DE102009026985A1

DE102009026985A1 - Anordnung und Verfahren zum Kühlen und/oder Schmieren

Info

Publication number: DE102009026985A1
Application number: DE102009026985A
Authority: DE
Inventors: Christian Stammberger
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2009-06-17
Filing date: 2009-06-17
Publication date: 2011-03-31

Abstract

Es wird eine Anordnung zum Kühlen und/oder Schmieren zumindest eines Lamellenpaketes (2) einer Lamellenkupplung oder einer Lamellenbremse eines Fahrzeuges mit zumindest einer Pumpe (8) zum Bereitstellen eines Kühlmittel- und/oder Schmiermittelstromes vorgeschlagen, dessen Volumenstrom zumindest in Abhängigkeit der Betätigung der Lamellenkupplung oder der Lamellenbremse veränderbar ist, wobei der Volumenstrom über eine Ansteuereinrichtung (6) bedarfsabhängig elektronisch ansteuerbar ist. Ferner wird ein Verfahren zum Kühlen und/oder Schmieren eines Lamellenpaketes einer Lamellenkupplung oder einer Lamellenbremse eines Fahrzeuges vorgeschlagen, wobei der Volumenstrom des Kühlmittel- und/oder Schmiermittelstromes in Abhängigkeit von dem Betätigungszustand des Lamellenpaketes (2) und/oder in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühl- und/oder Schmiermittels bedarfsabhängig verändert wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum Kühlen und/oder Schmieren zumindest eines Lamellenpaketes einer Lamellenkupplung oder einer Lamellenbremse eines Fahrzeuges gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Kühlen und/oder Schmieren eines Lamellenpaketes einer Lamellenkupplung oder einer Lamellenbremse eines Fahrzeuges gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 6 näher definierten Art.
Aus der Fahrzeugtechnik sind Lamellenkupplungen und Lamellenbremsen bekannt, welche üblicherweise ein Lamellenpaket umfassen, bestehend aus mehreren äußeren Lamellen und mehreren inneren Lamellen, die in axialer Richtung abwechselnd hintereinander angeordnet sind, wobei im geschlossenen Zustand der Lamellenkupplung beziehungsweise der Lamellenbremse die äußeren Lamellen mit den inneren Lamellen in Reibschluss gebracht werden. Im geöffneten beziehungsweise gelüfteten Zustand des Lamellenpaketes ist ein vorbestimmtes Lüftspiel zwischen den äußeren Lamellen und den inneren Lamellen vorgesehen.
Es ist bekannt, dass nasslaufende Lamellenkupplungen und Lamellenbremsen insbesondere bei hoher Differenzdrehzahl auch im gelüfteten Zustand ein Schleppmoment verursachen. Das Schleppmoment erhöht die Verluste und verringert somit den Wirkungsgrad der Lamellenkupplung beziehungsweise der Lamellenbremse. Zudem ist es erforderlich die entstehende Wärme abzuführen, um das Schmiermittel und die Reibbeläge vor vorzeitigem Verschleiß zu schützen. Eine bekannte Maßnahme zum Reduzieren des Schleppmomentes ist eine gezielte Schmierung und Kühlung der Lamellen. Durch eine gezielte Zufuhr von Schmiermittel und Kühlmittel zum Kühlen und Schmieren der Lamellen kann ein geringeres Schleppmoment bei geöffneter Lamellenkupplung oder Lamellenbremse und eine ausreichende Schmierung und Kühlung der Lamellen beim Schalten des Lamellenpaketes erreicht werden. Wenn das Lamellenpaket geöffnet ist, entsteht der Verlust hauptsächlich durch die Reibung zwischen dem Schmiermittel und den Lamellen. Da bei geöffneter Lamellenkupplung oder Lamellenbremse nur wenig Schmiermittel zur Schmierung und Kühlung der Lamellen benötigt wird, kann die Zuführung von Schmiermittel beziehungsweise Kühlmittel in diesem Zustand reduziert werden. Wenn die Lamellenkupplung oder die Lamellenbremse geschlossen wird, reiben die Lamellen mit Differenzdrehzahl aneinander. Die Reibpartner der Lamellen werden mit der Betätigungskraft aufeinander gepresst und es entsteht aufgrund der Differenzdrehzahl eine hohe Reibungswärme. Dieser Betriebszustand erfordert eine erhöhte Schmierung und Kühlung der Lamellen. Der Volumenstrom des zugeführten Schmiermittel- und Kühlmittelstromes ist entsprechend zu erhöhen.
Die vorbeschriebene Maßnahme ist beispielsweise aus der Druckschrift DE 28 02 676 A1 bekannt, welche eine Schmieröl-Dosierungsvorrichtung für im Ölbad laufende Schaltkupplungen offenbart. Das Lamellenpaket der Schaltkupplungen wird jeweils über ein axial verschiebbares Druckstück betätigt. Das Druckstück ist gleichzeitig als Steuerhülse für den Schmieröl-Zuführkanal vorgesehen, so dass bei entspanntem Lamellenpaket nur ein geringer und bei zusammengepresstem Lamellenpaket der gesamte Querschnitt des Austrittes des Schmieröl-Zuführkanals freigegeben ist.
Beispielsweise aus der Druckschrift EP 0 397 990 A1 ist eine Ansteuereinrichtung für die Zufuhr von Schmier- beziehungsweise Kühlöl zu einer druckmittelbetätigten Reiblamellenkupplung in Kraftfahrzeugen bekannt. Die bekannte Steuereinrichtung umfasst ein Steuerelement, dass unter dem Einfluss eines den Kupplungskolben beaufschlagenden, das Einrücken der Reiblamellenkupplung bewirkenden Druckmittels verschiebbar ist. Das Steuerelement ist ein Steuerschieber der in Abhängigkeit der Bewegung des Kupplungskolbens den Schmier- beziehungsweise Kühlmittelstrom freigibt.
Zudem ist aus der Druckschrift DE 10 2004 027 113 A1 eine nasslaufende Lamellenkupplung bekannt. Die Lamellenkupplung wird durch hydraulischen Druck geschlossen und durch Federkraft geöffnet. Der Aktuator der Kupplung ist mit einem Ringelement wirksam verbunden, so dass in Abhängigkeit der Betätigungsstellung des Aktuators der zugeführte Ölvolumenstrom für die Schmierung und Kühlung der Lamellenkupplung steuerbar ist.
Bei den bekannten Anordnungen ergibt sich jedoch der Nachteil, dass der Kühlmittel- beziehungsweise Schmiermittelstrom beim Öffnen des Lamellenpaketes hydraulisch sofort reduziert wird, obwohl die Wärme vom vorhergehenden Schaltvorgang eventuell noch nicht vollständig abtransportiert worden ist, sodass durch die hydraulische Steuerung keine bedarfsgerechte Versorgung mit Kühlmittel und Schmiermittel möglich ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, eine Kühlmittel- und Schmiermittelanordnung der eingangs beschriebenen Gattung vorzuschlagen, welche eine optimierte Kühlung und/oder Schmierung der Lamellenkupplung oder der Lamellenbremse realisiert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst, wobei weitere vorteilhafte Ausführungen dem Unteransprüchen und den Zeichnungen zu entnehmen sind.
Demnach wird eine Anordnung zum Kühlen und/oder Schmieren zumindest eines Lamellenpaketes einer Lamellenkupplung oder einer Lamellenbremse eines Fahrzeuges mit zumindest einer zum Beispiel elektrischen Pumpe zum Bereitstellen eines Kühlmittel- und/oder Schmiermittelstromes vorgeschlagen, dessen Volumenstrom zumindest in Abhängigkeit der Betätigung beziehungsweise des Zustand der der Lamellenkupplung oder der Lamellenbremse veränderbar ist. Erfindungsgemäß kann der Volumenstrom über eine Ansteuereinrichtung oder dergleichen bedarfsabhängig elektronisch angesteuert werden. Bedarfsabhängig bedeutet in diesem Fall, dass der Bedarf an Kühlmittel und/oder Schmiermittel bei dem Lamellenpaket elektronisch ermittelt wird und der Volumenstrom entsprechend angepasst wird.
Auf diese Weise kann bei der Lamellenkupplung oder der Lamellenbremse jederzeit sichergestellt werden, dass die im Betrieb auftretende Reibungswärme ausreichend abgeführt wird, so dass Überhitzungen und übermäßiger Verschleiß an dem Lamellenpaket der Lamellenkupplung oder Lamellenbremse mit der erfindungsgemäßen Anordnung verhindert werden kann.
Zum Erfassen des Kühlmittel- und/oder Schmiermittelbedarfs kann gemäß einer möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass die Ansteuereinrichtung mit einem Signalgeber des Betätigungspedals der Lamellenkupplung oder der Lamellenbremse gekoppelt ist. Auf diese Weise kann die Ansteuereinrichtung den jeweiligen Betriebszustand der Lamellenkupplung oder der Lamellenbremse jederzeit elektronisch ermitteln.
Es ist auch möglich, dass zum Ermitteln des Bedarfs die Ansteuereinrichtung mit zumindest einem Temperatursensor zum Bestimmen der Temperaturen zumindest einer Lamelle des Lamellenpaketes gekoppelt ist. Ebenso kann zusätzlich oder auch alternativ ein Temperatursensor zum Ermitteln der Temperatur des Kühlmittels und/oder des Schmiermittels in dem Pumpensumpf mit der Ansteuereinrichtung gekoppelt sein. Durch die Temperaturerfassung kann auf einfachste Weise möglichst schnell eine drohende Überhitzung des Lamellenpaketes erkannt werden und entsprechend darauf reagiert werden, so dass somit eine Überhitzung verhindert wird. Es ist auch möglich, dass weitere Sensoren vorgesehen sind, um weitere Parameter zu erfassen.
Nach Auswertung der erfassten Parameter kann die Ansteuereinrichtung in Abhängigkeit der erfassten Sensorsignale den Antrieb der Pumpe derart ansteuern, dass der Volumenstrom bei geschlossenem Lamellenpaket und/oder bei Erreichen einer vorbestimmten Grenztemperatur erhöht wird und dass der Volumenstrom nach dem Öffnen des Lamellenpaketes zeitverzögert reduziert beziehungsweise vollständig abgeschaltet wird, bis zum Beispiel eine vorbestimmte Grenztemperatur unterschritten ist. Es sind auch andere Ansteuerstrategien möglich, um eine Überhitzung und einen überhöhten Verschleiß bei dem Lamellenpaket zu verhindern.
Vorzugsweise kann die vorgeschlagene Anordnung bei einem Flurfördererfahrzeug zum Ansteuern des Volumenstromes des Kühlmittel- und/oder des Schmiermittelstromes für ein Lamellenpaket einer Lamellenbremse eingesetzt werden. Es sind jedoch auch andere Einsatzbereiche der Anordnung möglich.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Kühlen und/oder Schmieren eines Lamellenpaketes einer Lamellenkupplung oder einer Lamellenbremse eines Fahrzeuges gelöst, wobei der Volumenstrom des Kühlmittel- und/oder Schmiermittelstromes in Abhängigkeit von dem Betätigungszustand des Lamellenpaketes und/oder in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühl- und/oder Schmiermittels bedarfsabhängig verändert wird.
Beispielsweise kann der Volumenstrom erhöht werden, wenn das Lamellenpaket geschlossen wird und zeitverzögert reduziert werden, nachdem das Lamellenpaket wieder geöffnet wird.
Die zeitliche Reduzierung des Volumenstromes beziehungsweise die zeitliche Abschaltung des Volumenstromes kann in Abhängigkeit der ermittelten Temperaturen der Lamellen des Lamellenpaketes und/oder in Abhängigkeit der Temperatur des Kühlmittels und/oder des Schmiermittels in dem Pumpensumpf durchgeführt werden.
Vorzugsweise kann das vorgeschlagene Verfahren bei der ebenfalls beanspruchten Anordnung zum Einsatz kommen.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung näher in den Zeichnungen beschrieben. Als einzige Zeichnung zeigt 1 eine schematische Ansicht einer möglichen Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Anordnung zum Kühlen und/oder Schmieren einer beispielhaft dargestellten Lamellenbremse eines Fahrzeuges zeigt.
In einem schematisch angedeuteten Getriebegehäuse 1 eines nicht weiter dargestellten Flurfördererfahrzeuges ist ein Lamellenpaket 2 dargestellt, welches über einen Bremszylinder 3 geöffnet und geschlossen werden kann, wobei der Bremszylinder 3 wiederum über ein Betätigungspedal 4 betätigt wird. An dem Betätigungspedal 4 ist ein die Stellung des Bremspedals beziehungsweise Betätigungspedals 4 erfassender Signalgeber 5 vorgesehen. Der Signalgeber 5 ist mit einer elektronischen Ansteuervorrichtung 6 gekoppelt. Die Ansteuervorrichtung 6 steuert den Antrieb 7 einer Pumpe 8 insbesondere einer Ölpumpe, zum Bereitstellen z. B. eines Ölstromes zum Kühlen und/oder Schmieren des Lamellenpaketes 2 der Lamellenbremse.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Volumenstrom über die Ansteuereinrichtung 6 bedarfsabhängig elektronisch ansteuerbar ist. Dazu ist die Ansteuereinrichtung 6 mit einem Temperatursensor 9 verbunden, der zum Beispiel direkt an einer Bremslamelle des Lamellenpaketes 1 die Temperatur bestimmt und an die Ansteuereinrichtung zur Auswertung übermittelt. Zudem kann ein weiterer Temperatursensor zum Bestimmen der Temperatur des Kühlmittels und/oder des Schmiermittels, insbesondere des Öls, in einem Ölsumpf 10 vorgesehen sein, der jedoch nicht weiter in 1 dargestellt ist.
Aus den ermittelten Signalen der Temperatursensoren 9 und den Signalen des Signalgebers 5 kann die bedarfsgerechte Ansteuerung des Volumenstromes des Kühlmittels und/oder des Schmiermittels mit der Ansteuereinrichtung 6 bei der erfindungsgemäßen Anordnung realisiert werden.
Bezugszeichenliste

1: Getriebegehäuse
2: Lamellenpaket
3: Bremszylinder
4: Betätigungspedal
5: Signalgeber
6: Ansteuereinrichtung
7: Antrieb beziehungsweise Motor
8: Pumpe
9: Temperatursensor
10: Pumpensumpf

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 2802676 A1 [0004]
EP 0397990 A1 [0005]
DE 102004027113 A1 [0006]

Claims

Anordnung zum Kühlen und/oder Schmieren zumindest eines Lamellenpaketes (2) einer Lamellenkupplung oder einer Lamellenbremse eines Fahrzeuges, mit zumindest einer Pumpe (8) zum Bereitstellen eines Kühlmittel- und/oder Schmiermittelstromes, dessen Volumenstrom zumindest in Abhängigkeit der Betätigung der Lamellenkupplung oder der Lamellenbremse veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenstrom über eine Ansteuereinrichtung (6) bedarfsabhängig elektronisch ansteuerbar ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuereinrichtung (6) mit einem Signalgeber (5) des Betätigungspedals (4) der Lamellenkupplung oder der Lamellenbremse gekoppelt ist.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuereinrichtung (6) mit zumindest einem Temperatursensor (9) zum Bestimmen der Temperatur an zumindest einer Lamelle des Lamellenpaketes (1) gekoppelt ist.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuereinrichtung (6) mit zumindest einem Temperatursensor zum Bestimmen der Temperatur des Kühlmittels und/oder des Schmiermittels im Pumpensumpf (10) gekoppelt ist.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuereinrichtung (6) in Abhängigkeit der erfassten Sensorsignale den Antrieb (7) der Pumpe (8) derart ansteuert, dass der Volumenstrom bei geschlossenem Lamellenpaket (2) und/oder bei Erreichen einer vorbestimmten Grenztemperatur erhöht wird, und dass der Volumenstrom nach dem Öffnen des Lamellenpaketes (2) zeitverzögert reduziert wird, bis eine vorbestimmte Grenztemperatur unterschritten ist.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie bei einem Flurförderfahrzeug zum Ansteuern des Volumenstromes des Kühlmittel- und/oder Schmiermittelstromes für einen Lamellenpaket (2) einer Lamellenbremse vorgesehen ist.
Verfahren zum Kühlen und/oder Schmieren eines Lamellenpaketes einer Lamellenkupplung oder einer Lamellenbremse eines Fahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenstrom des Kühlmittel- und/oder Schmiermittelstromes in Abhängigkeit von dem Betätigungszustand des Lamellenpaketes (2) und/oder in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühl- und/oder Schmiermittels bedarfsabhängig verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenstrom erhöht wird, wenn das Lamellenpaket (2) geschlossen wird, und dass der Volumenstrom zeitverzögert reduziert wird, nachdem das Lamellenpaket (2) wieder geöffnet wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitliche Reduzierung des Volumenstromes in Abhängigkeit der ermittelten Temperaturen der Lamellen des Lamellenpaketes (2) und/oder in Abhängigkeit der Temperatur des Kühlmittels beziehungsweise Schmiermittels in dem Pumpensumpf (10) durchgeführt wird.