DE102012110762A1 - Arrangement for supplying lubricating oil to gear items of combustion engine of motor vehicle, has oil line system comprising passages, and lateral drive for driving oil pump to convey lubricating oil to motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zum Versorgen von Getriebeelementen eines Kraftfahrzeugs mit Schmieröl. The present invention relates to an arrangement and a method for supplying transmission elements of a motor vehicle with lubricating oil.
Zum Schmieren und Kühlen von Gangverzahnungen eines Kraftfahrzeugs sind unterschiedliche Konzepte bekannt, bei denen eine Ölspinne verschiedene Verbraucher mit Öl versorgt. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass in Beschleunigungsphasen bei geringen Geschwindigkeiten für Gangverzahnungen, die unteren Gangstufen zugeordnet sind, zur Kühlung große Mengen Öl zur Verfügung gestellt werden. Durch die in einem festen Verhältnis stehende Verteilung des Öls auf alle Verbraucher erfordert dies größere Ölpumpen, da deren Größe von der Menge des zu fördernden Öls abhängig ist. Allerdings ergeben sich im Betrieb höhere Verlustleistungen der Ölpumpen. Ferner sind die resultierenden, erhöhten Quetschverluste bei nicht drehmomentbelasteten Gangverzahnungen, die mit nicht benötigtem Öl versorgt werden, zu berücksichtigen. For lubricating and cooling gear teeth of a motor vehicle different concepts are known in which an oil spider supplies different consumers with oil. It should be noted that in acceleration phases at low speeds for gear teeth, which are associated with lower gear ratios, large amounts of oil are provided for cooling. Due to the fixed distribution of the oil to all consumers this requires larger oil pumps, since their size depends on the amount of oil to be pumped. However, the operation results in higher power losses of the oil pumps. Furthermore, the resulting increased crushing losses must be considered in non-torque loaded gears which are supplied with oil not needed.
Als Gegenmaßnahme hierzu ist es möglich, bspw. mechanische Schaltelemente in eine zur Ölversorgung vorgesehene Ölspinne zu integrieren, die in Abhängigkeit einer Gangstellerposition einen Durchfluss an Kühlöl zu den entsprechenden Gangrädern ein- oder ausschalten. Derartige Vorrichtungen sind jedoch konstruktiv aufwendig und nur schwer in einen üblicherweise eingeschränkten Bauraum zu integrieren. As a countermeasure for this purpose, it is possible, for example, to integrate mechanical switching elements into an oil spider provided for the oil supply, which switch on or off a flow of cooling oil to the corresponding gear wheels as a function of a gear position. However, such devices are structurally complex and difficult to integrate in a usually limited space.
In der Druckschrift
Vor diesem Hintergrund werden eine Anordnung und ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgestellt. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung. Against this background, an arrangement and a method with the features of the independent claims are presented. Further embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims and the description.
Die erfindungsgemäße Anordnung ist zum Versorgen von Getriebeelementen eines Kraftfahrzeugs mit Schmieröl ausgebildet und umfasst mindestens eine Ölpumpe und ein Ölleitungssystem mit mehreren Abschnitten. Dabei ist an mindestens einem Abschnitt zwischen der mindestens einen Ölpumpe und mindestens einem Getriebeelement ein üblicherweise hydraulisches Stellelement angeordnet. Dieses Stellelement ist zu öffnen, wenn ein Druck des Schmieröls, das entlang einer vorgesehenen Strömungsrichtung von der mindestens einen Ölpumpe bis zu dem Stellelement zu fördern ist, größer als ein Öffnungsdruck des Stellelements ist. Außerdem ist die mindestens eine Ölpumpe abtriebseitig anzutreiben, wobei der Druck von Schmieröl, das von der mindestens einen abtriebseitig anzutreibenden Ölpumpe zu fördern ist, von einer Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs abhängig ist. The arrangement according to the invention is designed to supply gear elements of a motor vehicle with lubricating oil and comprises at least one oil pump and an oil line system with a plurality of sections. In this case, a usually hydraulic actuator is arranged on at least one portion between the at least one oil pump and at least one transmission element. This actuating element is to be opened when a pressure of the lubricating oil, which is to be conveyed along an intended flow direction from the at least one oil pump to the actuating element, is greater than an opening pressure of the actuating element. In addition, the at least one oil pump to be driven on the output side, wherein the pressure of lubricating oil, which is to be promoted by the at least one output side to be driven oil pump, is dependent on a speed of the motor vehicle.
Die mindestens eine abtriebseitig anzutreibende Ölpumpe kann als Radsatzschmierölpumpe ausgebildet sein. The at least one driven on the output side oil pump can be designed as Radsatzschmierölpumpe.
Außerdem kann die Anordnung mindestens eine antriebseitig anzutreibende Ölpumpe aufweisen, wobei der Volumenstrom von der mindestens einen antriebseitig anzutreibenden Ölpumpe von einer Drehzahl eines Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs abhängig ist. In addition, the arrangement can have at least one oil pump to be driven on the drive side, the volume flow of the at least one oil pump to be driven on the drive side being dependent on a rotational speed of an internal combustion engine of the motor vehicle.
In Ausgestaltung ist die erfindungsgemäße Anordnung dazu ausgebildet, mindestens ein als Gangsteller ausgebildetes Getriebeelement mit Schmieröl zu versorgen. In an embodiment, the arrangement according to the invention is designed to supply at least one gear element designed as a gear element with lubricating oil.
In diesem Fall ist an einem ersten Abschnitt, der in Strömungsrichtung zwischen der mindestens einen Ölpumpe und mindestens einem Gangsteller für einen niedrigen Gang angeordnet ist, ein erstes hydraulisches Stellelement angeordnet. An einem zweiten Abschnitt, der in Strömungsrichtung zwischen der mindestens einen Ölpumpe und mindestens einem Gangsteller für einen höheren Gang angeordnet ist, ist ein zweites hydraulisches Stellelement angeordnet, wobei der jeweilige Öffnungsdruck der Stellelemente so definiert ist, der mindestens eine Gangsteller für den niedrigen Gang bereits bei einem niedrigeren Druck als der mindestens eine Gangsteller für den höheren Gang mit Schmieröl versorgt wird. In this case, a first hydraulic actuator is arranged on a first portion, which is arranged in the flow direction between the at least one oil pump and at least one gear regulator for a low gear. At a second portion, which is arranged in the flow direction between the at least one oil pump and at least one gear shifter for a higher gear, a second hydraulic actuator is arranged, wherein the respective opening pressure of the adjusting elements is defined, the at least one gear shifter for the low gear already at a lower pressure than the at least one gearshift for the higher gear is supplied with lubricating oil.
Es ist möglich, dass die Anordnung mindestens zwei Stellelemente aufweist, die entlang des Ölleitungssystems in Strömungsrichtung an zwei in Reihe geschalteten Abschnitten hintereinander angeordnet sind. Alternativ oder ergänzend kann die Anordnung mindestens zwei Stellelemente aufweisen, die entlang des Ölleitungssystems in Strömungsrichtung an zwei zueinander parallel geschalteten Abschnitten nebeneinander angeordnet sind. It is possible that the arrangement has at least two adjusting elements, which are arranged along the oil line system in the flow direction at two series-connected sections one behind the other. Alternatively or additionally, the arrangement may have at least two adjusting elements, which are arranged alongside one another along the oil line system in the flow direction at two mutually parallel sections.
In der Regel kann zwischen mindestens einem Getriebeelement, das in Abhängigkeit eines bestimmten Drucks, der von der Geschwindigkeit und/oder der Drehzahl abhängig ist, zu schmieren ist, und der mindestens einen Ölpumpe mindestens ein Stellelement mit einem bestimmen eingestellten Öffnungsdruck angeordnet sein. As a rule, it is possible to lubricate at least one transmission element which is to be lubricated as a function of a specific pressure which depends on the speed and / or the rotational speed, and of the at least one oil pump Control element can be arranged with a certain set opening pressure.
Außerdem ist möglich, dass die Anordnung dazu ausgebildet ist, mindestens ein als Kupplung ausgebildetes Getriebeelement des Kraftfahrzeugs mit Schmieröl zu versorgen. It is also possible that the arrangement is adapted to supply at least one designed as a coupling gear element of the motor vehicle with lubricating oil.
Das mindestens eine Stellelement kann bspw. als federbeaufschlagtes Rückschlagventil ausgebildet sein. The at least one control element may, for example, be designed as a spring-loaded check valve.
Ferner wird ein Verfahren zum Versorgen von Getriebeelementen eines Kraftfahrzeugs mit Schmieröl bereitgestellt. Furthermore, a method is provided for supplying transmission elements of a motor vehicle with lubricating oil.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Versorgen von Getriebeelementen eines Kraftfahrzeugs mit Schmieröl kann dabei mit der vorgestellten erfindungsgemäßen Anordnung ausgeführt werden. Dabei weist die Anordnung mindestens eine Ölpumpe und ein Ölleitungssystem mit mehreren Abschnitten auf, wobei an mindestens einem Abschnitt zwischen der mindestens einen Ölpumpe und mindestens einem Getriebeelement ein Stellelement angeordnet ist. Bei Durchführung des Verfahrens wird das Stellelement geöffnet, wenn ein Druck des Schmieröls, das bis zu dem Stellelement gefördert wird, größer als ein Öffnungsdruck des Stellelements ist, wobei die mindestens eine Ölpumpe abtriebseitig angetrieben wird, wobei der Schmieröldruck von der mindestens einen abtriebseitig angetriebenen Ölpumpe aufgebaut wird, von einer Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs abhängig ist. The inventive method for supplying transmission elements of a motor vehicle with lubricating oil can be carried out with the proposed inventive arrangement. In this case, the arrangement has at least one oil pump and an oil conduit system with a plurality of sections, wherein an actuating element is arranged on at least one section between the at least one oil pump and at least one transmission element. In carrying out the method, the actuating element is opened when a pressure of the lubricating oil, which is conveyed to the actuating element, is greater than an opening pressure of the actuating element, wherein the at least one oil pump is driven on the output side, wherein the lubricating oil pressure from the at least one driven side driven oil pump is constructed, is dependent on a speed of the motor vehicle.
Die erfindungsgemäße Anordnung umfasst ein Ölleitungssystem mit einer Kaskadenschaltung, das bzw. die die Abschnitte mit den entsprechenden Stellelementen aufweist, mit der in Ausgestaltung eine geschwindigkeits- und gangabhängige Zufuhr von Schmieröl an Getriebeelemente unter Berücksichtigung einer festen Priorisierung bedarfsgesteuert umgesetzt werden kann. The arrangement according to the invention comprises an oil line system with a cascade circuit, which has the sections with the corresponding control elements, with the development in speed and gear-dependent supply of lubricating oil to gear elements, taking into account a fixed prioritization can be implemented as required.
Die üblicherweise hydraulische Anordnung ist zum Schmieren und Kühlen von Getriebeelementen vorgesehen, die als Gangsteller, Gangverzahnungen, Kupplungen, Synchroneinheiten, Lager und/oder Anlaufstellen in einem Getriebe mit mehreren Gangstufen ausgebildet sein können. Es ist vorgesehen, dass ein Ölvolumenstrom von Schmieröl, das von einer abtriebseitig angeordneten Ölpumpe, als Komponente der Anordnung, mit steigender Geschwindigkeit des Kraftfahrzeug ansteigt. Über einen daraus resultierenden Anstieg des Drucks werden Stellelemente, die bspw. als hydraulische Stellelemente ausgebildet sind, geschaltet, über die der Ölvolumenstrom bedarfsgerecht verteilt werden kann. The usually hydraulic arrangement is provided for lubricating and cooling gear elements, which may be formed as gear shifter, gear teeth, clutches, synchronizers, bearings and / or points of contact in a transmission with multiple gear ratios. It is envisaged that an oil volume flow of lubricating oil, which rises from an output side arranged oil pump, as a component of the arrangement, with increasing speed of the motor vehicle. By means of a resulting increase in the pressure, adjusting elements, which are designed, for example, as hydraulic adjusting elements, are switched, via which the oil volume flow can be distributed as needed.
In Ausgestaltung kann die Anordnung für ein Doppelkupplungsgetriebe eingesetzt werden. Dabei umfasst die Anordnung einen ersten Ölkreislauf (Primärkreislauf) des Ölleitungssystems zur Ansteuerung von Kupplungen und Schaltzylindern. Der erste mit Schmieröl zu versorgende Ölkreislauf umfasst eine verstellbare erste Ölpumpe, die bspw. als Flügelzellenpumpe ausgebildet sein kann, und die von einem Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs angetrieben wird. Mit einem zusätzlichen, zweiten Ölkreislauf (Sekundärkreislauf) des Ölleitungssystems der Anordnung, bspw. einem Radsatzschmierölkreislauf, ist ein Schmieren von Gängen, Kupplungen, Synchronisierungen und Lager vorgesehen. Diesem zweiten Ölkreislauf wird durch eine abtriebseitig angetriebene, zweite Ölpumpe, bspw. durch eine Konstantpumpe, Schmieröl bereitgestellt. Durch eine Koppelung von beiden hydraulischen Ölkreisläufen ist eine variable Unterstützung der Radsatzschmierung über den zweiten Ölkreislauf durch die verstellbare antriebsseitige Ölpumpe des ersten Ölkreislaufs möglich. In an embodiment, the arrangement can be used for a dual-clutch transmission. The arrangement comprises a first oil circuit (primary circuit) of the oil line system for controlling clutches and shift cylinders. The first oil circuit to be supplied with lubricating oil comprises an adjustable first oil pump which, for example, can be designed as a vane-cell pump and which is driven by an internal combustion engine of the motor vehicle. With an additional, second oil circuit (secondary circuit) of the oil line system of the arrangement, for example. A Radsatzschmierölkreislauf, a lubrication of gears, clutches, synchronizers and bearings is provided. This second oil circuit is provided by a driven side driven, second oil pump, for example. By a constant pump, lubricating oil. By a coupling of both hydraulic oil circuits a variable support the Radsatzschmierung on the second oil circuit through the adjustable drive-side oil pump of the first oil circuit is possible.
Weiterhin kann durch die Kaskadenschaltung als Komponente der Anordnung eine Priorisierung der mit dem Schmieröl zu schmierenden Getriebeelemente realisiert werden. Hierzu werden die Stellelemente entlang der Abschnitte des Ölleitungssystems der Anordnung verwendet. Somit kann eine Menge an Schmieröl, das zudem auch zum Kühlen der Getriebeelemente verwendet wird, deutlich verkleinert werden. Außerdem kann hierfür eine kleinere zweite, abtriebsseitige Ölpumpe, die bspw. als Radsatzschmierölpumpe ausgebildet ist, mit reduzierter Leistungsaufnahme eingesetzt werden. Die Kaskadenschaltung wird abhängig von einer Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs betrieben. Bedingt durch eine Abstufung des Getriebes steht bei einer bestimmten Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs einer begrenzten Anzahl von Gangstellern der Gangstufen Schmieröl zur Verfügung, die unterschiedliche Drehzahlen und damit unterschiedliche maximale Leistungen des Verbrennungsmotors ermöglichen. Furthermore, by the cascade circuit as a component of the arrangement, a prioritization of the lubricating oil to be lubricated transmission elements can be realized. For this purpose, the adjusting elements are used along the sections of the oil line system of the arrangement. Thus, an amount of lubricating oil, which is also used for cooling the transmission elements, can be significantly reduced. In addition, for this purpose, a smaller second, output-side oil pump, which is formed, for example. As Radsatzschmierölpumpe, with reduced power consumption can be used. The cascade circuit is operated depending on a speed of the motor vehicle. Due to a gradation of the transmission is at a certain speed of the motor vehicle a limited number of gear actuators of the gear ratios lubricating oil available that allow different speeds and thus different maximum power of the engine.
Durch die begrenzte Anzahl zu wählender Gangsteller für Gänge bzw. Gangstufen kann durch die Kaskadenschaltung die Anzahl der mit Schmieröl versorgten Verbraucher, üblicherweise Gangsteller, als Getriebeelemente reduziert werden. Durch die unterschiedliche maximal mögliche Leistung der möglichen Gangstufen und den daraus resultierenden unterschiedlich benötigten Mengen an Schmieröl kann die zur Verfügung stehende Menge an Schmieröl bedarfsgerecht, üblicherweise geschwindigkeitsabhängig, verteilt werden. Due to the limited number of gear shifter to be selected for gears or gear ratios can be reduced by the cascade circuit, the number of consumers supplied with lubricating oil, usually gear shifter, as transmission elements. Due to the different maximum possible performance of the possible gear ratios and the resulting different amounts of lubricating oil required, the available amount of lubricating oil can be distributed as needed, usually speed-dependent.
Bei kleinen Geschwindigkeiten kann der Schmierölvolumenstrom der abtriebseitigen Pumpe auf die unteren Gänge begrenzt werden. Da bei höheren Geschwindigkeiten der Volumenstrom des Schmieröls größer ist, kann bei erhöhter Geschwindigkeit die Anzahl der versorgten Gangsteller auf jene für höhere Gänge erhöht werden. In Ausgestaltung wird dies durch eine einfache, bspw. als Reihenschaltung ausgebildete Kaskadenschaltung, die als Stellelemente Rückschlagventile umfasst, erreicht. Die Stellelemente mit definierten Werten für den Öffnungsdruck können bei definierten Werten des Drucks des Schmieröls ausgehend von einem niedrigen Gang hin zu den höheren Gängen geöffnet werden. At low speeds, the lubricating oil volume flow of the output-side pump can be limited to the lower gears. Since at higher speeds the volumetric flow of the Lubricating oil is greater, the number of supplied gear plate can be increased to those for higher gears at increased speed. In an embodiment, this is achieved by a simple, for example. As a series circuit formed cascade circuit, which includes check valves as adjusting elements. The actuators with defined values for the opening pressure can be opened at defined values of the pressure of the lubricating oil from a low gear to the higher gears.
Bei der Reihenschaltung der Stellelemente, üblicherweise von Zuschaltventilen, kann dem kleinsten wählbaren Gang somit automatisch der höchste Volumenstrom bereitgestellt werden, wodurch für diesen Gang auch in einer ungünstigen Betriebssituation ein erforderlicher Bedarf an Schmieröl gedeckt wird, da von dem kleinsten Gang in der Regel die höchste Leistung durchzusetzen ist. In the series connection of the adjusting elements, usually of Zuschaltventilen, the smallest selectable gear thus the highest volume flow can be automatically provided, so that a required need for lubricating oil is covered for this gear even in an unfavorable operating situation, since of the smallest gear usually the highest Performance is to enforce.
In weiterer Ausgestaltung kann durch eine entsprechende Schaltung der üblicherweise hydraulischen Stellelemente bei höheren Geschwindigkeiten der Volumenstrom zur Versorgung der Gangsteller für niedrige Gänge mit Schmieröl, die drehzahlbedingt nicht mehr gewählt werden können, abgeschaltet werden, wodurch eine Auslegung der zweiten Ölpumpe weiter optimierbar ist. In a further embodiment, by a corresponding circuit of the usually hydraulic actuators at higher speeds of the flow to supply the gear selector for low gears with lubricating oil, which can not be selected due to speed, are switched off, whereby a design of the second oil pump is further optimized.
Durch eine voranstehend bereits beschriebene Koppelung eines vorhandenen ersten Ölkreislaufs an den als Schmier- bzw. Kühlkreislauf ausgebildeten zweiten Ölkreislauf können situationsabhängig zusätzliche Menge an Schmieröl bzw. Kühlöl bedarfsgerecht zur Verfügung gestellt werden, wodurch eine weitere Optimierung der Radsatzschmierölpumpe erreicht werden kann. Eine derartige Koppelung kann durch Einstellen der Kaskadenschaltung umgesetzt werden. By means of a previously described coupling of an existing first oil circuit to the second oil circuit designed as a lubricating or cooling circuit, additional quantities of lubricating oil or cooling oil can be made available according to the situation, whereby further optimization of the wheel set lubricating oil pump can be achieved. Such a coupling can be implemented by adjusting the cascade connection.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung. Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Die Erfindung ist anhand einer Ausführungsform in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben. The invention is diagrammatically illustrated by way of an embodiment in the drawing and will be described in detail with reference to the drawing.
Die in
Die Volumenstromquelle
Die Ölpumpe
Dabei ist am Anfang des ersten Abschnitts
Von der als Hauptölleitung
Hier ist vorgesehen, dass ein erstes Getriebeelement
Das erste Getriebeelement
Das dritte Getriebeelement
Das fünfte, als Kupplung C1 ausgebildete Getriebeelement
Das (n – 1)-te Getriebeelement
Entlang der ersten, zweiten, dritten, vierten, (n – 1)-ten sowie n-ten Nebenölleitung
Weiterhin ist entlang des dritten Abschnitts
Die beschriebene Anordnung
Zwischen der Volumenstromquelle
Das erste und zweite Getriebeelement
Zwischen dem dritten Getriebeelement
Für eine Kaskadenverschaltung in Reihe, wie in
Bei einem Betrieb der Anordnung
Bei einer Erhöhung der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs erhöht sich auch die von der Ölpumpe
Weiterhin wird durch eine Erhöhung der Geschwindigkeit und/oder des Volumenstromes Drehzahl der Druck des Schmieröls in dem Ölleitungssystem erhöht. Sofern dieser Druck höher als der erste Öffnungsdruck des ersten Stellelements
Bei einer weiteren Erhöhung der Geschwindigkeit und/oder des Volumenstromes wird der Druck des Schmieröls in dem Ölleitungssystem noch weiter erhöht. Falls der Druck des Schmieröls größer als der zweite Öffnungsdruck des zweiten Stellelements
Das als Kupplung C1 ausgebildete fünfte Getriebeelement
Bei der hier vorgestellten ersten Ausführungsform der Anordnung
Die zweite Ausführungsform der Anordnung
Die zweite Ausführungsform der Anordnung
Im Unterschied zu der ersten Ausführungsform ist bei der zweiten Ausführungsform der Anordnung
Entlang des vierten Abschnitts
Eine von dem Druck des geförderten Schmieröls und somit von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und/oder dem Volumenstrom abhängige Betriebsweise der zweiten Ausführungsform der Anordnung
Auch hier sind der Volumenstrom sowie der Druck des durch die Volumenstromquelle
Bei einer Erhöhung der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs erhöht sich auch die von der zweiten Ölpumpe
Bei einer weiteren Erhöhung der Geschwindigkeit und/oder des Volumenstroms hingegen wird der Druck des Schmieröls in dem Ölleitungssystem noch weiter erhöht. Falls der Druck des Schmieröls größer als der zweite Öffnungsdruck des zweiten Stellelements
In beiden Ausführungsformen
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
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---|---|---|---|
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R016 | Response to examination communication |