用于温热和冷却在外壳中循环的流体的热交换器和系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于温热和/或冷却在汽车动力和扭矩传递系统内的流体的热交换器。特别地，本发明涉及安装到外壳或壳体内用于温热和/或冷却外壳内循环的诸如油的流体的热交换器。
【背景技术】
[0002]在汽车工业中熟知一旦所有流体在汽车系统内以其最佳操作温度循环，汽车最高效地运作。例如，用于温热/冷却发动机油和变速器油的热交换器是已知的并且常常合并到汽车系统内以便确保流体在所希望的温度范围内操作。
[0003]车轴油和/或手动变速器油是汽车系统内的流体，这种流体受益于温热和/或冷却以在起动时缩短油预热时间从而快速地使油到达最佳操作温度从而提高车辆的总燃料经济性。一旦流体到达其所需的操作温度，车轴油和/或手动变速器油也受益于冷却，从而不仅保护油而且也保护油循环所经过的部件。
[0004]用于温热和/或冷却位于动力和扭矩传递单元外壳外侧的油的热交换器通常需要油栗来使油从外壳内流到位于外部的热交换器。因此，安装于动力和扭矩传递单元外部的热交换器常常需要额外的部件，导致在汽车内占据更多空间的更复杂和成本更高的温热/冷却系统。
[0005]热交换器也位于动力和扭矩传递单元外壳内侧以允许在热交换器与在外壳内循环的油之间更直接的接触而无需添加栗。然而，由于外壳几何形状的性质，常规平板堆叠热交换器常常难以封装到动力和扭矩传递单元外壳内侧。
[0006]由于外壳和封闭于外壳内的齿轮系统的复杂几何形状，差速器外壳和手动变速器外壳常常在向相应外壳内循环的车轴油或变速器油提供温热和/或冷却方面面临着挑战。因此，需要一种热交换器系统，其能更容易地封装到具有更复杂几何形状的汽车动力和扭矩传递部件的外壳内，作为向这些类型的外壳内循环的各种汽车流体提供温热和/或冷却功能的器件，以便在改进车辆的总效率方面提供紧凑并且具有成本效益的解决方案。
【发明内容】
[0007]根据本公开的一示例性实施例，提供一种用来温热和/或冷却在外壳内循环的流体的系统，外壳封闭用于动力和扭矩传递单元的齿轮系统，该系统包括:热交换器，其定位于外壳内部，在齿轮系统内的齿轮的外表面与外壳内壁之间，热交换器绕齿轮的旋转轴线弯曲，热交换器包括:管状构件，其具有间隔开的壁，间隔开的壁之间限定流体通路用于使第一流体通过热交换器流动；主要传热表面，其由管状构件的间隔开的壁之一限定；入口端口和出口端口，其与流体通路成流体连通以从外壳外部向热交换器内引入和排放第一热交换流体；以及，第二流体通路，其形成于齿轮的外表面与主要传热表面之间以用于使外壳内循环的流体流过；其中通过旋转齿轮系统而使流体进入到与通过热交换器流动的第一热交换流体成传热关系。
[0008]根据本公开的另一示例性实施例，提供一种用于温热和/或冷却在动力和扭矩传递系统的外壳中循环的流体的热交换器，热交换器包括:管状构件，其具有间隔开的壁，管状构件是非平面的并且通常呈弓形形状；第一流体通路，其限定于间隔开的壁之间；主要传热表面，其由管状构件的间隔开的壁之一的外表面限定；入口开口，其与第一流体通路成流体连通，入口开口形成在与主要传热表面相对的间隔开的壁上；出口开口，其与第一流体通路成流体连通，出口开口形成在与主要传热表面相对的间隔开的壁上；以及，第二流体通路，其部分地由主要传热表面限定。
[0009]根据本公开的另一示例性实施例，提供一种用于机动车辆的差速器单元，包括:齿轮系统，其用于向机动车辆的车轮传输扭矩和旋转，齿轮系统包括至少一齿圈和小齿轮，齿圈和小齿轮布置成啮合关系用于转动；外壳，其封闭齿轮系统；热交换器，其定位于外壳内部，在齿圈或小齿轮中至少一个与外壳的内壁之间，热交换器包括:流体通路，其用于使第一流体通过热交换器流动；以及，主要传热表面，其布置成与齿圈和小齿轮之一成间隔开面对关系；至少一个车轴油通路，其限定于主要传热表面与齿圈和小齿轮之一的外表面之间用于使车轴油与通过热交换器流动的第一热交换流体成传热关系；其中在齿轮系统操作期间通过使小齿轮和齿圈旋转来将车轴油递送到至少一个车轴油通路内。
[0010]根据本公开的另一示例性实施例，提供一种用于温热和/或冷却在封闭齿轮系统的机动车辆部件外壳中循环的流体的方法，该方法包括以下步骤:在形成于齿轮系统的齿轮的外表面与外壳的内壁之间的环形间隙中设置至少一第一热交换器，至少一个热交换器限定在间隔开的壁之间的第一流体通路并且形成在齿轮的外表面与至少一个热交换器的壁之一之间的第二流体通路；将第一热交换流体供应到至少一个热交换器的第一流体通路；通过齿轮系统在外壳内的操作和/或旋转来使第二热交换流体与第二流体通路中的至少一个热交换器中的第一热交换流体成传热关系；其中第二热交换流体是在机动车辆部件的外壳内循环的流体。
[0011]参考构成说明书的一部分的附图，本发明的另外的目的和优点将会显然，在附图中，相似的附图标记表示相对应零件。
【附图说明】
[0012]现将参考附图仅以举例说明的方式描述本公开的示例性实施例，在附图中:
[0013]图1是根据本公开的示例实施例的合并了热交换器的动力和扭矩传递单元诸如差速器的截面图解视图；
[0014]图1A是根据本公开的另一示例实施例合并了热交换器的动力和扭矩传递单元的截面图解视图；
[0015]图1B是根据本公开的另一示例实施例合并了两个热交换器的动力和扭矩传递单元的截面图解视图；
[0016]图2是图1示出的动力和扭矩传递单元的一部分的截面示意图；
[0017]图2A是图1示出的动力和扭矩传递单元的一部分的截面示意图；
[0018]图3是并入到图1、图1A、图1B中任一个的系统内的热交换器的示例实施例的示意图；
[0019]图4是图3所示的热交换器的变型的示意图；
[0020]图5是图3所不的热交换器的另一变型的不意图；
[0021]图6是穿过图3至5中任一个的热交换器的两个示例性流动路径的示意图。
【具体实施方式】
[0022]应了解本发明可以呈现各种替代取向和步骤顺序，除非明确地规定为相反情况。还应了解在附图中示出和下文的说明书中的具体装置和过程只是在本文中限定的发明构思的示例性实施例。因此，关于所公开的示例性实施例的具体尺寸、方向或其它物理特征并不认为是限制性的。
[0023]现参考图1，示出了根据本公开的示例实施例，呈来自机动车辆的差速器形式的动力和扭矩传递单元10的截面图。如在本领域中所理解的那样，机动车辆由内燃机提供动力，由发动机生成的动力传输到变速器并且然后通过动力系或传动系并且最终传输到车辆的驱动轮。发动机连接到小齿轮轴12 (其一部分在图1中示出)并且驱动轮连接到两个其它轴(未图示)，来自发动机的动力从小齿轮轴12通过动力和扭矩传递单元10传输到驱动轮。
[0024]在主题实施例中，动力和扭矩传递单元10或差速器，具有外壳体或外壳14，外壳体或外壳14具有大体上圆形几何形状以容纳齿轮系统，齿轮系统用于从小齿轮轴12向机动车辆的车轮传输扭矩和旋转。齿轮系统包括安装于驱动轴12端部的小齿轮16，小齿轮16布置成与相对应齿圈18成啮合接触。由于在小齿轮16与齿圈18之间的啮合关系，小齿轮16在第一方向(总体上由方向箭头20指示)上旋转，小齿轮轴16的旋转造成齿圈18在第二方向(总体上由方向箭头21指示)上旋转，相应齿轮16、18的旋转轴线大体上彼此垂直。根据本领域中已知的原理，额外齿轮合并于在动力和扭矩传递单元10内包含的齿轮系统内。然而，根据本公开的温热和冷却系统将主要关于例如容纳于差速器外壳内的小齿轮16和齿圈18展开描述。
[0025]如附图所示，外壳14的内表面或内壁24具有大体上圆形配置。齿圈18的大小和形状适于大体上对应于内壁24的几何形状。第一间隙26形成于外壳14的内壁24与齿圈18的最外边缘之间。第二间隙28 (如在图2A中示意性地示出)形成于外壳14的内壁24与小齿轮16的外表面之间，第二间隙28同样比第一间隙26更大。虽然第一间隙26在图