DE102010033480A1

DE102010033480A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Versorgung eines Getriebes mit Schmiermittel

Info

Publication number: DE102010033480A1
Application number: DE102010033480A
Authority: DE
Inventors: Frank Müller; Thomas Pape; Bernd Morthorst
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2009-08-17
Filing date: 2010-08-05
Publication date: 2011-02-24
Anticipated expiration: 2030-08-06
Also published as: DE102010033480B4

Abstract

Um die Ölschmierung von Getrieben, insbesondere Doppelkupplungsgetrieben mit zwei Teilgetrieben, zu verbessern, wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung das Schmiermittel nur an die Komponenten, die die jeweils lastführende Gangstufe bilden, bzw. das lastführende Teilgetriebe fördert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Versorgung eines Getriebes, insbesondere eines Doppelkupplungsgetriebes, mit Schmiermittel bzw. zur Schmierung des Getriebes, wobei dieses Getriebe insbesondere zwei Teilgetriebe in Parallelschaltung mit Komponenten für mindestens eine Gangstufe pro Teilgetriebe umfasst.
Um die Schmierung von Gangstufenkomponenten bzw. Radsätzen sicherzustellen, tauchen die Zahnräder üblicherweise in einen Ölsumpf im Getriebegehäuse ein. Das bei der Rotation der Zahnräder mit geschleudertem Öl wird zur Schmierung der entsprechenden Komponenten genutzt. Dies wird auch als Tauschschmierung bezeichnet.
Nachteilig hieran ist, dass das Öl weder gezielt an die zu beölenden Stellen gefördert noch bedarfsgerecht entsprechend der Belastung dosiert werden kann. Zudem verursacht das Eintauchen der Zahnräder in Öl Verluste, sogenannte Planschverluste. Des Weiteren kann es zu Ölquetschen kommen.
Um diese genannten-Nachteile zu umgehen, ist auch bereits eine aktive Radsatzschmierung bekannt. Hierzu ist eine Beölungsvorrichtung im Räderkasten vorgesehen, welche gleichzeitig alle zu beölenden Stellen versorgt. Der Beölungsvorrichtung wird Schmieröl zugeführt, das neben dem Öl, das für die hydraulische Getriebesteuerung notwendig ist, vorhanden ist. Durch diese gerichtete Versorgung der Radsätze mit Öl wird die Verzahnungstragfähigkeit verbessert; Planschverluste sind aber nach wie vor festzustellen.
Allerdings ist die Ölversorgung nur bedingt auf den Bedarf abgestimmt, da permanent alle zu beölenden Stellen, d. h. alle Gangstufen bzw. Radsätze, mit Schmieröl versorgt werden. Damit ist die Schmierung der Radsätze noch nicht optimal.
Aus der DE 103 18 070 A1 eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Schmierung und Kühlung von Zahnradgetrieben bekannt. Diese umfasst eine Zuführleitung für Schmier- und Kühlöl aus einem Ölsumpf in einen ersten in einem Spritzrohr angeordneten Kanal, der mit Spritzdüsen versehen ist, um Schmier- und Kühlöl an schmierungsintensive Bereiche zu leiten. Es ist des Weiteren ein zweiter Kanal mit Spritzdüsen vorgesehen, um Bereiche mit nachrangiger zweiter Priorität zu versorgen. Aufgrund der Schaltung eines Steuerventils in Abhängigkeit vom Speisevolumen bzw. vom Staudruck ist es möglich, bei einer Mangelversorgung von Öl in kritischen Fahrsituationen die Düsen nachgeordneter zweiter Priorität zu verschließen, so dass der erste Kanal mit mehr Öl versorgt wird. Die Bereiche erster Priorität sind dabei Zahneingriffen von Zahnradpaarungen kritischer Gänge zugeordnet, die stets beölt werden. Die Bereiche zweiter Priorität sind entweder zugeschaltet oder verschlossen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine solche gattungsgemäße Vorrichtung bzw. ein Verfahren so weiterzubilden, dass noch effektiver eine Schmierung bewirkt.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und des Anspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
Kern der Erfindung ist, dass die Vorrichtung so ausgebildet ist bzw. das Verfahren so abläuft, dass Schmiermittel – gezielt – nur an die Komponenten der jeweils lastführenden Gangstufe oder an das jeweils lastführende Teilgetriebe eines Doppelkupplungsgetriebes gefördert wird.
Unter Komponenten für eine Gangstufe sind hier die Komponenten gemeint, die an der Drehmomentübertragung für eine entsprechende Übersetzung beteiligt sind, d. h. das lastführende Radsatzpaar sowie die entsprechende Synchronisiereinrichtung, ggf. auch benachbarte Lager.
Vom Grundsatz wird vorgeschlagen, dass nur noch der jeweils lastführende Gang bzw. der jeweilige Radsatz geschmiert wird. Auf diese Weise werden Quetschverluste bei den anderen Radsätzen des gleichen oder vorzugsweise bei einem Doppelkupplungsgetriebe des anderen Teilgetriebes vermieden.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird das Schmiermittel nur den Gangstufen, d. h. dann allen Gangstufen eines Teilgetriebes, der lasttragenden Triebwelle zugeführt. Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass mit weniger großem konstruktivem Aufwand im Vergleich zu der Schmiermittelzufuhr zu jeder Gangstufe noch ausreichend hoch Plansch- und Quetschverluste verhindert werden. Das Schmieröl wird nur zu den Bereichen des Getriebes gebracht, wo es benötigt wird, nämlich dem Teilgetriebe, das gerade das Drehmoment überträgt. Auf diese Weise wird das Schmiermittel kontrolliert zugegeben. Im Vergleich mit der gleichzeitigen Versorgung beider Teilgetriebe mit Schmieröl wird insgesamt weniger Schmiermittel benötigt, was auch einer Unterversorgung mit Öl vorbeugt, sollte es zu Ölmängelzuständen kommen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst vorzugsweise so viele Teile, wie unabhängige Gangstufen oder Teilgetriebe versorgt werden. Diese Teile werden dann unabhängig voneinander mit Schmiermittel beaufschlagt.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform – hier zur Versorgung der beiden Teilgetriebe – umfasst die Schmiervorrichtung ein Einspritzrohr in Form eines Trägerrohrs mit zwei Schmiermittelanschlüssen. Für eine Teilung weist das Trägerrohr vorzugsweise eine Wand auf, über die das Trägerrohr in zwei Ölräume getrennt ist.
Verfahrensgemäß wird vorgeschlagen, dass die hydraulische Versorgung bzw. Schmierung der Gangstufen, insbesondere der Teilgetriebe, über ein Stellmittel, insbesondere ein Ventil, insbesondere ein Wechselventil bzw. Schieberventil, unter Nutzung von Kupplungseigenschaften, hier insbesondere des Kupplungsdruckes, erfolgt.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. ein Einspritzrohr zur Versorgung des lastführenden Teilgetriebes eines Doppelkupplungsgetriebes mit einem Schmiermittel;
2 ein Steuermittel für das erfindungsgemäße Verfahren zur Schmierung;
3 zeigt als Hydraulikplan die Versorgung sowie die Betätigung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des Doppelrohrbeölungssystems.
Ein Doppelkupplungsgetriebe, von dem die Erfindung ausgeht, weist vorzugsweise zwei Eingangswellen bzw. Antriebswellen in Form einer Voll- und Hohlwelle, zwei Kupplungen und mindestens eine Triebwelle, vorzugsweise eine erste und zweite Triebwelle, auf, wobei die erste Eingangswelle mit der ersten Kupplung und die zweite Eingangswelle mit der zweiten Kupplung wirksam verbindbar ist, wobei die Eingangswellen und die Triebwellen miteinander in Eingriff stehende Zahnräder aufweisen und zumindest zwei Zahnräder eine Gangstufe bilden. Hierbei ist mindestens ein Zahnrad einer Gangstufe als ein- und/oder auskuppelbares Losrad und das andere Zahnrad vorzugsweise als Festrad ausgebildet. Vorzugsweise weist jede Triebwelle ein Antriebs-Zahnrad zur Übertragung von Drehkraft auf den Achsantrieb auf. Während in einem Teilgetriebe bei geschlossener Kupplung die Momentenübertragung vom Motor zu den Rädern erfolgt, kann im zweiten Getriebe, das durch die geöffnete Kupplung momentenfrei ist, durch Aus- bzw. Einlegen von Gängen der nächste Schaltvorgang des Getriebes vorbereitet werden. Ist der Schaltpunkt erreicht, werden durch das wechselseitige Öffnen bzw. Schließen der jeweiligen Kupplung die zugehörigen Teilgetriebe vom Leistungsfluss getrennt oder zugeschaltet. Diese Überschneidung läuft ohne Unterbrechung der Zugkraft ab.
Bei einem Doppelkupplungsgetriebe, bei dem das Einspritzrohr insbesondere Verwendung findet, liegen auf der ersten Antriebswelle die ungeraden Gänge 1, 3, 5 und 7 (Teilgetriebe 1) und auf der zweiten Antriebswelle die geraden Gänge 2, 4 und 6 sowie der Rückwärtsgang (Teilgetriebe 2). Über z. B. fünf fest auf den Antriebswellen angeordnete Räder werden die Schalträder auf den Triebwellen 1 und 2 angetrieben. Diese übernehmen die Gänge wie folgt:
Gänge R, 4, 5 und 1 auf Triebwelle 1 (gesehen vom Motor)
Gänge 2, 6, 3 und 7 auf Triebwelle 2 (gesehen vom Motor).
Nach der Erfindung werden die Komponenten der Gangstufen bzw. die Radsätze der beiden Teilgetriebe A und B abwechselnd geschmiert bzw. mit Schmiermittel, nachfolgend als Öl bezeichnet, versorgt. Hierzu ist im Räderraum des Getriebegehäuses zur Beölung des Radsatzes eine Spritzschiene mit einem Trägerrohr 1 oder (Ein-)spritzrohr mit zwei Ölanschlüssen 2, 3 eingebaut. Die Ölräume werden durch eine Wand 4 voneinander getrennt und bilden somit einen Rail A (5) und B (6). Es liegt demnach ein Ölspritzrohr mit Trennwand vor. Auf dem Trägerrohr 1 sind Ansätze 10 angeordnet bzw. appliziert, die Rohrleitungen 7 mit Düsen 8 aufweisen, die das Öl direkt auf die zu beölenden Komponenten der Gangstufen bzw. Radsätze des lastführenden Teilgetriebes lenken bzw. spritzen.
Es ist somit ein Spritzrohr mit zwei Teilen gebildet, wobei der jeweilige Teil aus einer separaten Ölkammer bzw. einem Teil des Spritzrohrs und einem separaten Ölanschluss besteht. Es ist auch vorstellbar, dass die Mittel zur Förderung des Schmiermittels nicht aus einem gemeinsamen, getrennten Einspritzrohr, gebildet sind, sondern separate unabhängige, Teile umfassen, die wahlweise mit Öl beaufschlagt werden.
Bei der hier gezeigten Ausführungsform dient Rail A zur Versorgung der Gangstufen der ersten Antriebswelle. Der linke Ansatz bzw. die linke Rohrleitung 7a versorgt die Komponenten für die 2. Gangstufe und den Rückwärtsgang, während der rechte Ansatz bzw. die rechte Rohrleitung 7b von Rail A die Gangstufen 4 und 6 schmiert. Rail B dient zur Schmierung der Gangstufen der zweiten Antriebswelle mit den Gangstufen 3, 5, 1 und 7, wobei der linke Ansatz bzw. die linke Rohrleitung 7c die Gangstufe 3 und der rechte Ansatz bzw. die rechte Rohrleitung 7f die Gangstufe 7 schmiert. Die dazwischen liegenden Rohrleitungen 7d und 7e übernehmen die Gangstufen 5 und 1.
Die Ölanschlüsse sind verbunden mit Ölleitungen (nicht gezeigt), die mit dem Kühlölkreislauf der hydraulischen Steuerung in Verbindung stehen und wechselweise mit Öl beaufschlagbar sind.
Nachfolgend wird näher auf die hydraulische Ansteuerung eingegangen. Das Öl für die Radsatzschmierung wird aus dem Kühlölkreis der hydraulischen Steuerung, die aus dem Überschussöl bzw. dem noch vorhandenen Öl des Hauptdruckkreises gespeist wird, bereitgestellt. Dabei arbeitet der Kühlölkreis vorzugsweise auf einem konstant niedrigen Druckniveau, um eine gleichmäßige Ölversorgung zu gewährleisten. Die Umschaltung des Öls auf die jeweiligen Anschlüsse 2, 3 erfolgt über ein Steuermittel, insbesondere ein Wechselventil 9. Das im jeweiligen Teilgetriebe übertragene Moment ist proportional zum Kupplungsdruck. Entsprechend werden die Kupplungsdrücke p_KA und p_KB zur Vorsteuerung des Wechselventils genutzt.
2 zeigt das Wechselventil 9 und seine Steuerung durch die Kupplungsdrücke der jeweiligen Teilgetriebe. Ist die Kupplung A des Teilgetriebes A geschlossen, liegt hier ein höherer Druck an, wobei dies bewirkt, dass das Ventil die Fließrichtung des Öls in den Rail A steuert. Dies verhält sich entsprechend bei geschlossener Kupplung B.
3 zeigt als Hydraulikplan die Versorgung sowie die Betätigung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des Doppelrohrbeölungssystems.
Zum Hauptdruckkreis 11 gehört die Betätigung der beiden Kupplungen 12 und 13. Mittels einer Pumpe 14 wird der Hauptdruckkreis 11 mit bevorzugter Priorität mit Öl aus dem Ölsumpf 15 versorgt. Mittels zweier Kupplungsdruckregler 16 und 17 in Form von 3/3-Wegeventilen werden entweder der Kupplungssteller der ersten oder der zweiten Kupplung 12, 13 mit Druck beaufschlagt (p_KA bzw. p_KB) und damit die Kupplungen betätigt.
Das Öl für die Radsatzschmierung wird dem Kühlölkreis 18 der hydraulischen Steuerung entnommen, der mit Überschussöl des Hauptdruckkreises 11 gespeist wird. Hierzu gibt das Hauptdruckventil 19 als 3/3-Wegeventil bzw. der Hauptdruckschieber das Überschussöl aus dem Hauptdruckkreis 11 zunächst in den Kühlölkreis 18 ab. Ist dieser Zweig gesättigt, kann zusätzlich Öl zur Pumpensaugseite abgegeben werden.
Der Kühlölkreis 18 wird durch ein Restdruckventil 20 auf ein konstant niedriges Druckniveau vorgespannt und damit ein Konstantdrucksystem bewerkstelligt.
Hierzu ist das Restdruckventil 20 (2/2-Wegeventil) mit einer Feder 21 versehen. Solange der Druck des Öls aus dem Hauptdruckkreislauf kommend konstant ist, wird Kühlöl vom Hauptdruckkreislauf 11 in den Kreislauf 18 gegeben. Erhöht sich der Druck im Kühlkreis, wird die Schaltstellung des Restdruckventils 20 gegen die vorgespannte Feder 21 geändert, wobei das Öl in den Sumpf zurückfließt. Der Druck im Kühlkreis 18 wirkt über die Steuerleitung 22 als Steuerdruck auf das Ventil 20. Steigt der Druck im System an, wird das Ventil aufgrund des Drucks gegen die Feder 21 geöffnet. Die Druckspitze wird abgebaut. Nach erfolgter Druckkompensation schließt das Ventil wieder.
Aus diesem Konstantdrucksystem können diverse Verbraucher, wie auch die erfindungsgemäße Schmierungsvorrichtung bzw. das Beölungssystem gespeist werden. Durch den konstanten Versorgungsdruck ist es auf einfache Weise möglich, wie beispielsweise mittels Blenden, eine gezielte Ölmenge den Verbrauchsleitungen zuzuführen.
Um das Schmieröl bedarfsgerecht auf das jeweils lastführende bzw. aktive Teilgetriebe geben zu können, ist ein Schaltelement, hier das Wechselventil 9, vorgesehen. Einem Teilgetriebe ist die Kupplung 12, dem anderen die Kupplung 13 zugeordnet. Der Kupplungsdruck ist proportional zum übertragenen Drehmoment. Das Wechselventil 9 erhält die Betätigungsinformation über die Kupplungsdrücke. Das Wechselventil 9 ist ein 3/2-Wegeventil bzw. Schiebeventil. Wird der Kupplungssteller für die erste Kupplung mit Druck (p_KA) beaufschlagt, versperrt das Schiebeventil die Ölleitung bzw. den Ölanschluss 3 für Rail B, während Rail A geöffnet ist und umgekehrt. Somit wird erreicht, dass nur das jeweils lastführende Teilgetriebe mit Öl versorgt wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das Verfahren bieten damit eine teilgetriebeabhängige Einspritzschmierung der Radsätze bzw. der Verzahnung von Teilgetrieben eines Doppelkupplungsgetriebes. Die Radsatzschmierung ist kostengünstig und bedarfgerecht. Die gezielte Einspritzschmierung der Verzahnung auch schon jeweils nur des lastführenden Teilgetriebes leistet einen wesentlichen Beitrag zur Verbesserung des Getriebewirkungsgrades.
Bezugszeichenliste

1: Trägerrohr
2: Ölanschluss
3: Ölanschluss
4: Wand
5: Rail A
6: Rail B
7: Rohrleitung
8: Düse
9: Wechselventil
10: Ansatz
11: Hauptdruckkreis
12: erste Kupplung
13: zweite Kupplung
14: Pumpe
15: Ölsumpf
16: Kupplungsdruckregler
17: Kupplungsdruckregler
18: Kühlölkreis
19: Hauptdruckventil
20: Restdruckventil
21: Feder
22: Steuerleitung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10318070 A1 [0006]

Claims

Vorrichtung zur Versorgung eines Getriebes, insbesondere eines Doppelkupplungsgetriebes, mit einem Schmiermittel, insbesondere mit Öl, wobei das Getriebe Komponenten für mindestens eine Gangstufe umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung das Schmiermittel nur an die Komponenten, die die jeweils lastführende Gangstufe bilden, fördert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe ein Doppelkupplungsgetriebe ist, das zwei Teilgetriebe umfasst, wobei die Vorrichtung das Schmiermittel nur an das Teilgetriebe mit der lastführenden Gangstufe, d. h. an das jeweils lastführende Teilgetriebe, fördert.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens zwei Teile (5, 6) zur Förderung von Schmiermittel umfasst, die unabhängig voneinander mit Schmiermittel beaufschlagbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Teile (5, 6) mittels eines Trennelementes (4) voneinander getrennt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass diese für die Versorgung des jeweils lastführenden Teilgetriebes ein Trägerrohr (1) umfasst, das endseitig zwei Anschlüsse (3) für die Schmiermittelversorgung aufweist, dass das Trennelement (4) eine Trennwand ist, die quer zur Längsachse des Trägerrohrs in diesem angeordnet ist, und dass die so entstehenden Schmiermittelräume mit Ansätzen, insbesondere mit Rohrleitungen (7) mit Düsen (8), versehen sind, die so ausgeformt sind, dass sie eine Zuleitung des Schmiermittels an die zu schmierenden Gangstufen erlauben.
Verfahren zur Versorgung eines Getriebes mit einem Schmiermittel, insbesondere mit Öl, wobei das Getriebe Komponenten für mindestens eine Gangstufe umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmiermittel nur an die Komponenten, die die jeweils lastführende Gangstufe bilden, gefördert wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Doppelkupplungsgetriebe mit zwei Teilgetrieben das Schmiermittel nur an das Teilgetriebe mit der lastführenden Gangstufe, d. h. an das jeweils lastführende Teilgetriebe, gefördert wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass Kupplungseigenschaften, insbesondere der Kupplungsdruck (p_KA, p_KB), die im Zusammenhang mit der lastführenden bzw. nicht lastführenden Gangstufe oder Teilgetriebe stehen, für die Steuerung des Schmiermittelstroms verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Fließrichtung des Schmiermittels über ein Stellmittel (9), insbesondere ein Ventil, insbesondere ein Wechselventil, erfolgt, wobei zur Vorsteuerung des Stellmittels Kupplungseigenschaften, insbesondere der Druck der Kupplungen, genutzt wird.