is shown only extremely schematically and by way of example. Like this in the Fig.
  • coolant channels 16a and 16b are here as shown in FIG Fig. 1a can be seen differently shaped to illustrate that not only, based on the image plane vertically extending coolant channels can be formed in the region of the yoke plate 30, but also, depending on the particular installation situations, horizontally extending coolant channels.
  • Fig. 1a can be further removed, is connected to the discharge opening having a discharge port or a discharge duct 3 3 a suction pipe 22, which is guided to an oil pump, not shown here.
  • This suction pipe 22 is fixed to the yoke plate side, for example, by means of the screw connection 11 shown only schematically here. It is further understood that the coolant circuit is also connected to a pump which pumps the coolant in the circuit.
  • oil is thus drawn in from the oil sump 2 into the prechamber 3 and further via the outer inflow region 6a into the plate heat exchanger 3 or into its oil-carrying plate interspaces 6, so that the oil then along the entire length of the plate heat exchanger 3 flows and there is a heat exchange with the coolant in the coolant-carrying plate interspaces 5.
  • the oil flow is shown schematically here by the arrows 26.
  • the cooled oil After the cooled oil has flowed out of the outer outflow region 6b into the outflow chamber 3b, the cooled oil is suctioned off via the suction pipe 22.
  • Fig. 1b is one to Fig. 1a shown alternative embodiment, that of the Fig. 1a differs in that here, for example, designed as a suction pipe 22 outflow channel is now integrated directly into the yoke plate frame 31 here.
  • a further line can be connected here.
  • the integrated in the yoke plate frame 31 outlet opening can be made for example by a bore or the like.
  • Fig. 2 is finally a to Fig. 1a shown further alternative embodiment, which except for the yoke plate 30 of the previously in connection with the Fig. 1a corresponds to described embodiment.
  • the plate heat exchanger 3 here by means of a heat exchanger side insert plate 30 on Wannen paragraphen supports 9, 10 supported such and fixed, for example by means of screw 11 'that the plate heat exchanger 3 to both the side walls and the bottom wall 13, arranged in the usual way an oil drain plug 14 is, is spaced.
  • the insert plate 33 are here produced by simple holes coolant channels 15a, 15b integrated, which in turn communicate with integrated into the housing wall of the oil pan 2, also produced by simple holes coolant channels 16a, 16b.
  • horizontally extending coolant channel parts that open into the outer wall to seal, are inserted into these plugs or screws 17.
  • coolant can flow into the housing-side coolant passage 16 a, from where it passes through the insert-side coolant channel 15 a in the coolant-carrying plate interspaces 5, before the coolant through the further insert plate-side cooling channel 15b and the housing-side coolant channel 16b flows according to the arrow 19.
  • sealing elements 20 are arranged between the insert plate 33 on the one hand and the housing-side supports 9, 10 associated therewith.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für Motor und/oder Getriebeöl, insbesondere eine Kühlvorrichtung für Motor- und/oder Getriebeöl einer Brennkraftmaschine, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Es ist allgemein bekannt, dass eine derartige Kühlvorrichtung für Motor- und/oder Getriebeöl an ein Motor- oder Getriebegehäuse angebaut wird. Dabei müssen sowohl das Kühlmittel als auch das zu kühlende Medium zur Kühlvorrichtung und von der Kühlvorrichtung weggebracht werden. Ein derartiger Kühler beansprucht relativ viel Bauraum.
  • Weiter ist es aus der DE 10 2004 036 286 A1 bereits bekannt, eine Ölkühlvorrichtung für einen Motor bereitzustellen, in welcher ein Ölkühler innerhalb einer Ölwanne mit einem Abstand zu einer Bodenoberfläche angeordnet ist. Weiter ist hier eine Ölansaugöffnung unterhalb des Ölkühlers und beabstandet zu diesem angeordnet. Mit einem derartigen Aufbau soll der Umwälzwirkungsgrad des Öls in der Ölwanne verbessert werden, was sich wiederum positiv auf den Wirkungsgrad der Ölkühlung selbst auswirken soll.
  • Aus der EP 1 600 611 B1 ist ein Aufbau einer Ölwanne für einen Motor und/oder ein Getriebe bekannt, deren bodenseitige Öffnung mit einem Deckel verschlossen ist. Dieser Deckel umfasst einen Wärmetauscher für das Öl, der einen Kühlmitteleinfass, einen Kühlmittelauslass und fluidisch dazwischenliegende Kühlmittelkanäle aufweist.
  • Aus der DE 196 19 977 A1 ist weiter eine Brennkraftmaschine mit einer Ölwanne bekannt, in deren Gehäuse Ölkanäle eingeformt sind. Die durch einen Plattenwärmetauscher gebildete Kühlvorrichtung sitzt hier außerhalb der Ölwanne.
  • Aus der DD 39 500 ist weiter eine Kühlvorrichtung für eine Ölwanne bekannt, bei der ein Kühlkanal von einer äußeren Einströmöffnung bis zu einem etwa in der Mitte der Ölwanne gelegenen Saugraum der Ölpumpe in Form einer Spirale geführt ist. Aus der Druckleitung der Ölpumpe wird über ein Überdruckventil abgesteuertes Öl durch eine vorzugsweise düsenförmige Öffnung unter dem Ölspiegel etwa waagrecht in die Ölschicht über den Ölkanal geleitet.
  • Eine weitere Olkühleinrichtung ist auch aus der DD 85 686 bekannt, bei der der Kühlkreis des Motors an den unteren Deckel des Motors angeschlossen und an der Ölwanne befestigt ist, wobei in den Ölwannenboden, der von dem unteren Deckel durch eine Trennwand abgetrennt ist, ein Saugkorb der Ölpumpe angeordnet ist. Im Deckel sind ferner die Durchgangskanäle für den Durchfluss der Kühlflüssigkeit und im Boden die Durchgangskanäle für den Durchgang des Schmieröls durch die Rippen gebildet.
  • Aus der US 2,782,008 A1 ist eine aufwändige, bodenseitige Anordnung eines Plattenwärmetauschers gezeigt, bei der die einzelnen Platten in Verbindung mit Distanz- und Abstandselementen ölwannenseitig verschweißt bzw. angeordnet und befestigt werden.
  • Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kühlvorrichtung für Motor- und/oder Getriebeöl insbesondere einer Brennkraftmaschine zur Verfügung zu stellen, mittels der die Ölkühlung auf bauteiltechnische einfache Weise mit hoher Effizienz durchführbar ist.
  • Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen den Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Gemäß Anspruch 1 weist die Kühlvorrichtung einen in einer Ölwanne angeordneten Ölkühler auf, der von einem Kühlmittel durchströmt ist, wobei der Ölkühler durch einen Plattenwärmetauscher mit kühlmittel- und ölführenden Plattenzwischenräumen ausgebildet ist, und wobei die ölführenden Plattenzwischenräume einen am Außenumfang des Plattenwärmetauschers angeordneten äußeren Mündungsbereich als Einströmbereich aufweisen, über den heißes, abzukühlendes Öl in die ölführenden Plattenzwischenräume einströmt. Weiter weisen die ölführenden Plattenzwischenräume einen beabstandet von dem Einströmbereich am Außenumfang des Plattenwärmetauschers angeordneten, äußeren Ausströmbereich auf, der mittelbar oder unmittelbar mit einem äußeren Ölleitungsanschlussbereich strömungsverbunden ist, über den abgekühltes Öl nach dem Durchströmen der ölführenden Plattenzwischenräume und damit nach einem Wärmetausch mit dem Kühlmittel abströmt. Erfindungsgemäß ist der Plattenwärmetauscher so in der Ölwanne aufgehängt, dass dieser zur Ölwannenbodenwand und zu den Ölwannenseitenwänden einen definierten, vorgegebenen Abstand aufweist.
  • Ein derartiger Plattenwärmetauscher oder Plattenwärmeübertrager ermöglicht einen insgesamt einfachen Aufbau der Kühlvorrichtung, wobei die Abkühlung des Öls auf effektive und effiziente Weise erfolgen kann. Insbesondere die Möglichkeit, dass das Öl direkt über die jeweiligen ölführenden Plattenzwischenräume in den Wärmetauscher einströmen kann, ermöglicht in Verbindung mit den relativ langen Strömungswegen in einem Plattenwärmetauscher eine Ölkühlung mit einem hohen Wirkungsgrad.
  • Ein weiterer besonderer Vorteil dieses Aufbaus liegt darin, dass durch die Integration des Plattenwärmetauschers in die Ölwanne relativ viel Kühlfläche zur Verfügung gestellt werden kann, was aufgrund des beengten Bauraums bei außen angeordneten Wärmetauschern bzw. Kühlern regelmäßig nicht der Fall ist.
  • Eine besonders effiziente Wärmeabgabe in Verbindung mit langen Strömungswegen ergibt sich gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindungsidee dann, wenn der äußere Einströmbereich und der äußere Ausströmbereich, im Querschnitt durch den Plattenwärmetauscher gesehen, auf gegenüber liegenden Seiten des Plattenwärmetauschers liegen.
  • Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindungsidee ist vorgesehen, dass der Plattenwärmetauscher ein Plattenpaket aus einer Mehrzahl von Platten aufweist, wobei das Plattenpaket in einem Wärmetauscher-Gehäuse angeordnet ist, das einströmbereichseitig eine Öleinlassöffnung aufweist, über die Öl aus der Ölwanne in das Gehäuse einströmt und das ausströmseitig eine Ölauslassöffnung aufweist, Ober die Öl aus dem Gehäuse abströmt. Mit einer derartigen gekapselten Lösung lässt sich der Plattenwärmetauscher auf einfache Weise über zum Beispiel gehäuseseitige Befestigungselemente ölwannenseitig festlegen und werden besonders günstige Strömungsverhältnisse erzielt, was sich besonders vorteilhaft auf den Wirkungsgrad des Wärmeübergangs im Plattenwärmetauscher auswirkt. Letzteres gilt insbesondere auch für den Fall, dass, wie dies gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung vorgeschlagen wird, dem Einströmbereich des Plattenpakets im Wärmetauscher-Gehäuse eine Einströmkammer vorgeschaltet ist, in die das Öl über die Öleinlassöffnung einströmt. Diese Öleinlassöffnung ist bevorzugt geodätisch tiefer liegend als der Plattenwärmetauscher bzw. das Plattenpaket angeordnet, wobei bevorzugt ein Einströmen von unten her, bezogen auf den montierten Zustand, erfolgt. Einströmbereichsseitig, insbesondere im Bereich der Öleinlassöffnung ist bevorzugt ein Filter- und/oder Siebelement angeordnet, mit dem das Einströmen von Verunreinigungen vorteilhaft vermieden werden kann.
  • Mit einer derartigen-Einströmkammer lässt sich weiter auf einfache Weise sicherstellen, dass in Bezug auf das in die jeweiligen ölführenden Plattenzwischenräume einströmende Öl im Wesentlichen über das gesamte Plattenpaket gleiche Einströmverhältnisse herrschen. Das Gleiche gilt analog im Hinblick auf die Ausströmverhältnisse für eine weitere bevorzugte Ausgestaltung, gemäß der dem Ausströmbereich des Plattenpakets im Wärmetauscher-Gehäuse eine Ausströmkammer nachgeschaltet ist, in die das Öl nach dem Durchströmen der ölführenden Plattenzwischenräume einströmt und deren Ölauslassöffnung einen Ölleitungsanschlussbereich ausbildet.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung kann am Ölleitungsanschlussbereich eine Ölleitung angeschlossen sein oder aber integral damit verbunden sein. Die Ölleitung selbst ist bevorzugt durch eine ölpumpenseitige Saugrohrleitung gebildet, so dass über diese Saugrohrleitung der Ansaugdruck auf das Öl in der Ölwanne aufgebracht werden kann, um dieses über die in die Ölwanne mündenden ölführenden Plattenzwischenräume bzw. deren Mündungsbereiche, die den Einströmbereich in den Plattenwärmetauscher ausbilden, einzusaugen.
  • Besonders bevorzugt ist der Plattenwärmetauscher mittels Wärmetauscher-Lagerelementen an gehäusewandseitigen Auflagern und/oder gehäusewandseitigen Anbindungsstellen und/oder direkt an der Gehäusewand festgelegt. Als Befestigungsmittel werden insbesondere lösbare Befestigungsmittel vorgesehen, zum Beispiel Schrauben, die bevorzugt so angeordnet werden, dass diese von einer Ölwannenöffnung her für eine Montage sehr gut und einfach zugänglich sind.
  • Diese Wärmetauscher-Lagerelemente können grundsätzlich auf unterschiedlichste Art und Weise ausgebildet sein. Besonders bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei der das wenigstens eine Wärmetauscher-Lagerelement durch eine Einlegeplatte oder eine Jochplatte ausgebildet ist. Unter einer Jochplatte wird dabei ein zum Beispiel nach Art eines Fachwerkrahmens gestaltetes Bauteil verstanden, wie es beispielsweise in der EP 0 691 462 A1 beschrieben wird und die eine Versteifung des Brennkraftmaschinenaufbaus in Verbindung mit einer Schwingungsreduzierung bewirken kann. Grundsätzlich kann das wenigstens eine Wärmetauscher-Lagerelement aber auch durch eine Einlegeplatte gebildet sein, die wiederum in die Jochplatte integriert ist bzw. mit dieser verbunden ist. Mit einer derartigen Einlegeplatte bzw. insbesondere mit einer derartigen Jochplatte kann der Plattenwärmetauscher auf einfache und funktionssichere Weise in der gewünschten Weise in der Ölwanne angeordnet bzw. aufgehängt werden. Insbesondere in Verbindung mit der Jochplatte ergibt sich dabei eine Funktionsintegration dadurch, dass ein gegebenenfalls ohnehin bereits ölwannenseitig verbautes Bauteil in einer Doppelfunktion gleichzeitig auch als Halteelement bzw. Lagerelement für den Plattenwärmetauscher verwendet wird.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist der Plattenwärmetauscher mit seinem wenigstens einen Wärmetauscher-Lagerelement zwischen zwei oder mehr Ölwannengehäusewänden, insbesondere zwischen zwei gegenüberliegenden Ölwannengehäusewänden, abgestützt und/oder verspannt, so dass der Plattenwärmetauscher hier zum Beispiel eine Art Zugelement ausbildet. Dadurch sind die Ölwannenseitenwände gegeneinander abgestützt, was ein Schwingen der Seitenwände deutlich reduziert und somit zu einer Geräuschreduzierung führt.
  • Für eine besonders hohe Funktionsintegration wird vorgeschlagen, Kühlmittelkanäle in das wenigstens eine Wärmetauscher-Lagerelement zu integrieren, zum Beispiel in die Joch- oder Einlegeplatte. Diese Kühlmittelkanäle sind mit wenigstens einem Teil der kühlmittelführenden Plattenzwischenräume strömungsverbunden. Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind die mit den kühlmittelführenden Plattenzwischenräumen strömungsverbundenen Kühlmittelkanäle durch wenigstens zum Teil in eine Gehäusewand der Ölwanne integrierte Kühlmittelkanäle gebildet. Besonders bevorzugt ist eine Ausgestaltung, gemäß der die beiden zuvor geschilderten Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, nämlich dergestalt, dass die in das wenigstens eine Wärmetauscher-Lagerelement integrierten Kühlmittelkanäle mit den in die Gehäusewand integrierten Kühlmittelkanälen strömungsverbunden sind. Die Kühlmittelkanäle sind dabei bevorzugt durch eine Mehrzahl miteinander kommunizierender Bohrungen gebildet, die einfach und preiswert herzustellen sind.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1a
    schematisch einen Querschnitt durch eine Ölwanne mit einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung,
    Fig. 1b
    eine zur Fig. 1a alternative Ausgestaltung mit in den Jochplattenrahmen integrierter Saugrohrleitung,
    Fig. 2
    schematisch einen Querschnitt durch eine Ölwanne mit einer alternativen Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung.
  • In der Fig. 1a ist schematisch eine Querschnittsansicht durch eine erste Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung 1 gezeigt. Diese Kühlvorrichtung 1 umfasst einen in einer Ölwanne 2 aufgenommenen und angeordneten Plattenwärmetauscher 3 als Ölkühler.
  • Dieser Plattenwärmetauscher 3 ist konkret durch ein Plattenpaket aus einer Mehrzahl von ebenen Platten 4 gebildet, die zum einen kühlmfttelführende Plattenzwischenräume 5 sowie zum anderen ölführende Plattenzwischenräume 6 ausbilden.
  • Die ölführenden Plattenzwischenräume 6 münden dabei mit einem äußeren Einströmbereich 6a in die Ölwanne 2 bzw. eine Vorkammer 3b eines das Plattenpaket umgebenden Gehäuses 3a des Plattenwärmetauschers 3. Diese Vorkammer 3b mündet mit einer hier stutzenartig ausgebildeten Einlassöffnung 3c in die Ölwanne, so dass über diese zum Beispiel schlitzartig sich in die Bildebene hinein erstreckende bzw. aus der Bildebene heraus erstreckende Einlassöffnung 3c Öl aus der Ölwanne 2 in die Vorkammer 3b eingesaugt und anschließend über den äußeren Einströmbereich 6a in die ölführenden Plattenzwischenräume 6 eingesaugt werden kann. Im Bereich dieser Einlassöffnung 3c ist bevorzugt ein Filter- und/oder Siebelement 3e angeordnet, zum Beispiel eingesetzt oder aufgeschoben, mittels dem Verunreinigungen, wie zum Beispiel Metallteile oder dergleichen, zurückgehalten werden und in der Ölwanne 2 verbleiben.
  • Auf der gegenüberliegenden Seite des Plattenpakets ist im Gehäuse 3a eine Ausströmkammer 3d ausgebildet, in die ein äußerer Ausströmbereich 6b der ölführenden Plattenzwischenräume 6 mündet. Das Einströmen und Ausströmen des abzukühlenden Öls erfolgt hier somit auf, bezogen auf den Querschnitt durch den Plattenwärmetauscher 3, gegenüberliegenden Seiten des Plattenwärmetauschers 3, wodurch eine sehr lange Strömungstrecke durch den Plattenwärmetauscher 3 erzielt und zur Verfügung gestellt wird. Auf den in Richtung in die Bildebene hinein bzw. aus der Bildebene heraus gegenüberliegenden Seiten ist das Plattenpaket des Platten- wärmetauschers 3 durch zum Beispiel das Gehäuse 3a in hier nicht dargestellter Weise abgekapselt, so dass über diese in Richtung die Bildebene hinein bzw. heraus gegenüberliegenden Seiten des Plattenwärmetauschers 3 kein Öl in die ölführenden Plattenzwischenräume 6 ein- bzw. ausströmen kann. Das heißt somit mit anderen Worten, dass das abzukühlende Öl bevorzugt im Wesentlichen lediglich im Bereich des äußeren Einströmbereichs 6a in die ölführenden Plattenzwischenräume 6 einströmen und lediglich im Bereich des äußeren Ausströmbereichs 6b aus den ölführenden Plattenzwischenräumen 6 ausströmen kann.
  • Die einzelnen Platten 4 des Plattenpakets können dabei zum Beispiel an den Wänden des Wärmetauscher-Gehäuses 3a gelagert bzw. gehaltert sein.
  • Der Plattenwärmetauscher 3 selbst ist bevorzugt mittels des Wärmetauscher-Gehäuses 3a an einer ein wärmetauscherseitiges Lagerelement ausbildenden Jochplatte 30 dergestalt gehaltert, dass der Plattenwärmetauscher 3 sowohl zu den Seitenwänden 12 als auch zur Bodenwand 13, in der in üblicher Weise eine Ölablassschraube 14 angeordnet ist, beabstandet ist. Diese Jochplatte 30 ist zum Beispiel mit der Ölwanne 2 fest verbunden, zum Beispiel mittels Schraubverbindungen, und weist einen randseitig umlaufenden Jochplattenrahmen 31 auf, wobei die gegenüberliegenden Jochplattenrahmenseiten 31a und 31b zwischen sich mehrere voneinander in Richtung in die Bildebene hinein bzw. hinaus beabstandete Querstege 32 aufweist. Das heißt somit, dass die Jochplatte 30 eine in etwa leiterartige Gestalt aufweist, bei der die einzelnen Querstege 32 die Leitersprossen ausbilden.
  • Die Festlegung des Plattenwärmetauschers 3 erfolgt dabei konkret zum Beispiel mittels hier lediglich äußerst schematisch dargestellter Schraubverbindungen 11' an definierten Stellen der Jochplatte 30.
  • In diese Querstege 32 können nunmehr durch zum Beispiel einfache Bohrungen hergestellte Kühlmittelkanäle 15a, 15b integriert sein, die wiederum mit in den Jochplattenrahmenseiten 31a, 31b ausgebildeten Kühlmittelkanälen 16a, 16b kommunizieren. Um die Kühlmittelkanäle 15a, 16a abzudichten, können in diese Verschlussstopfen bzw. Verschlussschrauben 17 eingesetzt werden, wie dies in der Fig. 1a lediglich äußerst schematisch und beispielhaft dargestellt ist. Wie dies in der Fig. 1a strichpunktiert dargestellt ist, kann dort, wo der Pfeil 18 eingezeichnet ist, Kühlmittel in den jochplattenrahmenseitigen Kühlmittelkanal 16a einströmen, von wo es über den querstegseitigen Kühlmittelkanal 15a in die kühlmittelführenden Plattenzwischenräume 5 gelangt, bevor das Kühlmittel über den weiteren querstegseitigen Kühlmittelkanal 15b und den jochplattenrahmenseitigen Kühlmittelkanal 16b abströmt. Die Kühlmittelkanäle 16a und 16b sind hier, wie aus der Fig. 1a ersichtlich, unterschiedlich ausgebildet, um darzustellen, dass nicht nur, bezogen auf die Bildebene vertikal verlaufende Kühlmittelkanäle im Bereich der Jochplatte 30 ausgebildet sein können, sondern auch, je nach den jeweiligen Einbausituationen, horizontal verlaufende Kühlmittelkanäle.
  • Es versteht sich von selbst, dass lediglich die ölführenden Plattenzwischenräume 6 mit Öl 25 in der Ölwanne 2 strömungsverbunden sind. Das heißt, dass die Kühlmittelseite und die Ölseite dicht voneinander abgetrennt sind und zwischen den beiden Medien lediglich ein gewünschter Wärmeübergang stattfindet. Des weiteren versteht es sich von selbst, dass die kühlmittelführenden Plattenzwischenräume 5 selbstverständlich miteinander strömungsverbunden sind, um sicherzustellen, dass ein entsprechender Kühlmittelstrom durch sämtliche kühlmittelführenden Plattenzwischenräume 5 strömt.
  • Wie dies der Fig. 1a weiter entnommen werden kann, ist an die eine Auslassöffnung aufweisende bzw. ausbildende Ausströmkammer 3d eine Saugrohrleitung 22 angeschlossen, die zu einer hier nicht dargestellten Ölpumpe geführt ist. Diese Saugrohrleitung 22 ist zum Beispiel mittels der hier lediglich schematisch dargestellten Schraubverbindung 11 jochplattenseitig festgelegt. Es versteht sich ferner, dass auch der Kühlmittelkreislauf an eine Pumpe angeschlossen ist, die das Kühlmittel im Kreislauf pumpt.
  • Im Betrieb der Kühlvorrichtung 1 wird somit Öl aus der Ölwanne 2 in die Vorkammer 3 und weiter über den äußeren Einströmbereich 6a in den Plattenwärmetauscher 3 bzw. in dessen ölführende Plattenzwischenräume 6 eingesaugt, so dass das Öl anschließend entlang der gesamten Länge des Plattenwärmetauschers 3 strömt und es dort zu einem Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel in den kühlmittelführenden Plattenzwischenräumen 5 kommt. Der Ölfluss ist hier mit den Pfeilen 26 schematisch dargestellt.
  • Nach dem Ausströmen des abgekühlten Öls Ober den äußeren Ausströmbereich 6b in die Ausströmkammer 3b wird das abgekühlte Öl über die Saugrohrleitung 22 abgesaugt.
  • In der Fig. 1b ist eine zur Fig. 1a alternative Ausgestaltung gezeigt, die sich von derjenigen der Fig. 1a dadurch unterscheidet, dass der zum Beispiel als Saugrohrleitung 22 ausgebildete Ausströmkanal hier nunmehr unmittelbar in den Jochplattenrahmen 31 integriert ist. Im mündungsseitigen Bereich 22a kann hier beispielsweise eine weitere Leitung angeschlossen sein. Die in den Jochplattenrahmen 31 integrierte Auslassöffnung kann dabei zum Beispiel durch eine Bohrung oder dergleichen hergestellt sein.
  • In der Fig. 2 ist schließlich eine zur Fig. 1a weitere alternative Ausführungsvariante gezeigt, die bis auf die Jochplatte 30 der zuvor in Verbindung mit der Fig. 1a beschriebenen Ausführungsvariante entspricht. Im Unterschied zur Jochplatten-Ausführungsform der Fig. 1a ist der Plattenwärmetauscher 3 hier mittels einer wärmetauscherseitigen Einlegeplatte 30 an wannenseitigen Auflagern 9, 10 dergestalt abgestützt und zum Beispiel mittels Schraubverbindungen 11' fixiert, dass der Plattenwärmetauscher 3 sowohl zu den Seitenwänden als auch zur Bodenwand 13, in der in üblicher Weise eine Ölablassschraube 14 angeordnet ist, beabstandet ist. In die Einlegeplatte 33 sind hier durch einfache Bohrungen hergestellte Kühlmittelkanäle 15a, 15b integriert, die wiederum mit in die Gehäusewand der Ölwanne 2 integrierten, ebenfalls durch einfache Bohrungen hergestellten Kühlmittelkanälen 16a, 16b kommunizieren. Um die bezogen auf die Bildebene der Fig. 2 waagrecht verlaufenden Kühlmittelkanalteile, die in die Außenwand münden, abzudichten, sind in diese Verschlussstopfen bzw. Verschlussschrauben 17 eingesetzt.
  • Wie dies in der Fig. 2 lediglich strichpunktiert dargestellt ist, kann dort, wo der Pfeil 18 eingezeichnet ist, Kühlmittel in den gehäuseseitigen Kühlmittelkanal 16a einströmen, von wo er über den einlegeplattenseitigen Kühlmittelkanal 15a in die kühlmittelführenden Plattenzwischenräume 5 gelangt, bevor das Kühlmittel über den weiteren einlegeplattenseitigen Kühlkanal 15b und den gehäuseseitigen Kühlmittelkanal 16b entsprechend dem Pfeil 19 abströmt.
  • Um die Kühlmittelkanäle 15, 16 gegeneinander abzudichten, sind zwischen der Einlegeplatte 33 einerseits sowie den diesen zugeordneten gehäuseseitigen Auflagern 9, 10 Dichtelemente 20 angeordnet.
  • Ansonsten entspricht der Aufbau demjenigen der Fig. 1a bzw. auch Fig. 1 b.
  • Es versteht sich von selbst, dass lediglich die ölführenden Plattenzwischenräume 6 mit dem Öl 25 in der Ölwanne 2 über die Mündungsbereiche 24 strömungsverbunden sind. Das heißt, dass die Kühlmittelseite und die Ölseite dicht voneinander abgetrennt sind und zwischen den beiden Medien lediglich ein gewünschter Wärmeübergang stattfindet.

Claims (13)

  1. Kühlvorrichtung für Motor- und/oder Getriebeöl, insbesondere einer Brennkraftmaschine, mit einem in einer Ölwanne (2) angeordneten Ölkühler, der von einem-Kühlmittel durchströmt ist,
    wobei der Ölkühler durch einen Plattenwärmetauscher (3) mit kühlmittel- und ölführenden Plattenzwischenräumen (5, 6) ausgebildet ist,
    wobei die ölführenden Plattenzwischenräume (6) einen am Außenumfang des Plattenwärmetauschers (3) angeordneten äußeren Mündungsbereich als Einströmbereich (6a) aufweisen, über den heißes, abzukühlendes Öl in die ölführenden Plattenzwischenräume (5, 6) einströmt, und
    wobei die ölführenden Plattenzwischenräume (6) weiter einen beabstandet von dem Einströmbereich (6a) am Außenumfang des Plattenwärmetauschers (3) angeordneten, äußeren Ausströmbereich (6b) aufweisen, der mittelbar oder unmittelbar mit einem äußeren Ölleitungsanschlussbereich verbunden ist, über den abgekühltes Öl nach dem Durchströmen der ölführenden Plattenzwischenräume (6) und damit nach einem Wärmetausch mit dem Kühlmittel abströmt,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Plattenwärmetauscher (3) mit einem definierten Abstand zu den diesen umgebenden Ölwannen-Wänden (12, 13) in der Ölwanne (2) aufgehängt ist.
  2. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Einströmbereich (6a) und der äußere Ausströmbereich (6b), im Querschnitt durch den Plattenwärmetauscher (3) gesehen, auf gegenüberliegenden Seiten des Plattenwärmetauschers (3) liegen.
  3. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,dass der Plattenwärmetauscher (3) ein Plattenpaket aus einer Mehrzahl von Platten (4) aufweist, wobei das Plattenpaket in einem Wärmetauscher-Gehäuse (3a) angeordnet ist, das einströmbereichseitig eine Öleinlassöffnung (3c) aufweist, über die Öl aus der Ölwanne (2) in das Wärmetauscher-Gehäuse (3a), bevorzugt gefiltert durch eine Filter- und/oder Siebanordnung (3e), einströmt und das ausströmseitig eine Ölauslassöffnung aufweist, über die Öl aus dem Wärmetauscher-Gehäuse (3a) abströmt.
  4. Kühlvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,dass dem Einströmbereich (6a) des Plattenpakets im Wärmetauscher-Gehäuse (3a) eine Vorkammer (3b) oder Einströmkammer vorgeschaltet ist, in die das Öl über die, bevorzugt geodätisch tiefer als der Plattenwärmetauscher (3) liegende, Öleinlassöffnung(3c) einströmt.
  5. Kühlvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Ausströmbereich (6b) des Plattenpakets im Wärmetauscher-Gehäuse eine Ausströmkammer (3d) nachgeschaltet ist, in die das Öl nach dem Durchströmen der ölführenden Plattenzwischenräume (6) einströmt und deren Ölauslassöffnung einen Ölleitungsanschlussbereich ausbildet.
  6. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,dass am Ölleitungsanschlussbereich eine Ölleitung (22) angeschlossen oder integral damit verbunden ist, und
    dass die Ölleitung (22) durch eine ölpumpenseitige Saugrohrleitung gebildet ist.
  7. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,dass der Plattenwärmetauscher (3) mittels wenigstens eines Wärmetauscher-Lagerelementes (30; 33) ölwannenseitig festgelegt ist und/oder an ölwannenseitigen Auflagern (9, 10) und/oder Anbindungselementen festgelegt ist.
  8. Kühlvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Wärmetauscher-Lagerelement (30; 33) durch eine Einlegeplatte (33) oder eine Jochplatte (30) oder durch eine in eine Jochplatte integrierte Einlegeplatte gebildet sind.
  9. Kühlvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet,dass der Plattenwärmetauscher (3) mit dem wenigstens einen Wärmetauscher-Lagerelement (30; 33) zwischen mehreren Ölwannengehäusewänden (12), insbesondere zwischen zwei gegenüberliegenden Ölwannengehäusewänden abgestützt und/oder verspannt ist.
  10. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet,dass in das wenigstens eine Wärmetauscher-Lagerelement (30; 33) Kühlmittelkanäle (15, 16) integriert sind, die mit wenigstens einem Teil der kühlmittelführenden Plattenzwischenräume (5) strömungsverbunden sind.
  11. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,dass die mit den kühlmittelführenden Plattenzwischenräumen (5) strömungsverbundenen Kühlmittelkanäle durch wenigstens zum Teil in einer Gehäusewand (12, 13) der Ölwanne (2) integrierte Kühlmittelkanäle (16) gebildet sind.
  12. Kühlvorrichtung nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass die in das wenigstens eine Wärmetauscher-Lagerelement (30; 33) integrierten Kühlmittelkanäle (15) mit wenigstens einem Teil der in die Gehäusewand (12, 13) integrierten Kühlmittelkanäle (16) strömungsverbunden sind.
  13. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelkanäle (15, 16) durch eine Mehrzahl von miteinander kommunizierenden Bohrungen gebildet sind.
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