DE102007018504B4

DE102007018504B4 - Coolant and lubricant supply system of a transmission

Info

Publication number: DE102007018504B4
Application number: DE102007018504.0A
Authority: DE
Inventors: Frank Gethöfer; Niclas Schupp; Edgar Hörberger
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2007-04-19
Filing date: 2007-04-19
Publication date: 2016-11-17
Anticipated expiration: 2027-04-20
Also published as: DE102007018504A1

Abstract

Kühl- und Schmierstoff-Versorgungssystem für ein Getriebe, innerhalb dessen Getriebegehäuse (13) es angeordnet ist, bestehend aus einer von einem Elektromotor (2) angetriebenen hydrodynamischen Pumpe (1) zur Förderung von einem als Kühl- und Schmierstoff wirksamen Betriebsmedium in einen Kühlzweig (14), in dem mindestens eine Kühlleitung (4) und eine oder mehrere Spritzdüsen (9) zur Kühlung der thermisch beanspruchten Getriebeteile (16) angeordnet sind, und in einen Schmierzweig (15) mit mindestens einer Schmierleitung (5) zur Versorgung mindestens einer Schmierstelle (7), wobei zur priorisierten Versorgung der Schmierstelle (7) der Kühlzweig (14) mit mindestens einer Absperreinrichtung (6) abhängig von einer Temperatur des Betriebsmediums verschließbar ist, und wobei der Elektromotor (2) und die von ihm angetriebene hydrodynamische Pumpe (1) eine Motor-Pumpen-Einheit (12) bilden, welche direkt im Betriebsmedium unterhalb eines Flüssigkeitsspiegels (8) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung des thermischen Kontakts zwischen dem durch die Pumpe (1) angesaugten Betriebsmedium und der Oberfläche des wärmeren Elektromotors (2) zur Strömungsführung des angesaugten Betriebsmediums eine Leiteinrichtung (70) um die Motor-Pumpen-Einheit (12) angeordnet ist.Coolant and lubricant supply system for a transmission within which the transmission housing (13) is arranged, consisting of a hydrodynamic pump (1) driven by an electric motor (2) for conveying an operating medium acting as coolant and lubricant into a cooling branch ( 14), in which at least one cooling line (4) and one or more spray nozzles (9) for cooling the thermally stressed transmission parts (16) are arranged, and in a lubricating branch (15) with at least one lubrication line (5) for supplying at least one lubrication point (7), wherein for the prioritized supply of the lubrication point (7) of the cooling branch (14) with at least one shut-off device (6) depending on a temperature of the operating medium is closed, and wherein the electric motor (2) and driven by him hydrodynamic pump (1 ) form a motor-pump unit (12), which is arranged directly in the operating medium below a liquid level (8), dadu characterized in that for the preparation of the thermal contact between the sucked by the pump (1) operating medium and the surface of the warmer electric motor (2) for guiding the flow of the sucked operating medium, a guide (70) to the motor-pump unit (12) is arranged ,

Description

Die Erfindung betrifft ein Kühl- und Schmiermittelversorgungssystem, sowie ein damit ausgerüstetes Getriebe nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a cooling and lubricant supply system, as well as a gear equipped therewith according to the preamble of claim 1.

Ein Getriebe mit einer elektromotorisch angetriebenen Pumpe, ausgeführt als Verdränger- oder Kreiselpumpe, welche zur Förderung eines als Schmier- und Kühlmittel wirksamen Betriebsmediums dient und in einem Getriebegehäuse angeordnet ist, ist in der DE 196 15 929 A1 beschrieben. Die Kreiselpumpe zählt zur Gattung der hydrodynamischen Pumpen, wie beispielsweise auch die Seitenkanal- oder Peripheralpumpe. Ein erheblicher Nachteil der Kreiselpumpe, wie der hydrodynamischen Pumpen im Allgemeinen, ist das schlechte Ansaugverhalten unter hohen Viskositäten, welche bei vielen Betriebsmedien, insbesondere Getriebeölen, bei tiefen Temperaturen auftreten. Mit der Viskosität des Betriebsmediums erhöht sich der Ansaugwiderstand, und die Fördermenge der hydrodynamischen Pumpe sinkt hierdurch prinzipbedingt stark ab. Auch wenn bei niedrigen Temperaturen in dem Getriebe noch keine Förderung des Betriebsmediums zu Kühlungszwecken erforderlich ist, so muss zumindest die Schmierung bestimmter Stellen, insbesondere der Lagerstellen, gewährleistet sein. Das Schmier- und Kühlmittelversorgungssystem des Getriebes ist üblicherweise derart gestaltet, dass nach der Pumpe ein Leitungssystem sowohl zu den Schmier- als auch Kühlstellen führt. Die Pumpenfördermenge teilt sich gemäß der sich in den einzelnen Leitungszweigen einstellenden hydraulischen Widerstände auf, wodurch es gerade bei niedrigen Temperaturen durch einen undefinierten geringen Volumenstrom in den Schmierzweig zur Unterversorgung der Lagerstellen kommen kann. Bei einem weiteren Absinken der Temperatur des Betriebsmediums kann sogar die Förderung der Pumpe völlig zusammenbrechen.A transmission with an electric motor-driven pump, designed as a positive displacement or centrifugal pump, which serves to promote an effective as a lubricant and coolant operating medium and is arranged in a transmission housing, is in the DE 196 15 929 A1 described. The centrifugal pump belongs to the class of hydrodynamic pumps, such as the side channel or peripheral pump. A significant disadvantage of the centrifugal pump, such as the hydrodynamic pumps in general, is the poor intake behavior under high viscosities, which occur in many operating media, especially gear oils, at low temperatures. With the viscosity of the operating medium, the suction resistance increases, and the delivery rate of the hydrodynamic pump drops as a result of the principle strongly. Even if at low temperatures in the transmission no promotion of the operating medium for cooling purposes is required, so at least the lubrication of certain locations, in particular the bearings must be guaranteed. The lubrication and coolant supply system of the transmission is usually designed such that after the pump, a piping system leads both to the lubrication and cooling points. The pump flow rate is divided according to the adjusting in the individual line branches hydraulic resistances, which can lead to undersupply of the bearings especially at low temperatures by an undefined low volume flow in the lubricating branch. If the temperature of the operating medium drops further, even the delivery of the pump can completely collapse.

Aus der DE 102 50 971 A1 der Anmelderin ist ein Schmier- und Kühlmittelversorgungssystem für Getriebeöl eines schaltbaren Getriebes bekannt, bei welchem bei tiefen Temperaturen und der daraus resultierenden temperatur- bzw. viskositätsbedingt nicht ausreichenden Fördermenge der Pumpe Teile abgekoppelt sind, welche bei den tiefen Temperaturen noch nicht gekühlt werden müssen.From the DE 102 50 971 A1 the applicant is a lubricant and coolant supply system for transmission oil of a switchable transmission known in which at low temperatures and the resulting temperature or viscosity-related insufficient flow rate of the pump parts are decoupled, which need not be cooled at low temperatures.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist es, ein Schmier- und Kühlmittelversorgungssystem der eingangs genannten Art weiter zu verbessern, dass bei niedrigen Temperaturen und damit hohen Viskositäten des Betriebsmediums der Förderstrom zu den Schmierstellen erhöht wird.The object underlying the invention is to further improve a lubricant and coolant supply system of the type mentioned that at low temperatures and thus high viscosities of the operating medium of the flow is increased to the lubrication points.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.This object is solved by the features of claim 1.

Ein Kühl- und Schmierstoff-Versorgungssystem für ein Getriebe, innerhalb dessen Getriebegehäuse es angeordnet ist, besteht aus einer von einem Elektromotor angetriebenen hydrodynamischen Pumpe zur Förderung von einem als Kühl- und Schmierstoff wirksamen Betriebsmedium in einen Kühlzweig und in einen Schmierzweig. In dem Kühlzweig sind mindestens eine Kühlleitung und eine oder mehrere Spritzdüsen zur Kühlung der thermisch beanspruchten Getriebeteile angeordnet. Der Schmierzweig weist mindestens eine Schmierleitung zur Versorgung mindestens einer Schmierstelle auf. Hierbei ist zur priorisierten Versorgung der Schmierstelle der Kühlzweig mit mindestens einer Absperreinrichtung abhängig von einer Temperatur des Betriebsmediums verschließbar. Erst mit der beschriebenen Priorisierung ist es möglich, eine hydrodynamische Pumpe zur Versorgung eines Getriebes mit Kühl- und Schmierstoff im gesamten Temperaturbereich einzusetzen.A cooling and lubricant supply system for a transmission, within which the transmission housing is arranged, consists of a driven by an electric motor hydrodynamic pump for conveying a working as a coolant and lubricant operating medium in a cooling branch and in a lubricating branch. In the cooling branch at least one cooling line and one or more spray nozzles for cooling the thermally stressed transmission parts are arranged. The lubrication branch has at least one lubrication line for supplying at least one lubrication point. Here, for the prioritized supply of the lubrication point, the cooling branch can be closed with at least one shut-off device as a function of a temperature of the operating medium. Only with the described prioritization it is possible to use a hydrodynamic pump to supply a transmission with coolant and lubricant throughout the entire temperature range.

Um eine Unterversorgung der Schmierstellen bei hohen Viskositäten des Betriebsmediums zu verhindern, wird in dem Schmier- und Kühlmittelversorgungssystem, das sich in einen Kühl- und einen Schmierzweig aufteilt, der Schmierzweig durch ein temperaturabhängiges Abschalten des Kühlzweigs priorisiert. Diese Abschaltung wird durch ein temperaturabhängiges stetiges Abdrosseln oder schlagartiges Absperren der Zuleitung zum Kühlzweig erreicht, wonach der Förderstrom der über einen Elektromotor angetriebenen Pumpe nur noch bevorzugt oder ausschließlich den Schmierstellen zuströmen kann. Die kritische Temperatur, bei der die Fördermenge so geringe Werte annimmt, dass eine Priorisierung erforderlich ist, muss zuvor für das jeweilige Betriebsmedium berechnet, bzw. in Versuchen ermittelt werden. Mit der Erwärmung des Betriebsmediums und dem damit verbundenen Absinken der Viskosität nach Aufnahme des Betriebs wird der Kühlzweig wieder geöffnet, da mit der verringerten Viskosität der Pumpenförderstrom steigt und so genügend Betriebsmedium für beide Zweige vorhanden ist. Zudem erfordern steigende Getriebetemperaturen eine Kühlung der thermisch und mechanisch beanspruchten Getriebeteile. Damit eine hydrodynamische Pumpe, insbesondere eine Kreiselpumpe, das Betriebsmedium ansaugen kann, ist eine Anordnung der Pumpe unterhalb des Flüssigkeitsspiegels des Betriebsmediums zur Schaffung einer geodätischen Höhendifferenz erforderlich. Hinzu kommt, dass der Elektromotor im Betrieb gekühlt werden muss, wodurch sich umgekehrt das Betriebsmedium erwärmt, was gerade beim Anfahren aus tiefen Temperaturen von großem Vorteil ist. Aus diesen Gründen wird vorgeschlagen, die aus dem Elektromotor und der hydrodynamischen Pumpe in kompakter Form gebildete Motor-Pumpen-Einheit direkt im Betriebsmedium unterhalb des Flüssigkeitsspiegels anzuordnen.In order to prevent an undersupply of the lubrication points at high viscosities of the operating medium, the lubrication branch is prioritized by a temperature-dependent switching off of the cooling branch in the lubricant and coolant supply system, which is divided into a cooling and a lubricating branch. This shutdown is achieved by a temperature-dependent steady throttling or abrupt shut-off of the supply line to the cooling branch, after which the flow of the pump driven by an electric motor can flow only or preferably only to the lubrication points. The critical temperature at which the delivery rate assumes such low values that a prioritization is required must first be calculated for the respective operating medium or determined in tests. With the heating of the operating medium and the associated drop in viscosity after starting the operation of the cooling branch is opened again, as increases with the reduced viscosity of the pump delivery flow and so sufficient operating medium for both branches is present. In addition, increasing transmission temperatures require cooling of the thermally and mechanically stressed transmission parts. In order for a hydrodynamic pump, in particular a centrifugal pump, to be able to suck in the operating medium, it is necessary to arrange the pump below the liquid level of the operating medium in order to create a geodetic height difference. In addition, the electric motor must be cooled during operation, which in turn heats up the operating medium, which is especially when starting from low temperatures of great advantage. For these reasons, it is proposed to arrange the engine-pump unit formed from the electric motor and the hydrodynamic pump in a compact form directly in the operating medium below the liquid level.

Erfindungsgemäß ist zur Herstellung des thermischen Kontakts zwischen dem durch die Pumpe angesaugten Betriebsmedium und der Oberfläche des wärmeren Elektromotors zur Strömungsführung des angesaugten Betriebsmediums eine Leiteinrichtung um die Motor-Pumpen-Einheit angeordnet. Die Leiteinrichtung zur Führung des Ansaugstromes kann entlang der Oberfläche des sich betriebsbedingt erwärmenden Elektromotors bis hin zum Sauganschluss der Pumpe angeordnet sein. Durch den thermischen Kontakt zwischen dem Elektromotor und des an ihm entlang geführten Betriebsmediums wird der Wärmeübergang verbessert und das Betriebsmedium erwärmt, wodurch sich die Viskosität verringert und damit auch der Ansaugwiderstand. Als Folge davon erhöht sich die Fördermenge der hydrodynamischen Pumpe und damit die den Schmierstellen zugeführte Menge an Schmierstoff. Zudem wird der Temperaturbereich, bei dem die hydrodynamische Pumpe noch das Betriebsmedium fördern kann, nach unten erweitert. According to the invention, a guide device is arranged around the motor-pump unit for producing the thermal contact between the operating medium sucked in by the pump and the surface of the warmer electric motor for guiding the flow of the sucked operating medium. The guide for guiding the intake flow can be arranged along the surface of the operationally heating electric motor up to the suction port of the pump. Due to the thermal contact between the electric motor and the operating medium guided along it, the heat transfer is improved and the operating medium is heated, whereby the viscosity is reduced and thus also the suction resistance. As a result, the flow rate of the hydrodynamic pump and thus the amount of lubricant supplied to the lubrication points increases. In addition, the temperature range at which the hydrodynamic pump can still promote the operating medium, extended downward.

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous embodiments emerge from the subclaims.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist zur Verbesserung des Wärmeüberganges zwischen der Oberfläche des Elektromotors und dem Betriebsmedium das Gehäuse des Elektromotors eine Verrippung auf.In an advantageous embodiment, to improve the heat transfer between the surface of the electric motor and the operating medium, the housing of the electric motor on a ribbing.

Außerdem ist es möglich, dass die Leiteinrichtung als konzentrisches, zylinderförmiges Gehäuse um die Motor-Pumpen-Einheit angeordnet ist und am motorseitigen Ende der Motor-Pumpen-Einheit eine ringförmige Eintrittsöffnung und am pumpenseitigen Ende eine strömungsgünstig gestaltete Einleitung des Ansaugstroms in den Sauganschluss der Pumpe aufweist. In der axialen Durchströmung des Ringspalts ist ein guter Wärmeübergang vom Elektromotor zum Betriebsmedium möglich.In addition, it is possible that the guide is arranged as a concentric, cylindrical housing to the motor-pump unit and at the motor end of the motor-pump unit an annular inlet opening and at the pump end a streamlined design of the intake into the suction port of the pump having. In the axial flow through the annular gap, a good heat transfer from the electric motor to the operating medium is possible.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung besteht die Absperreinrichtung aus einem schaltbaren Wegeventil, das in einer ersten Schaltstellung offen und in einer zweiten Schaltstellung geschlossen ist. Die jeweilige Schaltstellung wird durch die Temperatur des Betriebsmediums bestimmt, welche mit mindestens einem Temperatursensor insbesondere am Pumpeneintritt gemessen wird. Die vom Temperatursensor gemessene Temperatur wird von einer elektronischen Getriebesteuerung erfasst, welche unterhalb einer definierten Temperaturgrenze das Wegeventil mittels eines Ausgangssignals in die zweite Schaltstellung schaltet und damit den Kühlzweig absperrt. Die Betätigung des Wegeventils kann beispielsweise mit einem elektrischen Schaltmagneten oder über eine pneumatische Betätigungseinrichtung erfolgen. Ein durch einen elektrischen Schaltmagneten betätigtes Wegeventil mit der ersten und der zweiten beschriebenen Schaltstellung wird nachfolgend auch als Magnetventil bezeichnet. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, die Temperatur mittels der Sensorik direkt an den relevanten Stellen erfassen zu können und somit in Verbindung mit einer elektronischen Getriebesteuerung eine bedarfsorientierte Betriebsweise zu ermöglichen.In an advantageous embodiment, the shut-off device consists of a switchable directional valve, which is open in a first switching position and closed in a second switching position. The respective switching position is determined by the temperature of the operating medium, which is measured with at least one temperature sensor, in particular at the pump inlet. The temperature measured by the temperature sensor is detected by an electronic transmission control, which switches the directional control valve by means of an output signal in the second switching position below a defined temperature limit and thus shuts off the cooling branch. The operation of the directional control valve can be done for example with an electric solenoid or via a pneumatic actuator. An actuated by an electric solenoid directional valve with the first and the second described switching position is hereinafter also referred to as a solenoid valve. This embodiment has the advantage of being able to detect the temperature directly at the relevant points by means of the sensor system and thus to enable a demand-oriented mode of operation in conjunction with an electronic transmission control.

Die Betriebsgrenze der Schmierung ist durch einen minimalen Volumenstromwert gegeben, unterhalb dessen die Schmierung der Schmiersteile, insbesondere eines Lagers, nicht mehr für einen sicheren Betrieb gewährleistet ist. Mit einer Förderstrommessung kann eine Unterversorgung direkt festgestellt werden und bei Unterschreitung des Grenzwertes von der elektronischen Getriebesteuerung eine Warnmeldung, beispielsweise an den Fahrer, erfolgen. In einer weiteren Variante wird die Absperreinrichtung als elektrisch angesteuertes, stetig verstellbares Drosselventil, nachfolgend als Proportionalventil bezeichnet, ausgeführt, welches außer der besagten ersten und zweiten Schaltstellung auch jede beliebige Schaltstellung dazwischen einnehmen kann. Dies ermöglicht in Verbindung mit der Information aus der Förderstrommessung bei der Erwärmung des Betriebsmediums ein stufenloses Öffnen der Absperreinrichtung zum Kühlzweig hin, sobald die Durchflussmenge der Schmierstellen den erforderlichen Wert zur Sicherstellung der Schmierfunktion erreicht hat. Durch eine Regelung unter Berücksichtigung des Volumenstromsignals kann während der mit steigender Temperatur zunehmenden Pumpenfördermenge der Schmierstoffstrom konstant gehalten und der Kühlmittelstrom allmählich erhöht werden.The operating limit of lubrication is given by a minimum volume flow value, below which the lubrication of the lubricating parts, in particular a bearing, is no longer guaranteed for safe operation. With a flow measurement, a shortage can be detected directly and below the limit of the electronic transmission control a warning, for example, to the driver, done. In a further variant, the shut-off device is designed as an electrically controlled, continuously adjustable throttle valve, hereinafter referred to as a proportional valve, which, in addition to the said first and second switching position, can also assume any switching position therebetween. This, in conjunction with the information from the flow measurement during heating of the operating medium allows a continuous opening of the shut-off device to the cooling branch, once the flow rate of the lubrication points has reached the required value to ensure the lubrication function. By regulating in consideration of the volume flow signal, the lubricant flow can be kept constant and the coolant flow can be gradually increased during the increasing pumping rate with increasing temperature.

In einer alternativen Lösung zur Absperrung der Kühlleitung bei tiefen Temperaturen wird ein Ventilschieber als Schalt- oder Drosselventil selbsttätig temperaturabhängig über ein thermostatisches Schaltelement, beispielsweise ein Wachselement, betätigt, welches mit sinkender Temperatur schließt. Diese Lösung bietet eine sichere Funktionalität des Ventils, ohne den Aufwand eines Magnet- oder Proportionalventils und der dafür notwendigen elektronischen Ansteuerung sowie einer Sensorik zu erfordern.In an alternative solution for shutting off the cooling line at low temperatures, a valve slide as a switching or throttle valve is automatically temperature-dependent via a thermostatic switching element, such as a wax element, operated, which closes with decreasing temperature. This solution offers a safe functionality of the valve, without the expense of a solenoid or proportional valve and the necessary electronic control and a sensor to require.

Weiterhin wird vorgeschlagen, als Absperreinrichtung eine verstellbare Drossel, die aus einem Bi- oder Memory-Metall hergestellt wurde, zu verwenden, welche bei Unterschreitung der kritischen Temperatur selbsttätig schließt. Der Vorteil hierbei liegt in einem einfachen Aufbau mit geringer Teilezahl.Furthermore, it is proposed to use as a shut-off device an adjustable throttle, which was produced from a bi or memory metal, which automatically closes when it falls below the critical temperature. The advantage here is a simple design with a small number of parts.

Eine andere Ausgestaltung ist die Anordnung von temperaturabhängig selbsttätig verstellbaren Drosselstellen in den einzelnen Spritzdüsen, wobei die die Drosselstellen beispielsweise aus einer Bi- oder Memory-Metall-Legierung hergestellt sind. Diese schließen beim Absinken der Temperatur unter einen kritischen Wert und lassen somit unterhalb der kritischen Temperaturgrenze keinen Volumenstrom des Betriebsmediums durch den Kühlzweig zu.Another embodiment is the arrangement of temperature-dependent automatically adjustable throttle points in the individual spray nozzles, wherein the throttle points, for example, from a Bi- or memory metal alloy are made. These close when the temperature drops below a critical value and thus leave below the critical temperature limit, no volume flow of the operating medium through the cooling branch to.

Ein durch die vorgenannten Ausgestaltungen beschriebenes Kühl- und Schmierstoff-Versorgungssystem lässt sich sehr vorteilhaft in einem Fahrzeuggetriebe einsetzen.A described by the aforementioned embodiments, the cooling and lubricant supply system can be used very advantageous in a vehicle transmission.

Nachstehend werden zur Erläuterung des Erfindungsgedankens in 1 bis 6 unterschiedliche Ausführungen eines bekannten Schmier- und Kühlmittel-Versorgungssystems sowie in 7 ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel näher beschrieben.Hereinafter, to illustrate the inventive concept in 1 to 6 different versions of a known lubrication and coolant supply system and in 7 an inventive embodiment described in more detail.

Es zeigen:Show it:

1 einen schematischen Aufbau eines Schmier- und Kühlmittel-Versorgungssystems in einem Getriebe mit einer Absperreinrichtung für den Kühlzweig, 1 a schematic structure of a lubricant and coolant supply system in a transmission with a shut-off device for the cooling branch,

2 ein Magnetventil, 2 a solenoid valve,

3 ein Proportionalventil, 3 a proportional valve,

4 ein thermostatisch betätigtes Drosselventil, 4 a thermostatically operated throttle valve,

5 eine selbsttätig temperaturabhängig verstellbare Drosselstelle, 5 a self-adjusting temperature-dependent throttle point,

6 selbsttätig temperaturabhängig verstellbare Drosselstellen in den Spritzdüsen und 6 automatically dependent on temperature adjustable throttle points in the spray nozzles and

7 eine erfindungsgemäße Leiteinrichtung zur Vorwärmung des angesaugten Betriebsmediums. 7 a guide device according to the invention for preheating the sucked operating medium.

1 zeigt zur allgemeinen Erläuterung des Erfindungsgedankens eine schematische Darstellung eines Schmier- und Kühlmittelversorgungssystems für ein Getriebe 10. Eine Kombination aus einer hydrodynamischen Pumpe 1 und einem diese antreibenden Elektromotor 2, welche auch als eine Motor-Pumpen-Einheit 12 bezeichnet wird, befindet sich in einem Getriebegehäuse 13 und ist direkt in einem Betriebsmedium unter dessen Flüssigkeitsspiegel 8 angeordnet. Die Pumpe 1 saugt das Betriebsmedium an einem Pumpeneintritt 11 an und fördert es aus einem Pumpenaustritt 17 durch eine Verzweigung 3 in einen Schmierzweig 15, bestehend aus mindestens einer Schmierleitung 5 und mindestens einer Schmierstelle 7, und parallel in einen Kühlzweig 14, bestehend aus mindestens einer Kühlleitung 4 und mindestens einer Spritzdüse 9. Ein Anteil des Betriebsmedium gelangt durch die Schmierleitung 5 zu der Schmierstelle 7 und sammelt sich nach dem Durchströmen der Schmierstelle 7 im Getriebegehäuse 13. Durch die Kühlleitung 4 gelangt das Betriebsmedium zu einer oder mehreren Spritzdüsen 9, durch welche das Betriebsmedium auf die zu kühlenden Getriebeteile 16 gelangt und sich anschließend ebenfalls wieder im Getriebegehäuse 13 sammelt. Um die Versorgung der Schmierstellen 7 bei niedrigen Temperaturen des Betriebsmediums sicher zu stellen, wird unterhalb einer kritischen Temperaturgrenze die Kühlleitung 4 über eine Absperreinrichtung 6 verschlossen, so dass die gesamte, bei niedrigen Temperaturen stark reduzierte, Fördermenge der Pumpe 1 zu den Schmierstellen 7 gelangt. 1 shows a general illustration of the inventive concept, a schematic representation of a lubrication and coolant supply system for a transmission 10 , A combination of a hydrodynamic pump 1 and an electric motor driving this 2 which also acts as a motor-pump unit 12 is referred to, is located in a transmission housing 13 and is directly in an operating medium below its liquid level 8th arranged. The pump 1 sucks the operating medium at a pump inlet 11 and conveys it from a pump outlet 17 through a branch 3 in a lubricating branch 15 consisting of at least one lubrication line 5 and at least one lubrication point 7 , and parallel to a cooling branch 14 , consisting of at least one cooling line 4 and at least one spray nozzle 9 , A portion of the operating medium passes through the lubrication line 5 to the lubrication point 7 and collects after flowing through the lubrication point 7 in the gearbox 13 , Through the cooling line 4 the operating medium reaches one or more spray nozzles 9 through which the operating medium on the gear parts to be cooled 16 then passes and then again in the gearbox 13 collects. To supply the lubrication points 7 At low temperatures of the operating medium to ensure below a critical temperature limit, the cooling line 4 via a shut-off device 6 closed, so that the entire, at low temperatures greatly reduced, flow rate of the pump 1 to the lubrication points 7 arrives.

In 2 ist die Absperreinrichtung als ein elektrisch in zwei Schaltstellungen schaltbares Magnetventil 20 ausgeführt, welches im stromlosen Zustand geöffnet ist. Nachdem das Signal von einem Temperatursensor 22 einen definierten unteren Grenzwert unterschreitet, wird von der elektronischen Getriebesteuerung 21 über ein elektrisches Signal das Magnetventil 20 geschlossen, wodurch die Kühlleitung 4 abgesperrt ist. Zusätzlich kann in der Getriebesteuerung 21 noch das Signal eines Volumenstromsensors 23, verarbeitet werden, durch welchen die unterste Betriebsgrenze des Ölversorgungssystems, in der die Fördermenge unter den zur Schmierung minimal erforderlichen Wert absinkt, festgestellt wird. Der Volumenstrom wird hierbei zwischen dem Ausgang der Pumpe 1 und der Verzweigung 3 gemessen. Der Volumenstromsensor 23 arbeitet hierbei beispielsweise nach dem Messblendenprinzip mit Differenzdruckmessung oder induktiv.In 2 is the shut-off device as an electrically switchable in two switching positions solenoid valve 20 executed, which is open when de-energized. After the signal from a temperature sensor 22 falls below a defined lower limit is determined by the electronic transmission control 21 via an electrical signal the solenoid valve 20 closed, reducing the cooling line 4 is locked. In addition, in the transmission control 21 nor the signal of a volumetric flow sensor 23 , are determined by which the lowest operating limit of the oil supply system, in which the flow rate drops below the minimum required for lubrication value is detected. The volume flow is in this case between the output of the pump 1 and the branch 3 measured. The volume flow sensor 23 Here, for example, works according to the measuring diaphragm principle with differential pressure measurement or inductively.

In 3 ist als Absperreinrichtung ein elektrisch betätigtes Proportionalventil 30 dargestellt, welches im Gegensatz zu dem Magnetventil 20 nicht nur die zwei Schaltstellungen „geöffnet” oder „geschlossen” einnehmen kann, sondern zusätzlich, in Abhängigkeit von dem durch die elektronische Getriebesteuerung 21 ausgegebenen Stromsignal, in stetiger Weise jede Position dazwischen. Bei Ausgabe des vollen Stroms aus der elektronischen Getriebesteuerung 21 versperrt das Proportionalventil 30 die Kühlleitung 4 vollständig, bei geringeren Strömen wird der Zufluss zur Kühlleitung 4 nur abgedrosselt. Gerade bei der betriebsbedingten Erwärmung des Betriebsmediums nach einem Kaltstart ist im Zusammenwirken mit einem Volumenstromsensor 23 eine solche, durch das Proportionalventil 30 ermöglichte, stufenlose Öffnung der Absperrung der Kühlleitung 4 sinnvoll. Mit der Erwärmung des Betriebsmediums steigt die Fördermenge der hydrodynamischen Pumpe 1 an. Sobald die erforderliche Schmiermenge überschritten wird, kann der Kühlstrom durch allmähliches Öffnen des Proportionalventils 30 gesteigert und der Schmierungsstrom konstant gehalten werden.In 3 is as shut-off an electrically operated proportional valve 30 shown, which in contrast to the solenoid valve 20 not only the two switch positions "open" or "closed" can take, but in addition, depending on the by the electronic transmission control 21 output current signal, in a continuous manner each position in between. At the output of the full current from the electronic transmission control 21 locks the proportional valve 30 the cooling line 4 completely, at lower currents the inflow becomes the cooling line 4 only choked. Especially in the operational heating of the operating medium after a cold start is in cooperation with a flow sensor 23 such, through the proportional valve 30 enabled, stepless opening of the shut-off of the cooling line 4 meaningful. As the working fluid warms up, the flow rate of the hydrodynamic pump increases 1 at. Once the required amount of lubrication is exceeded, the cooling flow can be achieved by gradually opening the proportional valve 30 increased and the lubrication current are kept constant.

4 zeigt ein thermostatisches Drosselventil 40, welches dem stufenlos verstellbaren Ventil aus 3 ähnelt, jedoch nicht über ein elektronisches Steuergerät, sondern direkt von einem thermostatischen Schaltelement 42 betätigt wird. Die dargestellte Schaltposition wird unterhalb der kritischen Temperaturgrenze eingenommen und versperrt die Kühlleitung 4. Das thermostatische Drosselventil 40 besteht aus dem genannten thermostatischen Schaltelement 42, einem Ventilschieber 41 und einer Feder 43, wobei der Ventilschieber 41 und die Feder 43 ein Drosselventil 44 bilden. Bei der betriebsbedingten Erwärmung des Getriebes 10 wird der Ventilschieber 41 gegen die Kraft der Feder 43 bewegt und die Kühlleitung 4 kann durchströmt werden. 4 shows a thermostatic throttle valve 40 , which is the infinitely adjustable valve 3 similar, but not via an electronic control unit, but directly from a thermostatic switching element 42 is pressed. The illustrated switching position is taken below the critical temperature limit and blocks the cooling line 4 , The thermostatic throttle valve 40 consists of the said thermostatic switching element 42 , a valve spool 41 and a spring 43 , where the valve spool 41 and the spring 43 a throttle valve 44 form. During operational heating of the gearbox 10 becomes the valve spool 41 against the force of the spring 43 moved and the cooling line 4 can be flowed through.

In 5 ist die Kühlleitung 4 unterhalb der kritischen Temperatur durch eine temperaturveränderliche Drossel 50 abgesperrt, welche aus einer Bimetall- oder Memorymetall-Legierung hergestellt ist. Bei der betriebsbedingten Erwärmung des Betriebsmediums vergrößert sich der Drosselquerschnitt und die Kühlleitung 4 wird durchströmt.In 5 is the cooling line 4 below the critical temperature by a temperature variable throttle 50 shut off, which is made of a bimetallic or memory metal alloy. In the operational heating of the operating medium, the throttle cross-section and the cooling line increases 4 is flowed through.

In 6 sind den Spritzdüsen 9 der Kühlleitung 4 selbsttätig verstellbare Drosselventile 60 zugeordnet, welche aus einer Bimetall- oder Memorymetall-Legierung hergestellt sind. Unterhalb der für die Schmierstellenversorgung kritischen Temperatur sind diese geschlossen, wodurch der Durchfluss durch den Kühlzweig 14 versperrt ist und der gesamte Förderstrom der Pumpe 1 in den Schmierzweig 15 strömt. Bei der betriebsbedingten Erwärmung Getriebes vergrößert sich der Öffnungsquerschnitt der selbsttätig verstellbaren Drosselventile 60, so dass der Kühlzweig 14 durchströmt wird und das Betriebsmedium durch die Spritzdüsen 9 auf die in 6 nicht dargestellten Getriebeteile gelangt.In 6 are the spray nozzles 9 the cooling line 4 self-adjusting throttle valves 60 assigned, which are made of a bimetallic or memory metal alloy. Below the critical for the lubrication point supply temperature they are closed, whereby the flow through the cooling branch 14 is blocked and the entire flow of the pump 1 in the lubricating branch 15 flows. In the operational heating gearbox increases the opening cross section of the self-variable throttle valves 60 so that the cooling branch 14 is flowed through and the operating medium through the spray nozzles 9 on the in 6 not shown gear parts passes.

7 zeigt in schematischer Darstellung einen erfindungsgemäßen Aufbau einer Motor-Pumpen-Einheit 12, bei der die hydrodynamische Pumpe 1 und der Elektromotor 2 in kompakter Weise miteinander verbunden sind. Zur Erwärmung des angesaugten Betriebsmediums wird dieses mittels einer zylinderförmigen, zur Längsachse der Motor-Pumpen-Einheit 12 konzentrisch angeordneten Leiteinrichtung 70 in axialer Richtung entlang der Außenkontur des Elektromotors 2 geführt und strömungsgünstig zum Pumpeneintritt 11 umgelenkt. Das im Ausgangszustand bei Kaltstart in dem hohlzylinderförmigen Saugkanal 72 zwischen Elektromotor 2 und Leiteinrichtung 70 vorhandene Betriebsmedium wird in der Ansaugbewegung durch die wirkungsgradbedingte Wärmeabgabe des Elektromotors 2 erwärmt, wodurch seine Viskosität sinkt. Hierdurch nimmt der Ansaugwiderstand ab und die Fördermenge der Pumpe 1 steigt. Aufgrund des hierdurch steigenden Saugunterdrucks wird nun durch die ringförmige Ansaugöffnung 71 weiteres Betriebsmedium angesaugt und in seiner Strömungsrichtung in der Leiteinrichtung 70 ebenfalls erwärmt. 7 shows a schematic representation of a construction according to the invention of a motor-pump unit 12 in which the hydrodynamic pump 1 and the electric motor 2 are connected together in a compact manner. For heating the sucked operating medium this is by means of a cylindrical, to the longitudinal axis of the motor-pump unit 12 concentrically arranged guide 70 in the axial direction along the outer contour of the electric motor 2 guided and streamlined to the pump inlet 11 diverted. The in the initial state at cold start in the hollow cylindrical suction channel 72 between electric motor 2 and guide 70 existing operating medium is in the intake movement by the efficiency-related heat output of the electric motor 2 heated, whereby its viscosity decreases. As a result, the intake resistance decreases and the flow rate of the pump 1 increases. Due to the thus increasing suction vacuum is now through the annular suction 71 sucked further operating medium and in its flow direction in the guide 70 also heated.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: hydrodynamische Pumpehydrodynamic pump
22: Elektromotorelectric motor
33: Verzweigungbranch
44: Kühlleitungcooling pipe
55: Schmierleitunglubricating line
66: Absperreinrichtungshut-off
77: Schmierstellesmudge
88th: Flüssigkeitsspiegel des BetriebsmediumsLiquid level of the operating medium
99: Spritzdüsenozzle
1111: Pumpeneintrittpump inlet
1212: Motor-Pumpen-EinheitMotor-pump unit
1313: Getriebegehäusegearbox
1414: Kühlzweigcooling leg
1515: Schmierzweiglubricating branch
1616: zu kühlende GetriebeteileTo be cooled gear parts
1717: Pumpenaustrittdischarge
2020: Magnetventilmagnetic valve
2121: elektronisches Steuergerätelectronic control unit
2222: Temperatursensortemperature sensor
2323: VolumenstromsensorFlow Sensor
3030: Proportionalventilproportional valve
4040: thermostatisches Drosselventilthermostatic throttle valve
4141: Ventilschiebervalve slide
4242: thermostatisches Schaltelementthermostatic switching element
4343: Federfeather
4444: Drosselventilthrottle valve
5050: selbsttätig temperaturabhängig verstellbare Drosselstelleautomatically temperature dependent adjustable throttle point
6060: selbsttätig temperaturabhängig verstellbare Drosselstelle in der Spritzdüseautomatically adjustable temperature-dependent throttle point in the spray nozzle
7070: Leiteinrichtungguide
7171: Ansaugöffnungsuction
7272: Saugkanalsuction
7575: Pumpenradimpeller
7676: Pumpengehäusepump housing

Claims

Coolant and lubricant supply system for a transmission within which transmission housings ( 13 ) it is arranged, consisting of one of an electric motor ( 2 ) driven hydrodynamic pump ( 1 ) for conveying an operating medium which acts as coolant and lubricant into a cooling branch ( 14 ), in which at least one cooling line ( 4 ) and one or more spray nozzles ( 9 ) for cooling the thermally stressed transmission parts ( 16 ) are arranged, and in a lubricating branch ( 15 ) with at least one lubrication line ( 5 ) for supplying at least one lubrication point ( 7 ), whereby the prioritized supply of the lubrication point ( 7 ) the cooling branch ( 14 ) with at least one shut-off device ( 6 ) is closable depending on a temperature of the operating medium, and wherein the electric motor ( 2 ) and the ones driven by it hydrodynamic pump ( 1 ) a motor-pump unit ( 12 ), which directly in the operating medium below a liquid level ( 8th ) is arranged, characterized in that for the production of the thermal contact between the by the pump ( 1 ) sucked operating medium and the surface of the warmer electric motor ( 2 ) to the flow guide of the sucked operating medium, a guide ( 70 ) around the motor-pump unit ( 12 ) is arranged.

Coolant and lubricant supply system according to claim 1, characterized in that to improve the heat transfer between the surface of the electric motor ( 2 ) and the operating medium, the housing of the electric motor has a ribbing.

Coolant and lubricant supply system according to claim 1 or 2, characterized in that the cooling line ( 4 ) in the flow direction in front of the spray nozzles ( 9 ) with a shut-off device ( 6 ) is closable depending on a temperature of the operating medium.

Coolant and lubricant supply system according to claim 3, characterized in that the shut-off device ( 6 ) from a solenoid valve ( 20 ), which via an electronic transmission control ( 21 ) depending on a temperature sensor ( 22 ) detected temperature of the operating medium can be controlled.

Coolant and lubricant supply system according to claim 3, characterized in that for keeping constant the flow rate in the lubrication line ( 5 ) with the increase of the pump delivery flow as a result of operational heating of the operating medium, the shut-off device ( 6 ) from one of an electronic transmission control ( 21 ) depending on a temperature sensor ( 22 ) or with a volume flow sensor ( 23 ) detected volumetric flow actuated proportional valve ( 30 ) consists.

Coolant and lubricant supply system according to claim 3, characterized in that the shut-off device ( 6 ) from a via a thermostatic switching element ( 42 ) operated adjustable throttle valve ( 40 ) consists.

Coolant and lubricant supply system according to claim 3, characterized in that the shut-off device ( 6 ) made of a, made of a bi or memory metal material, temperature-dependent automatically adjustable throttle point ( 50 ) consists.

Coolant and lubricant supply system according to claim 1 or 2, characterized in that the shut-off device ( 6 ) by individual, the spray nozzles ( 9 ), made of a bi or memory metal material, automatically adjustable temperature-dependent throttle bodies ( 60 ) is formed.

Vehicle transmission with a cooling and lubricant supply system according to at least one of the preceding claims.