DE102008063608A1

DE102008063608A1 - Verfahren und Anordnung zum Schmieren und Kühlen eines Getriebes, Getriebe samt Fahrzeug

Info

Publication number: DE102008063608A1
Application number: DE200810063608
Authority: DE
Inventors: Mats Furucrona
Original assignee: Scania CV AB
Current assignee: Scania CV AB
Priority date: 2008-01-15
Filing date: 2008-12-18
Publication date: 2009-07-16
Also published as: SE532922C2; SE0850005L

Abstract

Verfahren zum Schmieren und Kühlen eines Getriebes (1) mit einem Schritt zum Pumpen von Schmiermittel in Form von Öl mittels einer mechanisch angetriebenen Ölpumpe (3) vom Ölsumpf (2) des Getriebes zu einer Verwendungsstelle (4) des Getriebes und zum Kühlen des Öls aus diesem Ölsumpf im Ölkühlsystem (14). Das Verfahren ist insbesondere durch den ergänzenden Schritt gekennzeichnet, der darin besteht, bedarfsgesteuert Öl zum Kühlen von Öl im Ölkühlsystem (14) mittels einer elektrisch angetriebenen separaten Ölpumpe (13) zu pumpen. Die Erfindung betrifft auch eine Anordnung, ein Getriebe und ein Fahrzeug.

Description

HINTERGRUND
Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des beigefügten Patentanspruchs 1.
Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des beigefügten Patentanspruchs 10.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Getriebe gemäß dem beigefügten Patentanspruch 19.
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Fahrzeug gemäß dem beigefügten Patentanspruch 20.
Stand der Technik
Ein Verfahren und eine Anordnung, die im Wesentlichen dem Oberbegriff der oben genannten Patentansprüche entsprechen, sind bereits bekannt.
Getriebe, beispielsweise für schwere Lastkraftwagen, werden heute mit Schmiermittel in Form von Öl mittels einer mechanisch angetriebenen Ölpumpe geschmiert, wobei die Ölpumpe normalerweise mittels einer Getriebenebenwelle angetrieben wird. Die Ölpumpe dient dabei dazu, unter anderem Lager und Zahnräder mit Schmiermittel in Form von Öl zur Schmierung und Kühlung zu versorgen.
Die Ölpumpe soll außerdem Öl in ein externes Ölsystem zwecks Kühlung transportieren, unter anderem dann, wenn drehmomentstarke Motoren verwendet werden.
Um auf diese Weise sowohl eine Schmierung und Kühlung als auch eine separate Ölkühlung zu ermöglichen, wird die mechanische Ölpumpe größer ausgelegt als eigentlich nötig ist, um die Zahnräder und Lager des Getriebes zu schmieren, was zu unnötig hohen Verlusten führt.
Die vorliegende Erfindung soll eine flexible, energieeffiziente und hinsichtlich der Betriebssicherheit ansprechende Lösung des oben genannten Problems bieten.
ABRISS DER ERFINDUNG
Die oben angegebene Aufgabe der Erfindung wird mit einem Verfahren, einer Anordnung, einem Getriebe und einem Fahrzeug mit den Merkmalen gemäß den Patentansprüchen 1, 10, 19 bzw. 20 erreicht.
Weitere Vorteile werden durch die Merkmale erreicht, die in den einzelnen Patentansprüchen angegeben sind.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung ist besser verständlich, wenn man die folgende detaillierte Beschreibung zusammen mit den beigefügten Zeichnungen liest, wobei gleiche Bezugszeichen sich auf gleiche Details in den verschiedenen Ansichten beziehen.
1 stellt bekannte Technik schematisch dar, einschließlich einer mittels Getriebenebenwelle mechanisch angetriebenen Ölpumpe zum Pumpen von Öl zwecks Schmierung und Kühlung des Getriebes, wobei oben links in der Abbildung eine mechanisch angetriebene Ölpumpe in größerem Maßstab in einem Schnitt quer zur Axialrichtung der Pumpenwelle gezeigt ist.
2 stellt eine Ausführungsform einer Anordnung gemäß der Erfindung schematisch dar.
In 1 wird mit 1 ein Getriebe bezeichnet, in dessen unterem Teil ein Ölsumpf 2 mit Öl zum Schmieren und Kühlen vorhanden ist. Mit 3 wird eine mechanisch angetriebene Ölpumpe bezeichnet, beispielsweise eine Zahnradpumpe, die so angeordnet ist, dass sie in einer im Wesentlichen bekannten Weise Öl von der Ölpumpe zur Verwendungsstelle 4, d. h. zur Schmierstelle 4, im Getriebe über einen Ölfilter 5 und ein Leitungssystem 6 pumpt. Dabei gelangt das Öl durch einen Saugeinlass 7 in die Ölpumpe 3, die an eine mit einem im Ölsumpf angeordneten Filter 8 ausgestattete Saugleitung 9 angeschlossen ist, und wird durch einen Auslass 10 der Ölpumpe über einen Tank 5 in das Leitungssystem 6 gepumpt. Mit 7' wird ein in Strömungsrichtung hinter der Pumpe 3 angeordnetes Überströmventil bezeichnet.
Die Pumpe 3 wird mechanisch über ihre Welle 11 mittels der Getriebenebenwelle 12 entweder direkt, wie in 1 angedeutet, oder über eine nicht gezeigte Getriebestufe angetrieben.
Oben links in 1 wird die Pumpe 3 in einem Schnitt quer zur Axialrichtung der Welle 11 der Pumpe 3 detaillierter gezeigt.
In 2, die eine Anordnung oder ein System gemäß der Erfindung schematisch darstellt, ist mit 13 eine elektrisch angetriebene Ölpumpe bezeichnet, die dazu dient, zur bedarfsgesteuerten Kühlung Öl vom Ölsumpf 2 des Getriebes 1 zu einem Ölkühlsystem 14 zu pumpen, von dem das gekühlte Öl mittels einer geeigneten Leitung 15 zum Ölsumpf 2 zurückgeführt wird. Gemäß einer alternativen Ausführung ist auch eine in 2 gestrichelt dargestellte Leitung 16 vorhanden, mittels derer gekühltes Öl direkt zur mechanischen Ölpumpe 3 geleitet wird, um der oben genannten Verwendungsstelle 4 zugeführt zu werden. In Abhängigkeit von unter anderem dem Kühlbedarf kann die Alternative separat oder in Kombination verwendet werden. In 2 ist das Getriebe mit einer relativ detaillierten Darstellung der Hauptwelle 1 des Getriebes und einer schematisch dargestellten Nebenwelle zur Pumpe 3 veranschaulicht.
Zur oben genannten Bedarfssteuerung sind Sensorvorrichtungen 17 zur Messung der Öltemperatur vorzugsweise im Ölsumpf 2 vorhanden, wobei Signale mit Informationen bezüglich der gemessenen Temperatur beispielsweise über eine Leitung 18 zu einer Steuereinheit 19 übermittelt werden, die dazu dient, beispielsweise über eine Leitung 20 ein Signal zum Pumpen an den Motor der elektrisch betriebenen Pumpe 21 zu übermitteln, wenn die gemessene Temperatur einen im Voraus festgelegten Wert übersteigt.
Außer der Bedarfssteuerung auf der Basis der gemessenen Öltemperatur kann die Bedarfssteuerung beispielsweise auch auf der Basis des eingelegten Ganges des Getriebes oder des Abtriebsmoments des das Getriebe antreibenden Motors 22, der nur in 2 markiert ist, des betroffenen Fahrzeugs erfolgen. Die Bedarfssteuerung kann hierbei auf der Basis eines oder mehrerer der folgenden Parameter Öltemperatur, eingelegter Gang und Abtriebsmoment erfolgen. In vielen Fällen dürfte eine geeignete Steuereinheit hierbei eine zentrale elektronische Steuereinheit des Fahrzeugs sein, die auch als ECU bezeichnet wird und der ständig Informationen bezüglich einer großen Anzahl Betriebsparameter des Fahrzeugs zugeführt werden.
Gemäß bevorzugten Ausführungsformen ist die mechanisch betriebene Ölpumpe so bemessen, dass eine Ölgrundströmung zustande kommt, die den Schmierbedarf des Getriebes deckt, während die elektrisch angetriebene Ölpumpe so bemessen ist, dass eine normalerweise intermittierende Ölergänzungsströmung zustande kommt, um eine Gesamtströmung zu erzielen, die sowohl den Schmierbedarf des Getriebes als auch den Kühlbedarf des Getriebes und des darin verwendeten Öls deckt.
Das Verfahren und die Funktion der Anordnung gemäß der Erfindung dürfte im Wesentlichen und hinlänglich aus der obigen Beschreibung hervorgehen.
Um den Schmier- und Kühlbedarf des Getriebes zu decken, ist folglich eine vorzugsweise mittels einer Nebenwelle des Getriebes mechanisch angetriebene Ölpumpe vorgesehen, und zur bedarfsgesteuerten Deckung des Kühlbedarfs des Getriebes ist eine elektrisch angetriebene Ölpumpe vorgesehen, die zu einem Kreis mit einem Kühlsystem für Öl gehört. Dadurch werden die Pumpkapazität für Schmierung und die ergänzende Pumpkapazität für Kühlung so getrennt, dass die Pumpkapazität für Schmierung und die Pumpkapazität für Kühlung nach Bedarf bemessen werden kann, weil der Kühlbedarf oft temporär ist, so dass die Möglichkeit des intermittierenden Betriebs der elektrisch angetriebenen Ölpumpe große Vorteile bietet und der intermittierende Betrieb auf der Basis eines Betriebsparameters oder mehrerer Betriebsparameter erfolgen und gesteuert werden kann.
Die Trennung der Pumpkapazität gemäß der Erfindung ermöglicht geringere Verluste im Getriebe, weil die mechanisch angetriebene Ölpumpe nicht bemessen werden muss, um die starke Ölströmung zu erzeugen, die zur effizienten Ölkühlung erforderlich ist. Die Ölkühlung erfolgt mittels der elektrisch angetriebenen Pumpe, die im Normalfall nicht in Betrieb ist.
Da der Betrieb des Getriebes nicht von der elektrisch angetriebenen Ölpumpe zur Schmierung abhängig ist, besteht keine Gefahr des Betriebsstopps, wenn diese Pumpe defekt ist. Der Fahrer kann darüber informiert werden, dass die Kühlung aufgehört hat, und kann seinen Fahrstil anpassen, aber er kann weiterhin fahren.
Die Erfindung wurde vorstehend mit Bezug auf Ausführungsbeispiele und bevorzugten Ausführungsformen beschrieben.
Natürlich sind weitere Ausführungsformen und kleinere Ergänzungen und Veränderungen denkbar, ohne dass sich die zugrunde liegende Erfindungsidee ändert.
Folglich kann die Kühlung im Kühlsystem in geeigneter Weise ausgeführt werden, beispielsweise mittels eines luftgekühlten Wärmeaustauschers. Das Ölkühlsystem 14 kann mit seinem Kühler usw. außerhalb des Getriebes oder im Getriebe befindlich ausgeführt werden.
Weiterhin ist denkbar, dass die bedarfsabhängige Steuerung der elektrisch angetriebenen Ölpumpe eine Funktion zum Abbrechen des Betriebs der elektrischen Pumpe aufweist, wenn ein geringerer oder nicht vorhandener Bedarf detektiert wird, beispielsweise wenn eine Temperatur unterhalb des oben genannten im Voraus bestimmten Wertes vorliegt, wenn ein anderer Gang eingelegt wurde oder wenn das Abtriebsmoment gesunken ist. Die Steuerung kann auch so ausgeführt werden, dass der Betrieb der elektrisch angetriebenen Pumpe während einer im Voraus festgelegten Zeit erfolgt.
Die Erfindung ist nicht auf die oben genannten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann innerhalb des Rahmens der beigefügten Patentansprüche variiert werden.

Claims

Verfahren zum Schmieren und Kühlen eines Getriebes mit einem Schritt zum Pumpen von Schmiermittel in Form von Öl mittels einer mechanisch angetriebenen Ölpumpe vom Ölsumpf des Getriebes zu einer Verwendungsstelle im Getriebe und zum Kühlen des Öls aus dem oben genannten Ölsumpf in einem Ölkühlsystem, gekennzeichnet durch den ergänzenden Schritt: bedarfsgesteuertes Pumpen von Öl mittels einer elektrisch angetriebenen separaten Ölpumpe (13) zum Kühlen des Öls im Ölkühlsystem (14).
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die mechanische Pumpe (3) mittels einer Nebenwelle (12) des Getriebes (1) angetrieben wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die elektrisch angetriebene Ölpumpe (13) Öl vom Ölsumpf (2) zum Ölkühlsystem (14) und zurück zum Ölsumpf pumpt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Öltemperatur gemessen wird und wobei die elektrisch angetriebene Ölpumpe zum Pumpen gebracht wird, wenn die gemessene Öltemperatur einen im Voraus festgelegten Wert übersteigt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1–4, wobei im Ölkühlsystem gekühltes Öl direkt zur mechanisch angetriebenen Ölpumpe zurückgeführt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1–5, wobei der bedarfsabhängige Betrieb der elektrisch angetriebenen Ölpumpe durch eine Steuereinheit (1) mittels Steuersignalen gesteuert wird, beispielweise durch eine zentrale elektronische Steuereinheit (19) des Fahrzeugs.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1–6, wobei die mechanisch angetriebene Ölpumpe so bemessen wird, dass eine Ölgrundströmung erzielt wird, die den Schmierbedarf des Getriebes deckt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1–7, wobei die elektrisch angetriebene Ölpumpe so bemessen wird, dass eine Ölergänzungsströmung entsteht, die zu einer Ölgesamtströmung beiträgt, die sowohl den Schmierbedarf des Getriebes als auch den Kühlbedarf des Getriebeöls deckt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1–8, wobei die Bedarfssteuerung auf der Basis eines oder mehrerer der Parameter Öltemperatur, eingelegter Gang und Abtriebsmoment des das Getriebe antreibenden Motors (22) erfolgt.
Anordnung zum Schmieren und Kühlen eines Getriebes mit einer mechanisch angetriebenen Ölpumpe, die dazu dient, Schmiermittel in Form von Öl aus dem Ölsumpf des Getriebes zu einer Verwendungsstelle im Getriebe zu pumpen, samt Anordnungen zum Kühlen des Öls in einem Ölkühlsystem, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrisch angetriebene separate Ölpumpe (13) vorhanden ist, die dazu dient, zur oben genannten Kühlung bedarfsgesteuert Öl aus dem Ölsumpf des Getriebes (1) in das Ölkühlsystem (14) zu pumpen.
Anordnung gemäß Anspruch 10, wobei die mechanische Pumpe (3) so angeordnet ist, dass sie von einer Nebenwelle (12) des Getriebes angetrieben wird.
Anordnung gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei die elektrisch angetriebene Pumpe dazu dient, Öl aus dem oben genannten Ölsumpf in das Ölkühlsystem und zurück in den Ölsumpf zu pumpen.
Anordnung gemäß Anspruch 10, 11 oder 12, wobei Vorrichtungen (17, 19) vorhanden sind, um die Öltemperatur zu messen und um über eine Steuereinheit (19) die elektrisch angetriebene Pumpe zum Pumpen zu veranlassen, wenn die gemessene Temperatur einen im Voraus festgelegten Wert übersteigt.
Anordnung gemäß Anspruch 10, 11, 12 oder 13, wobei im Ölkühlsystem gekühltes Öl direkt zu der mechanisch angetriebenen Ölpumpe (3) zurückgeführt wird, um zur Verwendungsstelle (4) im Getriebe gepumpt zu werden.
Anordnung gemäß einem der Ansprüche 10–14, wobei eine Steuereinheit (19), beispielsweise eine zentrale elektronische Steuereinheit des Fahrzeugs, vorgesehen ist, um den bedarfsabhängigen Betrieb der elektrisch angetriebenen Ölpumpe mittels Steuersignalen zu steuern.
Anordnung gemäß einem der Ansprüche 10–15, wobei die mechanisch angetriebene Ölpumpe so bemessen ist, dass eine Ölgrundströmung entsteht, die den Schmierbedarf des Getriebes deckt.
Anordnung gemäß einem der Ansprüche 10–16, wobei die elektrisch angetriebene Ölpumpe so bemessen ist, dass eine Ölergänzungsströmung entsteht, die zu einer Ölgesamtströmung beiträgt, die sowohl den Schmierbedarf des Getriebes als auch den Kühlbedarf des Getriebeöls deckt.
Anordnung gemäß einem der Ansprüche 10–17, wobei die Bedarfssteuerung auf der Basis eines oder mehrerer der Parameter Öltemperatur, eingelegter Gang und Abtriebsmoment des das Getriebe antreibenden Motors (22) des Fahrzeugs erfolgt.
Getriebe, gekennzeichnet durch eine Anordnung gemäß einem der Ansprüche 10–18.
Fahrzeug, beispielsweise Lastkraftwagen oder Bus, gekennzeichnet durch ein Getriebe (1) gemäß Anspruch 19.