DE10206019A1

DE10206019A1 - Getriebe

Info

Publication number: DE10206019A1
Application number: DE2002106019
Authority: DE
Inventors: Manfred Vetter
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2002-02-14
Filing date: 2002-02-14
Publication date: 2003-08-28

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Getriebe, insbesondere für einen Kraftfahrzeugantrieb, mit einer Kühl- beziehungsweise Schmiermittelversorgung für dessen Bauteile, wobei die Kühl- beziehungsweise Schmiermittelversorgung mittels Leitungen und einer Pumpe (3), insbesondere einer Kombinationspumpe (3), erfolgt, die ein Druckmittel aus einem kleinvolumigen Sammelbecken an der Getriebeunterseite in einen Vorratsbehälter an der Getriebeoberseite fördert. Die Kombinationspumpe (3) fördert sowohl Luft als auch das Druckmittel in den Vorratsbehälter und erzeugt dort ein Luftdruckpolster. Mittels eines an den Vorratsbehälter angeschlossenen Druckbegrenzungsventils (8) lässt sich ein bestimmter Druck des Druckmittels einstellen. Ein im Getriebe integriertes Mechatronik-Modul (2) ist an der Getriebeunterseite angeordnet, wo es während des Betriebs des Getriebes ölfrei und einfach austauschbar angeordnet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Getriebe, insbesondere für einen Kraftfahrzeugantrieb, mit einer Kühl- beziehungsweise Schmiermittelversorgung für dessen Bauteile, wobei die Kühl- beziehungsweise Schmiermittelversorgung mittels Leitungen und einer Fördermaschine erfolgt, die ein Druckmittel in einem Kreis fördert.

Der Einzug der Elektronik in das Schaltwesen des Getriebes verbesserte die Fahrqualität der Fahrzeuge. Die Elektronik entscheidet heute anhand seiner Programme, also ihres gespeicherten Wissens, ob das Getriebe einen Gang zulegen oder zurückschalten soll. Auf diese Weise sorgt die Elektronik dafür, dass der Motor stets im günstigsten Betriebsbereich arbeitet oder auf Wunsch des Fahrers im maximalen Leistungsbereich.

Mittlerweile gibt es beispielsweise kein Automat-Getriebe mehr ohne Elektronik. An die Stelle der bisherigen externen Elektronikbox tritt eine Mischung aus hydraulischem Schaltgerät und. Elektronikbaustein. Ein im Getriebe integriertes sogenanntes Mechatronik-Modul sorgt dafür, dass Elektronik und Hydraulik exakt aufeinander abgestimmt sind. So kann der Automat aufgrund von Signalen und Drücken mit geringsten Toleranzen nahezu unspürbar schalten.

In der deutschen Patentschrift 40 41 253 C2 ist ein Automatikgetriebe für Kraftfahrzeuge mit einer integrierten Steuerplatte beschrieben. Die Steuerplatte ist als Deckelplatte ausgebildet und im unteren Bereich des Automatikgetriebes mit dem Getriebegehäuse verbunden. Eine separate Ölwanne entfällt in beschriebener Ausgestaltung, da die Steuerplatte selbst die Funktion der Ölwanne übernimmt.

Besonders nachteilig an der Ausgestaltung dieses Getriebes ist, dass die Steuerplatte aufgrund ihrer Funktion als Ölwanne mit dem Getriebeöl in ständigem Kontakt steht. Das Getriebeöl allerdings ist ein aggressives Medium, welches über die Laufzeit des Getriebes mit Schmutzpartikel beziehungsweise Abriebpartikel zunehmend kontaminiert wird. Die häufig im verschmutzen Getriebeöl vorkommenden metallischen Partikel sind aufgrund ihrer elektrischen Leitfähigkeit besonders problematisch, da sie die elektrische Permeabilität des Getriebeöls erhöhen. Elektronische Bauteile, die mit verschmutztem leitfähigem Getriebeöl in Kontakt stehen müssen isoliert werden, da bereits schon geringe elektrische Ströme zwischen offenen Kontaktstellen Kurzschlüsse auslösen können.

Ein weiterer nachteiliger Aspekt ist die betriebsbedingte hohe Temperatur des Getriebeöls. Elektronische Bauteile werden durch hohe Umgebungstemperaturen noch zusätzlich strapaziert. Dies führt häufig zu einer merklichen Reduzierung der Lebensdauer dieser elektronischen Bauteile.

Für den Betrieb von elektronischen Bauteilen ist aus den aufgeführten Gründen erforderlich, diese von heißen elektrisch leitfähigen Medien zu isolieren und auch Vorrichtungen zu schaffen, welche die Wärme ableiten. Diese zusätzlichen Anforderungen bedeuten aber einen erhöhten Kosten- sowie konstruktiven Aufwand.

Aus den Nachteilen des Standes der Technik ergibt sich die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schmier- beziehungsweise Kühlmittelversorgung für ein Getriebe zu schaffen, welches die Integration von elektronischen Bauteilen beispielsweise in einem Elektronik-Modul oder Mechatronik-Modul unterhalb des Getriebes ermöglicht, so dass die Lebensdauer der elektronischen Bauteile nicht beeinträchtigt wird.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch ein, auch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs aufweisendes, gattungsgemäßes Getriebe gelöst.

Das erfindungsgemäße Getriebe verfügt über eine Kühl- und Schmiermittelversorgung für dessen Bauteile, dessen Ausbildung derart gestaltet ist, dass der Ölsumpf während des Betriebs des Getriebes auf ein Minimum reduziert wird. Damit können im Getriebe integrierte Elektronik-Module vorteilhaft an der Getriebeunterseite angeordnet werden, ohne dass sie durch die hohen Getriebeöltemperaturen zusätzlich gestresst werden.

Bisher wurden Elektronik-Module, die an der Getriebeunterseite angeordnet waren, von dem sich dort im Ölsumpf sammelndem Getriebeöl umspült bzw. durch die dort entstehenden Temperaturen derart gestresst, dass sich deren Lebensdauer erheblich reduziert hat. Erhöhte Komponentenkosten sind darum die Folge. Das erfindungsgemäße Getriebe hingegen leitet aus dem Ölsumpf das Öl in einen Getriebeölvorrat, welcher an der Getriebeoberseite angeordnet ist. Auf diese Weise wird das Wärmeniveau in dem Getriebe umgedreht. Während in bekannter Weise, die Getriebetemperatur zum Ölsumpf hin steigt, befindet sich nun erfindungsgemäß das höchste Temperaturniveau im oberen Teil des Getriebegehäuses.

Diese Form der Ölversorgung bietet vor allem beim Einsatz von Mechatronik-Modulen Vorteile, da diese durch das erreichte niedrigere Temperaturniveau unproblematisch in die Getriebeunterseite eingesetzt werden können.

Weitere Vorteile der Erfindung sind, dass

- die Erwärmung des gesamten Getriebes reduziert wird. Das heiße Getriebeöl gibt dessen Wärmeenergie hauptsächlich an der Getriebeoberseite an die Umgebung durch Wärmekonvektion und/oder Wärmestrahlung ab. Das abgekühlte Getriebeöl fließt durch das Getriebe zur großflächigen Getriebeunterseite und wird dort noch einmal indirekt durch den Fahrtwind gekühlt. Eine Getriebeölpumpe fördert das sich sammelnde Getriebeöl sofort wieder in den Vorratsbehälter, so dass an der Getriebeunterseite eine geringere Wärmeabgabe stattfindet;
- der Serviceaufwand für die elektronischen Bauteile des Mechatronik-Moduls reduziert wird. Der zeitliche Aufwand und die Kosten für den Service können minimiert werden. Der hauptsächliche Grund hierfür liegt darin, dass ein in der Getriebeunterseite integriertes Mechatronik-Modul einfach zu montieren ist.

Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in der folgenden Figurenbeschreibung dargestellt.

Die Figur zeigt eine schematische Darstellung eines Schmier beziehungsweise Kühlkreislaufes in einem Getriebe.
Während des Betriebs des Getriebes befindet sich das Getriebeöl in ständigem Umlauf. Das Getriebeöl wird von einer Pumpe 3 von einem niedrigen Niveau auf ein höheres Niveau gefördert. Von dem höheren Niveau aus wird das Getriebeöl an definierte Stellen im Getriebe geleitet, wo es die Funktion der Schmierung und Kühlung der Bauteile einnimmt. Das Getriebeöl fließt nun aufgrund der Gewichtskraft durch das Getriebe und sammelt sich in einer kleinvolumigen Ölwanne 14, welche sich auf dem niedrigen Niveau befindet, woraus die Pumpe 3 fördert. Um gegebenenfalls das Getriebeöl auszutauschen befindet sich in der Ölwanne 14 eine Ölablassschraube 5. Die Ölblassschraube 5 besteht aus magnetischem Material, damit ferritische Partikel aus dem Öl selektiert und gesammelt werden. Auf diese Weise wird das Getriebeöl teilweise gereinigt und eine Ölqualität ermöglicht, die eine ausreichende Schmierung und Kühlung der Bauteile gewährleistet, welche die Verlängerung der Lebensdauer der Bauteile verlängert. Zusätzlich besteht optional die Möglichkeit einen Schmutzsieb in die Zuleitung vor der Pumpe 3 anzubringen, um das Getriebeöl von gröberen Partikeln zu säubern und um die Pumpe 3 zu schützen. Die Zuleitung führt aus der Ölwanne 14 zu der Pumpe 3, welche vorzugsweise als Kombinationspumpe 3 ausgebildet ist. Sie pumpt sowohl Getriebeöl als auch Luft in einen Ölvorratsbehälter 1. An diese Kombinationspumpe 3 bestehen erfindungsgemäß insofern geringere Anforderungen, als dass bei ihrer Auslegung nicht auf etwaige Schieflagen des Getriebes geachtet werden muss. Es spielt nämlich keine Rolle ob in die Pumpe Luft eintritt. Der Ölvorratsbehälter 1 ist auf einem hohen Niveau in der Getriebeoberseite eingebaut. In dem Ölvorratsbehälter 1 wird ein Luftdruckpolster für die Lager- sowie die Spritzölschmierung der Zahnräder 6, 7 erzeugt. Der maximale Öldruck wird durch ein Druckbegrenzungsventil 8 eingestellt. Das Druckbegrenzungsventil 8 verfügt über eine Verbindung, welche in den Ölvorratsbehälter 1 führt. Über diese Verbindung entweicht durch das Druckbegrenzungsventil 8 aus dem Ölvorratsbehälter 1 bedarfsmässig Luft. Als Folge davon erniedrigt sich entsprechend der Druck in dem Ölvorratsbehälter 1. Über mehrere Ölkanäle wird das Getriebeöl an die Schmier- und Kühlstellen geführt.
Eine Ölstandsmessung durch einen Ölmessstab 9 erfolgt beispielsweise im Stillstand des Fahrzeugs bei kurzzeitig laufendem Motor, so dass die Öl-Luftdruckpumpe 3 das gesamte Getriebeöl in den Ölvorratsbehälter 1 fördern kann. Während des Messvorganges herrscht kein Druck im Ölvorratsbehälter 1. Die Ölstandsmessung kann auch im Getriebeuntergehäuse erfolgen, wenn konstruktiv sichergestellt ist, dass nach Abstellen des Motors der gesamte Ölvorrat in vertretbarer Zeit in die Getriebeunterseite zurückgelaufen ist. Mit dem Ölvorratsbehälter 1 ist vorzugsweise ein Ölkühler 4 verbunden, der mit Kühlrippen zur Oberflächenvergrößerung ausgebildet ist. Das erhitzte Getriebeöl im Ölvorratsbehälter 1 gibt dessen Wärme über Konvektion 12 und Wärmestrahlung 13 in aufsteigender Richtung über die Getriebeoberseite ab. Das schon abgekühlte Getriebeöl fließt durch das Getriebe bis zur Getriebeunterseite. Dort wird es sofort in den obenliegenden Ölvorratsbehälter 1 gepumpt, so dass in der Getriebeunterseite eine geringe Wärmeabgabe auftritt. Die höchste Getriebetemperatur stellt sich also im oberen Getriebebereich und fällt zur Getriebeunterseite hin ab. Somit erwärmt sich vorteilhaft nicht das gesamte Getriebe.
Ein im Getriebe integriertes Mechatronik-Modul 2 befindet sich an der Getriebeunterseite. Das Mechatronik- Modul 2 kann konstruktiv wesentlich vereinfacht werden, da die Anforderungen an die elektronischen Bauteile hinsichtlich Öl- und Hitzebeständigkeit gesenkt werden können. Grund hierfür liegt darin, dass das Getriebeöl sofort von der Getriebeunterseite abgepumpt wird und das Mechatronik- Modul 2 ölfrei liegt. Damit bietet der immer zugängliche Einbauraum an der Getriebeunterseite den weiteren Vorteil, dass das Mechatronik-Modul 2 in einem möglichen Servicefall einfach austauschbar ist. Der elektrische Anschluss 10 des Mechatronik-Moduls 2 befindet sich wie dargestellt im ölfreien hinteren Getriebebereich. Bezugszeichen 1 Ölvorratsbehälter
2 Mechatronik-Modul, Elektronik-Modul
3 Pumpe (Kombinationspumpe Öl- und Luftdruckpumpe)
4 Ölkühler
5 Ölablassschraube
6 Lagerschmierung
7 Zahnradschmierung
8 Druckbegrenzungsventil
9 Ölmessstab
10 Elektrischer Anschluss
11 Temperaturgefälle
12 Konvektion
13 Wärmestrahlung
14 Ölwanne

Claims

1. Getriebe, insbesondere für einen Kraftfahrzeugantrieb, mit einer Kühl- beziehungsweise Schmiermittelversorgung für dessen Bauteile, wobei die Kühl- beziehungsweise Schmiermittelversorgung mittels Leitungen und einer Fördermaschine erfolgt, die ein Druckmittel in einem Kreis fördert, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördermaschine das Druckmittel in einen Vorratsbehälter fördert, welcher oberhalb dem Getriebe angeordnet ist.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Vorratsbehälter ein bestimmter Druck durch eine Zufuhr von Luft aufgebaut wird.

3. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der bestimmte Druck in dem Vorratsbehälter über ein Ventil einstellbar ist.

4. Getriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil in einer in den Vorratsbehälter führenden Zuleitung vorgesehen ist.

5. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das im Vorratsbehälter befindliche Druckmittel mit einem bestimmten Druck aus dem Vorratsbehälter ausströmt.

6. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördermaschine insbesondere als Öl- und Luftdruckpumpe ausgebildet (3) ist.

7. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördermaschine das Druckmittel aus einem Druckmittelsammelbecken fördert.

8. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Elektronik-Modul (2) über oder auf wenigstens dem selben Höhenniveau des Druckmittelsammelbeckens vorgesehen ist.

9. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckmittel in dem Vorratsbehälter mittels einer Vorrichtung kühlbar ist.

10. Getriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung als ein Kühlbehälter ausführbar ist, welcher Energie von dem Vorratsbehälter abführt.

11. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung des Druckmittels im Vorratsbehälter über eine angrenzende wärmeabführende Gehäusewand erfolgt.