DE10342893A1

DE10342893A1 - Process to pre-heat automotive gearbox components circulates engine oil to the gearbox during the cold start phase

Info

Publication number: DE10342893A1
Application number: DE2003142893
Authority: DE
Inventors: Roland Dipl.-Ing. Altvater; Uwe Dipl.-Phys. Griesmeier
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2003-09-17
Filing date: 2003-09-17
Publication date: 2005-05-25

Abstract

In a process to pre-heat automotive gearbox oil, the gearbox has a range of gears and selectors, a wet-running lamella clutch and/or brakes for the selection of gears, and a pump-pressurised oil circulation system with a pressure relief valve. During the warm-up phase the oil circulation system dissipates heat energy with engine oil to the gearbox. The dissipated heat pre-heats components and is drained back to the oil system.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erwärmung von Öl in einem Ölkreislauf eines Getriebes für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The The invention relates to a method for heating oil in an oil circuit of a transmission for a motor vehicle according to the preamble of claim 1.

Kaltstartprobleme von Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotoren sind bekannt, wobei man diese Probleme hauptsächlich mit dem Motor, seinem Wirkungsgrad und seinen Abgaswerten in Verbindung bringt. Es gibt daher zahlreiche Vorschläge, um die Warmlaufphase des Motors so kurz wie möglich zu gestalten, unter anderem durch eine schnelle Erwärmung des Kühlmittels im Kühlmittelkreislauf. Von der Kaltstartproblematik ist im Prinzip jedoch der gesamte Triebstrang betroffen, u. a. das bzw. die Getriebe mit den zugehörigen Ölkreisläufen, in welchen Öl mittels einer Pumpe umgewälzt wird. Bei einem Kaltstart, d. h. niedrigen Temperaturen ist das Öl zähflüssig, erzeugt im Getriebe hohe Schleppmomente, verschlechtert den Wirkungsgrad und macht eine höhere Pumpleistung erforderlich. Insofern besteht auch bei Ölkreisläufen das Ziel, das Öl möglichst rasch auf Betriebstemperatur zu bringen, um damit den Getriebe- bzw. den Antriebswirkungsgrad des Kraftfahrzeuges möglichst schnell anzuheben.Cold start problems of motor vehicles with internal combustion engines are known, wherein these problems mainly with the engine, its efficiency and its emission values in connection brings. There are, therefore, many suggestions for the warm - up phase of the Motors as short as possible designed, inter alia, by a rapid heating of the coolant in the coolant circuit. Of the cold start problem is in principle, however, the entire drive train affected, u. a. the or the gearbox with the associated oil circuits, in which oil circulated by a pump becomes. For a cold start, d. H. low temperatures, the oil is viscous, generated in the transmission high drag torque, deteriorates the efficiency and makes a higher one Pumping capacity required. In this respect, there is also in oil circuits Target, the oil as quickly as possible bring to operating temperature, so that the transmission or the Drive efficiency of the motor vehicle to raise as quickly as possible.

In der DE 199 12 327 A1 der Anmelderin wurde vorgeschlagen, eine im Schmierölkreislauf eines Kraftfahrzeuggetriebes angeordnete Ölwanne in zwei Kammern zu unterteilen, während der Warmlaufphase zunächst nur Öl aus einer Kammer zu entnehmen und somit nur eine Teilmenge zwecks schnellerer Erwärmung im Schmierölkreislauf zirkulieren zu lassen.In the DE 199 12 327 A1 the Applicant has been proposed to divide a arranged in the lubricating oil circuit of a motor vehicle transmission oil pan into two chambers during the warm-up phase initially only to remove oil from a chamber and thus to let circulate only a subset for faster heating in the lubricating oil circuit.

Dabei gibt das rücklaufende, erwärmte Öl einen Teil seiner Wärme an das in der zweiten Kammer zurückgehaltene Öl ab, welches dann sukzessive dem Öl der ersten Kammer beigemischt wird. Diese Lösung erfordert zusätzliche konstruktive Maßnahmen an der Ölwanne.there gives the returning, heated oil one Part of his heat to the retained in the second chamber from the oil, which then gradually the oil the first chamber is added. This solution requires additional constructive measures at the oil pan.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Erwärmung von Öl der eingangs genannten Art zu verbessern, und zwar möglichst ohne zusätzliche konstruktive Maßnahmen.It Object of the invention, a method for heating oil of the type mentioned above improve, if possible without additional constructive Activities.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird im Ölkreislauf während der Warmlaufphase des Getriebes eine Verlust- oder Blindleistung erzeugt, die mit der Entwicklung von Wärme verbunden ist, welche direkt oder mittelbar an das zirkulierende Öl abgeführt wird. Dadurch erreicht man den Vorteil einer schnelleren Erwärmung des Getriebeöls. Das Öl wird schneller dünnflüssig, und das Getriebe erreicht schneller seine Betriebstemperatur, verbunden mit einem besseren Wirkungsgrad.These The object is solved by the features of claim 1. According to the invention in the oil circuit while the warm-up phase of the transmission, a loss or reactive power generated, which is associated with the development of heat, which directly or indirectly discharged to the circulating oil. Achieved by this the advantage of faster heating of the transmission oil. The oil gets faster fluid, and the gearbox reaches its operating temperature faster, connected with a better efficiency.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Verlustleistung in den Schaltelementen produziert, und zwar durch zusätzliche Reibphasen zwischen den Lamellen. Vorteilhaft hierbei ist, dass keine zusätzlichen Maßnahmen oder Hilfsmittel erforderlich sind, sondern dass auf bereits vorhandene Komponenten des Ölkreislaufs zurückgegriffen werden kann. Ferner ist von Vorteil, dass die Wärme unmittelbar im Ölkreislauf und den Reibelementen entsteht und somit nicht zusätzlich übertragen werden muss.To An advantageous embodiment of the invention, the power loss produced in the switching elements, through additional Frictional phases between the slats. The advantage here is that No additional activities or aids are needed, but that on already existing Components of the oil circuit resorted can be. Furthermore, it is advantageous that the heat directly in the oil circuit and the friction elements is formed and thus not additionally transmitted must become.

Ein Automatikgetriebe, d. h. ein Lastschalt-Automatgetriebe eines Kraftfahrzeuges besteht bekanntlich aus einem hydrodynamischen Wandler, Schaltelementen und dem eigentlichen Getriebeteil, z. B. in Form von ein oder zwei Planetenradsätzen. Die Schaltelemente sind Kupplungen und Bremsen, d. h. vorwiegend in Öl laufende Lamellenkupplungen und -bremsen. Ein mehrstufiges Automatikgetriebe weist mehrere Kupplungen und Bremsen auf, die je nach geschaltetem Gang offen oder geschlossen sind, d. h. nicht oder im Kraftfluss liegen. Eine geschlossene Kupplung verbindet zwei rotierende Getriebeteile, z. B. die Turbinenwelle des Wandlers mit dem Sonnenrad eines Planetenradsatzes. Bei geschlossener Kupplung werden die Lamellen durch den Schaltdruck des Öls zusammengepresst und übertragen somit -ohne Schlupf-das Drehmoment. Das Schalten der Gänge erfolgt in der Regel dadurch, dass eine Kupplung öffnet bzw. abschaltet, während das zweite Schaltelement schließt bzw. zuschaltet. Dabei erfolgt eine geregelte Lastübernahme von einem zum anderen Gang durch eine definierte Überschneidung von abschaltender und zuschaltender Kupplung, d. h. die Schaltdrücke der zu- und abschaltenden Kupplung überschneiden sich-allerdings nur kurzzeitig. Zu diesem Zeitpunkt der Lastübernahme arbeiten beide Kupplungen in einer Reibphase, d. h. mit Schlupf. Die Erfindung sieht nunmehr vor, dass derartige Reibphasen zwischen den nasslaufenden Lamellen zusätzlich zwecks Wärmeerzeugung durch entsprechende Steuerung herbeigeführt werden. Damit ergibt sich der Vorteil, dass die Wärme ohne zusätzliche konstruktive Maßnahmen im Ölkreislauf selbst erzeugt werden kann. Die vorhandenen Schaltelemente in Form von Kupplungen und Bremsen werden temporär zu zusätzlichen Wärmeerzeugern „umfunktioniert".One Automatic transmission, d. H. a power shift automatic transmission of a motor vehicle is known to consist of a hydrodynamic converter, switching elements and the actual transmission part, z. In the form of one or two Planetary. The shift elements are clutches and brakes, d. H. mainly running in oil Multi-plate clutches and brakes. A multi-stage automatic transmission has several clutches and brakes, depending on the switched Gear are open or closed, d. H. not or in the power flow lie. A closed clutch connects two rotating gear parts, z. B. the turbine shaft of the converter with the sun gear of a planetary gear set. When the clutch is closed, the lamellae are activated by the switching pressure of the oil compressed and transferred thus -without slip-the torque. The gears are shifted usually in that a clutch opens or shuts off while the second switching element closes or switches on. In this case, a controlled load transfer takes place from one to another gear through a defined overlap of disconnecting and engaging clutch, d. H. the switching pressures of overlap coupling and disconnecting coupling but only for a short time. At this time the load transfer Both clutches work in a friction phase, d. H. with slippage. The invention now provides that such Reibphasen between the wet running slats in addition for the purpose of heat generation be brought about by appropriate control. This results the advantage of that heat without additional constructive measures in the oil circuit itself can be generated. The existing switching elements in shape Clutches and brakes are temporarily "converted" to additional heat generators.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erzeugt man eine zusätzliche Reibphase dadurch, dass eine im Kraftfluss befindliche, d. h. geschlossene Lamellenkupplung teilweise geöffnet und damit ein Schlupf zugelassen wird. Die Kupplung, die eigentlich schlupffrei das Drehmoment übertragen soll, rutscht jetzt durch und erzeugt damit Wärme, welche direkt oder über die Lamellen auf das Öl übertragen wird.According to an advantageous embodiment of the invention, an additional friction phase is created by partially opening a closed-loop clutch located in the force flow, that is to say a closed one, and thus allowing slippage. The clutch, the actually slip-free torque is transmitted, now slips through and thus generates heat, which is transferred directly or via the fins on the oil.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird eine zusätzliche Reibphase dadurch erzeugt, dass ein an sich offenes, also nicht im Kraftfluss befindliches Schaltelement kontrolliert leicht angelegt wird, d. h. ein kontrollierter Schaltdruck sorgt für einen leichten Anpressdruck zwischen den Lamellen. Dadurch entsteht ebenfalls Reibungswärme, die das Öl erwärmt. Vorteilhafterweise kann dieses kontrollierte Anlegen das Schalten des nächsten Ganges sein-wobei die oben erwähnte Überschneidungsphase zwischen abschaltender und zuschaltender Kupplung „künstlich" verlängert wird. Dadurch entsteht ebenfalls zusätzliche Reibungswärme, die direkt in das zirkulierende Öl abfließt. Darüber hinaus tritt infolge der zwei gleichzeitig geschalteten Gänge ein Verspannungsmoment im Getriebe auf, welches in Verbindung mit der Differenzdrehzahl ebenfalls zur Erzeugung von Wärme führt.To A further advantageous embodiment of the invention is a additional Frictional phase generated by a fact that is open in itself, not in the Force flow located switching element controlled easily applied is, d. H. a controlled switching pressure ensures a slight contact pressure between the slats. This also arises Frictional heat the oil heated. Advantageously, this controlled application can switch the next Ganges - being the above-mentioned overlapping phase between disconnecting and engaging clutch is "artificially" extended. This also creates additional Frictional heat directly into the circulating oil flows. About that In addition, occurs as a result of two simultaneously connected gears Torsional torque in the gearbox, which in conjunction with the Differential speed also leads to the generation of heat.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Hauptdruck im Ölkreislauf, der den Wandler, die Schaltelemente und den Getriebeteil mit Öl versorgt, erhöht wird, was in der Regel durch eine entsprechende Veränderung des Hauptdruckregelventiles erfolgen kann. Die Folge dieser Druckerhöhung ist, dass die Ölpumpe eine höhere Leistung aufnehmen muss und damit eine erhöhte Wärmeentwicklung auftritt, die ebenfalls zu einer Erwärmung des Öls führt.In a further advantageous embodiment of the invention is provided that the main pressure in the oil circuit, which supplies oil to the converter, the shifting elements and the transmission part, elevated What is usually done by a corresponding change in the Main pressure control valve can be done. The consequence of this pressure increase is that the oil pump a higher one Must absorb power and thus increased heat generation occurs, the also to a warming of the oil leads.

Die Erfindung ist nicht nur auf Automatikgetriebe anwendbar, sondern auch auf Doppelkupplungsgetriebe, bei welchen beide Kupplungen ebenfalls gleichzeitig zur Erzeugung von Reibungswärme geschaltet werden können.The Invention is applicable not only to automatic transmission, but also on dual-clutch transmission, in which both clutches also can be switched simultaneously to generate frictional heat.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der Reibvorgang mit dem Bremsvorgang verbunden. Dabei wird die Bremsenergie direkt im Getriebe in Wärme umgesetzt.To a further advantageous embodiment of the friction process connected to the braking process. The braking energy is direct in the transmission in heat implemented.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist, den Antriebsstrang während der Warmlaufphase des Motors zu verspannen. In der Warmlaufphase, die während der ersten Minuten nach einem Kaltstart stattfindet, steht überschüssiges Motormoment bereit.A Another advantageous embodiment is the drive train during the Warm-up phase of the engine to brace. In the warm-up phase during the first minutes after a cold start, there is excess engine torque ready.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist es, mehrere oder alle der obigen Vorschläge in Kombination einzusetzen.A Another advantageous embodiment is, several or all of above suggestions to be used in combination.

Claims

Method for heating oil in an oil circuit of a transmission for a motor vehicle, wherein the transmission has switching elements, in particular wet-running multi-plate clutches and / or brakes for shifting gears and the oil circuit has a main pressure generated by an oil pump and controlled by a main pressure valve, characterized During the warm-up phase of the transmission in the oil circuit, a power loss is generated, the heat of which heat the components and is dissipated to the circulating oil.

Method according to claim 1, characterized in that that the power loss due to additional friction phases in the switching elements is produced.

Method according to claim 2, characterized in that that to generate the additional Frictional phases a (closed) multi-plate clutch located in the power flow partially open and thus a heat-producing Slip is allowed.

Method according to claim 2 or 3, characterized that to generate the additional Reibphasen an open switching element controlled easily applied becomes.

Method according to claim 4, characterized in that that at the same time to be applied by the open switching element additional Gear is switched.

Method according to claim 1, characterized in that that the main pressure during the warm-up phase increased becomes.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized that the application is in push mode.

Method according to one of claims 1 to 7, characterized that several methods are used in combination.