DE102020203458A1

DE102020203458A1 - Getriebeölfiltermodul

Info

Publication number: DE102020203458A1
Application number: DE102020203458.3A
Authority: DE
Inventors: Torsten Lika; Kai Saupe; Frank Stange; Andreas Widmaier
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2020-03-18
Filing date: 2020-03-18
Publication date: 2021-09-23
Also published as: JP7387016B2; JP2023513899A; WO2021185513A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Getriebeölfiltermodul (1) für ein Elektro-/Hybridfahrzeug (26),- mit einem Gehäuseteil (2),- mit einer Pumpe (3) zum Pumpen von Getriebeöl (10),- mit einem druckseitig der Pumpe (3) angeordneten Ölfilter (4),- mit einem Wärmeübertrager (9) zur Kühlung des Getriebeöls (10),- mit einem Ölfilter-Bypassventil (5), welches in geöffnetem Zustand einen das Ölfilter (4) umgehenden Bypass freigibt,- mit einer Ölwanne (6) mit einer Ölablassschraube (7).Hierdurch kann ein geräuscharmes und bezüglich des Wirkungsgrades optimiertes Getriebeölfiltermodul (1) geschaffen werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Getriebeölfiltermodul. Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Elektro- oder Hybridfahrzeug, oder ein Getriebe mit einem solchen Getriebeölfiltermodul.
Für starke Elektromotoren kann es unter Umständen erforderlich sein, ein zusätzliches Getriebe zu integrieren, um ein Drehmoment übertragen zu können. Für das Getriebe wird dabei üblicherweise eine Schmierung mittels Öl vorgesehen. Eine derartige Schmierung umfasst dabei einen Schmierkreislauf mit einem Ölfilter, einem Ölreservoir, einem Wärmeübertrager zur Kühlung des Getriebeöls und einer Pumpe.
Nachteilig bei den aus dem Stand der Technik bekannten Getriebeölfiltermodulen sind deren hohe Geräuschemissionen und ein steigerungsfähiger Wirkungsgrad.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, ein Getriebeölfiltermodul anzugeben, welches insbesondere geringere Geräuschemissionen und einen gesteigerten Wirkungsgrad aufweist.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einem Getriebeölfiltermodul ein Ölfilter druckseitig einer Pumpe zum Fördern von Getriebeöl anzuordnen, wodurch nicht nur ein deutlich erhöhter Wirkungsgrad im Vergleich zu üblicherweise saugseitig der Pumpe angeordneten Ölfiltern möglich ist, sondern auch eine deutlich geringere Geräuschkulisse. Das erfindungsgemäße Getriebeölfiltermodul wird dabei beispielsweise für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug eingesetzt und besitzt ein Gehäuseteil sowie die zuvor beschriebene Pumpe zum Fördern von Getriebeöl. Druckseitig dieser Pumpe ist erfindungsgemäß das Ölfilter angeordnet. Ebenfalls vorgesehen sind ein Wärmeübertrager zur Kühlung des Getriebeöls sowie ein Ölfilter-Bypassventil, das in geöffnetem Zustand einen das Ölfilter umgehenden Bypass freigibt. Das Gehäuseteil besitzt darüber hinaus eine Ölwanne mit einer Ölablassschraube. Mit dem erfindungsgemäßen Ölfiltermodul, bei dem das Ölfilter druckseitig der Pumpe, das heißt stromab derselben, angeordnet ist, lassen sich jedoch nicht nur die zuvor genannten Vorteile hinsichtlich Wirkungsgrad und Geräuschemission erzielen, sondern zudem kann auch eine vergleichsweise einfache, kostengünstige und kompakte Bauweise erreicht werden, insbesondere sofern das Gehäuseteil beispielsweise als Kunststoffspritzgussteil ausgebildet ist. Von großem Vorteil hierbei ist zudem, dass Ölleitungen, beispielsweise von der Pumpe zum Ölfilter, in das Gehäuseteil integriert werden können, wodurch auf eine externe Leitungsführung, verbunden mit dem damit verbundenen Montageaufwand und einem erhöhten Leckagerisiko, vermieden werden können. Alles in allem kann mit dem erfindungsgemäßen Getriebeölfiltermodul somit eine deutliche Verbesserung erreicht werden.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist ein stromauf des Wärmeübertragers angeordneter erster Öltemperatursensor zur Erfassung einer Öltemperatur vorgesehen, wobei zusätzlich oder alternativ stromab des Wärmeübertragers ein zweiter Öltemperatursensor vorgesehen sein kann. Über die Öltemperatursensoren lässt sich die Öltemperatur äußerst genau erfassen und insbesondere auch die Leistung des Wärmeübertragers regeln, sofern beispielsweise der zweite Öltemperatursensor eine zu hohe Öltemperatur detektiert.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung sind/ist im Gehäuseteil eine erste Einstecköffnung zur Aufnahme des ersten Öltemperatursensors und/oder eine zweite Einstecköffnung zur Aufnahme des zweiten Öltemperatursensors vorgesehen. Der erste und/oder zweite Öltemperatursensor kann dabei über eine Klippsverbindung in der jeweils zugehörigen Einstecköffnung fixiert werden. Hierdurch sind ein vergleichsweise einfacher Einbau und auch ein vergleichsweise einfacher Ausbau des Öltemperatursensors und damit eine vergleichsweise einfache Wartung des Getriebeölfiltermoduls möglich. Soll beispielsweise kein Öltemperatursensor vorgesehen sein, so kann die jeweilige Einstecköffnung einfach und zuverlässig mit einem entsprechenden Blindstopfen verschlossen werden.
Zweckmäßig sind Rastkonturen vorgesehen, die einstückig mit dem Gehäuseteil ausgebildet sind, während am jeweiligen Öltemperatursensor oder an einem gegebenenfalls einzusetzenden Blindstopfen zugehörige Rastnasen vorgesehen sind, die in eingebautem Zustand mit den Rastkonturen verklippst werden können. Durch die einstückige Ausbildung der Rastkonturen mit dem Gehäuseteil lässt sich eine weitere Funktionsintegration erreichen, so dass die zum Fixieren des ersten und/oder zweiten Öltemperatursensors bzw. des Blindstopfens in der Einstecköffnung erforderlichen Verbindungsmittel bereits zumindest teilweise zusammen mit dem Gehäuseteil hergestellt werden können.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist zwischen der Pumpe und dem Ölfilter, das heißt stromauf des Ölfilters, ein Öldrucksensor angeordnet. Über einen derartigen Öldrucksensor, der ebenfalls beispielsweise über eine entsprechende Klippsverbindung, analog zu den Öltemperatursensoren, in einer hierfür vorgesehenen Einstecköffnung im Gehäuseteil fixierbar ist, kann ein Öldruck stromauf des Ölfilters erfasst und damit auf eine Durchlässigkeit des Ölfilters bzw. einen Verschleiß desselben geschlossen werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist saugseitig der Pumpe ein Vorfilter angeordnet. Über einen derartigen Vorfilter lassen sich grobe Verunreinigungen, insbesondere solche, die aus dem Getriebe stammen, herausfiltern, wodurch vermieden werden kann, dass diese in die Pumpe gelangen und dort zu Beschädigungen führen können.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist ein Wärmeübertrager-Bypassventil vorgesehen, welches in geöffnetem Zustand einen den Wärmeübertrager umgehenden Bypass freigibt. Hat das Getriebeöl beispielsweise seine Betriebstemperatur noch nicht erreicht, öffnet das Wärmeübertrager-Bypassventil und leitet den Ölstrom an dem Wärmeübertrager vorbei. Ein derartiges Wärmeübertrager-Bypassventil kann beispielsweise mittels eines Wachs-Dehn-Elements und damit selbstregulierend und kostengünstig ausgebildet sein.
Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, ein Elektro-/Hybridfahrzeug oder ein Getriebe mit einem solchen Getriebeölfiltermodul auszustatten und dadurch die zu in den vorherigen Absätzen beschriebenen Vorteile des Getriebeölfiltermoduls auf das Elektro-/Hybridfahrzeug bzw. das Getriebe zu übertragen. Insbesondere lassen sich mit einem in einem solchen Kraftfahrzeug eingebauten, erfindungsgemäßen Getriebeölfiltermodul ein deutlich höherer Wirkungsgrad sowie eine deutlich reduzierte Geräuschkulisse erreichen.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend 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.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Dabei zeigen, jeweils schematisch,

1 eine Schrägansicht auf ein erfindungsgemäßes Getriebeölfiltermodul,
2 eine Darstellung wie in 1, jedoch von einer anderen Schrägansicht,
3 eine Ansicht von oben auf das erfindungsgemäße Getriebeölfiltermodul,
4 eine Darstellung wie in 3, jedoch von unten,
5 eine Schnittdarstellung durch das erfindungsgemäße Getriebeölfiltermodul im Bereich eines optionalen Vorfilters,
6 eine Schnittdarstellung durch das erfindungsgemäße Getriebeölfiltermodul durch einen zwischen einer Pumpe und einer im Ölfilter verlaufenden Kanal mit einem darin eingesetzten Drucksensor,
7 eine Schnittdarstellung durch das erfindungsgemäße Getriebeölfiltermodul im Bereich eines integrierten Ölfilters,
8 eine Schnittdarstellung im Bereich eines Ölfilters und eines Bypassventils,
9 eine Schnittdarstellung im Bereich eines ersten Öltemperatursensors stromauf einem Wärmeübertrager,
10 eine Schnittdarstellung durch das erfindungsgemäße Getriebeölfiltermodul im Bereich eines zweiten Öltemperatursensors stromab des Wärmeübertragers.

Entsprechend den 1 bis 8, weist ein erfindungsgemäßes Getriebeölfiltermodul 1 zumindest ein Gehäuseteil 2 auf, das einen Teil eines Getriebeölfiltermodulgehäuses bildet, eine Pumpe 3 (vergleiche die 5), ein druckseitig der Pumpe 3 angeordnetes Ölfilter 4 (vergleiche die 2, 6 sowie 7 und 8), ein Ölfilter-Bypassventil 5, welches in geöffnetem Zustand einen das Ölfilter 4 umgehenden Bypass freigibt (vergleiche 7), sowie eine Ölwanne 6 mit einer Ölablassschraube 7 (vergleiche insbesondere 4). Zusätzlich weist das erfindungsgemäße Getriebeölfiltermodul 1 einen Wärmeübertrager 9 zur Kühlung des Getriebeöls 10 auf. Durch die druckseitige Anordnung des Ölfilters 4 in Bezug auf die Pumpe 3 kann ein deutlich verbesserter Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Getriebeölfiltermoduls 1 ebenso wie eine deutlich reduzierte Geräuschemission erreicht werden. Das Gehäuseteil 2, welches im vorliegenden Fall als unteres Gehäuseteil ausgebildet ist, und ein weiteres Gehäuseteil 8 (vergleiche die 1 und 2) können dabei entlang einer Trennebene bzw. Trennkontur dicht miteinander verbunden, insbesondere verklebt sein.
Durch die Anordnung sowohl der Pumpe 3, als auch des Ölfilters 4, des Ölfilter-Bypassventils 5, der Ölwanne 6, der Ölablassschraube 7 sowie sämtlicher dazwischen angeordneter Kanäle in dem erfindungsgemäßen Getriebeölfiltermodul 1 kann darüber hinaus eine vergleichsweise kompakte Bauweise erreicht werden. Das Gehäuseteil 2 bzw. das weitere Gehäuseteil 8 können dabei vorzugsweise aus Kunststoff, insbesondere als einstückige Kunststoffspritzgussteile, ausgebildet sein.
Stromauf des Wärmeübertragers 9 ist dabei vorzugsweise ein erster Öltemperatursensor 11 angeordnet (vergleiche die 1 und 9), während zusätzlich oder alternativ stromab des Wärmeübertragers 9 ein zweiter Öltemperatursensor 12 (vergleiche die 2 und 10) vorgesehen sein kann. Über eine Temperaturerfassung stromauf und stromab des Wärmeübertragers 9 kann ein Kühlbedarf im Wärmeübertrager 9 exakt vorausbestimmt werden.
Im Gehäuseteil 2 ist zur Aufnahme des ersten bzw. zweiten Öltemperatursensors 11, 12 eine jeweils zugehörige Einstecköffnung 13, 14 vorgesehen, wobei der erste Öltemperatursensor 11 in die erste Einstecköffnung 13 und der zweite Öltemperatursensor 12 in die zweite Einstecköffnung 14 einsteckbar und dort über eine Klippsverbindung verrastbar ist. Mittels einer derartigen Klippsverbindung ist es möglich, die beiden Öltemperatursensoren 11, 12 einfach, aber dennoch zuverlässig in den zugehörigen Einstecköffnungen 13, 14 zu fixieren und es ist zudem eine vergleichsweise einfache Demontagemöglichkeit gegeben, die insbesondere eine Wartung, bei welcher ein Austausch des jeweiligen Öltemperatursensors 11, 12 erforderlich ist, deutlich vereinfacht.
Die jeweiligen Klippsverbindungen weisen hierzu Rastkonturen 15, 16 auf, nämlich Rastkonturen 15 in der ersten Einstecköffnung 13 für den ersten Öltemperatursensor 11 und Rastkonturen 16 in der zweiten Einstecköffnung 14 für den zweiten Öltemperatursensor 12 (vergleiche die 9 und 10). Um mit den jeweiligen Rastkonturen 15, 16 fixierend zusammenwirken zu können, weist der erste und/oder zweite Öltemperatursensor 11, 12 Rastnasen 17, 18 (vergleiche 9 und 10) auf, die in eingebautem Zustand mit den jeweiligen Rastkonturen 15, 16 verklippst sind bzw. diese hintergreifen.
Betrachtet man die 9 und 10 näher, so ist erkennbar, dass der jeweils abgebildete Öltemperatursensor 11, 12 über eine Dichtung 19, beispielsweise über eine O-Ring-Dichtung, in jeweils zugehörige Einstecköffnungen 13, 14 dicht eingesteckt ist. Die Rastnasen 17, 18 können dabei von außerhalb betätigt werden, wodurch ein Lösen des jeweiligen Öltemperatursensors 11, 12 aus der zugehörigen Einstecköffnung 13, 14 einfach möglich ist.
Im Folgenden soll noch ein Ölfluss innerhalb des Getriebeölfiltermoduls 1 näher erläutert werden: Gemäß der 5 kommt Getriebeöl 10 von einem nicht näher gezeichneten Getriebe 20 und tritt in die Ölwanne 6 bzw. in das Gehäuseteil 2 ein. Anschließend durchströmt es einen saugseitig der Pumpe 3 angeordneten Vorfilter 21, wodurch das Getriebeöl 10 vor Eintritt in die Pumpe 3 gereinigt wird. Anschließend wird das Getriebeöl 10 von der Pumpe 3 angesaugt und zum Ölfilter 4 (vergleiche 6) weitergeleitet. In einem das Getriebeöl 10 führenden Kanal zwischen der Druckseite der Pumpe 3 und dem Ölfilter 4 ist ein Öldrucksensor 22 angeordnet, welcher den Druck im Getriebeöl 10 erfasst und darüber auf einen Verschleißzustand des Ölfilters 4 schließen lässt. Nach Durchströmen des Ölfilters 4 (vergleiche 7) strömt das Getriebeöl 10 in den Wärmeübertrager 9 und wird dort gekühlt, wobei der Wärmeübertrager 9 mittels entsprechenden Kühlmittelanschlüssen, die nicht näher bezeichnet sind, an einem Kühlkreislauf angeschlossen ist. Der Wärmeübertrager 9 ist dabei mit dem Gehäuseteil 2 verschraubt, wobei zwischenliegende Dichtungen vorgesehen sind. Eine derartige Anordnung ermöglicht einen vergleichsweise einfachen Austausch des Wärmeübertragers 9. Zusätzlich zu dem Öldrucksensor 22 ist stromauf des Ölfilters 4 ein Ölfilter-Bypassventil (vergleiche 7) angeordnet, welches ab einem vordefinierten Öldruck öffnet und dadurch das Ölfilter 4 umgeht, indem es eine Rohseite mit einer Reinseite des Ölfilters 4 verbindet.
Betrachtet man die 8, so ist dort stromauf des Wärmeübertragers 9 ein Wärmeübertrager-Bypassventil 23 vorgesehen, welches temperaturabhängig öffnet und schließt, beispielsweise mittels eines entsprechenden Wachs-Dehn-Elements, und welches dem Wärmeübertrager 9 ausschließlich dann Getriebeöl 10 zuführt, sofern dieses eine vordefinierte Temperaturgrenze überschreitet.
Betrachtet man die 7 und 8 weiter, so kann man erkennen, dass das Gehäuseteil 2 im Bereich des Ölfilters 4 einen abnehmbaren Deckel 24 aufweist, der in abgenommenem Zustand einen Austausch des Ölfilters 4 bzw. dessen Filterelements ermöglicht und der mittels eines Schraubverschlusses bzw. eines Bajonettverschlusses einfach montierbar und demontierbar ist. Durch die Neigung des Deckels um ca. 35° zu einer Vertikalen und damit auch durch eine Neigung eines Filterelements des Ölfilters 4 zu einer Horizontalen um ca. 35° ist ein Austausch des Filterelements 25 unter Umständen auch ohne vollständiges Ablassen des Getriebeöls 10 über die Ölablassschraube 7 möglich.
Durch die Integration der einzelnen Kanäle zwischen den einzelnen Komponenten, beispielsweise der Pumpe 3 und dem Ölfilter 4 bzw. dem Ölfilter 4 und dem Wärmeübertrager 9 in das Gehäuseteil 2 kann auf eine aufwändige externe Leitungsführung gänzlich verzichtet werden, wodurch nicht nur der Montageaufwand, sondern insgesamt auch die Herstellungskosten reduziert werden können. Von besonderem Vorteil bei dem erfindungsgemäßen Getriebeölfiltermodul 1 ist die druckseitige Anordnung des Ölfilters 4 in Bezug auf die Pumpe 3, wodurch der Wirkungsgrad gesteigert und die von dem Getriebeölfiltermodul 1 erzeugten Geräuschemissionen reduziert werden können.
Eingesetzt werden kann ein derartiges Getriebeölfiltermodul 1 beispielsweise in einem Elektro-/Hybridfahrzeug 26 zum Temperaturmanagement eines Getriebes 20.

Claims

Getriebeölfiltermodul (1) für ein Elektro-/Hybridfahrzeug (26), - mit einem Gehäuseteil (2), - mit einer Pumpe (3) zum Pumpen von Getriebeöl (10), - mit einem druckseitig der Pumpe (3) angeordneten Ölfilter (4), - mit einem Wärmeübertrager (9) zur Kühlung des Getriebeöls (10), - mit einem Ölfilter-Bypassventil (5), welches in geöffnetem Zustand einen das Ölfilter (4) umgehenden Bypass freigibt, - mit einer Ölwanne (6) mit einer Ölablassschraube (7).
Getriebeölfiltermodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, - dass ein stromauf des Wärmeübertragers (9) angeordneter erster Öltemperatursensor (11) zur Erfassung einer Öltemperatur vorgesehen ist, und/oder - dass ein stromab des Wärmeübertragers (9) angeordneter zweiter Öltemperatursensor (12) zur Erfassung einer Öltemperatur vorgesehen ist.
Getriebeölfiltermodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, - dass im Gehäuseteil (2) eine erste Einstecköffnung (13) zur Aufnahme des ersten Öltemperatursensors (11) vorgesehen ist und/oder - dass im Gehäuseteil (2) eine zweite Einstecköffnung (14) zur Aufnahme des zweiten Öltemperatursensors (12) vorgesehen ist.
Getriebeölfiltermodul nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, - dass der erste Öltemperatursensor (11) über eine Klippsverbindung dicht in der ersten Einstecköffnung (13) fixiert ist, und/oder - dass der zweite Öltemperatursensor (12) über eine Klippsverbindung dicht in der zweiten Einstecköffnung (14) fixiert ist.
Getriebeölfiltermodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, - dass Rastkonturen (15,16) vorgesehen sind, die einstückig mit dem Gehäuseteil (2) ausgebildet sind, - dass der erste und/oder der zweite Öltemperatursensor (11,12) Rastnasen (17,18) aufweist, die in eingebautem Zustand mit den zugehörigen Rastkonturen (15,16) verklippst sind.
Getriebeölfiltermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zwischen der Pumpe (3) und dem Ölfilter (4) angeordneter Öldrucksensor (22) vorgesehen ist.
Getriebeölfiltermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass saugseitig der Pumpe (3) ein Vorfilter (21) angeordnet ist.
Getriebeölfiltermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmeübertrager-Bypassventil (23) vorgesehen ist, welches in geöffnetem Zustand einen den Wärmeübertrager (9) umgehenden Bypass freigibt.
Elektro- oder Hybridfahrzeug (26) mit einem Getriebeölfiltermodul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.