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Dokumentenidentifikation DE3418386C2 07.07.1988
Titel Kühlsystem für das Schmieröl der Antriebseinrichtung eines Kraftfahrzeugs
Anmelder Toyota Jidosha K.K., Toyota, Aichi, JP
Erfinder Nakagawa, Takayoshi;
Hasegawa, Tadao, Toyota, Aichi, JP
Vertreter Tiedtke, H., Dipl.-Ing.; Bühling, G., Dipl.-Chem.; Kinne, R., Dipl.-Ing.; Grupe, P., Dipl.-Ing.; Pellmann, H., Dipl.-Ing.; Grams, K., Dipl.-Ing.; Struif, B., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat., Pat.-Anwälte, 8000 München
DE-Anmeldedatum 17.05.1984
DE-Aktenzeichen 3418386
Offenlegungstag 02.05.1985
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 07.07.1988
Veröffentlichungstag im Patentblatt 07.07.1988
IPC-Hauptklasse F01P 11/08
Zusammenfassung Es wird ein mit einem Heckmotor oder einem Mittelmotor ausgestattetes Kraftfahrzeug beschrieben, bei dem der flüssigkeitsgekühlte Motor zumindest teilweise hinter dem Fahrgastabteil und ein Kühler zum Kühlen des Kühlmittels des Motors vor dem Fahrgastabteil angeordnet ist. Das Fahrzeug ist mit Einrichtungen versehen, die das Kühlmittel zwischen der Kühlmittelummantelung des Motors und dem Kühler in beiden Richtungen leiten. Ein Kühlsystem für das Motoröl umfaßt einen Wärmetauscher, der mit einem Kühlmittelkanal und einem Ölkanal versehen ist, zwischen denen ein Wärmeaustausch stattfinden und durch die Kühlmittel und Motoröl geleitet werden kann. Der Kühlmittelkanal des Wärmetauschers stellt einen Teil der Kühlmittelleitungseinrichtungen dar, ohne hierbei den Strömungswiderstand der Kühlmittelleitungen wesentlich zu erhöhen. Wahlweise können der Kühlmittelkanal und der Ölkanal des Wärmetauschers durch eine Vielzahl von koaxial angeordneten Zylindern ausgebildet sein, bei denen das Kühlmittel und das Öl in Axialrichtung durch die entsprechenden zylindrischen Kanäle strömt, welche über eine zylindrische wärmeleitende Trennwand in gegenseitige wärmetauschende Beziehung gebracht sind.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühlsystem mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Kraftfahrzeuge mit Heckmotoren und Mittelmotoren sind in letzter Zeit relativ populär geworden. Bei diesen Kraftfahrzeugen treten gewisse Probleme in bezug auf das Erreichen einer angemessenen Kühlung des Schmieröles der Brennkraftmaschine auf, da die durch die Vorwärtsbewegung des Fahrzeuges verursachte Luftströmung keine ausreichende Kühlwirkung für die Brennkraftmaschine entfaltet. Dies trifft insbesondere für die unteren Teile der Brennkraftmaschine zu, wo die Ölwanne angeordnet ist. Es besteht daher eine gewisse Gefahr, daß die Öltemperatur bis auf einen unerwünschten hohen Wert ansteigt, bei dem das Schmiervermögen des Öles verloren gehen bzw. der Schmierfilm des Öles abreißen kann.

Um den Temperaturanstieg des Schmieröles der Brennkraftmaschine bei einem mit einem Heckmotor oder einem Mittelmotor ausgestatteten Fahrzeug zu begrenzen, kann eine allseits bekannte Ölkühlvorrichtung in der Form eines Wärmetauschers oder eines Ölkühlers Verwendung finden. Bei Kraftfahrzeugen mit Heckmotor oder Mittelmotor ist jedoch der Einsatz eines luftgekühlten Wärmetauschers nicht besonders günstig, da keine starke Luftströmung zur Verfügung steht, es sei denn, ein derartiger luftgekühlter Wärmetauscher würde am vorderen Endabschnitt des Fahrzeuges vorgesehen werden. Dies hätte jedoch den Nachteil, daß die Ölkanäle sehr lang ausgebildet werden müßten, um bei einer Montage eines luftgekühlten Wärmetauschers am Vorderende des Fahrzeuges den Aufprall einer geeigneten Luftströmung zu erzielen. Es ist daher bei einem solchen Fahrzeug wünschenswert, für das Schmieröl einen kühlmittelgekühlten Wärmetauscher vorzusehen, wenn es sich bei der Brennkraftmaschine um einen kühlmittelgekühlten Typ handelt.

Bei der Ausführung des Umwälzsystems für das Kühlmittel von derartigen mit einem Heckmotor oder einem Mittelmotor versehenen Fahrzeugen treten jedoch ebenfalls Probleme in bezug auf das Minimalhalten des Strömungswiderstandes auf, da das Kühlmittelkanalsystem, das das erhitzte Kühlmittel von der Brennkraftmaschine zum Kühler führt und das gekühlte Kühlmittel vom Kühler zur Brennkraftmaschine zurückführt, relativ lang ausgebildet sein muß, da sich der Kühler nahezu am vorderen Ende des Fahrzeuges befinden muß, um eine gute Luftströmung zu erhalten. Diese Probleme können beseitigt werden; der Einbau eines herkömmlich ausgebildeten kühlmittelgekühlten Wärmetauschers für das Öl bei einer derartigen Konstruktion führt jedoch zu zusätzlichen Problemen im Hinblick auf ein Ansteigen des Strömungswiderstandes im Kühlmittelkanalsystem.

Aus der DE-OS 23 37 476 ist ein Kühlsystem mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 bekannt. Bei diesem bekannten Kühlsystem ist der Schmierölkühler, der vom Kühlmittel der Brennkraftmaschine umströmt ist, in der Kühlerrücklaufleitung angeordnet. Der Kühler selbst ist kastenförmig ausgebildet, wobei das Kühlmittel eine Rohrschlange umströmt, die vom Schmieröl durchflossen wird.

Aus der US-PS 41 67 969 ist ein Kühlsystem bekannt, bei dem die Ölleitung durch die Kühlmittelleitung geführt ist. Hierbei ist die Ölleitung innerhalb der Kühlmittelleitung schlangenförmig angeordnet und weist Umlenkstellen auf.

Ein weiteres Kühlsystem ist aus der DE-PS 8 64 477 bekannt. Bei diesem bekannten Kühlsystem erfolgt eine Aufteilung in zwei Kühlmittelkanäle, zwischen denen ein Ölkanal angeordnet ist. Die Schmiermittelhauptleitung ist dabei mit einem Mantel umgeben, der von Kühlflüssigkeit durchflossen wird. Die Anströmung der Kühlflüssigkeit zum Mantel erfolgt vertikal zur Mantellängsachse.

Die Veröffentlichung Jp-Abstract 5 61 21 817 zeigt die Anordnung und Ausbildung eines Ölkühlers als Teil von Einrichtungen zum Leiten des Kühlmittels einer Brennkraftmaschine. Hierbei ist der Ölkühler als allseitig vom Kühlmittel umströmter Ring ausgebildet, so daß sich ein äußerer und innerer Kühlmittelkanal an den einander gegenüberliegenden Enden vereinigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kühlsystem der angegebenen Art zu schaffen, das bei einem besonders einfachen Aufbau und Geringhaltung von Druckverlusten im Kühlmittelkreis der Brennkraftmaschine gleichzeitig eine wirkungsvolle Kühlung des Getriebeöls des Kraftfahrzeuges sicherstellt.

Diese Aufgabe wird bei einem Kühlsystem der angegebenen Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Durch diese Ausführungsform ist es möglich, durch den Kühlmittelstrom der Brennkraftmaschine das Schmieröl der Brennkraftmaschine und das Getriebeöl in wirksamer Weise zu kühlen. Auf diese Weise müssen die Leiteinrichtungen für den Kühlmittelstrom nicht in besonderem Maße verlängert werden. Es reicht vielmehr eine Länge, die ohnehin zum Einbau des Kühlers für das Schmieröl in das Fahrzeug erforderlich ist, so daß auf diese Weise vermieden wird, daß der Strömungswiderstand der Kühlmittelleitungen zwischen der Brennkraftmaschine und dem Kühler unangemessen hoch wird, und das Auftreten von Problemen in bezug auf die Umwälzung des Kühlmittels der Brennkraftmaschine verhindert wird. Ferner besitzt das System einen besonders unkomplizierten Aufbau, ein geringes Gewicht und eine geringe Anzahl von Teilen.

Die von dem Kühlmittel, das im Schmierölkühler das Öl gekühlt hat, aufgenommene Wärmeenergie wird danach im Kühler des Fahrzeuges vernichtet und nicht zur Brennkraftmaschine zurückgeführt. Dadurch wird sichergestellt, daß die Temperatur des durch die Kühlmittelummantelung der Brennkraftmaschine fließenden Kühlmittels auf einem geeigneten Niveau gehalten wird.

Die Strömung des Kühlmittels durch die Ölkühler ist zu der Strömungsrichtung des Öles durch diese entgegengesetzt. Hierdurch wird der Wirkungsgrad des Wärmeaustausches zwischen dem Kühlmittel und dem Schmieröl bzw. Getriebeöl auf ein Maximum gebracht.

Durch die Gestaltung beider Ölkühler in der Form koaxialer, ineinandergesteckter Zylinder kann ein langer Wärmetauscherabschnitt zwischen Kühlmittel und Öl mit einem minimalen Anstieg des Strömungswiderstandes sowohl des Kühlmittels als auch des Öles erreicht werden.

Der Getriebeölkühler bildet einen Teil eines Teiles der Leiteinrichtungen für den Kühlmittelstrom, die das Kühlmittel von dem Kühler in Richtung auf die Kühlmittelummantelung der Brennkraftmaschine führen. Hierdurch werden keine Probleme in bezug auf ein Erhitzen des in die Kühlmittelummantelung der Brennkraftmaschine strömenden Kühlmittels hervorgerufen, da üblicherweise die zu vernichtende Wärmemenge des Getriebeöles relativ gering ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise nur angedeutet gezeigte schematische perspektivische Ansicht der Karosserie eines Kraftfahrzeuges mit einem Motor und einer Getriebeeinheit sowie mit verschiedenen anderen Teilen, wobei dieses Kraftfahrzeug ein Ölkühlsystem aufweist;

Fig. 2 einen schematischen Schnitt durch den Motor und die Transaxle-Einheit sowie durch verschiedene Teile des zugehörigen Kühlsystems;

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Ölkühler, der in das Ölkühlsystem eingebaut ist;

Fig. 4 einen Querschnitt durch diesen Ölkühler in einer Ebene senkrecht zur Mittelachse desselben in Richtung der Pfeile IV-IV in Fig. 3; und

Fig. 5 einen Längsschnitt durch den Ölkühler in einer die Mittelachse desselben enthaltenden Ebene in Richtung der Pfeile V-V in Fig. 4.

In Fig. 1 ist die Karosserie eines Kraftfahrzeuges zum Teil strichpunktiert dargestellt, und das Fahrgastabteil ist mit C bezeichnet. Bei diesem Kraftfahrzeug handelt es sich um den vorstehend beschriebenen Typ, bei dem der Motor und die Getriebeeinheit im hinteren Teil der Karosserie hinter dem Fahrgastabteil C angeordnet sind und sich die Mittelachse des Motors und der Getriebeeinheit quer zur Längsachse des Fahrzeuges erstreckt. Der Kühler des Fahrzeuges ist im Vorderteil der Karosserie vor dem Fahrgastabteil C montiert.

Das Kraftfahrzeug umfaßt einen flüssigkeitsgekühlten Motor 1 und eine Transaxle-Einheit 2, die am Motor 1 befestigt ist und eine bekannte automatische Getriebeeinheit sowie ein Differential umfaßt. Der Motor 1 und die Transaxle-Einheit 2 sind in Querrichtung der Fahrzeugkarosserie hinter dem Fahrgastabteil C angeordnet (der Vorderteil des Fahrzeuges befindet sich in Fig. 1 links). Die Transaxle-Einheit steht naturgemäß über nicht gezeigte Antriebswellen mit den ebenfalls nicht gezeigten Hinterrädern des Fahrzeuges in Antriebsverbindung.

Fig. 2 zeigt einen schematischen Schnitt durch den flüssigkeitsgekühlten Motor 1 und die Transaxle- Einheit 2 und durch verschiedene Teile des Kühlsystems für den Motor. Der Motor 1 besitzt eine Kühlmittelummantelung 3, die im Zylinderblock und Zylinderkopf des Motors ausgebildet ist und die Zylinder sowie Zylinderkammern (nicht besonders gezeigt) umgibt. Während des Betriebes des Fahrzeuges ist die Kühlmittelummantelung 3 mit einem Kühlmittel, beispielsweise Wasser und einem Frostschutzgemisch, das die in den Zylindern und Zylinderkammern durch den Betrieb des Motors 1 erzeugte Wärmeenergie bekannterweise absorbiert, gefüllt. Diese Kühlmittelummantelung 3 besitzt einen Kühlmittelauslaß 3a und einen Kühlmitteleinlaß sowie eine Kühlmittelpumpe 25 einer bekannten Bauart, die einen Kühlmitteleinlaß und einen Kühlmittelauslaß aufweist, der unmittelbar mit dem Kühlmitteleinlaß der Kühlmittelummantelung 3 in Verbindung steht. Die Pumpe 25 wird durch den Motor 1 angetrieben und pumpt Kühlmittel aus ihrem Kühlmitteleinlaß in die Kühlmittelummantelung 3. Nachdem das Kühlmittel in der Kühlmittelummantelung 3 erhitzt worden ist, verläßt es den Kühlmittelauslaß 3a der Ummantelung, wie durch die Pfeile in der Figur schematisch angedeutet. Der Kühlmitteleinlaß der Kühlmittelpumpe 25 steht mit dem Kühlmittelauslaß eines bekannten temperaturempfindlichen Ventils 24 in Verbindung, das ebenfalls einen Kühlmitteleinlaß 3b besitzt. Dieses temperaturempfindliche Ventil (Thermostat) 24 ist so angeordnet, daß es öffnet, d. h. seinen Kühlmitteleinlaß 3b mit seinem Kühlmittelauslaß in Verbindung bringt, wenn die Temperatur des Kühlmittels größer ist als ein bestimmter vorgegebener Temperaturgrenzwert, und daß es schließt, d. h. die Verbindung zwischen seinem Kühlmitteleinlaß 3b und seinem Kühlmittelauslaß unterbricht, wenn die Temperatur des Kühlmittels unter dem vorgegebenen Grenzwert liegt. Der Motor 1 besitzt ferner einen Bypass-Kanal (nicht besonders gezeigt) einer reduzierten Größe, der den Kühlmitteleinlaß 3b des temperaturempfindlichen Ventils 24 direkt mit dem Kühlmitteleinlaß der Kühlmittelpumpe 25 in Verbindung bringt.

Im vorderen Endabschnitt des Fahrzeuges vor dem Fahrgastabteil C ist ein Kühler 12 montiert, der bei dieser speziellen Ausführungsform der Erfindung als Querstromkühler mit zwei Seitentanks 13 und 15 und einer Vielzahl von im wesentlichen horizontalen Rohren 16 ausgebildet ist, die die Seitentanks 13 und 15 miteinander verbinden. Der Kühler 12 ist so montiert, daß diese horizontalen Rohre 16 in Querrichtung zur Längsachse des Fahrzeuges verlaufen. Eine Vielzahl von Kühlrippen 17 ist zwischen den Rohren 16 angeordnet und sorgt für eine gute Kühlung. Der Kühler 12 ist in Vertikalrichtung montiert, so daß die durch die Bewegung des Fahrzeuges hervorgerufene Luftströmung auf die Vorderseite des Kühlers trifft und zwischen die Rohre 16 und die Rippen 17 eindringt. Der Einlaßseitentank 13 ist an seinem oberen Abschnitt mit einem Kühlmitteleinlaß 14 versehen, während der Auslaßseitentank 15 an seinem unteren Abschnitt einen Kühlmittelauslaß 18 aufweist.

Der Kühlmittelauslaß 3a der Kühlmittelummantelung 3 des Motors 1 ist an den Kühlmitteleinlaß 14 des zweiten Tanks 13 des Kühlers 12 über eine Kühlervorlaufleitung A angeschlossen, und der Kühlmitteleinlaß 3b des temperaturempfindlichen Ventils 24 ist an den Kühlmittelauslaß 18 des anderen Seitentanks 15 des Kühlers 12 über eine Kühlerrücklaufleitung B angeschlossen. Diese Leitungen A und B verlaufen unter dem Fahrgastabteil C des Fahrzeuges in einem geschützten Tunnel, der am Fahrzeugboden ausgebildet und in der Figur nur schematisch dargestellt ist.

Was die Details dieser Leitungen A und B, die in Fig. 1 im einzelnen, jedoch in Fig. 2 nicht vollständig gezeigt sind, anbetrifft, so umfaßt die Kühlervorlaufleitung A in Richtung des Kühlmittelstromes einen ersten Gummischlauch 4, dessen aufstromseitiges Ende an den Kühlmittelauslaß 3a der Kühlmittelummantelung 3 angeschlossen ist, ein Kühlmittelzuführelement 6, dessen aufstromseitiges Ende an das abstromseitige Ende des ersten Gummischlauches 4 angeschlossen ist und das einen Einlaß 5 zur Zugabe des Kühlmittels, falls dies erforderlich ist, umfaßt, einen zweiten Gummischlauch 7, dessen aufstromseitiges Ende an das abstromseitige Ende des Kühlmittelzuführelementes 5 angeschlossen ist, einen Schmierölkühler 8 zum Kühlen des Schmieröles des Motors 1, der nachfolgend erläutert wird und dessen aufstromseitiges Kühlmitteleinlaßende an das abstromseitige Ende des zweiten Gummischlauches 7 angeschlossen ist, einen dritten Gummischlauch 9, dessen aufstromseitiges Ende an das abstromseitige Kühlmittelauslaßende des Schmierölkühlers 8 angeschlossen ist, ein erstes langes Metallrohr 10, dessen aufstromseitiges Ende an das abstromseitige Ende des dritten Gummischlauches 9 angeschlossen ist und das sich durch den vorstehend erwähnten Tunnel am Boden des Fahrgastabteiles C des Fahrzeuges erstreckt, und einen vierten Gummischlauch 11, dessen aufstromseitiges Ende an das abstromseitige Ende des ersten langen Metallrohres 10 und dessen abstromseitiges Ende an den Kühlmitteleinlaß 14 des Seitentanks 13 des Kühlers 12 angeschlossen ist. Die Kühlerrücklaufleitung B umfaßt ebenfalls in Richtung des Kühlmittelstromes einen fünften Gummischlauch 19, dessen aufstromseitiges Ende an den Kühlmittelauslaß 18 des Seitentanks 15 des Kühlers 12 angeschlossen ist, ein zweites langes Metallrohr, dessen aufstromseitiges Ende an das abstromseitige Ende des fünften Gummischlauches 19 angeschlossen ist und das sich parallel zu dem ersten langen Metallrohr 10 und entlang dessen Seite ebenfalls durch den vorstehend erwähnten Schutztunnel am Boden des Fahrgastabteils C des Fahrzeuges erstreckt, einen sechsten Gummischlauch 21, dessen aufstromseitiges Ende an das abstromseitige Ende des zweiten langen Metallrohres 20 angeschlossen ist, einen Getriebeölkühler 22 zum Kühlen des Betriebsmittels dieser Transaxle- Vorrichtung 2, der nachfolgend im einzelnen erläutert wird und dessen aufstromseitiges Kühlmitteleinlaßende an das abstromseitige Ende des sechsten Gummischlauches 21 angeschlossen ist, und einen siebenten Gummischlauch 23, dessen aufstromseitiges Ende an das abstromseitige Kühlmittelauslaßende des Getriebeölkühlers 22 und dessen abstromseitiges Ende an den Kühlmitteleinlaß 3b des temperaturempfindlichen Ventils 24 angeschlossen ist. Somit ist der Schmierölkühler 8 direkt in der Strömungsbahn des Kühlmittels von dem flüssigkeitsgekühlten Motor 1 am Heck des Kraftfahrzeuges bis zum Kühler 12 am Vorderteil des Fahrzeuges vorgesehen, wobei keine speziellen Hilfsleitungen für die Leitung des Kühlmittels zum Schmierölkühler 8 erforderlich sind. Ferner ist der Getriebeölkühler 22 in ähnlicher Weise direkt in der Strömungsbahn des Kühlmittels vom Kühler 12 am Vorderteil des Fahrzeuges zum flüssigkeitsgekühlten Motor 1 am Heck des Fahrzeuges vorgesehen, wobei keine speziellen Hilfsleitungen für die Leitung des Kühlmittels zum Getriebeölkühler 22 erforderlich sind.

Der Motor 1 umfaßt eine Ölwanne 26, die als Speicher für das vom Motor benötigte Schmieröl dient. Das Öl wird von der Wanne über ein Filter 27 durch eine Ölpumpe 28 angesaugt und in üblicher Weise unter Druck einer Ölleitung 30 zugeführt, die zu einem ersten Entlastungsventil 31 führt, bei dem es sich um ein herkömmlich ausgebildetes Federventil handeln kann. Nachdem das unter Druck stehende Öl das erste Entlastungsventil 31 passiert hat, wird es über eine andere Ölleitung 32 verschiedenen Teilen des Motors 1 zugeführt, die geschmiert und gekühlt werden müssen, beispielsweise den Ventilantriebsmechanismen und Kurbelwellenlagern etc., welche in den Figuren nicht dargestellt, jedoch durch einen Pfeil angedeutet sind. Von diesen geschmierten und gekühlten Mechanismen wird das verbrauchte Öl über eine Ölleitung 33 zurückgeführt und in die Ölwanne 26 abgegeben. Wenn der Öldruck am ersten Entlastungsventil 31 über einen bestimmten ersten vorgegebenen Druck ansteigt, wird eine ausreichende Menge an Öl durch dieses erste Entlastungsventil 31 einer Entlastungsölleitung 34 zugeführt, um den Öldruck auf den ersten vorgegebenen Druck abzusenken. Diese Entlastungsölleitung 34 führt die entsprechende Ölmenge in den Ölkanal des Schmierölkühlers 8, so daß das Öl dort gekühlt wird, da ein Teil seiner Wärmeenergie auf das Kühlmittel überführt wird, das durch den Kühlmittelkanal des Schmierölkühlers 8 strömt, bevor das Öl über eine Abzugsleitung 51 wieder zu der Ölwanne 26 zurückgeführt wird.

Bei der dargestellten Konstruktion sorgt die Ölpumpe 28 zusätzlich für ein zweites Entlastungsventil 36, das so voreingestellt ist, daß es bei einem zweiten vorgegebenen Druck öffnet, der beträchtlich höher ist als der vorgegebene erste Druck des ersten Entlastungsventils 31, so daß Öl zur Ölwanne 26 über eine Leitung 35 abströmen kann. Der Grund für die Anordnung dieses zweiten Entlastungsventils ist der folgende. Wenn der Druck des von der Ölpumpe 28 abgegebenen Öls über den ersten vorgegebenen Druck ansteigt, ermöglicht das erste Entlastungsventil 31, wie vorstehend erläutert, daß eine gewisse Ölmenge zur Ölleitung 34 abströmen kann, um den Öldruck am ersten Entlastungsventil 31 derart zu begrenzen, daß dieser im wesentlichen dem ersten vorgegebenen Öldruck entspricht. Dies funktioniert jedoch nur dann, wie die Ölleitung 34 diese Ölmenge aufnehmen kann. Wie aus der nachfolgenden Beschreibung hervorgeht, besitzt jedoch der Schmierölkühler 8 einen in keiner Weise vernachlässigbaren Strömungswiderstand. Wenn daher die abgeführte Ölmenge zu groß wird, wenn beispielsweise die Drehzahl des Motors 1 zu hoch wird, besteht die Gefahr, daß diese Ölmenge durch den zur Verfügung stehenden Druck nicht mehr durch den ersten Wärmetauscher 8 gedrückt werden kann. In einem solchen Fall steigt der Ausgangsdruck in der Ölleitung 32 des zum Schmieren und Kühlen der Teile des Motors 1 zugeführten Öles in unerwünschter Weise an. Diesem Druckanstieg in der Ölleitung 32 wird jedoch in wirksamer Weise durch die Anordnung des zweiten Entlastungsventils 36 entgegengewirkt, das es nicht zuläßt, daß der Druck größer wird als der zweite vorgegebene Druck. Die vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten in bezug auf das erste Entlastungsventil treffen auf das zweite Entlastungsventil 36 nicht zu, da die Ölbahn (einschließlich der Leitung 35) von diesem zweiten Entlastungsventil 36 keinen besonders hohen Strömungswiderstand besitzt.

In ähnlicher Weise umfaßt die Transaxle-Vorrichtung 2 eine Ölwanne 52, die als Speicher für Öl oder ein Betriebsmittel (das hiernach immer als Öl bezeichnet wird, da es dessen Eigenschaften aufweist) dient, das von der Transaxle-Vorrichtung 2 benötigt wird. Das Öl wird von der Ölwanne über ein Filter 54 von einer Ölpumpe 53 angesaugt und in üblicher Weise unter Druck einer Ölleitung 55 zugeführt, die zu einem Entlastungsventil (oder Leitungsdrucksteuerventil) 56 führt, bei dem es sich wiederum um ein herkömmlich ausgebildetes Federventil handeln kann. Nachdem das unter Druck stehende Öl das Entlastungsventil 56 passiert hat, wird es über eine andere Ölleitung verschiedenen Teilen der Transaxle-Vorrichtung 2 zugeführt, die mit Öl versorgt werden sollen, beispielsweise einem Drehmomentwandler, Zahnradsystemen und einer Drucksteuervorrichtung für ein Hydraulikmittel etc., die in den Figuren nicht dargestellt, jedoch durch einen Pfeil schematisch angedeutet sind. Von diesen Mechanismen wird das verbrauchte Öl über eine Ölleitung zurückgeführt und wieder in die Ölwanne 52 abgegeben. Wenn der Öldruck am Entlastungsventil 56 größer wird als ein dritter vorgegebener Druck, wird durch das Entlastungsventil 56 eine ausreichende Ölmenge zu einer Entlastungsleitung 59 geführt, um den Öldruck auf den dritten vorgegebenen Druck abzusenken. Diese Entlastungsleitung 59 leitet die entsprechende Ölmenge zu der Bahn des Getriebeölkühlers 22, um das Öl durch Wärmeaustausch mit dem durch den Getriebeölkühler 22 fließenden Kühlmittel abzukühlen, bevor es über eine Abführleitung 60 wieder der Ölwanne 52 zugeführt wird.

Es wird nunmehr die Konstruktion des Schmierölkühlers 8 bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben. Fig. 3 ist eine Draufsicht auf diesen Ölkühler und zeigt, daß dieser ein äußeres Rohr oder Gehäuse 40 (äußerer Zylinder) umfaßt, das zwei konische kappenförmige Elemente aufweist:

Ein Kühlmitteleinlaßelement 41a mit einer an seinem Scheitel ausgebildeten Kühlmitteleinlaßöffnung, das am rechten Ende des äußeren Rohres 40 montiert ist, und ein Kühlmittelauslaßelement 41b, das in ähnlicher Weise an seinem Scheitel mit einer Kühlmittelauslaßöffnung versehen und am linken Ende des äußeren Rohres 40 montiert ist. Die inneren Einzelheiten des Schmierölkühlers 8 gehen aus den Fig. 4 und 5 hervor. Fig. 4 ist ein Querschnitt durch den Ölkühler 8 in einer Ebene senkrecht zur längsverlaufenden Mittelachse desselben entlang der Pfeile IV-IV in Fig. 3, während Fig. 5 einen Längsschnitt durch den Ölkühler 8 in einer Ebene, die dessen mittlere Längsachse enthält, entlang der Pfeile V-V in Fig. 4 ist. Wie aus diesen Figuren hervorgeht, ist im äußeren Rohr 40 koaxial dazu eine innere doppelwandige Rohreinheit 42 angeordnet, die ein Zwischenrohr 42a (mittlerer Zylinder) und ein koaxial darin montiertes Innenrohr 42b (innerer Zylinder) umfaßt. Das Innenrohr 42b ist im Außenrohr 42a durch Endkappen in der Form von konischen Elementen (in den Figuren ist nur eines gezeigt) und durch ein gefaltetes oder wellenförmiges Rippenelement 48 fest gelagert. Das Rippenelement 48 ist als längliches Element ausgebildet, das in Längsrichtung gefaltet ist, so daß seine Außenfläche die Innenfläche des Außenrohres 42a entlang einer Vielzahl von Erzeugenden berührt, während seine Innenfläche die Außenfläche des Innenrohres 42b ebenfalls entlang einer Vielzahl von Erzeugenden berührt. Wenn man daher die innere Rohreinheit 42 allein betrachtet, so bildet diese einen inneren zylindrischen Raum 46, der an beiden Enden zur Außenseite der Einheit 42 hin offen ist, und den inneren zylindrischen Raum 46 umgebend einen äußeren hohlzylindrischen Raum 47, der an seinen beiden Enden zwischen der Innenfläche des Außenrohres 42a und der Außenfläche des Innenrohres 42b geschlossen ist. Das Innenrohr 42b ist im Außenrohr 42a durch ein Öleinlaßelement 43 und ein Ölauslaßelement 44 fest gelagert, welche beide als kurze Rohre ausgebildet sind, die sich allgemein radial von der Außenseite durch Öffnungen nach innen erstrecken, welche im Außenrohr 40 an dessen gegenüberliegenden Enden ausgebildet sind. Die Rohre sind ferner flüssigkeitsdicht an den Umfängen der Öffnungen befestigt, wobei ihre Enden an der Außenfläche des Außenrohres 42a befestigt sind und ihre inneren Löcher mit den entsprechenden Enden des hohlzylindrischen Raumes 47 in Verbindung stehen, der zwischen der Innenfläche des Außenrohres 42a und der Außenfläche des Innenrohres 42b ausgebildet ist. Daher wird um den hohlzylindrischen Raum 42 herum ein anderer hohlzylindrischer Raum 45 zwischen der Innenfläche des äußeren Rohres 40 und der Außenfläche des Außenrohres 42a gebildet, der an seinen beiden Enden zu den entsprechenden Endkappen 41a und 41b hin offen ist, wie dies bei dem zylindrischen Raum 46 der Fall ist.

Einlaß- und Auslaßrohre 49 und 50 sind jeweils in die Löcher des Öleinlaßelementes 43 und des Ölauslaßelementes 44 eingepaßt, wobei das Einlaßrohr 49 an die vorstehend erwähnte Entlastungsleitung 34, die vom ersten Entlastungsventil 31 für das Öl zum Schmieren des Motors 1 abführt, angeschlossen ist, während das Auslaßrohr 50 an die vorstehend erwähnte Abführleitung 51 angeschlossen ist, die zur Ölwanne 26 des Motors 1 führt und zum Abführen des Öls dient. Bei einer speziellen Ausführungsform der Erfindung ist das Einlaßrohr 49 an dem Ende des Schmierölkühlers 8 vorgesehen, an dem das Kühlmittel herausgeführt wird, d. h. an demjenigen Ende, an dem der Kühlmittelauslaß 41b (der an das aufstromseitige Ende des dritten Gummischlauches 9 angeschlossen ist) vorgesehen ist, während das Auslaßrohr 50 an dem Ende des Schmierölkühlers 8 vorgesehen ist, an dem das Kühlmittel eingeführt wird, d. h. an demjenigen Ende, an dem der Kühlmitteleinlaß 41a (der an das abstromseitige Ende des zweiten Gummischlauches 7 angeschlossen ist) vorgesehen ist. Somit sind bei diesem Ölkühler 8 während des Betriebes des Ölkühlsystems die Strömungsrichtungen des Kühlmittels und des Schmieröles entgegengesetzt. Der Grund hierfür wird später erläutert.

Der Getriebeölkühler 22 ist in ähnlicher Weise ausgebildet wie der Schmierölkühler 8. Auf eine Beschreibung von Einzelheiten von dessen Innenaufbau wird daher verzichtet. Sein Einlaßrohr ist an die Entlastungsleitung 59 der Transaxle-Vorrichtung 2 angeschlossen, die von dem zweiten Entlastungsventil 56 für das die Transaxle-Vorrichtung 2 schmierende Öl abführt, während sein Auslaßrohr an die Abführleitung 60 angeschlossen ist, die zur Ölwanne 52 der Transaxle- Vorrichtung 2 zum Abführen des gekühlten Öles führt. In ähnlicher Weise wie bei dem vorstehend erläuterten Schmierölkühler 8 ist das Öleinlaßrohr des Getriebeölkühlers 22 an dem Ende vorgesehen, an dem das Kühlmittel ausgeführt wird, d. h. an demjenigen Ende, an das das aufstromseitige Ende des siebenten Gummischlauches 23 angeschlossen ist, während das Ölauslaßrohr des Getriebeölkühlers 22 an dem Ende vorgesehen ist, an dem das Kühlmittel eingeführt wird, d. h. an demjenigen Ende, an das das abstromseitige Ende des sechsten Gummischlauches 21 angeschlossen ist. Somit sind bei dem Getriebeölkühler 22 entsprechend dem Schmierölkühler 8 während des Betriebes des Ölkühlsystems die Strömungsrichtungen des Kühlmittels und des Schmieröles entgegengesetzt. Der Grund hierfür wird nachfolgend erläutert.

Während des Betriebes des Fahrzeuges, das das vorstehend beschriebene Kühlsystem aufweist, wird das Kühlmittel durch die Kühlmittelpumpe 25 in der folgenden Weise umgewälzt: Das in der Kühlmittelummantelung 3 erhitzte Kühlmittel wird aus dem Kühlmittelauslaß 3a der Ummantelung ausgeführt, durch die Kühlervorlaufleitung A, die den Kühlmittelkanal des Schmierölkühlers 8 (welcher aus der parallelen Anordnung des inneren zylindrischen Raumes 46 und des hohlzylindrischen Raumes 45 besteht) umfaßt, geführt, durch den es von rechts nach links zum Kühler 12 an der Vorderseite des Fahrzeuges strömt, durch den Kühler 12 geleitet, wobei es gekühlt wird, durch die Kühlerrücklaufleitung B gesaugt, die den Kühlmittelkanal des Getriebeölkühlers 22 umfaßt, durch den das Kühlmittel von rechts nach links zum Motor 1 am Heck des Fahrzeuges strömt, und in den Kühlmitteleinlaß 3b des temperaturempfindlichen Ventils 24 gesaugt, von dem es dann zur Kühlmittelummantelung 3 zurückgeführt wird. Wenn mittlerweile die Drehzahl des Motors 1 hoch genug ist, damit die Ölpumpe 28 einen ausreichend hohen Öldruck erzeugen kann, um durch das erste Entlastungsventil 31 eine Ölmenge zur Entlastungsleitung 34 abzuführen (was bei dieser bevorzugten Ausführungsform als ein Fall angesehen wird, bei dem die Gefahr eines Überhitzens des Motoröles gegeben ist), wird dieses abgeführte Öl über die Leitung 34 und das Öleinlaßrohr 49 sowie das Öleinlaßelement 43 in den Ölkanal des Schmierölkühlers 8 geführt, der aus dem hohlzylindrischen Raum 47 besteht, welcher eng benachbart zu dem Kühlmittelkanal des Schmierölkühlers 8 angeordnet ist und mit diesem in wärmetauschender Beziehung besteht. Nach Durchführung eines Wärmetausches mit dem durch den Kühlmittelkanal des Schmierölkühlers 8 strömenden Kühlmittel (das sich auf einer niedrigeren Temperatur als das Öl befindet, obwohl es etwas erhitzt worden ist) wird das gekühlte Öl von dem Ölkanal des Schmierölkühlers 8 über das Auslaßelement 44 und das Ölauslaßrohr 50 sowie die Leitung 51 abgezogen und zur Ölwanne 26 des Motors 1 zurückgeführt.

Wenn mittlerweile die Drehzahl der Transaxle- Vorrichtung 2 hoch genug ist, damit die Ölpumpe 53 einen ausreichend hohen Öldruck erzeugen kann, um das zweite Entlastungsventil 56 zu veranlassen, eine Ölmenge zur Entlastungsleitung 59 abzuführen (was bei dieser bevorzugten Ausführungsform als der Fall angesehen wird, bei dem die Gefahr einer Überhitzung des Öles der Transaxle-Vorrichtung 2 gegeben ist), wird dieses abgeführte Öl über die Leitung 59 dem Ölkanal des Getriebeölkühlers 22 zugeführt, der in enger Nachbarschaft mit und in wärmetauschender Beziehung zu dem Kühlmittelkanal des Getriebeölkühlers 22 angeordnet ist. Nachdem durch Wärmetausch mit dem durch den Kühlmittelkanal des Getriebeölkühlers 23 fließenden Kühlmittel (das sich auf einer viel niedrigeren Temperatur als das Öl befindet und im Kühler 12 gekühlt worden ist) das Öl gekühlt worden ist, wird es vom Ölkanal des Getriebeölkühlers 22 über die Leitung 60 abgeführt und zur Ölwanne 52 der Transaxle-Vorrichtung 2 zurückgeführt.

Die vorstehend beschriebene Ausführungsform weist die folgenden Vorteile auf. Durch die direkte Anordnung des Schmierölkühlers 8 in der Bahn des Kühlmittels, das zwischen dem Motor 1 und dem Kühler 12 umgewälzt wird, ist es im Gegensatz zu komplizierter ausgebildeten Konstruktionen möglich, das Motoröl durch den Schmierölkühler 8 in wirksamer Weise zu kühlen, indem von dem Kühlmittel des Motors 1 Gebrauch gemacht wird, das ohnehin durch die Kühlervorlaufleitung A, in die der Schmierölkühler 8 eingebaut ist, geführt wird, um durch den Kühler 12 umgewälzt zu werden. Daher muß die Kühlervorlaufleitung A nicht weiter verlängert werden als dies ohnehin erforderlich ist, um den Schmierölkühler 8 am Fahrzeug anzuordnen. Auf diese Weise wird vermieden, daß der Strömungswiderstand der Kühlmittelleitungen zwischen dem Motor 1 und dem Kühler 12 des Fahrzeuges übermäßig hoch wird und daß hieraus Probleme in bezug auf die Umwälzung des Kühlmittels des Motors entstehen. Gleichzeitig wird dadurch der Aufbau des Systems möglichst wenig kompliziert gehalten, und das Gewicht und die Anzahl der Teile werden minimal gehalten. Der spezielle Vorteil der Ausbildung des Kühlmittelkanales des Schmierölkühlers 8 als Teil des Teiles A der Kühlervorlaufleitung zwischen dem Motor 1 und dem Kühler 12, die Kühlmittel von der Kühlmittelummantelung 3 des Motors zum Kühler 12 führt, besteht darin, daß die von dem Kühlmittel, das das Öl im Schmierölkühler 8 gekühlt hat, aufgenommene Wärme danach im Kühler 12 vernichtet und nicht zum Motor 1 zurückgeführt wird. Dadurch wird sichergestellt, daß die Temperatur des durch die Kühlmittelummantelung 3 des Motors 1 fließenden Kühlmittels auf einem geeigneten Niveau gehalten wird, d. h. die Kühlung des Motors 1 wird durch den Schmierölkühler 8 nicht verschlechtert. Dadurch, daß die Strömungsrichtung des Kühlmittels durch den Kühlmittelkanal des Schmierölkühlers 8 zur Strömungsrichtung des Öls durch den Ölkanal des Schmierölkühlers entgegengesetzt ist, wird der Wirkungsgrad in bezug auf den Wärmeaustausch zwischen dem im Kühlmittelkanal des Schmierölkühlers strömenden Kühlmittel und dem im Ölkanal desselben strömenden Öl maximal gehalten.

Ferner wird durch Anordnung des Kühlmittelkanales und des Ölkanales des Schmierölkühlers 8 in Form von koaxialen Zylindern der Ölkanal in Radialrichtung zwischen zwei Kühlmittelkanälen vorgesehen und mit axial und radial verlaufenden Rippen versehen, die an gegenüberliegenden radialen Enden mit den Zylindern verbunden sind, die den äußeren und inneren Kühlmittelkanal bilden, wodurch ein Wärmetauscherabschnitt mit hoher Leistungsfähigkeit und einer minimalen Erhöhung des Strömungswiderstandes zwischen dem Kühlmittelkanal und dem Ölkanal erreicht wird. Durch Zuführung von Öl zu dem Schmierölkühler 8 von der Entlastungsseite des ersten Entlastungsventils 31 wird sichergestellt, daß das Motoröl nur dann zum Kühlen des Schmierölkühlers 8 zugeführt wird, wenn der Motor 1 mit hoher Drehzahl läuft, so daß seine Ölpumpe 28 einen hohen Ausgangsdruck zur Verfügung stellt und Öl vom Entlastungsventil 31 abgeführt wird. Da es sich hierbei um den Fall handelt, bei dem ein relativ großes Risiko einer Überhitzung des Motoröls besteht, wird hierdurch gerade dann für eine Kühlung des Motoröles gesorgt, wenn dies erforderlich ist. Da ferner nur das vom Entlastungsventil abgeführte Öl gekühlt wird, wirkt sich die Kühlung des Öles nicht wesentlich auf den Öldruck des Motors 1 aus, weder nach oben noch nach unten, was in bezug auf die Einschränkung von Schwankungen des Öldrucks des Motors wünschenswert ist. Durch Anordnung des zweiten Entlastungsventils 36, das eine unterstützende Entlastungsfunktion wahrnimmt, wird verhindert, daß der Öldruck des Motors über den voreingestellten Grenzwert ansteigt. Durch die Anordnung des Getriebeölkühlers 22 zum Kühlen des Öls der Transaxle- Vorrichtung 2 in ähnlicher Weise wie bei dem Motoröl wird ein Temperaturanstieg des Getriebeöles verhindert. Obwohl der Kühlmittelkanal des Getriebeölkühlers 22 dabei einen Teil des Teiles B der Kühlmittelleitung darstellt, die das Kühlmittel vom Kühler 12 zur Kühlmittelummantelung 3 des Motors 1 führt, werden hierdurch keine Probleme in bezug auf eine Erhitzung des in die Kühlmittelummantelung 3 des Motors strömenden Kühlmittels erzeugt, da die vom Öl der Transaxle-Vorrichtung 2 abzugebende Wärmemenge relativ gering ist.


Anspruch[de]
  1. 1. Kühlsystem für das Schmieröl der Antriebseinrichtung eines mit einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine und einem Getriebe versehenen Kraftfahrzeugs, mit einer Kühlmittelummantelung der Brennkraftmaschine zur Umwälzung eines Kühlmittels zum Kühlen derselben, einem Kühler zum Kühlen des Kühlmittels, einer Kühlervorlaufleitung und einer Kühlerrücklaufleitung zwischen der Kühlmittelummantelung der Brennkraftmaschine und dem Kühler und einem Schmierölkühler, der vom Kühlmittel der Brennkraftmaschine umströmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei im Bereich der Hinterachse angeordneter Brennkraftmaschine (1) ein zweiter Ölkühler (22) für Getriebeöl vorgesehen ist, der ebenfalls vom Kühlmittel der Brennkraftmaschine (1) umströmt ist, daß der Schmierölkühler (8) in die Kühlervorlaufleitung (A)und der Kühler (22) für Getriebeöl in die Kühlerrücklaufleitung (B) geschaltet sind und daß beide Kühler (8, 22) zur Vermeidung von Druckverlusten in Form ineinandergesteckter, koaxialer Zylinder (40, 42a, 42b) gestaltet sind.
  2. 2. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölkühler (8, 22) drei ineinandergesteckte, koaxiale Zylinder (40, 42a, 42b) aufweisen, die zwischen sich einen äußeren und inneren Kühlmittelkanal und einen mittleren Ölkanal bilden.
  3. 3. Kühlsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der den inneren Kühlmittelkanal bildende Innenraum (46) des inneren Zylinders (42b) an beiden axialen Enden offen ist, während der den mittleren Ölkanal bildende Innenraum (47) des mittleren Zylinders (42a) an beiden axialen Enden geschlossen ist.
  4. 4. Kühlsystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Zylinder (42b) im mittleren Zylinder (42a) durch ein wellenförmiges, die Außenfläche des inneren Zylinders (42b) und die Innenfläche des mittleren Zylinders (42a) berührendes Rippenelement (48) fixiert ist.
  5. 5. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Zylinder (42b) im mittleren Zylinder (42a) ferner durch ein radial verlaufendes Öleinlaßelement (43) und ein radial verlaufendes Ölauslaßelement (44) fixiert ist.






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