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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Einstellen des Getriebeölstandes in einem Getriebe, insbesondere in einem Getriebe für Kraftfahrzeuge, um den Getriebeölstand im Getriebe abhängig von der Temperatur des Getriebeöls einzustellen.
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Für die Zustandsüberwachung und Zustandserhaltung von technischen Anlagen, bei denen Fluide als Systemkomponenten beteiligt sind, ist es unerlässlich, sicherzustellen, dass die Fluide, beispielsweise wenn sie als Schmierstoffe eingesetzt sind, im Laufe des Betriebes die erforderlichen Gebrauchseigenschaften beibehalten. So werden an Schmiermittel, die für Getriebe bestimmt sind, besonders hohe Anforderungen hinsichtlich Viskosität und Temperaturverhalten, Stockpunkt und Scherfestigkeit sowie Verschleißschutz gestellt. Ist das Getriebeöl beispielsweise zu warm, sinkt dessen Viskosität, wodurch es dünnflüssig wird und somit nicht mehr richtig schmieren kann.
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Ein weiterer entscheidender Faktor ist auch der Füllstand des Getriebeöls in einem Getriebe. Bei Kraftfahrzeugen kann sich dieser, abhängig von der Fahrsituation, z. B. bei Beschleunigung, Vollbremsung oder schnellen Kurvenfahrten, verändern. Auch wird für die Einstellung des Getriebeölstandes vor allem bei Automatikgetrieben auf Grund der geringen Differenzen zwischen der zulässigen Minimum- und Maximumölmenge eine hohe Genauigkeit gefordert. Aus Gewichtsgründen sollte die Differenz zwischen einzustellendem Minimum und Maximum dabei möglichst gering sein.
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Bei Unterschreitung des Minimums kann es insbesondere bei Kälte, Fahrzeugneigung oder Beschleunigung im einfachsten Fall zu Ansauggeräuschen kommen. Auf Grund der mangelhaften Druckversorgung sind aber auch Funktionsstörungen oder starke Beschädigungen der Kupplungsbeläge möglich, was in einem Ausfall des Getriebes resultiert.
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Bei einer Überschreitung des Maximums wiederum besteht die Gefahr, dass bei hohen Temperaturen und hohen Drehzahlen des Getriebes der Ölstand so weit ansteigt, dass die rotierenden Teile in das Getriebeöl eintauchen. Die Folge ist ein übermäßig hoher Luftanteil im Getriebeöl. Dieser kann in einem starken Verschäumen mit hohem Ölaustritt aus dem Entlüfter resultieren, wobei der Ölaustritt später zu einer Unterschreitung des Minimums und den daraus resultierenden Folgen führen. Der Luftanteil im Getriebeöl erhöht den Füllstand, verschlechtert den Wärmetransfer und den Wirkungsgrad mit der Folge einer erhöhten Wärmeentwicklung, fördert ferner das Entmischen beigefügter Schaumverhinderer und erhöht die Kontaktfläche des Getriebeöls zum Sauerstoff mit der Folge, dass das Getriebeöl nachhaltig geschädigt wird. Verstärkt wird dieser Effekt noch bei zu heißen Temperaturen des Getriebeöls, was den Einsatz teurer Kühlungssysteme erfordern würde. Außerdem besteht bei einer Überschreitung des Maximums und dem daraus resultierendem Ölaustritt Brandgefahr, da sich das austretende Öl an heißen Teilen wie zum Beispiel der Auspuffanlage entzünden kann. Der resultierende Ölaustritt kann außerdem zur Verschmutzung der Umwelt und zur Ausbildung einer klitschigen Straßenoberfläche führen.
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In der Druckschrift
US 2008/0185541 A1 wird deshalb eine Anordnung vorgeschlagen, mit Hilfe derer der Getriebeölstand im Getriebe über den Ölfluss durch ein temperaturgesteuertes Ventil eingestellt wird.
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Aufgabe ist es, eine Vorrichtung zum verbesserten Einstellen des Getriebeölstandes in einem Getriebe anzugeben.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Einstellen des Getriebeölstandes in einem Getriebe angegeben, welche eine Kontrolleinrichtung zum Messen der Temperatur des Getriebeöls umfasst, wobei die Kontrolleinrichtung dazu ausgebildet ist, einen Zusatztank in einen Getriebe-Schmierölkreislauf zuzuschalten, sobald die Temperatur des Getriebeöls eine obere Grenztemperatur überschreitet.
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Den oben genannten Problemen kann dadurch entgegengewirkt werden, dass der bei Erwärmung im Getriebe entstehende Überdruck genutzt wird, das sich ausdehnende Getriebeöl temporär in einen Zusatztank abzuführen. Hierdurch wird die Wärmeentwicklung reduziert und damit der Wirkungsgrad verbessert beziehungsweise beibehalten. Ferner kann eine Ölüberfüllung bei Getrieben vermieden werden, welche fallweise zu Undichtigkeit am Getriebe führen kann.
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Weiter kann die Kontrolleinrichtung das Getriebeöl aus dem Zusatztank in das Getriebe zurückführen, sobald die Temperatur des Getriebeöls eine untere Grenztemperatur unterschreitet. Die mit sinkender Temperatur verbundene Senkung des Druckes sorgt dafür, dass das Getriebeöl aus dem Zusatztank wieder in das Getriebe zurückgeführt wird, sobald sich in diesem ein Unterdruck aufgebaut hat. Somit gewährleistet die erfindungsgemäße Vorrichtung, dass stets ein geeignetes Volumen von Getriebeöl im Getriebe vorhanden ist, welches zwischen der zulässigen Minimum- und Maximumölmenge liegt. Dies gewährleistet nicht nur den richtigen und effizienten Betrieb des Getriebes, sondern stellt gleichzeitig sicher, dass der Getriebeverschleiß minimiert ist, wodurch die Nutzungslebensdauer des Systems verlängert wird. Auch kann dies ohne den Einsatz teurer Kühlungssysteme geschehen.
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In einem Ausführungsbeispiel umfasst die Kontrolleinrichtung zwei Thermostatventile. So kann dieses derart ausgestaltet sein, dass es nur auf die Getriebeöltemperatur reagiert, wodurch die Genauigkeit der Einstellung erhöht wird, da andere Faktoren außer acht gelassen werden. Auch sind Thermostate besonders zur Regelung von Öltemperaturen geeignet, da sie einen einfachen und kostengünstigen Aufbau ermöglichen und gleichzeitig die Temperatur vor Ort, d. h. unmittelbar am Thermostatventil messen.
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Dabei kann ein Erstes der zwei Thermostatventile geöffnet werden, sobald das Getriebeöl eine obere Grenztemperatur überschreitet, wodurch es einen Zusatztank in den Getriebe-Schmierölkreislauf zuschaltet. Das erste Thermostatventil kann in einer Zuflussleitung vorgesehen werden, die sich vom Getriebe-Schmierölkreislauf bis zum Zusatztank erstreckt.
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Weiter kann ein zweites der zwei Thermostatventile in einer Rückflussleitung vom Zusatztank bis zum Getriebe-Schmierölkreislauf vorgesehen sein, um das Getriebeöl aus dem Zusatztank in das Getriebe zurückzuführen.
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In einer weiteren Ausführungsform ist das Erste der zwei Thermostatventile so ausgebildet, dass es öffnet, wenn die obere Grenztemperatur des Getriebeöls 115°C überschreitet. So sollte auch bei Dauerbeanspruchung eines Getriebes die Vorrichtung versichern, dass die Getriebeöltemperatur 130°C nicht übersteigt, um einen Lufteintrag und ein Aufschäumen des Getriebeöls zu vermeiden. Das Aufschäumen des Getriebeöls kann zu einer Reduzierung der Leistung des Getriebes bzw. der Transmission führen. Ein Lufteintrag sowie eine Schaumbildung könnte die Schmierstoffeigenschaften des Getriebeöls beeinträchtigen. Auch kann hierdurch ein ungewolltes Öffnen und Schließen der Wandlerüberbrückungskupplung entstehen, da die Steuerung nicht mehr den nötigen Öldruck einstellen kann. Mit Hilfe der angegebenen Vorrichtung kann somit ein Aufschäumen des Getriebeöls vermieden und somit die Haltbarkeit des Getriebeöls erheblich erhöht werden, da die obere Grenztemperatur für das Getriebeöl unter der bei Dauerbeanspruchung kritischen Temperatur liegt und das Getriebeöl mit steigendem Volumen temporär in einen Zusatztank abgeführt wird.
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Weiter können die Kontrolleinrichtung und der Zusatztank an der Abtriebseite des Getriebes angeordnet sein. Auf Grund der an exponierten Gehäusestellen des Getriebes auftretenden hohen thermischen Belastung eignet sich dieser Bereich daher besonders zur Temperaturmessung des Getriebeöls, um sicherzugehen, dass die Kontrolleinrichtung den Zusatztank zuschaltet, bevor das Getriebeöl eine kritische Temperatur erreicht, ab welcher diese in der Regel beginnt aufzuschäumen. Ferner ist anzumerken, dass die Kontrolleinrichtung und der Zusatztank auch an anderen, zur Temperaturregelung günstigen Stellen innerhalb des Getriebe-Schmierölkreislaufs angeordnet sein können.
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Weiterhin wird auch ein Kraftfahrzeug offenbart, welches die oben beschriebene Vorrichtung zum Einstellen des Getriebeölstandes in einem Getriebe aufweist.
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Ein Kraftfahrzeug, welches die oben beschriebene Vorrichtung zum Einstellen des Getriebeölstandes in einem Getriebe aufweist, hat den Vorteil, dass eine Ölüberfüllung im Getriebe des Kraftfahrzeuges vermieden werden kann, welche fallweise zur Überlastung und zu Undichtigkeiten am Getriebe führt. Bei hohen Temperaturen, verursacht durch hohe Drehzahlen des Getriebes, wie diese zum Beispiel bei langen Autobahnfahrten oder Bergfahrten auftreten können, wäre das Getriebeöl ansonsten so dünnflüssig, dass es nicht mehr richtig schmieren würde, da die rotierenden Teile komplett in das Getriebeöl eintauchen würden. Dies wiederum würde zu einer schlechten Schaltqualität, daher zu einem uneffizienten Betrieb, zu Unbehagen des Fahrers und zu einer reduzierten Getriebelebensdauer führen. Auch wird ein starkes Verschäumen des Getriebeöls vermieden, was eine Verschlechterung des Getriebeöls mit sich bringen würde. Dies wiederum könnte eine schlüpfende Kupplung und/oder das Verklemmen von Ventilen im Kraftfahrzeug verursachen. Da mit sinkender Temperatur das Getriebeöl aus dem Zusatztank wieder in das Getriebe zurückgeführt wird, ist sichergestellt, dass stets ein geeignetes Volumen von Getriebeöl im Getriebe vorhanden ist, welches zwischen der zulässigen Minimum- und Maximumölmenge liegt. Auch kann dadurch die Haltbarkeit des verwendeten Getriebeöls erheblich erhöht werden.
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Bei dem Getriebe des Kraftfahrzeuges kann es sich dabei um ein Automatikgetriebe handeln. Die Vorrichtung ist dabei sowohl bei Stufenautomatikgetrieben als auch bei stufenlos schaltbaren Automatikgetrieben sowie bei Mischformen anwendbar. Automatikgetriebe für Kraftfahrzeuge sind allgemein im Gebrauch, da sie für den Wirkungsgrad des Fahrzeugs und den Komfort des Fahrers besonders dienlich sind. Der Betriebswirkungsgrad eines Automatikgetriebes und das damit verbundene Beschleunigungsvermögen, Fahrbarkeit etc. hängen zum großen Teil von dem Vorhandensein eines richtigen Volumens eines Getriebeöls in dem Automatikgetriebe selbst ab. Ferner kann die Vorrichtung aber auch bei manuellen Getrieben sowie Mehrfachkupplungsgetrieben zum Einsatz kommen.
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Weiter wird auch ein Verfahren zum Einstellen des Getriebeölstandes in einem Getriebe angegeben. Bei diesem wird mittels einer Kontrolleinrichtung als erster Schritt die Temperatur eines Getriebeöls gemessen und, falls diese eine obere Grenztemperatur überschreitet, ein Zusatztank in einen Getriebe-Schmierölkreislauf zugeschaltet.
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Mit dem angegebenen Verfahren wird gewährleistet, dass ein Überschreiten der maximalen Ölmenge in einem Getriebe und eine damit verbundene Ölüberfüllung auch bei hohen Temperaturen und hohen Drehzahlen des Getriebes vermieden wird, welche fallweise zu Undichtigkeiten am Getriebe führen kann, da mit steigendem Getriebeölstand im Getriebe das Getriebeöl durch den sich aufbauenden Überdruck im Getriebe temporär in einen Zusatztank abgeführt wird.
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In einer Ausführungsform wird das Getriebeöl mittels der Kontrolleinrichtung in das Getriebe zurückgeführt, sobald das Getriebeöl eine untere Grenztemperatur unterschreitet. So wird mit sinkender Temperatur das Getriebeöl aus dem Zusatztank durch den sich aufbauenden Unterdruck im Getriebe wieder in das Getriebe zurückgeführt, womit gewährleistet wird, dass stets ein geeignetes Volumen an Getriebeöl im Getriebetank vorhanden ist, was unter anderem bei Automatikgetrieben von immenser Bedeutung ist.
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In einem Ausführungsbeispiel beträgt die obere Grenztemperatur für das Getriebeöl 125°C. So kann ein Aufschäumen des Getriebeöls vermieden und dessen Haltbarkeit erhöht werden. So sollte auch bei Dauerbeanspruchung des Getriebes die Temperatur des Getriebeöls 130°C nicht überschreiten, um ein Aufschäumen des Getriebeöls zu vermeiden. Eine Schaumbildung würde die Schmierstoffeigenschaften des Getriebeöls beeinträchtigen. Auch kann hierdurch ein ungewolltes Öffnen und Schließen der Wandlerüberbrückungskupplung entstehen, da die Steuerung nicht mehr den nötigen Öldruck einstellen kann.
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Der Zusatztank kann dabei mittels eines ersten Thermostatventils zugeschaltet werden.
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Weiter kann das Getriebeöl mittels eines zweiten Thermostatventils aus dem Zusatztank in das Getriebe zurückgeführt werden.
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Ferner kann die Vorrichtung auch einen Temperatursensor und ein elektronisches Ventil umfassen, mit denen das Getriebeöl in eine weitere Kühlvorrichtung gelenkt werden kann. Diese weitere Kühlvorrichtung kann einen Kühlmittel-Öl-Kühler und/oder einen Luft-Öl-Kühler aufweisen. Auch kann in kritischen Anwendungen, die Ölumlagerung durch Pumpen oder durch einen Druckbehälter unterstützt beziehungsweise erzwungen werden.
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Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figur näher erläutert.
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1 zeigt eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zum Einstellen des Getriebeölstandes in einem Getriebe gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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1 zeigt eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zum Einstellen des Getriebeölstandes in einem Getriebe 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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Zu erkennen ist ein Getriebe 1, welches ein Getriebegehäuse 2 aufweist. In dem Getriebegehäuse 2 ist ferner ein Kraftübertragungszweig bzw. -strang angeordnet, welcher dazu dient, Kraft von der Antriebsseite 3 des Getriebes 1 zur Abtriebsseite 4 des Getriebes 1 zu übertragen. Der Kraftübertragungsstrang kann kraftübermittelnde Komponenten, wie Zahnräder aufweisen, welche in einen Ölsumpf 5 am Boden 6 des Getriebegehäuses 2 eintauchen. Der Ruhe-Ölsumpfpegel ist dabei bei 7 gezeigt. Dieser kann beispielsweise 7000 ccm betragen.
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Weiter zeigt 1 einen Getriebe-Schmierölkreislauf 8. Mit Bezugszeichen 9 ist dabei ein schematisch angedeutetes Kühlsystem bezeichnet, welches einen Wasserkühler 10 für das Getriebeöl 20 sowie einen Luftkühler 11 umfasst, welcher bei Bedarf mittels eines Thermostat-Bypass 18 in die druckseitige Leitung 12 des Getriebe-Schmierölkreislaufes 8 zugeschaltet werden kann. Über die druckseitige Leitung 12 wird das Getriebeöl 20 vom Getriebe 1 über das Kühlsystem 9 zurück zum Getriebe 1 geführt, so dass sich innerhalb dieses Kreislaufes eine Schmierölströmung global in Richtung der durch das Bezugszeichen 13 gekennzeichneten Pfeile ergibt.
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Zu erkennen ist ferner eine Kontrolleinrichtung 14, welche zwei Thermostatventile 15, 16 umfasst und ein Zusatztank 17, welcher durch die Kontrolleinrichtung 14 in den Getriebe-Schmierölkreislauf zugeschaltet wird, sobald die Temperatur des Getriebeöls 20 eine obere Grenztemperatur überschreitet. Der Getriebeölstand im Zuatztank 17 ist dabei bei 19 gezeigt. Dieser kann beispielsweise 300 ccm betragen.
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Eine Zuflussleitung 21 vom Getriebe-Schmierölkreislauf (8) zum Zusatztank 17 ist vorgesehen, in der das erste Thermostatventil 15 angeordnet ist. Eine Rückflussleitung von dem Zusatztank 17 bis zum Getriebe-Schmierölkreis 8 ist vorgesehen, in der das zweite Thermostatventil 16 vorgesehen ist. Die Verbindungsstelle zwischen der Rückflussleitung 22 und des Getriebe-Schmierölkreislaufs 8 ist im Getriebe-Schmierölkreislauf 8 stromabwärts von der Verbindungsstelle zwischen der Zuflussleitung 21 und des Getriebe-Schmierölkreislaufs 8 angeordnet.
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Die Kontrolleinrichtung 14 und der Zusatztank 17 sind an der Abtriebsseite 4 des Getriebes 1 angeordnet. Diese können aber auch an anderen, zur Temperaturregelung günstigen Stellen im Getriebe-Schmierölkreislauf 8 angeordnet sein.
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Bei hohen Temperaturen steigt der Getriebeölstand so weit an, dass die kraftübermittelnden Komponenten des Kraftübertragungsstrangs vollständig in das Getriebeöl 20 eintauchen. Eine ausreichende Schmierung der Komponenten sowie ein effizienter Betrieb sind nun nicht mehr gewährleistet. Ferner kann es zum Austritt von Getriebeöl 20 aus dem Getriebegehäuse 1 kommen. Um dies zu verhindern, schaltet die Kontrolleinrichtung 14 den Zusatztank 17 in den Getriebe-Schmierölkreislauf 8 zu, sobald die Temperatur des Getriebeöls 20 eine obere Grenztemperatur überschreitet. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt die obere Grenztemperatur für das Getriebeöl 20 115°C. Dabei wird der sich im heißen Getriebe aufbauende Überdruck genutzt, das sich ausdehnende Getriebeöl 20 aus dem Getriebe 1 in den Zusatztank 14 abzuführen. Der Durchfluss wird dabei über ein erstes Thermostatventil 15 gesteuert. Sobald die Temperatur des Getriebeöls 20 eine untere Grenztemperatur unterschreitet, wird das Getriebeöl 20 aus dem Zusatztank 17 wieder in das Getriebe 1 zurückgeführt, d. h. sobald sich in diesem ein Unterdruck aufgebaut hat, was über das zweite Thermostatventil 16 geregelt wird. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt die untere Grenztemperatur für das Getriebeöl 20 10°C.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Getriebe
- 2
- Getriebegehäuse
- 3
- Antriebsseite
- 4
- Antriebsseite
- 5
- Ölsumpf
- 6
- Boden
- 7
- Ruhe-Ölsumpfpegel
- 8
- Getriebe-Schmierölkreislauf
- 9
- Kühlsystem
- 10
- Wasserkühler
- 11
- Luftkühler
- 12
- druckseitige Leitung
- 13
- Schmierölströmung
- 14
- Kontrolleinrichtung
- 15
- erstes Thermostatventil
- 16
- zweites Thermostatventil
- 17
- Zusatztank
- 18
- Thermostat-Bypass
- 19
- Getriebeölstand im Zusatztank
- 20
- Getriebeöl
- 21
- Zuflussleitung
- 22
- Rückflussleitung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2008/0185541 A1 [0006]
