DE19950451A1 - System for lubricating motor vehicle gearbox with at least one pump for delivering oil from oil sump of gearbox defined by pan to component parts in the gearbox - Google Patents
System for lubricating motor vehicle gearbox with at least one pump for delivering oil from oil sump of gearbox defined by pan to component parts in the gearboxInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schmierung eines Getriebes eines Kraftfahrzeuges nach der im Oberbe griff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.The invention relates to a device for lubrication a transmission of a motor vehicle according to the in the Oberbe handle of claim 1 defined in more detail.
Getriebe mit Zwangsschmierung sind hinreichend aus der Praxis bekannt. Dabei wird mit einer Pumpe aus einem Ölsumpf des Getriebes Öl entnommen und über Leitungen zu den zu schmierenden und zu kühlenden Stellen im Getriebe gefördert. Die Antriebsdrehzahl der Pumpe richtet sich hierbei immer nach der Eingangsdrehzahl beziehungsweise der Vorgelegewellendrehzahl des Getriebes, da die Pumpe in der Regel an das Getriebe angeflanscht ist und direkt vom Ge triebe mit angetrieben wird.Gearboxes with forced lubrication are sufficient known in practice. A pump turns one Oil sump from the gearbox the areas to be lubricated and cooled in the gearbox promoted. The drive speed of the pump depends always according to the input speed or Countershaft speed of the transmission since the pump in the Usually flanged to the gearbox and directly from the Ge drives with is driven.
Die Erwärmung des Öls und des Getriebes erfolgt in Abhängigkeit von der Belastung des Getriebes, wobei sich nicht nur abhängig von der Drehzahl, sondern beispielsweise auch des Drehmomentes oder der Umgebungstemperatur eine mehr oder weniger starke Erwärmung des Öls und des Getrie bes ergibt. Insbesondere nach einem Fahrbeginn variiert das Erwärmungsverhalten erheblich. Bei niedrigen Umgebungstem peraturen z. B. erreichen das Getriebe und das darin befind liche Öl ihre Betriebstemperatur auch bei hohen Drehzahlen erst nach längerer Zeit. Die Drehzahl des Getriebes ist daher nur ein geringes Indiz für die Belastung des Getrie bes und die entstehende Verlustwärme, die durch das Öl ab geführt werden muß. The oil and gearbox are heated in Dependence on the load on the transmission, whereby not only depending on the speed, but for example also the torque or the ambient temperature more or less strong heating of the oil and the transmission bes results. This varies, especially after the start of a journey Heating behavior significantly. At low ambient temperatures temperatures z. B. reach the gearbox and the located therein oil their operating temperature even at high speeds only after a long time. The speed of the gearbox is therefore only a slight indication of the load on the transmission bes and the resulting heat loss from the oil must be performed.
Nach einem Kaltstart, bei dem das Getriebeöl und das Getriebe selbst noch kalt sind, und mit einer Pumpe, die nach dem Verdrängerprinzip arbeitet, wie sie heutzutage in Getrieben in Serie verwendet wird, entsteht bei hohen Dreh zahlen eine große Ölfördermenge und somit auch hohe Drücke. Die gesamte Ölfördermenge, die sich dabei aus Schmier- und Kühlölmenge zusammensetzt, ist bei kalten Getrieben jedoch nicht in vollem Umfang notwendig.After a cold start, in which the gear oil and the Gearboxes themselves are still cold, and with a pump that works on the displacer principle, as they are used in today Gear used in series is created at high speed pay a large oil production and thus also high pressures. The total oil flow, which is made up of lubrication and The amount of cooling oil is, however, with cold gearboxes not fully necessary.
Der Betrieb eines solchen Getriebes mit Zwangsschmie rung bei niedriger Betriebstemperatur weist dabei den Nach teil auf, daß in dem Getriebe durch eine nicht erforderlich große Menge an kaltem Öl mit hoher Viskosität erhöhte Wi derstandsmomente erzeugt werden, die wiederum zu einem er höhten Treibstoffverbrauch führen.The operation of such a gearbox with forced lubrication at low operating temperatures shows the after part on that in the gearbox by a not required large amount of cold oil with high viscosity increased wi derstandsmomente are generated, which in turn he lead to increased fuel consumption.
Es hat sich ebenso als nachteilig erwiesen, daß auf grund der Widerstandsmomente in dem Getriebe hohe Schalt kräfte zum Schalten erforderlich sind, wodurch der Schalt komfort nach einem Kaltstart beeinträchtigt wird.It has also proven disadvantageous that due to the resistance moments in the gearbox high switching Forces are required for switching, which makes the switching comfort after a cold start is impaired.
Da bessere Schmierungsverhältnisse der Bauteile des Getriebes durch das Öl erst mit zunehmender Temperatur er zielt werden, und es erst ab einer bestimmten getriebespe zifischen Betriebstemperatur notwendig ist, mit der Kühlung des Getriebes zu beginnen, bewirkt eine unnötig große Öl- fördermenge während der Aufwärmphase des Getriebes sogar noch eine Kühlung, obwohl die Betriebstemperatur noch gar nicht erreicht ist. Somit wird die Aufwärmphase in nach teilhafter Weise verlangsamt. Because better lubrication conditions of the components of the Transmission through the oil only with increasing temperature aims, and it only starts from a certain gearbox specific operating temperature is necessary with cooling starting the transmission causes an unnecessarily large oil delivery rate even during the warm-up phase of the transmission still cooling, although the operating temperature is still at it has not been reached. Thus, the warm-up phase is in after partially slowed down.
Zur Beschleunigung der Aufwärmphase nach einem Kalt start ist aus der Praxis eine Lösung bekannt, bei der das Öl aus dem von einer Ölwanne begrenzten Ölsumpf des Getrie bes zu den Bauteilen gefördert wird, wobei der Ölsumpf hier aber wenigstens aus einer ersten Kammer und einer zweiten Kammer gebildet ist, zwischen denen eine Verbindung für das Öl vorgesehen ist. Oberhalb der zweiten Kammer ist eine Ableiteinrichtung für wenigstens einen Teil des aus dem Getriebe in den Ölsumpf rückströmenden Öls angeordnet. In der Aufwärmphase wird dabei nur Öl aus der ersten Kammer entnommen und über eine Ableiteinrichtung auch nur dieser wieder zugeführt. Dadurch zirkuliert nur eine geringere Ölmenge, die sich schneller erwärmen kann, so daß die Kalt startprobleme zeitlich eingeschränkt werden können.To accelerate the warm-up phase after a cold start is known from practice a solution in which the Oil from the gearbox oil sump, delimited by an oil pan bes is promoted to the components, the oil sump here but at least from a first chamber and a second Chamber is formed, between which a connection for the Oil is provided. There is one above the second chamber Diverter for at least part of the Gear arranged in the oil sump returning oil. In the warm-up phase only oil from the first chamber removed and only a discharge device fed again. As a result, only a smaller one circulates Amount of oil that can warm up faster, so that the cold start problems can be limited in time.
Eine solche Vorrichtung erfordert jedoch einen rela tiv hohen konstruktiven Aufwand. Ferner ergibt sich das Problem, daß sich das verwendete Öl zwar schneller erwärmen kann, aber die Pumpenleistung gleich bleibt. Somit wird auch hier anfangs bei einem Kaltstart zuviel Öl im Getriebe umgewälzt, wodurch Schaltprobleme auftreten können.However, such a device requires a rela tiv high design effort. This also results Problem that the oil used warms up faster can, but the pump output remains the same. Thus too much oil in the gearbox at the beginning of a cold start circulated, which can cause switching problems.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugruh de, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit der über einen relativ geringen konstruktiven Aufwand die Ölförder menge an die Bedingungen im Getriebe angepaßt werden kann.The present invention is based on the task de to provide a device with which over the oil production requires a relatively low design effort quantity can be adapted to the conditions in the transmission.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Vorrich tung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. According to the invention, this object is achieved with a Vorrich device solved according to the features of claim 1.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet den Vorteil, daß für die Mindestölmengenförderung der Bauteile mit Schmieröl eine erste Pumpe eingesetzt wird. Dies bedeutet, daß in der Zeit, in der das Getriebe seine Betriebstempera tur noch nicht erreicht hat, die erste Pumpe nur eine Min destmenge Öl zu den Bauteilen des Getriebes fördern muß. Somit kann die erste Pumpe in vorteilhafter Weise eine nur sehr geringe Antriebsleistung bei einem kaltem Getriebe besitzen.The device according to the invention offers the advantage that for the minimum oil production of the components A first pump is used for lubricating oil. This means, that at the time the gearbox is operating has not yet reached the first pump for just one minute must convey the least amount of oil to the components of the gearbox. Thus, the first pump can advantageously only one very low drive power with a cold gear have.
Bei dieser ersten Pumpe kann es sich in einer bevor zugten Ausführung der Erfindung um eine üblicherweise schon in Getrieben des Standes der Technik verwendete Verdränger pumpe mit geringer Ölförderleistung handeln.This first pump can be in a before drafted execution of the invention usually already Displacers used in prior art transmissions act with a low oil output.
Weiterhin kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung realisiert werden, daß sich im Getriebe nicht unnötiges Öl befindet, das im kalten Zustand eine hohe Viskosität auf weist. Damit können erhöhte Widerstandsmomente vermieden werden, welche ansonsten zu einem erhöhten Treibstoffver brauch und zu einer Beeinträchtigung des Schaltkomforts bei Startbedingungen führen.Furthermore, with the device according to the invention be realized that there is no unnecessary oil in the transmission located in the cold state of high viscosity has. This can avoid increased resistance moments are, which would otherwise lead to increased fuel consumption need and to impair switching comfort Start conditions lead.
Daneben wird mit dem erfindungsgemäßen Zwei-Pumpen- Konzept und der dadurch möglichen Einstellung einer ange paßten Ölfördermenge vermieden, daß durch eine zu große Ölfördermenge eine unerwünschte Kühlung eintritt, bevor die Betriebstemperatur des Getriebes erreicht ist.In addition, the two-pump Concept and the possible setting of a desired matched oil production avoided by a too large Oil flow undesirable cooling occurs before the Operating temperature of the gearbox is reached.
Steigt die Temperatur des Getriebes, beziehungsweise des Getriebeöles an, dann wird die zweite Pumpe zur Kühlung der Bauteile zugeschaltet. Auch bei der zweiten Pumpe kann es sich bevorzugterweise wiederum um eine Verdrängerpumpe handeln. Ebenso kann es sich bei der zweiten Pumpe jedoch auch um eine Kreiselpumpe handeln, deren Ölfördervolumen dann sogar noch variiert werden kann.The temperature of the gearbox increases, respectively of the gear oil, then the second pump for cooling of the components switched on. The second pump can also again it is preferably a positive displacement pump act. It can also be the same with the second pump also act as a centrifugal pump, the oil production volume then can even be varied.
Diese zweite Pumpe kann dabei vorzugsweise elektrisch angetrieben werden, während die erste direkt mit dem bzw. über das Getriebe angetrieben werden kann.This second pump can preferably be electrical be driven while the first one directly with the or can be driven via the transmission.
Wenn die erste Pumpe eine geringere Fördermenge auf weist, als die zweite Pumpe, kann insbesondere bei Kalt startbedingungen, die zweite Pumpe mit höherer Fördermenge abgeschaltet bleiben. Hat das Getriebe eine bestimmte Be triebstemperatur erreicht, weist das Öl eine deutlich ver ringerte Viskosität auf. Daher werden in dem Getriebe auch keine erhöhten Widerstandsmomente mehr erzeugt, so daß die zweite Pumpe mit höherer Fördermenge dazugeschaltet werden kann und dann ohne Beeinträchtigung des Treibstoffverbrau ches und des Schaltkomforts die übliche Ölmenge zugeführt werden kann.If the first pump has a lower delivery rate points, as the second pump, can be particularly cold start conditions, the second pump with a higher flow rate stay switched off. Does the gearbox have a certain loading? reached the operating temperature, the oil clearly reduced viscosity. Therefore, in the transmission too no longer generated increased resistance moments, so that the second pump with a higher flow rate can be switched on can and then without affecting fuel consumption ches and the switching comfort the usual amount of oil supplied can be.
Eine kleinere Pumpe besitzt auch stets eine geringere Antriebsleistung als eine Pumpe, die immer die maximale Ölmenge fördert, wodurch das gesamte Getriebe einen besse ren Wirkungsgrad aufweist.A smaller pump always has a smaller one Drive power as a pump that is always the maximum Oil quantity promotes, which makes the entire transmission better ren efficiency.
Darüber hinaus wird mit dem erfindungsgemäßen Zwei- Pumpen-Konzept, bei dem im Normalbetrieb zwei Pumpen im Einsatz sind, auch die Sicherheit erhöht, da eine Schmie rung und Kühlung auch dann noch zumindest vorübergehend sichergestellt ist, wenn eine der beiden Pumpen ausfällt.In addition, with the two- Pump concept, in which two pumps in normal operation Use, security is also increased because of a smack cooling and cooling, at least temporarily is ensured if one of the two pumps fails.
Weitere Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus den nachfol gend anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Aus führungsbeispielen.Further advantages and developments of the invention result from the subclaims and from the successor From the principle described with reference to the drawing leadership examples.
Es zeigt:It shows:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausfüh rungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Schmierung eines Getriebes, wobei zur Öl förderung zwei Pumpen vorgesehen sind; Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment of an inventive device for lubricating a gear, two pumps are provided for oil production;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vor richtung zur Schmierung eines Getriebes mit zwei Pumpen; und Figure 2 is a schematic representation of another embodiment of an inventive device for lubricating a transmission with two pumps. and
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vor richtung zur Schmierung eines Getriebes, mit zwei Pumpen zur Ölförderung. Fig. 3 is a schematic representation of a further embodiment of a device according to the invention for lubricating a transmission, with two pumps for oil production.
In den Fig. 1 bis Fig. 3 ist schematisiert eine Vor richtung zur Schmierung eines Getriebes eines Kraftfahrzeu ges dargestellt, wobei für funktionsgleiche Bauelemente aus Gründen der Übersichtlichkeit gleiche Bezugszeichen verwen det werden. Aus einem Ölsumpf 1 eines Getriebes führt je weils eine Ölleitung 3 bzw. 3' zu einer ersten Pumpe 2 und einer zweiten Pumpe 2'. Beide Pumpen 2, 2' fördern dabei Öl aus dem Ölsumpf 1 des Getriebes zu Verbrauchern bzw. Ge triebebauteilen 6 in dem Getriebe, die Getriebebauteile 6 sind in Fig. 1 nur symbolisch angedeutet.In Figs. 1 to Fig. 3 is a front of the direction of lubricating a transmission of a Kraftfahrzeu shown ges, wherein like for functionally equivalent components for the sake of clarity reference numerals are USAGE det schematically. From an oil sump 1 of a gearbox, an oil line 3 or 3 'leads to a first pump 2 and a second pump 2 '. Both pumps 2 , 2 'deliver oil from the oil sump 1 of the transmission to consumers or Ge gear components 6 in the gear, the gear components 6 are only symbolically indicated in Fig. 1.
Bei der ersten Pumpe 2 handelt es sich gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform um eine kleine Verdrängerpumpe, die von dem Getriebe durch Anflanschen an dieses mitange trieben wird, also einen Getriebeantrieb 7 aufweist und somit mit dem Start des Getriebes von Anfang an betrieben wird. Diese Pumpe 2 besitzt eine geringe Antriebsleistung und dient in erster Linie zum Schmieren der Getriebebautei le 6 nach einem Kaltstart. Eine Kühlung der Getriebebautei le 6 ist bei diesen Bedingungen noch nicht notwendig.According to this preferred embodiment, the first pump 2 is a small positive displacement pump which is driven by the gearbox by flanging onto it, that is to say has a gearbox drive 7 and is thus operated from the start when the gearbox is started. This pump 2 has a low drive power and is primarily used to lubricate the gear components 6 after a cold start. Cooling of the transmission components 6 is not yet necessary in these conditions.
Steigt nun nach längerem Betrieb die Temperatur des Getriebes beziehungsweise des Getriebeöls auf einen vorge gebenen Grenzwert der Temperatur an, wird die zweite Pumpe 2', welche auch eine Verdrängerpumpe mit einer höheren För dermenge ist, nun insbesondere zur Kühlung der Getriebebau teile 6 zugeschaltet.Now, after a long period of operation, the temperature of the transmission or the transmission oil rises to a predetermined limit value of the temperature, the second pump 2 ', which is also a positive displacement pump with a higher quantity, is now switched in particular for cooling the transmission parts 6 .
Diese zweite Pumpe 2' kann jedoch in einer alternati ven Ausführung ebenso als eine Kreiselpumpe ausgebildet sein.However, in an alternative embodiment, this second pump 2 'can also be designed as a centrifugal pump.
Der Antrieb dieser zweiten Pumpe 2' erfolgt dabei be vorzugterweise über einen elektrischen Antrieb 4, wodurch der Einsatz der zweiten Pumpe 2' aktiv gesteuert werden kann. The drive of this second pump 2 'is preferably carried out via an electric drive 4 , whereby the use of the second pump 2 ' can be actively controlled.
Bezug nehmend auf Fig. 2 ist eine weitere bevorzugte Ausführung der Erfindung dargestellt, bei der die Zuschal tung der zweiten Pumpe 2' durch eine Kupplung 5 zwischen ihr und der ersten Ölpumpe 2 erfolgt. Die Kupplung 5 wird vorliegend nach Überschreiten des vordefinierten Grenzwer tes der Temperatur über eine externe Ansteuerung geschlos sen.Referring to Fig. 2 shows another preferred embodiment of the invention is shown, in which the BARGE processing of the second pump 2 'through a clutch 5 takes place between it and the first oil pump 2. The clutch 5 is in the present case closed after exceeding the predefined limit value of the temperature via an external control.
Selbstverständlich kann alternativ hierzu auch eine Verbindung über eine temperaturabhängige Kupplung vorgese hen sein. Eine solche temperaturabhängige Kupplung kann dann ähnlich wie eine Lüfterkupplung im Kraftfahrzeug aus gebildet sein, das heißt, daß mit steigender Temperatur mehr Moment übertragen wird und daher auch mehr Öl von der Pumpe 2' gefördert wird.Of course, alternatively, a connection via a temperature-dependent coupling can also be provided. Such a temperature-dependent clutch can then be formed similarly to a fan clutch in the motor vehicle, that is to say that with increasing temperature, more torque is transmitted and therefore more oil is pumped by the pump 2 '.
Wie aus Fig. 3 zu entnehmen ist, kann insbesondere dann, wenn die Kupplung 5 extern angesteuert wird, die zweite Pumpe 2' die Befüllung eines Retarderkreislaufes 8 unterstützen, welcher ebenfalls nur symbolisch in der Zeichnung angedeutet ist.As can be seen from FIG. 3, in particular when the clutch 5 is activated externally, the second pump 2 'can support the filling of a retarder circuit 8 , which is also only symbolically indicated in the drawing.
Derartige Retarder werden durch Füllen und Entleeren eines beschaufelten Arbeitskreislaufs mit einem Betriebs fluid ein- oder ausgeschaltet, wobei die Verwendung von Retardern als verschleißfreie Dauerbremsen besonders vor teilhaft und daher häufig ist.Such retarders are created by filling and emptying of a bladed working cycle with one company fluid on or off, using Retarders especially as wear-free continuous brakes is partial and therefore frequent.
So sind Retarder als hydrodynamische Bremsen vorzugs weise bei Nutzfahrzeugen bekannt, die üblicherweise mit einer Rotoreinheit versehen sind, die mit dem Getriebe des Fahrzeugs verbindbar ist und zum Abbremsen des Fahrzeugs die mechanische Energie des Getriebes in die Energie einer Flüssigkeit umwandelt, die ihrerseits in der Rotoreinheit in Wärme umgesetzt wird, wodurch die gewünschte Bremskraft erzeugt wird. Damit ist ein verschleißfreies Bremsen ohne Abnutzung von Bremsbelägen oder dergleichen Verschleißteile möglich.Retarders are preferred as hydrodynamic brakes known in commercial vehicles, usually with a rotor unit are provided with the gearbox of the Vehicle is connectable and for braking the vehicle the mechanical energy of the transmission into the energy of one Liquid converts, which in turn in the rotor unit is converted into heat, creating the desired braking force is produced. This means wear-free braking without Wear of brake pads or similar wear parts possible.
Der in Fig. 3 angedeutete hydrodynamische Retarder 8 ist in dem Getriebe integriert und wird von einer Getriebe abtriebswelle angetrieben, wobei das Betriebsfluid Öl aus dem Getriebeölsumpf 1 darstellt.The hydrodynamic retarder 8 indicated in FIG. 3 is integrated in the transmission and is driven by a transmission output shaft, the operating fluid representing oil from the transmission oil sump 1 .
Soll nun die Pumpe 2' den Retarderkreislauf 8 unter stützen, so wird die Kupplung 5 bei einem Signal "Retarder Ein" geschlossen und ein Ventil 9, das dann geöffnet ist, gibt Öl von der zweiten Pumpe 2' zum Retarderkreislauf 8 frei. Das bedeutet, daß eine Retarderpumpe verhältnismäßig klein dimensioniert werden kann, weil die Befüllung durch die Pumpe 2' schnell erfolgt und dadurch der Retarder sein Bremsmoment schnell aufbaut. Dadurch wird für die Retarder pumpe auch nur ein geringer Bauraum benötigt.If the pump 2 'is now to support the retarder circuit 8 , the clutch 5 is closed with a signal "retarder on" and a valve 9 , which is then opened, releases oil from the second pump 2 ' to the retarder circuit 8 . This means that a retarder pump can be dimensioned relatively small because the filling by the pump 2 'takes place quickly and the retarder builds up its braking torque quickly. This means that only a small space is required for the retarder pump.
Daneben ist auch die Wiederansprechzeit des Retarders beim Zuschalten der zweiten Pumpe 2' deutlich geringer, da innerhalb kurzer Zeit viel Öl in den Retarderkreislauf 8 gepumpt werden kann und so der Retarder schneller anspre chen kann. In addition, the response time of the retarder when the second pump 2 'is switched on is significantly shorter, since a lot of oil can be pumped into the retarder circuit 8 within a short time and the retarder can thus respond more quickly.
11
Ölsumpf
Oil sump
22nd
erste Pumpe
first pump
22nd
' zweite Pumpe
'' second pump
33rd
Ölleitung
Oil pipe
33rd
' Ölleitung
'' Oil pipe
44th
elektrischer Antrieb
electric drive
55
Kupplung
clutch
66
Getriebebauteile
Gear components
77
Getriebeantrieb
Gear drive
88th
Retarderkreislauf
Retarder circuit
99
Ventil
Valve
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| OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
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