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DE102005007388A1 - System for cooling gearbox, especially load switching automatic gearbox with retarder, has heat exchanger that can be decoupled from cooling system to prevent gearbox oil heating if vehicle cooling system coolant hotter than gearbox oil - Google Patents

System for cooling gearbox, especially load switching automatic gearbox with retarder, has heat exchanger that can be decoupled from cooling system to prevent gearbox oil heating if vehicle cooling system coolant hotter than gearbox oil Download PDF

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DE102005007388A1
DE102005007388A1 DE200510007388 DE102005007388A DE102005007388A1 DE 102005007388 A1 DE102005007388 A1 DE 102005007388A1 DE 200510007388 DE200510007388 DE 200510007388 DE 102005007388 A DE102005007388 A DE 102005007388A DE 102005007388 A1 DE102005007388 A1 DE 102005007388A1
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heat exchanger
cooling
transmission
cooling system
gearbox
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ZF Friedrichshafen AG
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Abstract

The system has a main heat exchanger (1) in the form of an oil-water heat exchanger via which it can be connected to the vehicle's cooling system and an additional heat exchanger (2) . The main heat exchanger can be decoupled from the cooling system so that heating of the gearbox oil is prevented when the coolant in the vehicle cooling system is hotter than the gearbox oil. An independent claim is also included for a method of cooling a gearbox, especially a load switching automatic gearbox with a retarder.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Kühlung eines Getriebes, insbesondere eines einen Retarder aufweisenden Lastschaltautomatgetriebes, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des weiteren bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Kühlung eines Getriebes, welches das erfindungsgemäße Kühlsystem umfasst.The The present invention relates to a system for cooling a transmission, in particular a power-shift transmission having a retarder, according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a method of cooling a transmission comprising the cooling system according to the invention.

Aus dem Stand der Technik sind Kühlsysteme für einen Retarder aufweisende Lastschaltautomatgetriebe bekannt, welche über einen Öl-Wasser-Wärmetauscher an das Fahrzeugkühlsystem angebunden sind. Des weiteren sind Kühlsysteme bekannt, welche für den Retarder einen separaten Kühlkreislauf aufweisen.Out the prior art are cooling systems for one Retarder having powershift transmission known, which via an oil-water heat exchanger to the vehicle cooling system are connected. Furthermore, cooling systems are known, which for the retarder a separate cooling circuit exhibit.

Bei den heutigen Getrieben liegt – bedingt durch die Charakteristik des Wärmetauschers und die Kühlmittelparameter – die mittlere Getriebesumpftemperatur üblicherweise etwa 10 - 20 Grad über der mittleren Kühlmitteltemperatur. Bei einer zu erwartenden Anhebung der mittleren Kühlmitteltemperatur, um strengeren Abgasvorschriften zu genügen, wird ebenfalls die mittlere Getriebesumpftemperatur erhöht, was sich in nachteiliger Weise auf die Lebensdauer der Getriebe negativ auswirken wird.at today's transmissions lies - due to the characteristic of the heat exchanger and the coolant parameters - the middle Gear sump temperature usually about 10 - 20 degrees above the mean coolant temperature. With an expected increase in the average coolant temperature, to meet stricter emission requirements, is also the middle Gear sump temperature increased, which adversely affects the life of the transmission negative effect.

Aus diesem Grunde weisen viele Getriebe einen zusätzlichen, vom Fahrzeugkühlsystem getrennten Kühlkreislauf mit einem Wärmetauscher auf, der als Öl-Luft-Wärmetauscher oder als Öl-Wasser-Wärmetauscher ausgeführt ist, um die Getriebekühlung in allen Betriebszuständen zu gewährleisten.Out For this reason, many transmissions have an additional, from the vehicle cooling system separate cooling circuit with a heat exchanger on that as an oil-air heat exchanger or as an oil-water heat exchanger accomplished is to the transmission cooling in all operating states to ensure.

Aus der DE 44 94 721 T1 ist ein Kühlsystem für ein mit einem Retarder ausgestattetes Fahrzeug bekannt, bei dem ein Motorkühlkreis umfassend ei nen Motorkühler und ein Retarderkühlkreis umfassend einen Retarderkühler vorgesehen ist, wobei der Retarderkühlkreis aus einem zu dem Motorkühler parallelen Kühlkreis mit einer mit dem Retarderbetrieb verknüpften Kühlmittelpumpe besteht und einerseits mit dem Einlass und andererseits mit dem Auslass des Motorkühlers verbunden ist. Durch die Notwendigkeit der zusätzlichen Retarderpumpe werden die Herstellungskosten in nachteiliger Weise erhöht.From the DE 44 94 721 T1 a cooling system for a vehicle equipped with a retarder is known, in which an engine cooling circuit comprising egg NEN engine radiator and a retarder cooling circuit is provided comprising a retarder, wherein the retarder cooling circuit consists of a parallel to the engine radiator cooling circuit with a associated with the retarder coolant pump and on the one hand with the inlet and on the other hand connected to the outlet of the engine radiator. Due to the necessity of the additional retarder pump, the production costs are disadvantageously increased.

Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Systemen entsteht der Nachteil, dass auch bei geringem Wärmeanfall im Getriebe, was beispielsweise im Zugbetrieb bei geschlossener Wandlerkupplung der Fall sein kann, die Getriebesumpftemperatur nicht unterhalb der Kühlmitteltemperatur liegen kann. Dies bedeutet, dass bei einem zu kalten Getriebe das Getriebeöl durch das Kühlmittel im Wärmetauscher aufgeheizt wird.at the known from the prior art systems creates the disadvantage that even with low heat gain in the transmission, which for example in the train operation with closed Converter clutch may be the case, the transmission sump temperature not below the coolant temperature can lie. This means that if the gearbox is too cold, the transmission oil through the coolant in the heat exchanger is heated.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System zur Kühlung eines Getriebes, insbesondere eines einen Retarder aufweisenden Lastschaltautomatgetriebes anzugeben, bei dem bei geringem Wärmeanfall im Getriebe die Getriebesumpftemperatur unterhalb der Kühlmitteltemperatur liegen kann. Des weiteren soll durch das erfindungsgemäße System gewährleistet werden, das die mittlere Getriebesumpftemperatur auch bei steigenden mittleren Kühlmitteltemperaturen sinken bzw. nicht erhöht wird.Of the present invention has for its object to provide a system for cooling a transmission, in particular a load-shift transmission having a retarder specify, in the case of low heat accumulation in the transmission, the gear sump temperature below the coolant temperature can lie. Furthermore, should by the inventive system guaranteed The mean transmission sump temperature will also rise as well mean coolant temperatures decrease or not increased becomes.

Eine weitere der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist es, ein Verfahren zur Kühlung eines Getriebes anzugeben, welches das erfindungsgemäße Kühlsystem umfasst.A Another object of the invention is to provide a method for cooling specify a transmission which the cooling system according to the invention includes.

Diese Aufgabe wird für ein System zur Kühlung eines Getriebes durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Ein Verfahren zur Kühlung eines Getriebes, welches das erfindungsgemäße Kühlsystem umfasst, ist Gegen stand des Patentanspruchs 3. Weitere Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den entsprechenden Unteransprüchen hervor.These Task is for a system for cooling a transmission solved by the features of claim 1. One Method of cooling a transmission comprising the cooling system according to the invention, is subject matter of patent claim 3. Further refinements and advantages go from the corresponding subclaims.

Demnach wird ein System zur Kühlung eines Getriebes vorgeschlagen, welches über einen als Öl-Wasser-Wärmetauscher ausgebildeten Hauptwärmetauscher an das Fahrzeugkühlsystem anbindbar ist und einen zusätzlichen Wärmetauscher umfasst, der vorzugsweise als Öl-Luft-Wärmetauscher ausgeführt ist. Hierbei ist der Hauptwärmetauscher vom Kühlsystem abkoppelbar, derart, dass eine Aufheizung des Getriebeöls, für den Fall, dass das Kühlmittel des Fahrzeugkühlsystems wärmer als das Getriebeöl ist, verhindert wird.Therefore will be a system for cooling proposed a transmission, which as an oil-water heat exchanger trained main heat exchanger to the vehicle cooling system attachable and an additional heat exchangers comprises, which is preferably designed as an oil-air heat exchanger. Here, the main heat exchanger of the cooling system decoupled, such that a heating of the transmission oil, in the event that the coolant of the vehicle cooling system cozy as the transmission oil is prevented.

Gemäß der Erfindung wird in Betriebszuständen mit geringem Wärmeanfall der Ölstrom über den Hauptwärmetauscher unterbrochen, so dass die Kühlung nur über den Zusatzwärmetauscher erfolgt. Auf diese Weise wird die Aufheizung des Getriebeöls durch das wärmere Kühlmittel des Fahrzeugkühlsystems verhindert.According to the invention becomes in operating states with low heat gain the oil flow over the Main heat exchanger interrupted, so the cooling only over the additional heat exchanger he follows. In this way, the heating of the transmission oil through the warmer coolant of the vehicle cooling system prevented.

In Betriebszuständen mit hohem Wärmeanfall, beispielsweise im Zugbetrieb bei offener Wandlerkupplung oder im Retarderbetrieb für den Fall, dass das Getriebe einen Retarder aufweist, erfolgt die Kühlung des Getriebeöls über den Haupt- und den Zusatzwärmetauscher, um die erforderliche Wärmeabfuhr zu gewährleisten.In operating conditions with high heat accumulation, for example, in train operation with open converter clutch or in Retarder operation for the case that the transmission has a retarder, which takes place cooling of the transmission oil over the Main and auxiliary heat exchangers, to the required heat dissipation to ensure.

Durch die erfindungsgemäß Konzeption kann bei geringem Wärmeanfall die Getriebesumpftemperatur unterhalb der Kühlmitteltemperatur liegen. Des weiteren wird gewährleistet, dass die mittlere Getriebesumpftemperatur auch bei steigenden Kühlmitteltemperaturen sinken oder zumindest sich nicht erhöhen wird.Due to the design according to the invention, the transmission sump temperature can be below the coolant temperature with a low heat accumulation. Furthermore, it is ensured that the mean transmission sump temperature even with increasing Coolant temperatures decrease or at least will not increase.

Die Abkopplung des Hauptwärmetauschers vom Kühlsystem kann über die Ansteuerung eines Ventils durch die Getriebesteuerung erfolgen; in vorteilhafter Weise kann die Abkopplung des Hauptwärmetauschers in Abhängigkeit vom eingelegten Gang, der Drehzahl, dem Motormoment, der Getriebesumpftemperatur, der Kühlmitteltemperatur und/oder von weiteren Parametern durchgeführt werden.The Decoupling of the main heat exchanger from cooling system can over the control of a valve by the transmission control take place; Advantageously, the decoupling of the main heat exchanger dependent on the engaged gear, the engine speed, the engine torque, the transmission sump temperature, the coolant temperature and / or performed by other parameters become.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es stellen dar:The The invention will be explained in more detail below by way of example with reference to the attached figures. Put it represents:

1 eine schematische Darstellung der für die Erfindung relevanten Teile eines erfindungsgemäßem Kühlsystems, sowie den Ölstrom bei einem Betriebszustand mit hohem Wärmeanfall; 1 a schematic representation of the relevant parts of the invention for a cooling system according to the invention, as well as the oil flow in an operating state with a high heat accumulation;

2 eine schematische Darstellung der für die Erfindung relevanten Teile eines erfindungsgemäßem Kühlsystem, sowie den Ölstrom bei einem Betriebszustand mit Retarderbetrieb; und 2 a schematic representation of the relevant parts of the invention for a cooling system according to the invention, as well as the oil flow in an operating state with retarder operation; and

3 eine schematische Darstellung der für die Erfindung relevanten Teile eines erfindungsgemäßem Kühlsystem, sowie den Ölstrom bei einem Betriebszustand mit geringem Wärmeanfall. 3 a schematic representation of the relevant parts of the invention for a cooling system according to the invention, as well as the oil flow in an operating condition with low heat accumulation.

In den 1, 2 und 3 ist ein erfindungsgemäßes Kühlsystem dargestellt. Es umfasst einen Hauptwärmetauscher 1, der als Öl-Wasser-Wärmetauscher ausgebildet ist, über den das Kühlsystem an das Fahrzeugkühlsystem angebunden ist. Des weiteren ist ein zusätzlicher Wärmetauscher 2 vorgesehen, der als Öl-Luft-Wärmetauscher ausgebildet ist. Das gezeigte Kühlsystem ist auch zur Kühlung eines Retarders 4 und eines Wandlers 3 ausgelegt. Gemäß der Erfindung ist der Hauptwärmetauscher 1 vom Kühlsystem in Betriebs zuständen mit geringem Wärmeanfall abkoppelbar. Die Abkopplung kann, wie in den Figuren gezeigt, über die Ansteuerung eines Ventils 5 durch die Getriebesteuerung erfolgen. Die Steuerleitung ist in den 1, 2 und 3 mit dem Bezugszeichen 6 versehen. Die Abkopplung des Hauptwärmetauschers erfolgt in Abhängigkeit vom eingelegten Gang, der Drehzahl, dem Motormoment, der Getriebesumpftemperatur, der Kühlmitteltemperatur und/oder von weiteren Parametern, wie z.B. dem Retarderbetrieb, für den Fall, dass das Getriebe einen Retarder aufweist.In the 1 . 2 and 3 an inventive cooling system is shown. It includes a main heat exchanger 1 formed as an oil-water heat exchanger, via which the cooling system is connected to the vehicle cooling system. Furthermore, there is an additional heat exchanger 2 provided, which is designed as an oil-air heat exchanger. The cooling system shown is also for cooling a retarder 4 and a converter 3 designed. According to the invention, the main heat exchanger 1 From the cooling system in operating states with low heat loss decoupled. The decoupling can, as shown in the figures, via the control of a valve 5 done by the transmission control. The control line is in the 1 . 2 and 3 with the reference number 6 Mistake. The decoupling of the main heat exchanger takes place in dependence on the engaged gear, the rotational speed, the engine torque, the gear sump temperature, the coolant temperature and / or other parameters, such as the retarder, in the event that the transmission has a retarder.

Bei einem Betriebszustand mit hohem Wärmeanfall wird der Ölstrom durch beide Wärmetauscher 1, 2 geleitet, um auf diese Weise eine ausreichende Kühlung des Getriebes zu gewährleisten. Diese Situation wird in 1 wiedergegeben; durch die Pfeile wird der Ölstrom veranschaulicht.In an operating state with high heat accumulation, the oil flow through both heat exchangers 1 . 2 directed to ensure sufficient cooling of the transmission in this way. This situation will be in 1 reproduced; the arrows illustrate the flow of oil.

In 2 ist durch die Pfeile der Ölstrom dargestellt, der erfindungsgemäß eingestellt wird, wenn der Retarder 4 betrieben wird. Durch das Ventil 5 wird der Retarderkreislauf in den Kühlkreislauf integriert und das Öl wird durch beide Wärmetauscher 1, 2 geleitet. Für den Fall eines Betriebszustandes mit geringem Wärmeanfall, beispielsweise im Zugbetrieb bei geschlossener Wandlerkupplung, wird durch entsprechende Ansteuerung des Ventils 5 der Hauptwärmetauscher 1 vom Kühlsystem abgekoppelt, um eine unnötige Erwärmung des Getriebes zu vermeiden. Diese Situation ist Gegenstand der 3, wobei der Ölstrom durch die Pfeile dargestellt ist.In 2 is shown by the arrows of the oil flow, which is adjusted according to the invention when the retarder 4 is operated. Through the valve 5 the retarder circuit is integrated into the cooling circuit and the oil passes through both heat exchangers 1 . 2 directed. In the case of an operating state with low heat accumulation, for example in the train operation with closed converter clutch, by appropriate control of the valve 5 the main heat exchanger 1 disconnected from the cooling system to avoid unnecessary heating of the gearbox. This situation is the subject of 3 , where the flow of oil is shown by the arrows.

Selbstverständlich fällt auch jede konstruktive Ausbildung, insbesondere jede räumliche Anordnung der einzelnen Bauteile des erfindungsgemäßen Kühlsystems an sich sowie zueinander und soweit technisch sinnvoll, unter den Schutzumfang der vorliegenden Ansprüche, ohne die Funktion des Kühlsystems, wie sie in den Ansprüchen angegeben ist, zu beeinflussen, auch wenn diese Ausbildungen nicht explizit in den Figuren oder in der Beschreibung dargestellt sind.Of course, too any constructive training, especially any spatial Arrangement of the individual components of the cooling system according to the invention in itself and to each other and as far as technically reasonable, under the scope of protection the present claims, without the function of the cooling system, as stated in the claims is indicated to influence, even if these training is not are explicitly shown in the figures or in the description.

11
HauptwärmetauscherMain heat exchanger
22
zusätzlicher Wärmetauscheradditional heat exchangers
33
Wandlerconverter
44
Retarderretarder
55
VentilValve
66
Steuerleitungcontrol line

Claims (5)

System zur Kühlung eines Getriebes, insbesondere eines einen Retarder aufweisenden Lastschaltautomatgetriebes, dadurch gekennzeichnet, dass es einen als Öl-Wasser-Wärmetauscher ausgebildeten Hauptwärmetauscher (1) aufweist, über den es an das Fahrzeugkühlsystem anbindbar ist, und einen zusätzlichen Wärmetauscher (2) umfasst, wobei der Hauptwärmetauscher (1) vom Kühlsystem abkoppelbar ist, derart, dass eine Aufheizung des Getriebeöls, für den Fall, dass das Kühlmittel des Fahrzeugkühlsystems wärmer als das Getriebeöl ist, verhindert wird.System for cooling a transmission, in particular a load-shift transmission having a retarder, characterized in that it comprises a main heat exchanger designed as an oil-water heat exchanger (US Pat. 1 ), via which it can be connected to the vehicle cooling system, and an additional heat exchanger ( 2 ), the main heat exchanger ( 1 ) is decoupled from the cooling system, such that a heating of the transmission oil, in the event that the coolant of the vehicle cooling system is warmer than the transmission oil is prevented. System zur Kühlung eines Getriebes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Wärmetauscher (2) als Öl-Luft-Wärmetauscher ausgebildet ist.System for cooling a transmission according to claim 1, characterized in that the additional heat exchanger ( 2 ) is designed as an oil-air heat exchanger. Verfahren zur Kühlung eines Getriebes, welches ein Kühlsystem nach Anspruch 1 oder 2 umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass in Betriebszuständen mit geringem Wärmeanfall der Ölstrom über den Hauptwärmetauscher (1) unterbrochen wird bzw. der Hauptwärmetauscher vom Kühlsystem abgekoppelt wird, so dass die Kühlung nur über den Zusatzwärmetauscher erfolgt, derart, dass eine Aufheizung des Getriebeöls, für den Fall, dass das Kühlmittel des Fahrzeugkühlsystems wärmer als das Getriebeöl ist, verhindert wird, wobei in Betriebszuständen mit hohem Wärmeanfall die Kühlung des Getriebeöls über den Haupt- und den Zusatzwärmetauscher (1, 2) erfolgt, um die erforderliche Wärmeabfuhr zu gewährleisten.Method for cooling a transmission, wel Ches a cooling system according to claim 1 or 2, characterized in that in operating conditions with low heat accumulation of the oil flow through the main heat exchanger ( 1 is interrupted or the main heat exchanger is disconnected from the cooling system, so that the cooling takes place only via the additional heat exchanger, such that heating of the transmission oil, in the event that the coolant of the vehicle cooling system is warmer than the transmission oil is prevented, wherein Operating conditions with high heat accumulation, the cooling of the transmission oil through the main and the additional heat exchanger ( 1 . 2 ) to ensure the required heat dissipation. Verfahren zur Kühlung eines Getriebes nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkopplung des Hauptwärmetauschers (1) vom Kühlsystem über die Ansteuerung eines Ventils (5) durch die Getriebesteuerung erfolgt.Method for cooling a transmission according to claim 3, characterized in that the decoupling of the main heat exchanger ( 1 ) from the cooling system via the activation of a valve ( 5 ) by the transmission control. Verfahren zur Kühlung eines Getriebes nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkopplung des Hauptwärmetauschers (1) in Abhängigkeit vom eingelegten Gang, der Drehzahl, dem Motormoment, der Getriebesumpftemperatur, der Kühlmitteltemperatur und/oder von weiteren Parametern durchgeführt wird.Method for cooling a transmission according to claim 3 or 4, characterized in that the decoupling of the main heat exchanger ( 1 ) is performed depending on the engaged gear, the rotational speed, the engine torque, the transmission sump temperature, the coolant temperature and / or other parameters.
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