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Die Erfindung betrifft ein Getriebe mit einer elektrischen Getriebesteuereinrichtung gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
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Getriebesteuereinrichtungen von Automatikgetrieben umfassen üblicherweise eine Platine bzw. eine Leiterplatte, auf der elektronische Bauteile angeordnet sind, die in einem öldichten Gehäuse gekapselt im Ölsumpf liegen. Über eine jeweils zugeordnete Verkabelung werden die elektronischen Bauteile mit Strom bzw. Spannung versorgt. Die elektrischen Getriebesteuereinrichtungen dienen bekannterweise zur Ansteuerung hydraulischer Steuergeräte als auch von in einem Getriebe bzw. Automatikgetriebe vorhandenen Sensoren bzw. Aktuatoren.
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Elektrische Getriebesteuereinrichtungen, die innerhalb eines Getriebegehäuses angeordnet sind, sind während ungünstiger Betriebszustandsverläufe der Gefahr einer Überhitzung ausgesetzt. Da elektrische Getriebesteuereinrichtungen üblicherweise im Bereich eines Ölsumpfes eines Getriebes angeordnet sind, beträgt die Umgebungstemperatur eines Gehäuses einer elektrischen Getriebesteuereinrichtung, die im Wesentlichen der Ölsumpftemperatur eines Getriebes entspricht, deutlich über 100 °C. Besonders bei Doppelkupplungsgetrieben von auf einer Rennstrecke betriebenen Fahrzeugen erfolgt eine Drosselung der Motorleistung erst bei ca. 125 °C der Ölsumpftemperatur, da bei solchen Fahrzeugen versucht wird, einem Fahrer über einen möglichst großen Betriebsbereich das volle Leistungspotential eines Fahrzeuges zur Verfügung zu stellen.
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Aus thermodynamischer Sicht stellt eine elektrische Getriebesteuereinrichtung zusammen mit dem umgebenden Gehäuse auch selbst eine Wärmequelle dar, da durch die jeweils zur Verfügung gestellte Prozessorleistung sowie während des Betriebes von Widerständen und weiterer elektrischer Bauteile elektrische Energie zum Teil in Wärme umgewandelt wird. Die Funktion elektronischer Bauteile in Automobilanwendungen ist dauerhaft jedoch nur bis zu einer definierten Temperaturobergrenze gewährleistet, weshalb die Elektronik generell bei etwa 145 °C zum Schutz gegen thermische Überlastung abgeschaltet wird, was auch als Heißabschaltung bezeichnet wird.
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Um Heißabschaltungen zu vermeiden, werden elektronische Getriebesteuereinrichtungen von Getrieben beispielsweise außerhalb eines Gehäuses eines Getriebes angeordnet. Die Elektronik ist dann jedoch über einen erhöhten Verkabelungsaufwand an die im Gehäuse eines Getriebes angeordneten und elektrisch zu betätigenden Baugruppen eines Getriebes anzubinden.
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Bei einer weiteren Heißabschaltungen vermeidenden Vorgehensweise erfolgt bereits bei vergleichsweise geringen Temperaturen eines in einem Ölsumpf vorhandenen Hydraulikfluides eine sogenannte Leistungsbegrenzung im Bereich des Getriebes, beispielsweise in Form einer Beschränkung eines über das Getriebe geführten Drehmomentes.
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Dies wird jedoch fahrerseitig speziell bei höher motorisierten Fahrzeugen, die bevorzugt auch auf Rennstrecken betrieben werden, nicht akzeptiert.
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Alternativ hierzu besteht auch die Möglichkeit, im Bereich einer elektrischen Getriebesteuereinrichtung elektronische Bauteile mit höherer Temperaturbeständigkeit einzusetzen, die jedoch die Herstellkosten eines Getriebes in unerwünschtem Umfang erhöhen.
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Eine weitere Maßnahme, um eine Heißabschaltung einer elektrischen Getriebesteuereinrichtung vermeiden zu können, stellt beispielsweise eine entsprechend große Dimensionierung eines Ölkühlers für das Getriebeöl dar, in dessen Bereich das Getriebeöl ausreichend kühlbar ist. Problematisch dabei ist jedoch, dass der hierfür erforderliche Bauraum oftmals nicht in gewünschtem Umfang zur Verfügung steht. Des Weiteren sind die für eine erforderliche Kühlleistung notwendigen thermodynamischen Randbedingungen, d. h. eine entsprechend niedrige Umgebungstemperatur des Ölkühlers, nicht immer im erforderlichen Umfang gegeben, weshalb auch die aktuell zur Verfügung stehende Kühlleistung eines groß dimensionierten Ölkühlers bzw. Wärmetauschers unter Umständen nicht zur Vermeidung einer Heißabschaltung ausreicht.
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Zusätzlich treten besonders bei neueren Fahrzeuggenerationen, bei welchen aus aerodynamischen Gründen ein Getriebegehäuse stark verbaut ist, Wärmeeinträge ausgehend von der Umgebung eines Getriebegehäuses in das Innere des Getriebegehäuses auf und verursachen eine unerwünscht hohe Erwärmung einer elektrischen Getriebesteuereinrichtung.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe mit einer elektrischen Getriebesteuereinrichtung zur Verfügung zu stellen, bei dem eine thermische Belastung einer elektrischen Getriebesteuereinrichtung auf konstruktiv einfache Art und Weise reduziert ist, um sogenannte Heißabschaltungen im Wesentlichen zu vermeiden.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Getriebe mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
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Bei dem erfindungsgemäßen Getriebe mit einer elektrischen Getriebesteuereinrichtung ist der Getriebesteuereinrichtung eine Kühlereinrichtung zugeordnet, über die die Getriebesteuereinrichtung zumindest bereichsweise über einen Hydraulikfluidvolumenstrom temperierbar ist, der im Betrieb des Getriebes eine geringere Betriebstemperatur als ein im Bereich eines Ölsumpfes vorhandenes Hydraulikfluidvolumen aufweist, der im Bereich eines Zulaufs der Kühlereinrichtung in einen Innenraum der Kühlereinrichtung einleitbar ist und im Bereich eines Ablaufes aus dem Innenraum abführbar ist und der im Bereich des Innenraumes mit der elektrischen Getriebesteuereinrichtung Wärmeenergie austauscht.
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Die elektrische Getriebesteuereinrichtung der erfindungsgemäß ausgeführten Getriebe ist auf einfache Art und Weise an eine Kühlerrücklaufleitung anschließbar und folglich mit dem im Getriebe bekanntermaßen niedrigsten verfügbaren Temperaturniveau temperierbar bzw. kühlbar. Bekannterweise sind Kühlerrücklauftemperaturen im Bereich von Getrieben üblicherweise um 20 K geringer als eine Temperatur eines in einem Ölsumpf eines Getriebes vorhandenen Hydraulikfluidvolumens, wodurch eine Betriebstemperatur von elektrischen Bauteilen einer elektrischen Getriebesteuereinrichtung mit geringem Aufwand im Vergleich zu herkömmlich ausgeführten Getrieben im Betrieb eines Getriebes reduzierbar bzw. herabsetzbar sind.
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Ist die elektrische Getriebesteuereinrichtung zumindest bereichsweise im Innenraum der Kühlereinrichtung angeordnet, ist die elektrische Getriebesteuereinrichtung direkt mit dem Hydraulikfluidvolumenstrom beaufschlagbar und eine Betriebstemperatur der elektrischen Getriebesteuereinrichtung mit hoher Kühlleistung einstellbar.
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Bei einer konstruktiv einfachen und kostengünstigen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes ist der Innenraum der Kühlereinrichtung von einer Wand der Kühlereinrichtung begrenzt, an der die elektrische Getriebesteuereinrichtung zumindest bereichsweise an der Wand der Kühlereinrichtung anliegt.
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Dabei kann es vorgesehen sein, dass der Innenraum der Kühlereinrichtung teilweise von der elektrischen Getriebesteuereinrichtung begrenzt ist, um das erfindungsgemäße Getriebe auf kostengünstige Art und Weise herstellen zu können.
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Mündet der Ablauf der Kühlereinrichtung in den Ölsumpf des Getriebes, ist die Kühlereinrichtung an die Ölversorgung des Getriebes angeschlossen und die Temperierung der elektrischen Getriebesteuereinrichtung besonders einfach durchführbar.
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Bei einer ebenfalls konstruktiv einfachen und mit geringem Aufwand betreibbaren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes ist der Ablauf der Kühlereinrichtung mit einer hydraulischen Getriebesteuereinrichtung gekoppelt.
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Weist die elektrische Getriebesteuereinrichtung eine Trägerplatte und auf einer Seite der Trägerplatte eine damit verbundene Leiterplatte auf, wobei zumindest ein Bereich einer der Trägerplatte abgewandten Seite der Leiterplatte von einem mit der Leiterplatte und der Trägerplatte gekoppelten Deckelelement bedeckt ist und die elektrische Getriebesteuereinrichtung zumindest im Bereich der der Leiterplatte abgewandten Seite der Trägerplatte Wärmeenergie mit dem Hydraulikfluidvolumenstrom austauscht, ist im Bereich der elektrischen Getriebesteuereinrichtung und auch der Kühlereinrichtung ein zum Schutz der elektrischen Bauteile der elektrischen Getriebesteuereinrichtung erforderlicher Dichtaufwand minimiert.
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Sind die elektrische Getriebesteuereinrichtung und die zugeordnete Kühlereinrichtung zumindest in einem dem Ölsumpf nahen Bereich des Getriebes angeordnet, sind bestehende Getriebesysteme mit geringem konstruktivem Aufwand erfindungsgemäß ausführbar.
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Ist das Deckelelement der elektrischen Getriebesteuereinrichtung auf einer einem im Ölsumpf vorhandenen Hydraulikvolumen zugewandten Seite der Trägerplatte vorgesehen und taucht das Deckelelement bei entsprechendem Füllstand des Ölsumpfes zumindest bereichsweise in dieses ein, wird ein im Bereich des Ölsumpfes vorhandener Bauraum für die Anordnung der elektrischen Getriebesteuereinrichtung genutzt. Darüber hinaus ist dadurch eine ausreichende Kühlung der elektrischen Getriebesteuereinrichtung über die Trägerplatte und die Kühlereinrichtung in gewünschtem Umfang auf konstruktiv einfache Art und Weise darstellbar.
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Kragt das Deckelelement in den Innenraum der Kühlereinrichtung vor, der bereichsweise von der Trägerplatte begrenzt ist, wobei die elektrische Getriebesteuerung auf der dem Deckelelement abgewandten Seite der Trägerplatte mit dem im Ölsumpf vorhandenen Hydraulikfluidvolumen beaufschlagbar ist, ist eine mit dem Hydraulikfluidvolumenstrom im Bereich des Innenraumes der Kühlereinrichtung beaufschlagbare Oberfläche der elektrischen Getriebesteuereinrichtung für eine gewünscht hohe Kühlleistung der Kühlereinrichtung in ausreichendem Umfang dimensionierbar.
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Sowohl die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale als auch die in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Getriebes angegebenen Merkmale sind jeweils geeignet, den erfindungsgemäßen Gegenstand weiterzubilden.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Getriebes ergeben sich aus den Patentansprüchen und den nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen, wobei zugunsten der Übersichtlichkeit für bau- und funktionsgleiche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
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Es zeigt:
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1 eine stark schematisierte Schnittansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes; und
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2 eine 1 entsprechende Darstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes.
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1 zeigt eine stark schematisierte Schnittansicht eines Getriebes 1 mit einem Getriebegehäuse 2 und einer in Einbaulage des Getriebes 2 in einem Fahrzeug von unten an dem Getriebegehäuse 2 angebauten Ölwanne 3, die einen Ölsumpf 4 des Getriebes 1 begrenzt. Im Bereich des Ölsumpfes 4 ist ein definiertes Hydraulikfluidvolumen speicherbar, wobei eine nicht näher dargestellte Getriebepumpe des Getriebes 1 Hydraulikfluid aus dem Ölsumpf 4 ansaugt und zur Darstellung verschiedener Funktionen des Getriebes 1 über ein Hydrauliksystem verteilt. Zusätzlich wird das von der Hydraulikpumpe geförderte Hydraulikfluidvolumen im Bereich eines Ölkühlers 5 durch Wärmeaustausch mit der Umgebung des Getriebes 1 abgekühlt.
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Neben dem Hydraulikfluidvolumen ist im Bereich des Ölsumpfes 4 auch eine elektrische Getriebesteuereinrichtung 6 angeordnet, der eine Kühlereinrichtung 7 zugeordnet ist. Die elektrische Getriebesteuereinrichtung 6 ist über Verbindungselemente, beispielsweise Schrauben, an das Getriebegehäuse 2 und/oder die Ölwanne 3 angebunden. Über die Kühlereinrichtung 7 ist die Getriebesteuereinrichtung 6 mit einem Hydraulikfluidvolumenstrom beaufschlagbar und temperierbar, um eine Betriebstemperatur der elektrischen Getriebesteuereinrichtung 6 unterhalb einer maximalen Betriebstemperatur einstellen zu können. Oberhalb der maximalen Betriebstemperatur der elektrischen Getriebesteuereinrichtung 6 sind elektrische Bauteile der elektrischen Getriebesteuereinrichtung 6 thermischen Belastungen ausgesetzt, die deren Funktionsweise unter Umständen dauerhaft beeinträchtigen können.
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Das durch die Kühlereinrichtung 7 geführte Hydraulikfluidvolumen wird im Bereich eines Zulaufs 8 in einen Innenraum 9 der Kühlereinrichtung 7 eingeleitet, wobei der Zulauf 8 mit einem Kühlerrücklauf des Ölkühlers 5 verbunden ist. Aus diesem Grund weist der durch die Kühlereinrichtung 7 geführte Hydraulikfluidvolumenstrom im Betrieb des Getriebes 1 eine geringere Betriebstemperatur als das im Bereich des Ölsumpfes 4 vorhandene Hydraulikfluidvolumen auf, womit eine gewünschte Temperierung bzw. Kühlung der elektrischen Getriebesteuereinrichtung 6 im Bereich der Kühlereinrichtung 7 möglich ist.
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Bei der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform des Getriebes 1 ist ein Ablauf 10 der Kühlereinrichtung 7 mit einer hydraulischen Getriebesteuereinrichtung 11 gekoppelt, womit der durch die Kühlereinrichtung 7 geleitete Hydraulikfluidvolumenstrom ohne zuvor durch den Ölsumpf 4 geführt zu werden in die hydraulische Getriebesteuereinrichtung eingeleitet und beispielsweise zum Betätigen verschiedener Komponenten des Getriebes 1 verwendet werden kann. Die elektrische Getriebesteuereinrichtung 6 ist vorliegend vollständig im Innenraum 9 der Kühlereinrichtung 7 angeordnet, die mit einer eigenen Schale 12 ausgeführt ist, die wiederum den Innenraum 9 vollständig begrenzt.
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Die elektrische Getriebesteuereinrichtung 6 umfasst eine vorzugsweise aus Aluminium hergestellte Trägerplatte 13, auf der eine Leiterplatte 14 fest angeordnet ist. Die Leiterplatte 14 ist vorliegend auf einer einem Getriebeinnenraum 15, der vom Getriebegehäuse 2 begrenzt ist, abgewandten Seite der Trägerplatte 13 angeordnet. Sowohl mit der Trägerplatte 12 als auch mit der Leiterplatte 14 ist ein vorzugsweise ebenfalls aus Aluminium hergestelltes Deckelelement 16 fest verbunden, wobei die Verbindung beispielsweise über eine Verschraubung oder dergleichen hergestellt sein kann.
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Über elektrische Anschlussstecker 17 ist die elektrische Getriebesteuereinrichtung 6 zum Austausch elektrischer Signale zwischen einem auf der Leiterplatte 14 aufgebrachten Prozessor und einer nicht näher dargestellten Getriebeaktuatorik und/oder einer Getriebesensorik mit diesen entsprechend verbindbar. Dabei stellen die Anschlussstecker 17 beispielsweise auch elektrische Verbindungen zwischen der elektrischen Getriebesteuereinrichtung 6 und sogenannten Vorsteuerstufen, d. h. elektromagnetischen Druckreglern, im Bereich der hydraulischen Getriebesteuereinrichtung 11 her.
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Bei der in 2 gezeigten zweiten Ausführungsform des Getriebes 1 wird der Innenraum 9 der Kühlereinrichtung 7 von einer Wand 18 begrenzt und die elektrische Getriebesteuereinrichtung 6 liegt mit der dem Getriebeinnenraum 15 zugewandten Seite an der Wand 18 der Kühlereinrichtung 7 an. Damit wird nur die Trägerplatte 13 der elektrischen Getriebesteuereinrichtung 6 mit dem aus dem Bereich des Kühlerrücklaufes des Ölkühlers 5 in den Innenraum 9 der Kühlereinrichtung 7 geführten Hydraulikfluidvolumenstrom im Bereich des Innenraumes 9 der Kühlereinrichtung 7 beaufschlagt. Das Deckelelement 16 der elektrischen Getriebesteuereinrichtung 6 ist auf einer dem im Ölsumpf 4 vorhandenen Hydraulikfluidvolumen zugewandten Seite der Trägerplatte 13 vorgesehen und taucht bei entsprechendem Füllstand des Ölsumpfes 4 zumindest bereichsweise in dieses ein. Das durch die Kühlereinrichtung 7 geführte Hydraulikfluidvolumen wird bei der zweiten Ausführung des Getriebes 1 im Gegensatz zu der ersten Ausführung des Getriebes 1 über den Ablauf 10 direkt in den Ölsumpf 4 eingeleitet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Getriebe
- 2
- Getriebegehäuse
- 3
- Ölwanne
- 4
- Ölsumpf
- 5
- Ölkühler
- 6
- elektrische Getriebesteuereinrichtung
- 7
- Kühlereinrichtung
- 8
- Zulauf
- 9
- Innenraum der Kühlereinrichtung
- 10
- Ablauf
- 11
- hydraulische Getriebesteuereinrichtung
- 12
- Schale
- 13
- Trägerplatte
- 14
- Leiterplatte
- 15
- Getriebeinnenraum
- 16
- Deckelelement
- 17
- Anschlussstecker
- 18
- Wand
