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Die
Erfindung betrifft eine Getriebe-Schmierstoffversorgungseinrichtung,
welche nachfolgend verkürzt auch als Schmierstoffversorgungseinrichtung
bezeichnet wird und insbesondere für ein automatisches
Gangwechselgetriebe vorgesehen ist, sowie ein Kraftfahrzeugschmierstoffversorgungssystem
mit einer Getriebe-Schmierstoffversorgungseinrichtung.
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Aus
der
DE 197 49 334
A1 sind erste Getriebe-Schmierstoffversorgungseinrichtungen
bekannt, bei denen eine Anpassung des Schmierdrucks an die Last
erfolgen soll. Die Beeinflussung der Schmierstoffversorgung über
den Schmierdruck hat jedoch nicht nur hohe Verluste und damit einen
niedrigen Wirkungsgrad sondern auch ungünstige Rückwirkungen
auf weitere, mit den Getriebe-Schmierstoffversorgungseinrichtungen
verbundene Aggregate zur Folge.
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Aus
der
DE 197 49 334
A1 sind ferner zweite Getriebe-Schmierstoffversorgungseinrichtungen
bekannt, bei denen eine Wirkungsgradverbesserung durch eine Zufuhr
des Schmierölstroms auf der Grundlage eines berechneten
Wärmewerts erfolgen soll. Dazu weist ein verwendeter Schmierölkreislauf Magnetventile
auf, die den Regeldruck eines Schmiersteuerventils beeinflussen.
Durch die Berechnung von Wärmewerten in einer Steuereinheit und
die zur Umsetzung erforderlichen Magnetventile sind die zweiten
Getriebe-Schmierstoffversorgungseinrichtungen in ihrer technischen
Umsetzung sehr aufwändig.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Getriebe-Schmierstoffversorgungseinrichtung zur
Verfügung zu stellen, die bei einem einfachen Aufbau einen
hohen Wirkungsgrad und geringe Rückwirkungen auf weitere,
mit der Getriebe-Schmierstoffversorgungseinrichtung verbundene Aggregate
aufweist.
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Die
Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit
den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Gemäß der
Erfindung ist bei einer Getriebe-Schmierstoffversorgungseinrichtung,
mit einer Schmierstoffeingangsleitung und einer Mehrwegeventileinrichtung,
welche einen ersten Ausgang und einen zweiten Ausgang zum Anschluss
einer ersten bzw. einer zweiten Getriebeschmierstoffversorgungsleitung
aufweist, an der Mehrwegeventileinrichtung ein dritter Ausgang zum
Anschluss einer Rückführleitung vorgesehen. Eine
nicht benötigte Schmierstoffmenge, insbesondere Schmierölmenge kann
dadurch zu einem Tank oder Sumpf gefördert werden, wodurch
Schleppverluste verringert und damit der Wirkungsgrad erhöht
wird. Eine Rückwirkung auf andere Aggregate bleibt gering.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass die Mehrwegeventileinrichtung eine hydraulische Betätigung
aufweist. Dadurch können kostspielige elektromagnetische
Ventile und deren aufwändige Kontaktierung mit einem Steuergerät
vermieden werden.
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Gemäß einer
weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass
die Mehrwegeventileinrichtung eine erste Betätigungsstellung „abgesenkte
Schmierstoffversorgung” und eine zweite Betätigungsstellung „volle Schmierstoffversorgung” aufweist.
Bei einer solchen Ausgestaltung ist es möglich, eine einfache
Steuerung einzusetzen.
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Gemäß einer
weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass
in der ersten Betätigungsstellung „abgesenkte Schmierstoffversorgung” die
Schmierstoffeingangsleitung nur mit der ersten Getriebeschmierstoffversorgungsleitung
und der Rückführleitung verbunden ist.
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Gemäß einer
weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass
in der zweiten Betätigungsstellung „volle Schmierstoffversorgung” die
Schmierstoffeingangsleitung nur mit der zweiten Getriebeschmierstoffversorgungsleitung
verbunden ist.
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Gemäß einer
weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass
in der ersten Getriebeschmierstoffversorgungsleitung eine Blende
angeordnet ist, wobei ferner vorzugsweise vorgesehen ist, dass in
der Rückführleitung eine Blende angeordnet ist. Über
eine Abstimmung der Blenden kann mit einfachen Mitteln eine sehr
präzise Bestimmung der Volumenströme und insbesondere
des Verteilungsverhältnisses in der ersten Betätigungsstellung „abgesenkte
Schmierstoffversorgung” erfolgen.
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Gemäß einer
weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass
die Schmierstoffeingangsleitung an eine Schmierstoffkühlerausgangsleitung
angeschlossen ist. Durch eine solche Ausgestaltung läßt
es sich erreichen, dass ein Kühlervolumenstrom – wenn überhaupt – bei
einem Wechsel zwischen eine Schmierstoffversorgung zwischen „voll” und „abgesenkt” sich nur
geringfügig ändert, so dass die Rückwirkung
auf andere Aggregate, insbesondere einen Sumpf und/oder einen vorzugsweise
eingebundenen Wandler gering bleibt, was insbesondere eine sichere Nachkühlung
der zuvor genannten Aggregate gewährleistet.
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Die
Erfindung und ihre besonders bevorzugten Ausgestaltungen sind insbesondere
dann vorteilhaft, wenn sie in einem Kraftfahrzeugschmierstoffversorgungssystem
eingesetzt werden. Daher wird auch für ein Kraftfahrzeugschmierstoffversorgungssystem Schutz
beansprucht. Hinsichtlich der Vorteile und Wirkungsweisen wird auf
die Beschreibung der erfindungsgemäßen Getriebe-Schmierstoffversorgungseinrichtung
und deren bevorzugter Ausgestaltungen ausdrücklich bezug
genommen und verwiesen.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass in einem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugschmierstoffversorgungssystem
eine Schmierstoffpumpe vorgesehen ist, über deren Ausgangsleitung
zusätzlich ein Wandler mit Schmierstoff versorgt wird.
Durch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Getriebe-Schmierstoffversorgungseinrichtung
zusammen mit einem Wandler kann gewährleistet werden, dass ein
Wandlerinnendruck stabil gehalten werden kann, womit die Erfindung
auch eine gute Ansteuerbarkeit eine Überbrückungskupplung
gewährleistet.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung
im Zusammenhang mit den Zeichnungen.
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Dabei
zeigen:
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1 Eine
besonders bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Kraftfahrzeugschmierstoffversorgungssystem mit einer darin integrierten Getriebe-Schmierstoffversorgungseinrichtung
gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung in einer schematischen Darstellung, und
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2 ein
Kennliniendiagramm der Getriebe-Schmierstoffversorgungseinrichtung
in 1.
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Das
in 1 gezeigte Kraftfahrzeugschmierstoffversorgungssystem 10 gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient der
Versorgung von Radsätzen 12 eines Getriebes und
eines Wandlers 14 eines automatischen Gangwechselgetriebes.
Das Kraftfahrzeugschmierstoffversorgungssystem 10 weist
einen Wandlerzweig 16 sowie einen Radsatzzweig 18 auf,
wobei der Radsatzzweig 18 nachfolgend auch als Getriebe-Schmierstoffversorgungseinrichtung 20 bezeichnet
wird.
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In
dem Kraftfahrzeugschmierstoffversorgungssystem 10, welches
auf die Verwendung von Schmieröl hin ausgelegt ist, wird
Schmieröl von einer Schmierstoffpumpe 22 in einen
Kreislauf geführt, wobei dieser Kreislauf einen Schmierstoffkühler 24 und einen
Schmierstofftank 26 aufweist, welcher auch als Ölwanne
bezeichnet werden kann. Darüber hinaus weist das Kraftfahrzeugschmierstoffversorgungssystem 10 einen
Arbeitsdruck-Regelschieber 28, einen Schmierdruck-Regelschieber 30 für
den Schmierstoffdruck, einen Wandler-Regelschieber 32,
einen Überbrückungskupplungs-Regelschieber 34 sowie eine
Mehrwegeventileinrichtung 36 auf.
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Die
Mehrwegeventileinrichtung 36 ist über eine Schmierstoffeingangsleitung 38 an
den Schmierstoffkühler 24 angeschlossen, sodass
an der Mehrwegeventileinrichtung 36 Schmieröl
mit der stets niedrigsten im Kraftfahrzeugschmierstoffversorgungssystem 10 verfügbaren
Temperatur ansteht.
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Die
Mehrwegeventileinrichtung 36 weist einen ersten Ausgang 40,
einen zweiten Ausgang 42 sowie einen dritten Ausgang 44 auf,
wobei der erste Ausgang 40 über eine erste Getriebeschmierstoffversorgungsleitung 46 und
der zweite Ausgang 42 über eine zweite Getriebeschmierstoffversorgungsleitung 48 an
eine Sammelleitung 50 angeschlossen sind, über
welche die Radsätze 12 mit Schmierstoff versorgt
werden. Der dritte Ausgang 44 ist an eine Rückführleitung 52 angeschlossen,
welche zu dem Schmierstofftank 26 führt.
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Die
Mehrwegeventileinrichtung 36 ist in der in 1 gezeigten
besonders bevorzugten Ausführungsform nur zwischen einer
ersten Betätigungsstellung „abgesenkte Schmierstoffversorgung” und einer
zweiten Betätigungsstellung „volle Schmierstoffversorgung” schaltbar,
wobei in der ersten Betätigungsstellung „abgesenkte
Schmierstoffversorgung” die Schmierstoffeingangsleitung 38 über
den ersten Ausgang 40 und den dritten Ausgang 44 mit der
ersten Getriebeschmierstoffversorgungsleitung 46 und der
Rückführleitung 52 verbunden ist. Durch die
Geometrie der Mehrwegeventileinrichtung 36 ergibt sich
bei der besonders bevorzugten Ausführungsform auch ein
schmaler Übergangsbereich. Um das Verständnis
der Erfindung zu erleichtern wir nachfolgend gleichwohl der Begriff „Umschaltpunkt” verwendet,
denn der Übergangsbereich wird im Betrieb schnell durchlaufen,
so dass die Systemeigenschaften der besonders bevorzugten Ausführungsform
entscheidend nur durch die beiden zuvor genannten Betätigungsstellungen
bestimmt werden.
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In
der zweiten Betätigungsstellung „volle Schmierstoffversorgung” ist
die Schmierstoffeingangleitung 38 über den zweiten
Ausgang 42 nur mit der zweiten Getriebeschmierstoffversorgungsleitung 48 verbunden.
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Die
Betätigungsstellung, die die Mehrwegeventileinrichtung 36 einnimmt,
wird durch ein lastabhängiges Drucksignal bestimmt, welches über
eine Drucksignalleitung 54 an die Mehrwegeventileinrichtung 36 vermittelt
wird. Das Drucksignal ist in der in 1 gezeigten
besonders bevorzugten Ausführungsform der hydraulische
Systemdruck, welcher sich aus dem Zusammenspiel der Komponenten
des Kraftfahrzeugschmierstoffversorgungssystems 10 bei
einem gegebenen Lastzugstand ergibt. Das Drucksignal, also der in
der Drucksignalleitung 54 herrschende Arbeitsdruck, der
durch den Arbeitsdruckregelschieber 28 zur Verfügung
gestellt wird, wirkt gegen eine an der Mehrwegeventileinrichtung 36 ausgebildete
Feder 56, sodass durch eine Auswahl der Feder 56 der
Umschaltpunkt und damit in Abhängigkeit vom Drucksignal
die beiden Betätigungsstellungen vorgegeben sind. Grundsätzlich
ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, eine Einstellung
des Umschaltpunkts, d. h. den Übergang von geringer Schmierung
auf maximale Schmierung, nicht über eine Auswahl der Feder 56 festzulegen sondern
dafür ein Stellglied zu verwenden.
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Anstelle
des über die Drucksignalleitung 54 bereitgestellten
Systemdrucks kann auch ein anderes geeignetes, lastabhängiges
Drucksignal, beispielsweise ein Vorsteuerdruck des Arbeitsdruckregelschiebers 28,
der durch ein Regelmagnetventil geliefert werden kann, verwendet
werden.
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Mit
dem Kraftfahrzeugschmierstoffversorgungssystem 10 gemäß der
besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in 1 ergeben sich
unter Berücksichtigung einer entsprechenden besonders bevorzugten
Auslegung der Schmierstoffpumpe 22 sowie der Leitungen
und weiteren Komponenten des Kraftfahrzeugschmierstoffversorgungssystems 10 die
in 2 gezeigten Kennlinien. Die in 2 gezeigten
Kennlinien sind der Gesamtvolumenstrom, der durch eine durch xxx
kenntlich gemachte Linie angegeben ist, der Volumenstrom, der durch
die Leitung 50 gefördert wird und als gestrichelte
Linie dargestellt ist, sowie der Tankvolumenstrom, der als durchgezogene
Linie gezeichnet ist und durch die Leitung 52 gefördert
wird.
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Die
in 2 angegebenen Volumenströme werden durch
eine erste Blende 58, die in der ersten Getriebeschmierstoffversorgungsleitung 46 vorgesehen
ist, und durch eine zweite Blende 60, die in der Rückführleitung 52 angeordnet
ist, sowie den Systemdruck bestimmt, wobei der Systemdruck zwischen
0,0 und 30,0 bar variieren kann. Die Umschaltung erfolgt bei der
beschriebenen besonders bevorzugten Ausführungsform in
einem Druckbereich von 5,5 bar bis 6, 25 bar, derart, dass bei einem
Systemdruck unterhalb 5,5 bar eine abgesenkte Radsatzschmierung
und bei einem Systemdruck oberhalb 6,25 bar eine maximale Radsatzschmierung
erfolgt. Dazwischen liegt ein Übergangsbereich, der sich
aufgrund der Geometrie der Mehrwegeventileinrichtung 36 und
eines mit der Feder eingestellten Umschaltpunktes bei 5,75 bar ergibt.
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Anhand
von 2 ist gezeigt, dass bei einem Gesamtvolumenstrom
QS in der ersten Betätigungsstellung 62 (abgesenkte
Schmierstoffversorgung) ein Tankvolumenstrom QT von
etwa 4 l/min in den Schmierstofftank 26 und ein Radsatzvolumenstrom
QR von etwa 6 l/min zu den Radsätzen 12 gefördert
wird. In der zweiten Betätigungsstellung 64 wird
ein Radsatzvolumenstrom QR von etwa 11,5 l/min
vollständig zur Schmierung der Radsätze 12 verwendet.
Der Übergangsbereich, der im Betrieb schnell durchlaufen
wird, so dass die Systemeigenschaften der besonders bevorzugten
Ausführungsform entscheidend nur durch die beiden zuvor
genannten Betätigungsstellungen bestimmt werden, ist zum
besseren Verständnis der Erfindung nicht separat bezeichnet.
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Anhand
der 2 ist erkennbar, dass die Förderleistung – abgesehen
von einem Übergangsbereich – praktisch unabhängig
vom Systemdruck ist. Dies wird durch die sich an der Mehrwegeventileinrichtung 36 infolge
des Drucks Psys ergebenden Öffnungen,
nämlich eine Tanköffnung 66 einerseits
und eine Schmieröffnung 68 andererseits erreicht.
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Insbesondere
mit der besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
wird also ein System zur Verfügung gestellt, das so entworfen
ist, dass bei abgesenkter Schmierstoffversorgung kein negativer
Einfluss auf die Ansteuerung der Überbrückungskupplung
des Wandlers entsteht. Dazu sind Steuerkanten an der Mehrwegeventileinrichtung 36,
die Federkraft der Feder 56, die Blendendurchmesser der Blenden 52, 60 sowie
die Öffnungsquerschnitte den in 2 gezeigten
Forderungen entsprechend angepasst.
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Die
Erfindung ist immer dann vorteilhaft, wenn die Anforderung besteht,
eine schaltbare Ölmengenverteilung bei möglichst
geringem Einfluss auf das vorgeschaltete Hydrauliksystem zu erzielen. Eine Änderung
eines Steuergeräts und der Einsatz kostspieliger elektromagnetischer
Magnetventile sind nicht erforderlich. Das hydraulische System steuert sich über
das Systemdrucksignal selbst.
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Ein
besonders bevorzugter Anwendungsfall, für den die Erfindung
vorzugsweise vorgesehen ist, sind automatische PKW-Getriebe.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19749334
A1 [0002, 0003]