DE10051356A1 - Getriebe für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine - Google Patents

Getriebe für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Getriebe einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einem Ölsumpf 1 und einer dem Ölsumpf zugeordneten Ölpumpe 9 für einen Hauptölkreislauf, wobei dem Ölsumpf 1 mindestens ein zusätzlicher Ölvorrat 2 zugeordnet ist, der mit der Ölpumpe 9 in Wirkverbindung steht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Getriebe für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einem Ölsumpf und einer dem Ölsumpf zugeordneten Ölpumpe für einen Hauptölkreislauf.
Es sind bereits Getriebe für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine bekannt, die mit einem Ölsumpf und einer dem Ölsumpf zugeordneten Ölpumpe für einen Hauptölkreislauf ausgestattet sind. Der Ölsumpf stellt dabei für die Getriebeteile, die im Ölsumpf laufen, den wesentlichen Teil der Schmierung dar. Zur Schmierung anderer nicht direkt mit dem Ölsumpf in Kontakt tretender Getriebeteile ist ein zusätzlicher Hauptölkreislauf vorgesehen. Der Hauptölkreislauf weist hierzu ein Ölrohr und eine mit dem Ölrohr und dem Ölsumpf in Wirkverbindung stehende Ölpumpe auf, die das Öl durch das Ölrohr an die entsprechenden Stellen fördert. Der Ölsumpf nimmt dabei eine feste Menge Öl auf, die im Betrieb durch das sog. Panschen und durch den Hauptölkreislauf ständig im Umlauf ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe derart auszubilden und anzuordnen, daß eine möglichst geringe Panschleistung bzw. Schleppleistung gewährleistet wird.
Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß dem Ölsumpf mindestens ein zusätzlicher Ölvorrat zugeordnet ist, der mit der Ölpumpe in Wirkverbindung steht. Hierdurch wird erreicht, daß der im Getriebe vorherrschende Ölstand entsprechend den einzelnen Fahrstufen oder Betriebspunkten variiert werden kann. Zu jedem Zeitpunkt ist es möglich, den bestehenden Sumpfölstand zu verringern, um unnötige Panschleistung zu vermeiden.
Hierzu ist es vorteilhaft, daß zur Schmierung von Getriebegliedern neben dem Ölsumpf und dem Hauptölkreislauf mindestens ein Trockensumpfkreislauf vorgesehen ist, wobei der Trockensumpfkreislauf mit Konstanten und einer Hauptwelle und der Hauptölkreislauf mit Laufrädern und/oder der Vorgelegewelle und/oder einer Ölkühlung in Wirkverbindung steht. Somit können die im Kraftfluß stehenden Getriebeglieder, die bei abgesenktem Sumpfölstand von der Trockensumpfschmierung ausgeschlossen sind, mit dem notwendigen Schmieröl versorgt werden. Andererseits ist es möglich, die Getriebeglieder, die ohnehin über den Ölsumpf nicht versorgt werden können, entsprechend zu schmieren.
Ferner ist es vorteilhaft, daß neben der Ölpumpe mindestens eine zweite Ölpumpe vorgesehen ist oder die Ölpumpe variabel oder mindestens zweistufig ausgebildet ist und das Förderverhältnis von der Ölpumpe zur zweiten Ölpumpe oder innerhalb der Förderstufen zwischen 1.3 und 3 liegt, wobei der Ölsumpf und/oder der zusätzliche Ölvorrat mit mindestens einer der Ölpumpen in Wirkverbindung steht. Wenn der Ölspiegel abgesenkt wird, so muß gleichzeitig ein Teil der Schmierung, also der Trockensumpfkreislauf, aktiviert sein. Durch die Verwendung von zwei Ölpumpen bzw. einer zweistufigen Ölpumpe kann nun ein rasches Absenken des Ölstandes bei gleichzeitiger Versorgung des Trockensumpfkreislaufs erreicht werden. Hierbei ist zu beachten, daß das dem Trockensumpfkreislauf zugeführte Öl über die Getriebeglieder wieder in den Ölsumpf zurückfließt, also entgegen der Ölsumpfabsenkung wirkt. Das Förderverhältnis sollte demnach einen größtmöglichen Wert annehmen, damit der Ölsumpfansaugstrom wesentlich größer ist als der Volumenstrom des Trockensumpfkreislaufs, der ja wieder in den Ölsumpf zurückfließt.
Von besonderer Bedeutung ist für die vorliegende Erfindung, daß der Ölvorrat durch mindestens eine Rippe oder Wand im Ölsumpf oder in einem Getriebeboden begrenzt bzw. gebildet ist und zwischen dem Ölsumpf und dem Ölvorrat ein schalt- und/oder regelbares Ausgleichsventil als optionale Durchflußverbindung besteht. Bestehende Ausführungsformen des Ölsumpfes können um eine Rippe erweitert werden, so daß eine Trennung von Ölsumpf und Ölvorrat gewährleistet ist. Wenn der Ölsumpfspiegel nach einer Absenkphase wieder gehoben wird, so kann über das Ausgleichsventil ein Niveauausgleich erfolgen, der die Befüllung des Ölsumpfes über die Pumpe unterstützt. Das Ausgleichsventil ist hierbei innerhalb der Rippe angeordnet, so daß eine Ausgleichsströmung zwischen Ölsumpf und Ölvorrat entstehen kann.
Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung ist es von Vorteil, daß mindestens eine im Öl laufende Welle oder mindestens ein Laufrad eine Strömungsbewegung des Öls vom Ölsumpf zum Ölvorrat hin bildet. Somit ist eine zweite Pumpe nicht notwendig. Der Ölvorrat wird ständig durch die Förderleistung der Laufräder befüllt. Diese Förderleistung ist konstant, so daß zum Befüllen bzw. Nachfüllen des Ölsumpfes über das Ausgleichsventil bzw. die Pumpe die Förderleistung des Laufrads ausgeglichen werden kann. Wenn das Ausgleichsventil geöffnet ist, hat die Förderleistung der Laufräder einen relativ kleinen Einfluß auf den durch Ausgleichsventil und Pumpe stetig nachgefüllten bzw. steigenden Ölspiegel des Ölsumpfes.
Vorteilhaft ist es ferner, daß die zweite Ölpumpe mit dem Ölvorrat und dem Trockensumpfkreislauf und die Ölpumpe mit dem Ölsumpf und über ein Ventil mit dem Hauptölkreislauf oder mit einer Zuführleitung des Ölvorrats in Wirkverbindung steht. Die zweite Pumpe versorgt bei Ölsumpftiefstand den Trockensumpfkreislauf aus dem Ölvorrat. Die Ölpumpe, die bei regulärem Sumpfölstand den schon beschriebenen Hauptölkreislauf versorgt, dient bei Ölsumpftiefstand dazu, Öl aus dem Ölsumpf, der durch den Trockensumpfkreislauf ständig nachgefüllt wird, in den Ölvorrat zu fördern. Durch das Ventil wird die Ölpumpe entweder in den Hauptölkreislauf oder in den Zuführkreislauf für den Ölvorrat geschaltet.
Außerdem ist es vorteilhaft, daß die Ölpumpe mit dem Ölvorrat und über das Ventil mit dem Hauptölkreislauf und/oder mit dem Trockensumpfkreislauf in Wirkverbindung steht. Bei Verwendung nur einer Ölpumpe wird die Befüllung des Ölvorrats aus dem Ölsumpf über ein Laufrad gewährleistet. Die Ölpumpe dient zur Versorgung des Trockensumpfkreislaufs und/oder des Hauptölkreislaufs aus dem Ölvorrat, je nach Stellung des Ventils. Der Ölvorrat besitzt selbst bei offenem Ausgleichsventil mindestens den Ölstand des Ölsumpfs.
Ferner ist es vorteilhaft, daß in einem direkten Gang oder einem optionalen Betriebspunkt ein Ölspiegel im Getriebe abgesenkt und durch die Ölpumpe und/oder die rotierenden Laufräder ein Teil des Öls in einen Ölvorrat gefördert wird, wobei ein Trockensumpfkreislauf die Konstanten und die Hauptwelle schmiert. Ein Hauptölkreislauf, der mit den Laufrädern und/oder mit der Vorgelegewelle und/oder mit der Ölkühlung in Wirkverbindung steht, ist wahlweise inaktiv. Beim Schalten in einen vom direkten Gang verschiedenen Gang wird der Ölvorrat durch das Ausgleichsventil mit dem Ölsumpf verbunden und der Ölspiegel im Ölvorrat wieder erhöht, wobei der Hauptölkreislauf, der mit den Laufrädern und/oder mit der Vorgelegewelle und/oder mit der Ölkühlung in Wirkverbindung steht, aktiviert wird.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt. Es zeigt:
Fig. 1 eine Prinzipskizze für eine Getriebeschmierung mit zwei getrennten Trockensumpfkreisläufen und zwei Ölpumpen,
Fig. 2 eine Prinzipskizze für eine Getriebeschmierung mit zwei getrennten Trockensumpfkreisläufen und einer Ölpumpe.
In Fig. 1 ist mit 1 ein Ölsumpf bezeichnet, der zur Schmierung eines Getriebeglieds 3 bzw. eines Laufrads 7 und einer Hauptwelle 6 bzw. einer Welle 8 dient. Der Ölsumpf 1 wird begrenzt durch einen nicht dargestellten Getriebeboden bzw. nicht dargestellte Getriebewände und eine Rippe 12. Die Rippe 12 trennt dabei den Ölsumpf 1 vor einem Ölvorrat 2. Der Ölvorrat 2 wird hierbei ebenfalls durch den nicht dargestellten Getriebeboden bzw. die Getriebewand begrenzt.
In einem direkten Gang bzw. in einer Fahrstufe, in der keine Verzahnung einer Vorgelegewelle 8 unter Last steht, wird der Ölsumpf 1 über eine Ölpumpe 9 abgesaugt. Das abgesaugte Öl wird über eine Zuführleitung 14 in den Ölvorrat 2 gepumpt. Die Ölpumpe 9 steht hierbei mit einem Ventil 13 in Verbindung, welches den Pumpkreislauf zwischen der Pumpe 9 und dem Ölvorrat 2 gewährleistet. Gleichzeitig wird über eine zweite Pumpe 10 Öl aus dem Ölvorrat 2 abgesaugt. Das abgesaugte Öl dient der Trockensumpfschmierung bzw. versorgt einen Trockensumpfkreislauf 5. Der Trockensumpfkreislauf 5 versorgt hierbei im wesentlichen die Hauptwelle 6, da diese im direkten Gang unter Last steht. Somit ergibt sich ein Ölkreislauf zwischen dem aus dem Ölsumpf 1 ständig befüllten Ölvorrat 2 über die Pumpe 10 und den Trockensumpfkreislauf 5 hin zu den Getriebegliedern 3 bzw. zur Hauptwelle 6. Das von den Getriebegliedern 3 abtropfende Öl gelangt wieder in den Ölsumpf 1, der dann wiederum von der Pumpe 9 abgesaugt und in den Ölvorrat 2 gepumpt wird.
Zwischen Ölsumpf 1 und Ölvorrat 2 ist ein Ausgleichsventil 11 vorgesehen. Wird nun das Getriebe in einem anderen als dem konstanten Gang gefahren, d. h. die übrigen Getriebeglieder 3 wie die Vorgelegewelle 8 kommen teilweise in den Kraftfluß, so wird der Ölspiegel 15 des Ölsumpfs 1 wieder erhöht. Hierzu wird der Ölsumpf 1 durch die Pumpe 9 nicht mehr in den Ölvorrat 2 gepumpt, sondern über das Ventil 13 in einen Hauptölkreislauf 4 eingebracht. Der Ölvorrat 2 wird also einerseits durch die Pumpe 10 und den Trockensumpfkreislauf 5 stetig abgesaugt und andererseits nicht mehr über den Ölsumpf 1 und die Ölpumpe 9 befüllt. Der Ölvorrat bzw. ein Ölspiegel 16 des Ölvorrats sinkt somit stetig, während der Ölsumpf 1 bzw. der Ölspiegel 15 des Ölsumpfs 1 stetig steigt.
Der Hauptölkreislauf 4 versorgt die Vorgelegewelle 8 sowie alle bisher im direkten Gang kraftlos geschalteten Getriebeglieder 3 sowie einen nicht dargestellten Ölkühler.
Zur Beschleunigung dieses Niveauausgleichs zwischen Ölsumpf 1 und Ölvorrat 2 ist das Ausgleichsventil 11 vorgesehen. Beim Verlassen der direkten Getriebestufe wird das Ausgleichsventil 11 geöffnet, und es ist ein Ausgleich der Ölspiegel 15, 16 zwischen Ölsumpf 1 und Ölvorrat 2 gewährleistet.
In Fig. 2 ist der Ölsumpf 1 ebenfalls über die Rippe 12 vom Ölvorrat 2 getrennt. Die Rippe 12 ist hierbei derart angeordnet, daß die Getriebeglieder 3 bzw. die Laufräder 7 aufgrund ihrer Rotationsbewegung stetig Öl vom Ölsumpf 1 in den Ölvorrat 2 transportieren. In der konstanten Gangstufe steht der Ölvorrat 2 über die Pumpe 9 mit dem Trockensumpfkreislauf 5 in Wirkverbindung, so daß das Öl vom Ölvorrat 2 über die Pumpe 9 und das Ventil 13 an die Schmierstellen der im Kraftfluß befindlichen Hauptwelle 6 gefördert wird. Von hier aus gelangt es in den Ölsumpf 1 und wird durch Rotation der Laufräder 7 wiederum in den Ölvorrat 2 gefördert. Der Ölspiegel 15 des Ölsumpfs 1 weist somit ständig ein Minimum auf, das sich demnach unterhalb der rotierenden Laufräder 7 befindet.
Zwischen Ölvorrat 2 und Ölsumpf 1 ist ebenfalls das Ausgleichsventil 11 vorgesehen. In einem vom direkten Gang verschiedenen Gang wird zum einen das Ausgleichsventil 11 geöffnet, und zum anderen wird die Pumpe 9 über das Ventil 13 mit dem Hauptölkreislauf 4 verbunden. Somit wird neben der Ausgleichswirkung durch das Ausgleichsventil 11 der Ölsumpf 1 durch den Ölkreislauf 4 aus dem Ölvorrat 2 befüllt.
Die Ölpumpe 9 weist hierzu mindestens zwei Förderstufen bzw. Leistungsstufen auf, denn innerhalb des Trockensumpfkreislaufs ist die Förderleistung bzw. der Volumenstrom geringer als im Hauptölkreislauf. Die Förderleistung der Ölpumpe 9 wird somit in einem vom direkten Gang verschiedenen Gang erhöht. Die Förderleistung der rotierenden Laufräder 7 ist im Verhältnis zum Volumenstrom des Hauptölkreislaufs relativ klein, so daß ein stetiger Anstieg des Ölspiegels 15 des Ölsumpfs 1 gewährleistet ist.

Claims (12)

1. Getriebe für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einem Ölsumpf (1) und einer dem Ölsumpf (1) zugeordneten Ölpumpe (9) für einen Hauptölkreislauf (4), dadurch gekennzeichnet, daß dem Ölsumpf (1) mindestens ein zusätzlicher Ölvorrat (2) zugeordnet ist, der mit der Ölpumpe (9) in Wirkverbindung steht.
2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Schmierung von Getriebegliedern (3) neben dem Ölsumpf (1) und dem Hauptölkreislauf (4) mindestens ein Trockensumpfkreislauf (5) vorgesehen ist.
3. Getriebe nach eitlem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Trockensumpfkreislauf (5) mit Konstanten und einer Hauptweile (6) und der Hauptölkreislauf (4) mit Laufrädern (7) und/oder einer Vorgelegewelle (8) und/oder einer Ölkühlung in Wirkverbindung steht.
4. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Ölpumpe (9) mindestens eine zweite Ölpumpe (10) vorgesehen ist und das Förderverhältnis von der Ölpumpe (9) zur zweiten Ölpumpe (10) zwischen 1.3 und 3 liegt.
5. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußleistung der Ölpumpe (9) variabel oder mindestens zweistufig ausgebildet ist.
6. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölsumpf (1) und/oder der zusätzliche Ölvorrat (2) mit mindestens einer der Ölpumpen (9, 10) in Wirkverbindung steht.
7. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölvorrat (2) durch mindestens eine Rippe (12) im Ölsumpf (1) oder in einem Getriebeboden begrenzt oder gebildet ist und zwischen dem Ölsumpf (1) und dem Ölvorrat (2) ein schalt- und/oder regelbares Ausgleichsventil (11) als Durchflußverbindung besteht.
8. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine im Öl laufende Welle (8) oder mindestens ein Laufrad (7) eine Strömungsbewegung des Öls vom Ölsumpf (1) zum Ölvorrat (2) hin bildet.
9. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ölpumpe (10) mit dem Ölvorrat (2) und dem Trockensumpfkreislauf (5) und die Ölpumpe (9) mit dem Ölsumpf (1) und über ein Ventil (13) mit dem Hauptölkreislauf (4) oder einer Zuführleitung (14) des Ölvorrats (2) in Wirkverbindung steht.
10. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölpumpe (9) mit dem Ölvorrat (2) und über das Ventil (13) mit dem Hauptölkreislauf (4) und/oder mit dem Trockensumpfkreislauf (5) in Wirkverbindung steht.
11. Verfahren zum Schmieren eines Getriebes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
  • a) in einem direkten Gang oder einem optionalen Betriebspunkt ein Ölspiegel (15) im Getriebe abgesenkt und durch die Ölpumpe (9) und/oder die rotierenden Laufräder (7) ein Teil des Öls in einen Ölvorrat (2) gefördert wird,
  • b) ein Trockensumpfkreislauf (5) die Konstanten und die Hauptwelle (6) schmiert,
  • c) ein Hauptölkreislauf (4), der mit den Laufrädern (7) und/oder mit der Vorgelegewelle (8) und/oder mit der Ölkühlung in Wirkverbindung steht, abgeschaltet ist.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
  • a) beim Schalten in einen vom direkten Gang verschiedenen Gang oder einen optionalen Betriebspunkt der Ölvorrat (2) durch das Ausgleichsventil (11) mit dem Ölsumpf (1) verbunden wird,
  • b) der Ölspiegel (15) im Ölsumpf (1) zusätzlich über eine Pumpe (9) und den Hauptölkreislauf (4) erhöht wird,
  • c) der Hauptölkreislauf (4), der mit den Laufrädern (7) und/oder mit der Vorgelegewelle (8) und/oder mit der Ölkühlung in Wirkverbindung steht, aktiviert wird.
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