WO2012130411A1 - Kraftwagen mit einer brennkraftmaschine und einem getriebe - Google Patents

Kraftwagen mit einer brennkraftmaschine und einem getriebe Download PDF

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WO2012130411A1
WO2012130411A1 PCT/EP2012/001257 EP2012001257W WO2012130411A1 WO 2012130411 A1 WO2012130411 A1 WO 2012130411A1 EP 2012001257 W EP2012001257 W EP 2012001257W WO 2012130411 A1 WO2012130411 A1 WO 2012130411A1
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internal combustion
combustion engine
motor vehicle
transmission
decoupling element
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Andreas Kopp
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Audi Ag
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K17/00—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
    • B60K17/04—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of gearing
    • B60K17/06—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of gearing of change-speed gearing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B67/00—Engines characterised by the arrangement of auxiliary apparatus not being otherwise provided for, e.g. the apparatus having different functions; Driving auxiliary apparatus from engines, not otherwise provided for
    • F02B67/04—Engines characterised by the arrangement of auxiliary apparatus not being otherwise provided for, e.g. the apparatus having different functions; Driving auxiliary apparatus from engines, not otherwise provided for of mechanically-driven auxiliary apparatus
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B77/00—Component parts, details or accessories, not otherwise provided for
    • F02B77/11—Thermal or acoustic insulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2300/00—Special features for couplings or clutches
    • F16D2300/26—Cover or bell housings; Details or arrangements thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/02—Gearboxes; Mounting gearing therein
    • F16H57/025—Support of gearboxes, e.g. torque arms, or attachment to other devices

Definitions

  • the invention relates to a motor vehicle with an internal combustion engine and a transmission coupled thereto according to the preamble of patent claim 1.
  • the transmission is usually on the side of the transmission input shaft in the region of the so-called transmission bell with a. corresponding flange held on the crankcase of the motor vehicle by screwing or the like. Due to the large-area contact between the crankcase and gearbox a strong conductive heat transfer from the engine to the transmission, so that the resulting during operation of the engine heat is also radiated through the gearbox housing. As a result, when the internal combustion engine starts cold due to the high heat radiation, the environment heats up the internal combustion engine relatively slowly. Even when parking the motor vehicle with a warm internal combustion engine, the close thermal coupling to the transmission is significant, as this is a particularly rapid cooling of the engine.
  • the present invention is therefore based on the object to provide a motor vehicle according to the preamble of claim 1, the internal combustion engine emits as little heat to the environment.
  • a thermal decoupling element between an internal combustion engine and a transmission is provided in such a motor vehicle.
  • a decoupling element ensures a particularly low heat transfer from the internal combustion engine to the transmission.
  • the internal combustion engine can heat up particularly quickly to its operating temperature, so that such a car has a particularly low fuel consumption and thus a particularly low C0 2 emissions.
  • the thermal decoupling element contributes to the fact that the internal combustion engine cools down particularly slowly. Therefore, the residual heat of the internal combustion engine can be obtained after stopping in a particularly long period of time and provide for a subsequent restart for a particularly rapid reheating of the internal combustion engine. This also contributes to the reduction of fuel consumption and CO 2 emissions.
  • the thermal decoupling element is formed from a light metal foam, in particular from an aluminum foam.
  • a thermal decoupling element is particularly easy and inexpensive.
  • the trapped in the light metal foam cavities also ensure a high thermal insulation capability at the same time high temperature resistance.
  • such a decoupling element is also mechanically very good load capacity.
  • the thermal decoupling element is formed from a plastic.
  • the use of high-strength plastics with low thermal conductivity is particularly useful. Such plastics provide good thermal insulation and at the same time are able to withstand the mechanical stresses during operation of the motor vehicle well.
  • the thermal decoupling element has at least one air gap. By such an air gap ensures that a particularly small cross-sectional area of the decoupling element for conductive heat transfer between the engine and transmission is ready, so that such a trained thermal decoupling can develop a particularly good heat insulating effect.
  • the thermal decoupling element is arranged between an annular flange of a transmission bell of the transmission and a crankcase of the internal combustion engine.
  • an almost complete thermal decoupling of the transmission can be achieved by the internal combustion engine.
  • screw connections between the transmission and the internal combustion engine extend through the decoupling element.
  • a particularly good thermal insulation nor an additional insulation of these screw connections can be provided in the region of the thermal decoupling element.
  • the transmission 10 of a motor vehicle is held on a crankcase 12 of an internal combustion engine 14 of the motor vehicle. From the crankcase 12 extends the crankshaft, which is connected via a coupling with a transmission input shaft of the transmission 10. To fasten the transmission 10, a circumferential annular flange 18 arranged in the region of the bell housing 16 is used. The gear 10 is held on the wall 22 of the crankcase 12 by means of screws 20.
  • a thermal decoupling element 24 is provided between the annular flange 18 and the wall 22 of the crankcase 12. This may be a disk of a heat-insulating material, for example of an aluminum foam.
  • the internal combustion engine 14 After switching off the motor vehicle, the internal combustion engine 14 therefore remains warm longer, so that the residual heat in a particularly long period for rapid heating of the internal combustion engine 14 at a restart is available. Even with a restart from the completely cold state, the heat loss from the internal combustion engine 14 is limited by the thermal decoupling element 24, so that it heats up particularly quickly to the desired operating temperature.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftwagen mit einer Brennkraftmaschine (14) und einem mit dieser gekoppelten Getriebe (10), welches an der Brennkraftmaschine (14) gehalten ist, wobei zwischen der Brennkraftmaschine (14) und dem Getriebe (10) ein thermische Entkopplungselement (24) vorgesehen ist. Das Entkoppelungselement (24) dient als Barriere für den Wärmeübergang von der Brennkraftmaschine (14) auf das Getriebe (10), so dass die Brennkraftmaschine (14) beim Start aus dem kalten Zustand besonders schnell ihre optimale Betriebstemperatur erreicht. Ein solcher Kraftwagen weist daher einen besonders geringen Kraftstoffverbrauch und CO2-Ausstoß auf.

Description

Kraftwagen mit einer Brennkraftmaschine und einem Getriebe
BESCHREIBUNG: Die Erfindung betrifft einen Kraftwagen mit einer Brennkraftmaschine und einem mit dieser gekoppelten Getriebe nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Derartige Kraftwagen sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt. Das Getriebe ist üblicherweise auf Seite der Getriebeeingangswelle im Bereich der so genannten Getriebeglocke mit einem . entsprechenden Flansch am Kurbelgehäuse des Kraftwagens durch Verschraubungen oder dergleichen festgehalten. Durch den großflächigen Kontakt zwischen Kurbelgehäuse und Getriebe erfolgt ein starker konduktiver Wärmeübergang von der Brennkraftmaschine auf das Getriebe, so dass die im Betrieb der Brennkraftmaschine anfallende Wärme auch über das Getriebegehäuse mit abgestrahlt wird. Dies führt dazu, dass beim Kaltstart der Brennkraftmaschine auf Grund der hohen Wärmeabstrahlung die Umgebung sich die Brennkraftmaschine relativ langsam aufheizt. Auch beim Abstellen des Kraftwagens mit warmer Brennkraftmaschine ist die enge thermische Kopplung zum Getriebe bedeutsam, da hierdurch eine besonders schnelle Abkühlung der Brennkraftmaschine erfolgt.
Beim Starten des Kraftwagens ist es jedoch wünschenswert, die Brennkraft- maschine so schnell wie möglich auf eine hohe Betriebstemperatur zu bringen, da bei kalter Brennkraftmaschine der Kraftstoffverbrauch des Kraftwagens und damit dessen CO2-Ausstoß deutlich höher ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, einen Kraft- wagen nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 bereitzustellen, dessen Brennkraftmaschine möglichst wenig Wärme an die Umgebung abgibt.
Diese Aufgabe wird durch einen Kraftwagen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Erfindungsgemäß ist in einem solchen Kraftwagen ein thermisches Entkopplungselement zwischen einer Brennkraftmaschine und einem Getriebe vorgesehen. Durch ein derartiges Entkopplungselement wird ein besonders ge- ringer Wärmeübergang von der Brennkraftmaschine zum Getriebe hin sichergestellt. Beim Starten der Brennkraftmaschine aus dem kalten Zustand kann sich daher die Brennkraftmaschine besonders schnell auf ihre Betriebstemperatur aufheizen, so dass ein derartiger Kraftwagen einen besonders geringen Kraftstoffverbrauch und damit auch einen besonders geringeren C02-Ausstoß aufweist. Beim Abstellen des Kraftwagens mit warmer Brennkraftmaschine trägt das thermische Entkopplungselement dazu bei, dass sich die Brennkraftmaschine besonders langsam abkühlt. Daher kann die Restwärme der Brennkraftmaschine nach dem Abstellen in einem besonders langen Zeitraum erhalten werden und bei einem darauf folgenden Neustart für eine besonders schnelle Wiederaufheizung der Brennkraftmaschine sorgen. Auch dies trägt zur Senkung des Kraftstoffverbrauchs und C02- Ausstoßes bei.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das thermische Ent- kopplungselement aus einem Leichtmetallschaum, insbesondere aus einem Aluminiumschaum ausgebildet. Ein derartiges thermisches Entkopplungselement ist besonders leicht und kostengünstig. Die im Leichtmetallschaum eingeschlossenen Hohlräume stellen zudem eine hohe Wärmeisolationsfähigkeit bei gleichzeitig hoher Temperaturbeständigkeit sicher. Ferner ist ein derartiges Entkoppelungselement auch mechanisch besonders gut belastbar.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das thermische Entkopplungselement aus einem Kunststoff ausgebildet. Hierfür ist insbesondere die Verwendung hochfester Kunststoffe mit geringer Wärmeleitfähigkeit zweckmäßig. Solche Kunststoffe bieten eine gute Wärmeisolierung und sind gleichzeitig in der Lage, den mechanischen Belastungen im Betrieb des Kraftwagens gut standzuhalten. Vorzugsweise weist das thermische Entkopplungselement zumindest einen Luftspalt auf. Durch einen derartigen Luftspalt wird sichergestellt, dass eine besonders geringe Querschnittsfläche des Entkopplungselementes zum konduktiven Wärmeübergang zwischen Brennkraftmaschine und Getriebe bereitsteht, so dass ein derart ausgebildetes thermisches Entkopplungselement eine besonders gute wärmeisolierende Wirkung entfalten kann.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das thermische Ent- kopplungselement zwischen einem Ringflansch einer Getriebeglocke des Getriebes und einem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine angeordnet. Hierdurch kann eine nahezu vollständige thermische Entkoppelung des Getriebes von der Brennkraftmaschine erreicht werden. Üblicherweise vorhandene Schraubverbindungen zwischen Getriebe und Brennkraftmaschine er- strecken sich hierbei durch das Entkopplungselement hindurch. Gegebenenfalls kann eine besonders gute Wärmedämmung noch eine zusätzliche Isolierung dieser Schraubverbindungen im Bereich des thermischen Entkopplungselements vorgesehen werden. Im Folgenden wird die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand der Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt hierbei eine schematische Darstellung von Brennkraftmaschine und Getriebe eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kraftwagens. Das Getriebe 10 eines Kraftwagens ist an einem Kurbelgehäuse 12 einer Brennkraftmaschine 14 des Kraftwagens gehalten. Aus dem Kurbelgehäuse 12 erstreckt sich die Kurbelwelle, die über eine Kupplung mit einer Getriebeeingangswelle des Getriebes 10 verbunden ist. Zur Befestigung des Getriebes 10 dient ein im Bereich der Getriebeglocke 16 angeordneter umlaufen- der Ringflansch 18. Mittels Schrauben 20 wird das Getriebe 10 an der Wandung 22 des Kurbelgehäuses 12 gehalten.
Durch den großflächigen Kontakt zwischen Kurbelgehäuse 12 und Getriebe 10 findet bei üblichen Kraftwagen ein starker Wärmeübergang von der Brennkraftmaschine 14 auf das Getriebe 0 statt. Über die große Oberfläche des Getriebes 10 wird daher eine große Wärmemenge aus der Brennkraftmaschine abgeleitet und an die Umgebung abgestrahlt. Dies führt zu einer sehr schnellen Abkühlung der Brennkraftmaschine 14 im Stillstand, sowie zu einer langsamen Erwärmung der Brennkraftmaschine 14 beim Start aus dem kalten Zustand.
Beim Betrieb der Brennkraftmaschine 14 unterhalb einer optimalen Betriebstemperatur weist die Brennkraftmaschine 14 einen besonders hohen Kraftstoffverbrauch und damit einen besonders hohen CO2-Ausstoß auf. Durch den starken Wärmeübergang zwischen Brennkraftmaschine 14 und Getriebe 10 verschlechtern sich daher die Verbrauchs- und Emissionswerte des Kraftwagens. Um den Wärmeübergang zwischen der Brennkraftmaschine 14 und dem Getriebe 10 zu behindern, ist zwischen dem Ringflansch 18 und der Wandung 22 des Kurbelgehäuses 12 ein thermisches Entkopplungselement 24 vorgesehen. Hierbei kann es sich um eine Scheibe aus einem wärmedämmenden Material, beispielsweise aus einem Aluminiumschaum handeln. Durch das thermische Entkopplungselement 24 wird der direkte konduktive Wärmeübergang vom Kurbelgehäuse 12 auf das Getriebe 10 verglichen zum direkten Kontakt zwischen Kurbelgehäuse 12 und Getriebe 10 deutlich reduziert. Nach Abstellen des Kraftwagens bleibt die Brennkraftmaschine 14 daher länger warm, so dass die Restwärme in einem besonders langen Zeitraum zur schnellen Aufheizung der Brennkraftmaschine 14 bei einem Neustart zur Verfügung steht. Auch bei einem Neustart aus dem vollständig kalten Zustand wird durch das thermische Entkopplungselement 24 der Wärmeveriust aus der Brennkraftmaschine 14 begrenzt, so dass sich diese besonders schnell auf die gewünschte Betriebstemperatur aufheizt.
Insgesamt ergibt sich somit ein Kraftwagen, der einen besonders niedrigen Kraftstoffverbrauch und einen besonders niedrigen C02-Ausstoß aufweist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:
Kraftwagen mit einer Brennkraftmaschine (14) und einem mit dieser gekoppelten Getriebe (10), welches an der Brennkraftmaschine (14) gehalten ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen der Brennkraftmaschine (14) und dem Getriebe (10) ein thermisches Entkopplungselement (24) vorgesehen ist.
Kraftwagen nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das thermische Entkopplungselement (24) aus einem Leichtmetallschaum, insbesondere einem Aluminiumschaum, ausgebildet ist.
Kraftwagen nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das thermische Entkoppelungselement (24) aus einem Kunststoff ausgebildet ist.
Kraftwagen nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das thermische Entkopplungselement (24) zumindest einen Luftspalt aufweist.
Kraftwagen nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
das thermische Entkopplungselement (24) zwischen einem Ringflansch (18) einer Getriebeglocke (16) des Getriebes (10) und einem Kurbelgehäuse (12) der Brennkraftmaschine (14) angeordnet ist.
PCT/EP2012/001257 2011-03-25 2012-03-22 Kraftwagen mit einer brennkraftmaschine und einem getriebe WO2012130411A1 (de)

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