DE102018215758B4 - Method for the lubrication of components of a drive train of a hybrid motor vehicle that have been temporarily shut down - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Schmierung, insbesondere zur Minimalschmierung, von zeitweise still- gelegten Bauteilen eines Antriebsstranges eines Hybridkraftfahrzeugs, wobei das Hybridkraftfahrzeug zumindest eine elektrische Maschine aufweist, die analog zu den stillgelegten Bauteilen des Antriebsstrangs bedarfsweise stillsteht, und wobei die elektrische Maschine kontrolliert mit Energie beaufschlagt wird (A, B, C, D), so dass diese angetrieben wird und dadurch die weiterhin stillgelegten Bauteile geschmiert werden dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der Energie mit der die elektrische Maschine beaufschlagt wird, mit einer vordefinierten Drehzahl der elektrischen Maschine korreliert oder dass die Menge der Energie mit der die elektrische Maschine beaufschlagt wird mit der Geschwindigkeit des Hybridkraftfahrzeugs korreliert.Method for the lubrication, in particular for minimal lubrication, of temporarily shut down components of a drive train of a hybrid motor vehicle, wherein the hybrid motor vehicle has at least one electric machine which, analogous to the shut down components of the drive train, comes to a standstill as required, and where the electric machine is supplied with energy in a controlled manner ( A, B, C, D), so that it is driven and thereby the still shut down components are lubricated, characterized in that the amount of energy with which the electrical machine is applied, correlates with a predefined speed of the electrical machine or that the amount the energy applied to the electric machine is correlated with the speed of the hybrid motor vehicle.

Description

Gebiet der ErfindungField of invention

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schmierung von zeitweise stillgelegten Bauteilen eines Antriebsstranges eines Hybridkraftfahrzeugs, wobei das Hybridkraftfahrzeug zumindest eine elektrische Maschine aufweist, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The present invention relates to a method for the lubrication of temporarily shut down components of a drive train of a hybrid motor vehicle, the hybrid motor vehicle having at least one electrical machine, according to the preamble of claim 1.

Stand der TechnikState of the art

Insbesondere im Bereich der Allradkraftfahrzeuge werden sogenannte „Disconnect“-Systeme verwendet um Teile des Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs zeitweise stillzulegen und so CO2-Emissionen zu reduzieren. Dadurch ergibt sich oftmals die Herausforderung die Schmierung bzw. Schmierkühlung der zeitweise im Wesentlichen nicht bewegten, d.h. zeitweise stillgelegten, Komponenten sicherzustellen.In the area of all-wheel drive vehicles in particular, so-called “disconnect” systems are used to temporarily shut down parts of the drive train of the motor vehicle and thus reduce CO 2 emissions. This often results in the challenge of ensuring the lubrication or lubrication cooling of the components that are at times essentially stationary, that is to say at times shut down.

Im Stand der Technik wird bislang versucht die Schmierung über passive Elemente wie beispielsweise zusätzliche Schmierrippen oder Ölleitbleche zu erwirken. Im Betrieb erzeugen diese jedoch wiederum zusätzliche Verluste bzw. sind zusätzliche Komponenten erforderlich, die sich unter anderem auf die Kosten und den Montageaufwand negativ auswirken. Zudem ist die Schmierung oftmals unzufriedenstellend, was sich wiederum negativ auf die Lebensdauer der betreffenden Komponenten auswirkt.In the prior art, attempts have so far been made to achieve lubrication using passive elements such as additional lubrication ribs or oil guide plates. During operation, however, these in turn generate additional losses or additional components are required which, among other things, have a negative effect on costs and installation effort. In addition, the lubrication is often unsatisfactory, which in turn has a negative effect on the service life of the components concerned.

Alternativ kann beispielsweise über zusätzliche Oberflächenbeschichtungen oder Notlaufelemente eine zumindest minimale Lauffähigkeit von Komponenten bei Mangelschmierung hergestellt werden. Jedoch auch diese Maßnahmen bedingen einen erhöhten Kosten- und Montageaufwand.Alternatively, for example, additional surface coatings or emergency running elements can produce an at least minimal runnability of components in the event of insufficient lubrication. However, these measures also result in increased costs and assembly effort.

Weiterhin werden aktive Schmiersysteme verwendet, die elektrische, separat angetriebene Pumpen aufweisen. Derartige Schmiersysteme bedürfen jedoch eines zusätzlichen Energieaufwands sowie zusätzlichen Bauraums und bedingen ein erhöhtes Gewicht der baulichen Einheit.Furthermore, active lubrication systems are used, which have electrical, separately driven pumps. Such lubrication systems, however, require additional expenditure of energy and additional installation space and require an increased weight of the structural unit.

In Antriebsträngen mit zumindest einer Kupplung bzw. zumindest einem „Disconnect“-System ergibt sich auch die Möglichkeit diese bzw. dieses gezielt, in Intervallen, zu schließen bzw. zu betätigen, um so die stillgelegten Komponenten wieder in Bewegung zu versetzen und damit zeitweise zu schmieren.In drive trains with at least one clutch or at least one “disconnect” system, there is also the possibility of closing or activating this or this in a targeted manner at intervals in order to set the shut-down components in motion again and thus temporarily shut them down lubricate.

Das Dokument DE 10 2015 215 543 A1 offenbart beispielsweise einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer Antriebseinrichtung zum Antreiben des Kraftfahrzeugs, wie beispielsweise eine elektrische Maschine. Weiterhin weist der Antriebsstrang eine Ölpumpe zur Versorgung wenigstens eines Ölabnehmers auf. Die Ölpumpe ist über die Antriebseinrichtung antreibbar, wobei die Antriebseinrichtung weiterläuft bzw. wieder angeschaltet wird, wenn die Signale über den Ölversorgungszustand des Ölabnehmers einen kritischen Zustand anzeigen.The document DE 10 2015 215 543 A1 discloses, for example, a drive train for a motor vehicle with at least one drive device for driving the motor vehicle, such as an electrical machine. Furthermore, the drive train has an oil pump for supplying at least one oil collector. The oil pump can be driven via the drive device, the drive device continuing to run or being switched on again when the signals about the oil supply status of the oil collector indicate a critical status.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Es ist eine Aufgabe der Erfindung ein zu den oben genannten Verfahren zur Schmierung zeitweise stillgelegter Komponenten eines Antriebsstrangs eines Hybridkraftfahrzeugs alternatives Verfahren vorzustellen.It is an object of the invention to present a method as an alternative to the above-mentioned method for the lubrication of components of a drive train of a hybrid motor vehicle that are temporarily shut down.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch ein Verfahren zur Schmierung, insbesondere zur Minimalschmierung, von stillgelegten Bauteilen eines Antriebsstranges eines Hybridkraftfahrzeugs, wobei das Hybridkraftfahrzeug zumindest eine elektrische Maschine aufweist, die analog zu den stillgelegten Bauteilen des Antriebsstrangs stillsteht, wobei die elektrische Maschine kontrolliert mit Energie beaufschlagt wird, so dass diese angetrieben wird und dadurch die weiterhin stillgelegten Bauteile geschmiert werden, wobei die Menge der Energie, mit der die elektrische Maschine beaufschlagt wird, mit einer vordefinierten Drehzahl der elektrischen Maschine oder mit der Geschwindigkeit des Hybridkraftfahrzeugs korreliert.The object is achieved by a method for the lubrication, in particular for minimal lubrication, of decommissioned components of a drive train of a hybrid motor vehicle, the hybrid motor vehicle having at least one electrical machine that is at a standstill analogously to the decommissioned components of the drive train, the electrical machine being supplied with energy in a controlled manner is so that it is driven and thereby the still shut down components are lubricated, the amount of energy with which the electric machine is applied, correlates with a predefined speed of the electric machine or with the speed of the hybrid motor vehicle.

Ausgehend von einem konventionellen Hybridkraftfahrzeug, d.h. einem Kraftfahrzeug mit zumindest zwei Antriebseinheiten, wobei zumindest eine der Antriebseinheiten eine elektrische Maschine ist, wird eine Minimalschmierung von zumindest zweitweise stillgelegten Komponenten eines Antriebsstranges des Hybridkraftfahrzeugs erfindungsgemäß durch ein kontrolliertes Beaufschlagen der ebenso, analog zu den stillstehenden Komponenten des Antriebsstrangs, zeitweise stillstehenden elektrischen Maschine mit Energie erreicht. Derart wird die elektrische Maschine in bestimmten Intervallen in Betrieb bzw. Rotation versetzt, wodurch sich auch die stillgelegten Komponenten, wie beispielsweise Getriebekomponenten, des Antriebsstranges bewegen und dadurch die Schmierung wieder aufnehmen, zum Beispiel durch Planschen, Ölschleudern und Abstreifen, etc. So wird eine Minimalschmierung der zeitweise stillgelegten Komponenten des Antriebsstranges des Hybridkraftfahrzeugs erreicht, wodurch insbesondere Schleppverluste minimiert werden.Starting from a conventional hybrid motor vehicle, ie a motor vehicle with at least two drive units, with at least one of the drive units being an electric machine, a minimum lubrication of at least secondarily shut down components of a drive train of the hybrid motor vehicle is achieved according to the invention by a controlled application of the likewise, analogous to the stationary components of the Drive train, temporarily idle electrical machine reached with energy. In this way, the electrical machine is put into operation or rotation at certain intervals, which means that the shutdown components, such as transmission components, of the drive train move and thereby resume lubrication, for example by splashing, oil spinning and wiping, etc. Minimal lubrication of the temporarily shut down components of the drive train of the hybrid motor vehicle is achieved, which in particular minimizes drag losses.

Das Schmiermittel hat neben der Schmierfunktion auch noch die wesentliche Funktion entstehende Wärme von mechanischen Komponenten eines Antriebsstranges abzuführen und zu verteilen. Bei dem Schmiermittel handelt es sich um ein konventionelles Schmiermittel, wie beispielsweise Öl.In addition to its lubricating function, the lubricant also has the essential function of dissipating and distributing heat generated by mechanical components of a drive train. The lubricant is a conventional lubricant such as oil.

Erfindungsgemäß erfolgt die Energiezufuhr zum Betrieb der elektrischen Maschine derart, dass diese mit einer vordefinierten Drehzahl der elektrischen Maschine korreliert.According to the invention, the energy supply for operating the electrical machine takes place in such a way that it correlates with a predefined rotational speed of the electrical machine.

Alternativ dazu erfolgt die Energiezufuhr zum Betrieb der elektrischen Maschine erfindungsgemäß in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Hybridkraftfahrzeugs, sodass diese mit der Geschwindigkeit des Hybridkraftfahrzeugs korreliert. Derart ist es möglich eine Optimierung des NVH („Noise Vibration Harshness“) - Verhaltens zu erzielen.As an alternative to this, the energy supply for operating the electrical machine takes place according to the invention as a function of the speed of the hybrid motor vehicle, so that this correlates with the speed of the hybrid motor vehicle. In this way it is possible to optimize the NVH (“Noise Vibration Harshness”) behavior.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen angegeben.Further developments of the invention are given in the dependent claims, the description and the accompanying drawings.

Bevorzugt erfolgt die Energiezufuhr zum Betrieb der elektrischen Maschine derart, dass zumindest ein stillgelegtes Bauteil des Antriebsstranges des Hybridkraftfahrzeugs in einer vordefinierten Position zum Stillstand gebracht wird. Derart kann eine Minimalschmierung der zeitweise stillgelegten Komponenten des Antriebsstranges weiter unterstützt werden.The energy supply for operating the electrical machine is preferably carried out in such a way that at least one shutdown component of the drive train of the hybrid motor vehicle is brought to a standstill in a predefined position. In this way, minimal lubrication of the components of the drive train that are temporarily shut down can be further supported.

Das vorliegende erfindungsgemäße Verfahren stellt eine ausreichende Schmierung, nämlich eine Minimalschmierung, zumindest zeitweise stillgelegter Komponenten eines Antriebsstranges eines Hybridkraftfahrzeugs sicher.The present inventive method ensures adequate lubrication, namely minimal lubrication, of at least temporarily shut down components of a drive train of a hybrid motor vehicle.

FigurenlisteFigure list

Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

  • Fig. Diagramm zu einem Schmierzyklus (Drehzahl vs. Zeit)
The invention is described below by way of example with reference to the drawings.
  • Fig. Diagram for a lubrication cycle (speed vs. time)

Detaillierte Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention

In Fig. ist ein Diagramm zu einem beispielhaften Schmierzyklus 1 dargestellt. Dabei ist auf der Abszisse die Zeit t und auf der Ordinate die Drehzahl n aufgetragen.FIG. 1 shows a diagram for an exemplary lubrication cycle 1 shown. The time is on the abscissa t and the speed on the ordinate n applied.

Der beispielhafte Schmierzyklus 1 kann in mehrere unterschiedliche Phasen unterteilt werden:

  • - Phase A: beschreit das „Hochfahren“ der elektrischen Maschine von einer Drehzahl gleich Null auf eine vordefinierte Drehzahl 2.
  • - Phase B: beschreibt das „Halten“ der Drehzahl der elektrischen Maschine auf der vordefinierten Drehzahl 2.
  • - Phase C: beschreibt das „Absinken“ der Drehzahl der elektrischen Maschine von der vordefinierten Drehzahl 2 auf eine Drehzahl gleich Null.
  • - Phase D: beischreibt die Zeitdauer bis zu einem neuerlichen Schmierzyklus.
The exemplary lubrication cycle 1 can be divided into several different phases:
  • - phase A. : triggers the "ramping up" of the electrical machine from a speed equal to zero to a predefined speed 2 .
  • - phase B. : describes the "holding" of the speed of the electrical machine at the predefined speed 2 .
  • - phase C. : describes the "drop" of the speed of the electrical machine from the predefined speed 2 to a speed equal to zero.
  • - phase D. : describes the time until a new lubrication cycle.

Ausgehend von einem konventionellen Hybridkraftfahrzeug, d.h. einem Kraftfahrzeug mit zumindest zwei Antriebseinheiten, wobei zumindest eine der Antriebseinheiten eine elektrische Maschine ist, wird eine unterbrechungsfreie Schmierung von zumindest zweitweise stillgelegten Komponenten eines Antriebsstranges des Hybridkraftfahrzeugs durch ein kontrolliertes Beaufschlagen der ebenso zeitweise stillstehenden elektrischen Maschine mit Energie erreicht. Derart wird die elektrische Maschine in bestimmten Intervallen in Betrieb bzw. Rotation versetzt, wodurch sich auch die stillgelegten Komponenten, wie beispielsweise Getriebekomponenten, des Antriebsstranges bewegen und dadurch die Schmierung wieder aufnehmen, zum Beispiel durch Planschen, Ölschleudern und Abstreifen, etc.Starting from a conventional hybrid motor vehicle, ie a motor vehicle with at least two drive units, with at least one of the drive units being an electrical machine, uninterrupted lubrication of at least temporarily shut down components of a drive train of the hybrid motor vehicle is achieved by a controlled application of energy to the electrical machine, which is also temporarily at a standstill . In this way, the electrical machine is put into operation or rotation at certain intervals, which means that the shut-down components, such as transmission components, of the drive train also move and thus resume lubrication, for example by splashing, oil spinning and wiping, etc.

Während des Schmierzyklus 1, nämlich bei bewusster Beaufschlagung der zeitweise stillgelegten elektrischen Maschine mit Energie, wird die elektrische Maschine auf eine bestimmte Drehzahl 2 gebracht (Phase A). Diese Drehzahl ist entweder eine vordefinierte konstante Drehzahl, oder eine von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängige Drehzahl. D.h. die Energiezufuhr zum Betrieb der elektrischen Maschine erfolgt derart, dass diese entweder mit einer vordefinierten konstanten Drehzahl der elektrischen Maschine oder mit der Geschwindigkeit des Hybridkraftfahrzeugs korreliert. Bei der herangezogenen Fahrzeuggeschwindigkeit handelt es sich entweder um eine aktuelle (gemessene) Fahrzeuggeschwindigkeit oder um eine Durchschnittsfahrzeuggeschwindigkeit, die über eine bestimmte Fahrstrecke oder ein bestimmtes Fahrzeitintervall ermittelt wird. Die Drehzahl auf die die elektrische Maschine gebracht wird darf, abhängig von der Ausbildung der elektrischen Maschine, eine Maximaldrehzahl nicht überschreiten, um so die elektrische Maschine nicht unnötig mechanisch zu belasten.During the lubrication cycle 1 , namely when energy is deliberately applied to the temporarily shut down electrical machine, the electrical machine is set to a certain speed 2 brought (phase A. ). This speed is either a predefined constant speed or a speed dependent on the vehicle speed. That is to say, the energy supply for operating the electrical machine takes place in such a way that it correlates either with a predefined constant speed of the electrical machine or with the speed of the hybrid motor vehicle. The vehicle speed used is either a current (measured) vehicle speed or an average vehicle speed that is determined over a specific route or a specific driving time interval. The speed to which the electrical machine is brought, depending on the design of the electrical machine, must not exceed a maximum speed in order not to unnecessarily load the electrical machine mechanically.

Je nach Fahrzeug, Anwendung oder auch Betriebszustand der Komponenten des Antriebsstranges, zum Beispiel ein warm gelaufenes Getriebe oder ein „kaltes“ Getriebe, kann das Hochfahren, also das Erhöhen der Drehzahl der elektrischen Maschine von Null weg, variiert werden. Dabei kann beispielsweise die Rampenzeit, in welcher hochgefahren wird, oder der Rampenverlauf, nämlich ob sich dieser als eine lineare Steigung oder ein Verlauf mit ein- oder mehreren Wendepunkten zeigt (gepunktete Linie in Phase A), variieren (Phase A). Auch das zum Hochfahren gegenteilige „Runterfahren“ bzw. „Absinken“ der Drehzahl (Phase C) kann derart variieren. Das „Absinken“ der Drehzahl der elektrischen Maschine von der vordefinierten Drehzahl 2 auf eine Drehzahl gleich Null (Phase C) kann zudem auch anders gestaltet sein als das „Hochfahren“ von einer Drehzahl der elektrischen Maschine gleich Null zu der vordefinierten Drehzahl (Phase A).Depending on the vehicle, application or the operating status of the components of the drive train, for example a warm gearbox or a "cold" gearbox, starting up, i.e. increasing the speed of the electrical machine from zero, can be varied. For example, the ramp time in which the ramp is started or the ramp profile, namely whether this shows up as a linear gradient or a profile with one or more turning points (dotted line in phase A. ), vary (phase A. ). Also, the opposite of “ramping down” or “dropping” the speed (phase C. ) can vary in this way. The "drop" of the speed of the electrical machine from the predefined speed 2 to a speed equal to zero (phase C. ) can also be designed differently than the "run-up" from a speed of the electrical machine equal to zero to the predefined speed (phase A. ).

Phase B beschreibt die Zeitdauer wie lange die Drehzahl der elektrischen Maschine auf der vordefinierten Drehzahl 2 bzw. Drehzahlfunktion gehalten wird. Diese Zeitdauer ist abhängig von dem Drehzahlniveau das angefahren wird, welche Temperatur(en) die stillgelegten Komponenten bzw. deren Umgebung haben, von der Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. von dem Geschwindigkeitsverlauf und/oder der in dieser Zeit (Phase B) zurück gelegten Fahrstrecke.phase B. describes the length of time and how long the speed of the electrical machine at the predefined speed 2 or speed function is held. This period of time depends on the speed level that is approached, what temperature (s) the shutdown components or their surroundings have, the vehicle speed or the speed profile and / or that during this time (phase B. ) traveled distance.

Phase D beschreibt die Zeitdauer bis ein neuerlicher Schmierzyklus 1 notwendig wird. Diese Zeitdauer ist beispielsweise abhängig von der Temperatur der stillgelegten Bauteile, der Umgebungstemperatur, oder von der zurückgelegten Fahrstrecke des Hybridkraftfahrzeugs. Weiters können die Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. der Geschwindigkeitsverlauf berücksichtigt werden. Im Idealfall werden alle möglichen relevanten Parameter berücksichtigt um so selten wie möglich jedoch so oft wie nötig zu schmieren und so eine Minimalschmierung der stillgelegten Komponenten zu garantieren.phase D. describes the time until a new lubrication cycle 1 becomes necessary. This period of time depends, for example, on the temperature of the shutdown components, the ambient temperature, or on the distance covered by the hybrid motor vehicle. Furthermore, the vehicle speed or the speed profile can be taken into account. Ideally, all possible relevant parameters are taken into account in order to lubricate as seldom as possible but as often as necessary and thus guarantee minimal lubrication of the shutdown components.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

AA.
Phase A eines Schmierzyklusphase A. a lubrication cycle
BB.
Phase B eines Schmierzyklusphase B. a lubrication cycle
CC.
Phase C eines Schmierzyklusphase C. a lubrication cycle
DD.
Phase D eines Schmierzyklusphase D. a lubrication cycle
11
SchmierzyklusLubrication cycle
22
Vordefinierte konstante DrehzahlPredefined constant speed
tt
ZeitTime
nn
Drehzahlrotational speed

Claims (2)

Verfahren zur Schmierung, insbesondere zur Minimalschmierung, von zeitweise still- gelegten Bauteilen eines Antriebsstranges eines Hybridkraftfahrzeugs, wobei das Hybridkraftfahrzeug zumindest eine elektrische Maschine aufweist, die analog zu den stillgelegten Bauteilen des Antriebsstrangs bedarfsweise stillsteht, und wobei die elektrische Maschine kontrolliert mit Energie beaufschlagt wird (A, B, C, D), so dass diese angetrieben wird und dadurch die weiterhin stillgelegten Bauteile geschmiert werden dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der Energie mit der die elektrische Maschine beaufschlagt wird, mit einer vordefinierten Drehzahl der elektrischen Maschine korreliert oder dass die Menge der Energie mit der die elektrische Maschine beaufschlagt wird mit der Geschwindigkeit des Hybridkraftfahrzeugs korreliert.Method for the lubrication, in particular for minimal lubrication, of temporarily shut down components of a drive train of a hybrid motor vehicle, wherein the hybrid motor vehicle has at least one electric machine which, analogous to the shut down components of the drive train, comes to a standstill as required, and where the electric machine is supplied with energy in a controlled manner ( A, B, C, D), so that it is driven and thereby the still shut down components are lubricated, characterized in that the amount of energy with which the electrical machine is applied, correlates with a predefined speed of the electrical machine or that the amount the energy applied to the electric machine is correlated with the speed of the hybrid motor vehicle. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiezufuhr zum Betrieb der elektrischen Maschine derart erfolgt, dass zumindest ein stillgelegtes Bauteil des Antriebsstranges in einer vordefinierten Position zum Stillstand gebracht wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the energy supply for operating the electrical machine takes place in such a way that at least one shutdown component of the drive train is brought to a standstill in a predefined position.
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