BRPI0716523A2

BRPI0716523A2 - Arranjo para o resfriamento de óleo em uma caixa de mudanças para um veículo

Info

Publication number: BRPI0716523A2
Application number: BRPI0716523-4A2A
Authority: BR
Inventors: Zoltan Kardos
Original assignee: Scania Cv Ab
Priority date: 2006-10-03
Filing date: 2007-09-11
Publication date: 2014-09-02
Also published as: CN101523023A; SE0602070L; EP2074294B1; WO2008041924A1; SE530241C2; EP2074294A1; US20090277722A1; CN101523023B; JP2010506119A; EP2074294A4; JP5039140B2; US8196707B2

Description

“ARRANJO PARA O RESFRIAMENTO DE ÓLEO EM UMA CAIXA DE MUDANÇAS PARA UM VEÍCULO”

FUNDAMENTO DA INVENÇÃO E ESTADO DA TÉCNICA

A presente invenção se refere a um arranjo para o resfriamento de óleo em uma caixa de mudanças em um veículo de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1.

O óleo em uma caixa de mudanças de um veículo tem que se encontrar a uma temperatura relativamente baixa se os componentes que são destinados a serem Iubrificados e resfriados pelo óleo forem capazes de atingir uma vida útil longa. Um modo conhecido de se assegurar que o óleo na caixa de mudanças estará continuamente substancialmente a 10 uma temperatura suficientemente baixa durante a operação do veículo consiste no uso, para o resfriamento do óleo, de um refrigerante de óleo resfriado por ar. No entanto, um resfriador de óleo resfriado por ar tem que estar de tal modo posicionado dentro do veículo, que o ar que se encontra à temperatura do ambiente o atravesse para que ele seja capaz de proporcionar um resfriamento efetivo do óleo. Os resfriadores de óleo resfriados por ar se encon15 tram, portanto, freqüentemente situados na porção dianteira de um veículo em um local na frente do radiador, dentre outros, para resfriar o refrigerante do sistema de resfriamento do motor de combustão interna. Neste local, o resfriador de óleo tem correndo através dele um fluxo de ar forçado que se encontra â temperatura do ambiente e é gerado por um ventilador de radiador durante a operação do motor de combustão interna. Uma desvantagem de tal 20 posicionamento do resfriador de óleo é que o óleo tem que ser transportado da caixa de mudanças para a porção dianteira do veículo. Isto faz com que se tenha que dispor tubulações relativamente longas para o óleo no interior do veículo. Além disso, por motivos de segurança, deveria ser evitada a presença de óleo em uma região tão exposta como a porção dianteira de um veículo.

Uma outra prática conhecida consiste no uso de um resfriador de óleo resfriado por

líquido para resfriar o óleo em uma caixa de mudanças. O meio que tais resfriadores de óleo usam para o resfriamento do óleo é o refrigerante já existente usado no sistema de resfriamento para o resfriamento do motor de combustão interna. Os resfriadores de óleo resfriados por líquido podem estar situados no veículo na proximidade da caixa de mudanças. Em 30 veículos pesados, o refrigerante é geralmente resfriado por um radiador situado a jusante de um resfriador de ar de carga no tocante à direção pretendida do fluxo de ar através destes elementos resfriadores. O ar é, portanto, aquecido pelo resfriador de ar de carga antes de poder ser usado para resfriar o refrigerante no radiador. O refrigerante é assim resfriado por ar que se encontra a uma temperatura mais elevada do que a do ambiente. O refrigerante 35 pode, portanto, geralmente não ser usado para o resfriamento do óleo na caixa de mudanças a uma temperatura suficientemente baixa.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO O objetivo da presente invenção consiste em propor um arranjo para o resfriamento do óleo em uma caixa de mudanças em um veículo, tornando tal arranjo possível o resfriamento do óleo na caixa de mudanças a uma temperatura suficientemente baixa para que os componentes da caixa de mudanças atinjam uma vida útil substancialmente ótima. Um outro 5 objetivo do arranjo consiste em evitar tubulações longas para óleo no interior do veículo e, mais especificamente, impedir a condução do óleo para regiões expostas do veículo, onde o óleo poderia constituir um risco de segurança.

Este objetivo é atingido com o arranjo do tipo citado na introdução e que é caracterizado pelas características indicadas na parte de caracterização da reivindicação 1. Como o arranjo compreende um circuito de resfriamento com um refrigerante circulante, isto significa que o resfriador de óleo usado para o resfriamento do óleo é resfriado por líquido. Um resfriador de óleo resfriado por líquido não precisa estar situado em uma passagem de ar, mas pode estar situado substancialmente em qualquer local desejado no veículo. Para se reduzir ao mínimo o comprimento das tubulações para o óleo, o resfriador de óleo está situado na proximidade da caixa de mudanças. Tal posicionamento do resfriador de óleo significa que não é preciso se dispor nenhuma tubulação para óleo na porção dianteira do veículo ou em outras regiões expostas no veículo, conforme seria normalmente o caso quando se usa um resfriador de óleo resfriado por ar. O circuito de resfriamento também compreende um elemento resfriador situado em um local no veículo em que o ar à temperatura do ambiente o atravessa. O refrigerante no elemento resfriador pode assim ser resfriado a uma temperatura próxima da temperatura do ambiente. O refrigerante resfriado é, em seguida, conduzido diretamente a um resfriador de óleo por meio de uma tubulação do circuito de resfriamento. O óleo no resfriador de óleo pode, portanto, ser resfriado por refrigerante que já se encontra a uma temperatura que é substancialmente a do ambiente. Pode-se assim conferir ao óleo na caixa de mudanças uma temperatura suficientemente baixa para que os componentes da caixa de mudanças sejam recebam uma lubrificação e um resfriamento continuamente bons. Os componentes podem, portanto, atingir uma vida útil substancialmente ótima.

De acordo com uma modalidade da presente invenção, o circuito de resfriamento é conectado a um sistema de resfriamento existente no veículo que é adaptado para resfriar o 30 motor de combustão interna. O refrigerante no sistema de resfriamento existente é, portanto, usado no circuito de resfriamento para o resfriamento do óleo no resfriador de óleo. Tal circuito de resfriamento pode compreender uma tubulação destinada a receber o refrigerante proveniente do sistema de resfriamento do motor de combustão interna em um local situado a jusante de um radiador adaptado para resfriar o refrigerante do sistema de resfriamento e 35 a montante do motor de combustão interna com referência à direção do fluxo de refrigerante no sistema de resfriamento. O refrigerante recebido no circuito de resfriamento foi, portanto, devidamente resfriado no radiador convencional do veículo e não foi ainda usado para o resfriamento do motor de combustão interna. O refrigerante é, portanto, tirado de uma região do sistema de resfriamento onde ele se encontra normalmente à sua temperatura mais baixa. O circuito de resfriamento compreende com vantagem uma tubulação destinada a conduzir o refrigerante de volta do resfriador de óleo para o sistema de resfriamento em um Io5 cal situado a jusante do motor de combustão interna e a montante de um termostato com referência à direção do fluxo de refrigerante no circuito de resfriamento. Depois do refrigerante ter sido usado para o resfriamento do óleo no resfriador de óleo, o líquido quente resultante proveniente do radiador é misturado com o refrigerante quente proveniente do motor de combustão interna. O refrigerante quente é em seguida conduzido por meio do ter10 mostato para o radiador convencional para ser resfriado.

De acordo com uma outra modalidade da presente invenção, o arranjo compreende uma passagem de ar no veículo e o elemento resfriador está situado em um local na passagem do ar onde o ar à temperatura do ambiente o atravessa. Com um dimensionamento adequado do elemento resfriador, o refrigerante pode ser aqui provido com um resfriamento 15 a uma temperatura próxima da temperatura do ambiente. O arranjo compreende, de preferência, um ventilador de radiador adaptado para fornecer um fluxo de ar forçado através da passagem de ar. Uma boa transferência de calor pode assim ser efetuada entre o fluxo de ar de resfriamento e o refrigerante no elemento resfriador.

De acordo com uma outra modalidade preferida da presente invenção, a passagem de ar compreende um radiador adaptado para resfriar o refrigerante do sistema de resfriamento do motor de combustão interna e pelo menos um resfriador situado a montante do radiador com respeito à direção destinada do fluxo de ar através da passagem de ar. Tal passagem de ar é geralmente situada em uma porção dianteira do veículo. Como o espaço disponível em um veículo é limitado, é freqüentemente uma vantagem se ser capaz de usar uma tal passagem de ar já existente para o resfriamento do refrigerante que é usado para o resfriamento do óleo no resfriador de óleo. O resfriador situado a montante do radiador na passagem de ar pode ser um resfriador de ar de carga. Em veículos pesados especialmente, é convencionalmente um resfriador de ar de carga está situado na frente do radiador convencional. O refrigerante no radiador convencional é assim provido de resfriamento por ar que se encontra a uma temperatura que claramente pode exceder a temperatura do ambiente. O refrigerante no radiador convencional é submetido a resfriamento até uma temperatura que é geralmente demasiado elevada para ser utilizável diretamente para o resfriamento do óleo no resfriador de óleo até uma temperatura desejável. É, portanto, necessário que o refrigerante seja submetido a uma outra etapa de resfriamento, que tem lugar, portanto, no elemento resfriador, antes de poder ser usada para o resfriamento do óleo no resfriador de óleo até uma temperatura desejada baixa.

De acordo com uma modalidade preferida da invenção, o elemento resfriador é situado em uma passagem de ar separada no veículo onde o ar à temperatura do ambiente o atravessa. Em termos de espaço, em um veículo pode ser uma vantagem se o elemento resfriador puder estar situado em uma tal passagem de ar separada. Tal passagem de ar separada pode também compreender um ventilador de radiador que proporcionaria um fluxo

de ar forçado através da passagem. Um tal ventilador de radiador pode ser acionado por um motor elétrico. O circuito de resfriamento pode constituir um sistema de resfriamento separado com um refrigerante circulante separado adaptado para resfriar o óleo no resfriador de óleo. Tal circuito de resfriamento separado pode compreender uma bomba para refrigerante para fazer o refrigerante circular entre o resfriador de óleo e o elemento resfriador. Com um 10 tal circuito de resfriamento separado não há a necessidade de se envolver o sistema de resfriamento convencional.

DESCRIÇÃO SUCINTA DOS DESENHOS

As modalidades preferidas da invenção são descritas abaixo a título de exemplos, fazendo-se referência aos desenhos apensos, em que:

A Figura 1 ilustra um arranjo para o resfriamento de óleo em uma caixa de mudan

ças em um veículo de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção,

a Figura 2 ilustra um arranjo para o resfriamento de óleo em uma caixa de mudanças em um veículo de acordo com uma segunda modalidade da presente invenção e

a Figura 3 ilustra um arranjo para o resfriamento de óleo em uma caixa de mudanças em um veículo de acordo com uma terceira modalidade da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDAS DA PRESENTE INVENÇÃO

A Figura 1 ilustra esquematicamente um veículo 1 acionado por um motor de combustão interna supercarregado 2. O veículo 1 pode ser um veículo pesado acionado por um motor diesel supercarregado. O motor de combustão interna 2 é resfriado de um modo convencional por um sistema de resfriamento 3 que contém um refrigerante circulante. Faz-se circular o refrigerante no sistema de resfriamento 3 por uma bomba de refrigerante 4. O sistema de resfriamento 3 compreende um termostato 5 adaptado para direcionar o refrigerante a um radiador 6, ou, alternativamente, de volta ao motor de combustão interna 2 quando a temperatura do refrigerante se encontra abaixo de um valor específico. O radiador 6 é disposto em uma passagem de ar A na porção dianteira do veículo 1. O refrigerante é resfriado no radiador 6 por ar que atravessa a passagem de ar A. Um ventilador de radiador 7 é adaptado para proporcionar um fluxo de ar forçado em uma direção específica através da passagem de ar A. O ventilador de radiador 7 é acionado pelo motor de combustão interna 2 por meio de uma conexão adequada. Um resfriador de ar de carga 8 é disposto na passagem de ar A a montante do radiador 6 com referência à direção do fluxo de ar que atravessa a passagem de ar A. A função do resfriador de ar de carga 8 é a de resfriar ar comprimido antes dele ser conduzido ao motor de combustão interna supercarregado 2.

Uma caixa de mudanças 9 é disposta de um modo convencional do lado do motor de combustão interna 2. Um resfriador de óleo 10 é montado no veículo na proximidade da caixa de mudanças 9 a fim de resfriar o óleo na caixa de mudanças 9. Faz-se circular o óleo da caixa de mudanças 9 em um sistema de óleo entre a caixa de mudanças 9 e o resfriador de óleo 10 por meio de uma bomba de óleo 11. Um sensor de temperatura 12 é disposto no sistema de óleo para detectar a temperatura do óleo. O resfriamento do óleo no resfriador de óleo 10 envolve o uso de um circuito de resfriamento 13 conectado ao sistema de resfriamento que resfria o motor de combustão interna. O circuito de resfriamento 13 pode, portanto, usar o refrigerante existente do sistema de resfriamento 3 para também resfriar o óleo no resfriador de óleo 10. O circuito de resfriamento 13 compreende uma tubulação 13a destinada a receber o refrigerante proveniente do sistema de resfriamento em um local 3a’ situado a jusante da bomba de refrigerante 4 e a montante do motor de combustão interna 2 com referência à direção do fluxo de refrigerante no sistema de resfriamento 3. A bomba de refrigerante 4 pode, assim, ser usada para fazer circular o refrigerante no circuito de resfriamento 13. A tubulação 13a é adaptada para conduzir o refrigerante a um elemento resfriador

14 no circuito de resfriamento 13. O elemento resfriador 14 está situado na passagem de ar A a montante do refrigerante de ar de carga 8 e o radiador convencional 6 com referência à direção pretendida para o fluxo de ar através da passagem de ar A. O elemento resfriador 20 14 será, portanto, atravessado por ar à temperatura do ambiente. O circuito de resfriamento 13 compreende uma tubulação 13b adaptada para conduzir o refrigerante resfriado do elemento resfriador 14 diretamente ao resfriador de óleo 10. O refrigerante estará assim a uma temperatura substancialmente igual quando ele atinge o resfriador de óleo 10 que ele tinha quando ele deixou o elemento resfriador 14. O circuito de resfriamento 13 também compre25 ende uma tubulação 13c destinada a conduzir o refrigerante de volta ao sistema de resfriamento. O refrigerante é conduzido de volta em um local 3c’ situado a jusante do motor de combustão interna 2 e a montante do termostato 5 com referência à direção do fluxo do refrigerante no sistema de resfriamento 3.

Durante a operação do motor de combustão interna 2, faz-se circular o refrigerante no sistema de resfriamento 3 por meio da bomba de refrigerante 4. O refrigerante circulante assim efetua o resfriamento da motor de combustão interna 2. O refrigerante quente proveniente do motor de combustão interna 2 é resfriado no radiador 6 por ar que se faz fluir através da passagem de ar A pelo ventilador de radiador 7. Como o ar que atravessa o radiador

6 já atravessou o elemento resfriador 14 e o resfriador de ar de carga 8, ele estará a uma temperatura mais elevada em relação à temperatura do ambiente. Assim, o refrigerante dentro do radiador 6 pode no máximo ser resfriado a uma temperatura que corresponde àquela temperatura mais elevada. Para se resfriar o motor de combustão interna 2 é freqüentemente suficiente que o refrigerante seja resfriado por que se encontra a uma temperatura mais elevada. O circuito de resfriamento 13 que é adaptado para o resfriamento do óleo da caixa de mudanças 9, recebe parte do refrigerante em um local 3a’ no sistema de resfriamento depois de ter sido resfriado no radiador 6. Esta porção do refrigerante é conduzida por meio da tubulação 13a ao elemento resfriador 14 que está situado no ponto mais distante na frente na passagem de ar A. O refrigerante é submetido aqui a uma segunda etapa de resfriamento por ar que se encontra à temperatura do ambiente. O refrigerante que circula através do elemento resfriador 14 pode assim ser resfriado até uma temperatura próxima à temperatura do ambiente. O refrigerante é em seguida conduzido através da tubulação 13b para o resfriador de óleo 10. O óleo no resfriador de óleo 10 pode aqui ser resfriado pelo líquido do radiador, que se encontra, portanto, substancialmente à temperatura do ambiente. O óleo da caixa de mudanças 9 pode assim ser resfriado até uma temperatura desejada baixa. Empregando-se o resfriador de óleo 10, o óleo da caixa de mudanças 9 pode ser continuamente mantido a uma tal temperatura baixa de modo a proporcionar uma boa lubrificação e um bom resfriamento aos componentes da caixa de mudanças 9, componentes estes que podem, portanto, atingir uma vida útil ótima. Quando o refrigerante tiver resfriado o óleo no resfriador de óleo 10, ele será conduzido pela tubulação 13c de volta ao sistema de resfriamento no local 3c’. O refrigerante que tiver resfriado o óleo no resfriador de óleo 10 é assim misturado com o refrigerante quente proveniente do motor de combustão interna 2. O refrigerante é em seguida conduzido ao radiador convencional 6 para ser resfriado. A bomba de óleo 11 no circuito de óleo pode ser controlada pro informações provenientes do sensor de temperatura 12, de modo que o óleo somente começa a circular pelo resfriador de óleo 10 quando o óleo na caixa de mudanças atingir uma temperatura predeterminada. O óleo na caixa de mudanças 9 pode assim ser mantido a uma temperatura substancialmente constante durante a operação dos veículo 1.

A Figura 2 ilustra um arranjo alternativo para o resfriamento do óleo na caixa de mudanças 9 em um veículo. Neste caso o elemento resfriador 14 é ajustado em uma passagem de ar separada B no veículo 1. Um ventilador de radiador 15 neste caso fornece uma corrente de ar forçado através do elemento resfriador 14. O ventilador de radiador 15 é a30 cionado por um motor elétrico 16. O ar que corre através do elemento resfriador 14, neste caso se encontra à temperatura do ambiente, tornando possível se resfriar o refrigerante no elemento resfriador 14 até uma temperatura próxima à temperatura do ambiente. Neste caso o resfriador de ar de carga 8 e o radiador convencional 6 proporcionam um resfriamento mais efetivo do que na modalidade ilustrada na Figura 1, uma vez que neste caso o fluxo de 35 ar que os atravessa não terá sido aquecido por um elemento resfriador 14 situado a montante. O elemento resfriador 14 na passagem de ar B pode, portanto, ser um pouco menor do que o da Figura 1. A Figura 3 ilustra um outro arranjo alternativo para o resfriamento do óleo em uma caixa de mudanças 9 em um veículo. Neste caso, é usado um circuito de resfriamento separado com um refrigerante que se faz circular através do circuito de resfriamento por meio de uma bomba de refrigerante 17. O circuito de resfriamento separado compreende um ele5 mento resfriador 14 situado no ponto mais distante à frente na passagem de ar A em um local a montante de um resfriador de óleo de carga 8 e um radiador convencional 6 para o resfriamento do refrigerante do sistema de resfriamento do motor de combustão interna. O refrigerante do circuito de resfriamento é aqui submetido a uma etapa de resfriamento por ar que se encontra à temperatura do ambiente. Como o refrigerante é aqui usado somente pa10 ra resfriar o óleo que se encontra no resfriador de óleo 10, tal resfriamento é geralmente bastante suficiente. O refrigerante pode aqui se encontra substancialmente à temperatura do ambiente quando ele é conduzido do elemento resfriador 14 diretamente para o resfriador de óleo 10 por meio da tubulação 13b. O óleo no resfriador de óleo 10 é assim submetido a um bom resfriamento até uma temperatura baixa. Depois do refrigerante ter sido aquecido 15 pelo óleo no resfriador de óleo 10, faz-se o mesmo circular por meio da bomba de refrigerante 17 através de uma tubulação 13d para o elemento resfriador 14 para ser novamente resfriado.

A invenção não é absolutamente limitada às modalidades descritas, mas pode ser sujeita livremente a variação dentro do âmbito das reivindicações.

Claims

1. Arranjo para o resfriamento de óleo em uma caixa de mudanças (9) em um veículo (1) que é acionado por um motor de combustão interna (2), compreendendo o arranjo um resfriador de óleo (10), um sistema de óleo para fazer circular o óleo entre a caixa de mudanças (9) e o resfriador de óleo (10) e um circuito de resfriamento (13) que é conectado a um sistema de resfriamento (3) já existente do veículo e que é adaptado para o resfriamento do motor de combustão interna (2), contendo o circuito de resfriamento (13) um refrigerante circulante adaptado para resfriar o óleo no resfriador de óleo (10) e um elemento resfriador (14) em que o refrigerante é destinado a ser resfriado por ar que atravessa o elemento resfriador (14) e uma tubulação (13b) adaptada para conduzir o refrigerante resfriado do elemento resfriador (14) para o resfriador de óleo (10), CARACTERIZADO pelo fato de que o elemento resfriador (14) está situado em uma passagem de ar separada (B) no veículo onde o ar que se encontra a uma temperatura do ambiente o atravessa, pelo fato de que o resfriador de óleo (10) é instalado no veículo na proximidade da caixa de mudanças (9) e pelo fato de que o circuito de resfriamento (13) compreende uma tubulação (13c) destinada a conduzir o refrigerante do resfriador de óleo (10) de volta ao sistema de resfriamento (3) em um local (3c’) situado a jusante do motor de combustão interna (2) e a montante de um termostato (5) com referência à direção do fluxo de refrigerante no sistema de resfriamento (3).

2. Arranjo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o circuito de resfriamento (13) compreende uma tubulação (13a) destinada a receber o refrigerante proveniente do sistema de resfriamento (3) do motor de combustão interna em um local (3a’) situado a jusante de um radiador (6) adaptado para resfriar o refrigerante do sistema de resfriamento (3) e a montante do motor de combustão interna (2) com referência à direção do fluxo de refrigerante no sistema de resfriamento (3).

3. Arranjo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o arranjo compreende um ventilador de radiador (7,15) adaptado para proporcionar um fluxo de ar forçado através da passagem de ar (B).