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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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Es wird ausgegangen von 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 ist dabei 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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Es wird ferner davon ausgegangen, dass die Mehrwegeventileinrichtung eine erste Betätigungsstellung und eine zweite Betätigungsstellung aufweist. Bei einer solchen Ausgestaltung ist es möglich, eine einfache Steuerung einzusetzen.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in der ersten Betätigungsstellung die Schmierstoffeingangsleitung nur mit der ersten Getriebeschmierstoffversorgungsleitung und der Rückführleitung verbunden ist.
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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 in der zweiten Betätigungsstellung 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:
- 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
- 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.
Ein besonders bevorzugter Anwendungsfall, für den die Erfindung vorzugsweise vorgesehen ist, sind automatische PKW-Getriebe.
