DE10342894A1 - Verfahren zur Zirkulation einer Ölmenge und Ölkreislauf zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zirkulation einer Ölmenge in einem Ölkreislauf eines Getriebes eines Kraftfahrzeuges sowie einen Ölkreislauf. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, dass ein Teil der Ölmenge bei niedriger Temperatur und hoher Zähigkeit in einem ortsfesten porösen Speichermedium zurückgehalten, mit zunehmender Erwärmung und abnehmender Viskosität dem Speichermedium entzogen und von der zirkulierenden Ölmenge mitgenommen wird. Vorzugsweise ist das Speichermedium in einer Ölwanne (1) des Ölkreislaufes angeordnet.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zirkulation einer Ölmenge nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie einen Ölkreislauf eines Getriebes nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 2.
• Öl, welches z. B. im Ölkreislauf eines Kraftfahrzeuggetriebes zirkuliert, weist temperaturbedingt unterschiedliche Zähigkeiten (Viskositäten) auf, wobei eine erhöhte Viskosität bei niedrigen Temperaturen zu erhöhter Reibung im Getriebe, einer erhöhten Leistung der Förderpumpe und zu einer Verschlechterung des Antriebswirkungsgrades des Kraftfahrzeuges während der Warmlaufphase führt. Man hat daher bereits vorgeschlagen, das in einem Ölkreislauf zirkulierende Öl schneller zu erwärmen, um die Warmlaufphase abzukürzen und schneller einen günstigen Wirkungsgrad zu erreichen.
• In der DE 199 12 327 A1 der Anmelderin wurde vorgeschlagen, eine im Schmierölkreislauf eines Kraftfahrzeuggetriebes angeordnete Ölwanne in zwei Kammern zu unterteilen, während der Warmlaufphase zunächst nur Öl aus einer Kammer zu entnehmen und somit nur eine Teilmenge zwecks schnellerer Erwärmung im Schmierölkreislauf zirkulieren zu lassen. Dabei gibt das rücklaufende, erwärmte Öl einen Teil seiner Wärme an das in der zweiten Kammerzurückgehaltene Öl ab, welches dann sukzessive über eine Verbindung dem Öl der ersten Kammer beigemischt wird. Diese Lösung bringt zwar eine schnellere Erwärmung des Öls, weist allerdings noch Potenziale zur Verbesserung und weiteren Verkürzung der Warmlaufphase des Öls auf.
• Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art hinsichtlich seiner Warmlaufzeit zu verkürzen und zu verbessern. Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Ölkreislauf der eingangs genannten Art bereitzustellen, der eine schnelle Erwärmung des Öls erlaubt und einfach herstellbar ist.
• Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 und 2 gelöst. Gemäß Anspruch 1 wird vorgeschlagen, dass kaltes Öl mit hoher Viskosität in einem porösen Speichermedium zurückgehalten, bei steigender Temperatur und abnehmender Viskosität dem Speichermedium entzogen und der zirkulierenden Ölmenge beigemischt wird. Dadurch gelangt zunächst, z. B. nach einem Kaltstart des Motors eine kleine Ölmenge in Umlauf, die sich relativ schnell erwärmt und beim Rücklauf ihre Wärme direkt an das in dem Speichermedium zurückgehaltene, zähflüssige Öl abgibt. Gemäß Anspruch 2 wird ein Ölkreislauf eines Kraftfahrzeuggetriebes vorgeschlagen, der insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das poröse Speichermedium an beliebiger Stelle im Ölkreislauf, vorzugsweise jedoch am oder im Getriebegehäuse und/oder der Ölwanne angeordnet ist. Mit dem erfindungsgemäßen Speichermedium ergibt sich der Vorteil, dass ein beliebiger Anteil von kaltem Öl solange von der Umwälzung ferngehalten wird, bis er sich hinreichend erwärmt hat. Für die Anordnung des Speichermediums sind keine aufwendigen konstruktiven Maßnahmen, auch keine Ventile, Trennwände oder Tropfbleche erforderlich. Die poröse Speichermasse wird in beliebiger Form, z. B. in der Ölwanne am Boden oder seitlich deponiert und erfüllt so bereits seine temporäre, temperaturbedingte Speicher- und Rückhaltefunktion für das Öl. Die Größe der Poren ist so gewählt, dass das Speichermedium „dickes" Öl ohne weiteres aufnehmen und „dünnes", d. h. wärmeres Öl ohne nennenswerten Widerstand aus dem Speichermedium abgeben kann. Insgesamt wird dadurch der Vorteil einer schnellen Erwärmung des Öls und eine Erhöhung des Getriebewirkungsgrades erreicht.
• Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Danach kann das Speichermedium aus den verschiedensten Materialien, die eine entsprechende Porosität oder Saugfähigkeit aufweisen, hergestellt werden, z. B. aus Metallschaum oder -geflecht, einem filzähnlichen Material, aus Keramik oder Kunststoffmasse oder -geflecht. Vorteilhafterweise weist das Speichermedium einen hohen Holraumanteil auf, womit sich der Vorteil eines geringen Einbauvolumens, d. h. geringen zusätzlichen Raumbedarfes ergibt.
• In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann das Speichermedium zusätzliche Funktionen übernehmen, nämlich die eines Ölfilters, der Wärmeisolation und der Körperschalldämmung. Letzteres kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass die Ölwanne und/oder Teile des Getriebegehäuses mit dem Speichermedium ausgekleidet werden -Wärmeverluste während der Warmlaufphase und Schallabstrahlung können damit verringert werden.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
• Die (einzige) Figur zeigt als beispielhafte Komponente eines vollständig nicht dargestellten Ölkreislaufes eines Kraftfahrzeuggetriebes eine Ölwanne 1 bzw. einen Vorratsbehälter für rücklaufendes Öl. Das nicht dargestellte Getriebe kann ein Automatikgetriebe sein mit einem Ölkreislauf für Hydrauliköl und Schmieröl. In der Ölwanne 1 steht das Öl bis zur Höhe eines Ölspiegels 1a. Die Ölwanne 1 weist einen Boden 1b und einen am Boden 1b angeordneten Ölauslass 2 auf, über welchen das Öl aus der Ölwanne 1 abgesaugt und über eine Pumpe 3 in den nur angedeutet dargestellten Ölkreislauf 4 gefördert wird. Nach Durchströmen des gesamten, nicht dargestellten Ölkreislaufes gelangt das Öl über Rücklaufbereiche 5 längs des Getriebes wieder in die Ölwanne 1 zurück. Innerhalb des in der Ölwanne 1 stehenden Ölvolumens, nach oben durch den Spiegel 1a begrenzt, ist ein fester Körper aus einem porösen Speichermedium 6, z. B. Metallschaum angeordnet, welcher einen hohen Hohlraumanteil hat und somit in der Lage ist, Öl in sich aufzunehmen und zu speichern. Das Speichermedium 6 ist hier beispielhaft als etwa quaderförmiger Block ausgebildet und stützt sich über zwei Füße 7, 8 gegenüber dem Boden 1b des Ölbehälters 1 ab. Das Speichermedium 6 liegt somit nicht auf dem Boden 1b auf, sondern kann allseitig, also auch auf seiner Unterseite umströmt werden. Eine andere Anordnung des Speichermediums 6 wäre ebenfalls denkbar, z. B. eine Auskleidung der Ölwanne 1 von innen mit einer Schicht aus Speichermedium. Damit würde gleichzeitig eine Wärmeisolation der Ölwanne 1 erreicht und eine Schallabstrahlung verhindert werden.
• Die Funktion des Speichermediums 6 ist folgende: Beim Kaltstart des Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeuges befindet sich in der Ölwanne 1 kaltes, d. h. zähflüssiges Öl.
• Eine Teilmenge der insgesamt umzuwälzenden Ölmenge ist in dem Speichermedium 6 enthalten, d. h. in dessen Poren gespeichert. Die Pumpe 3 fördert daher zunächst nur das außerhalb des Speichermediums 6 befindliche Öl, d. h. eine Teilmenge in den Ölkreislauf 4, aus welchem die Teilmenge mit erhöhter Temperatur über die Rücklaufbereiche 5 dem Ölbehälter 1 wieder zugeführt wird. Damit wird das in der Ölwanne 1 befindliche Öl erwärmt, welches seine Wärme durch Wärmeleitung und Konvektion auch an das im Speichermedium 6 befindliche Öl abgibt, welches damit dünnflüssiger wird, sodass es das Speichermedium 6 verlässt und in den durch die Pumpe 3 umgewälzten Ölstrom gelangt. Damit wird sukzessive mehr und mehr des im Speichermedium 6 zurückgehaltenen Öles in den Ölkreislauf gemischt und erwärmt. Das jeweils umgewälzte, d. h. auch durch das Getriebe zirkulierende Öl erreicht schneller seine Betriebstemperatur, sodass das Getriebe früher mit einem besseren Wirkungsgrad arbeitet.
• Das Speichermedium 6 wird nicht nur umströmt, sondern zum Teil auch durchströmt, dadurch ergibt sich gleichzeitig eine Ölfilterwirkung, d. h. vom Öl mitgeführte Schmutzpartikel werden in den Poren des Speichermediums 6 zurückgehalten.

1

Ölwanne

1a

Ölspiegel

1b

Boden

2

Ölauslass

3

Pumpe

4

Ölkreislauf

5

Ölrücklauf

6

Speichermedium

7

Fuß

8

Fuß

Claims (11)

1. Verfahren zur Zirkulation einer Ölmenge in einem Ölkreislauf eines Getriebes eines Kraftfahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Ölmenge bei niedriger Temperatur und hoher Zähigkeit in einem ortsfesten porösen Speichermedium zurückgehalten, mit zunehmender Erwärmung und abnehmender Viskosität dem Speichermedium entzogen und von der zirkulierenden Ölmenge mitgenommen wird.
2. Ölkreislauf eines Getriebes eines Kraftfahrzeuges, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem Getriebegehäuse, Ölleitungen (2, 4, 5), einer Förderpumpe (3) und einer Ölwanne (1), dadurch gekennzeichnet, dass im Ölkreislauf, insbesondere im Getriebegehäuse und/oder in der Ölwanne (1) ein poröses Speichermedium (6) zur Aufnahme einer Teilmenge des Öls angeordnet ist.
3. Ölkreislauf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichermedium (6) ein Metallschaum oder Metallgeflecht ist.
4. Ölkreislauf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichermedium (6) aus einem filzähnlichen, saugfähigen Material besteht.
5. Ölkreislauf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichermedium (6) aus einem Keramik- oder Kunststoffmaterial besteht.
6. Ölkreislauf nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichermedium (6) einen hohen Hohlraumanteil aufweist, vorzugsweise 80 %.
7. Ölkreislauf nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Porosität des Speichermediums (6) an die Viskosität des Öls angepasst ist.
8. Ölkreislauf nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichermedium (6) als fester, um- und durchströmbarer Körper im Ölkreislauf angeordnet und befestigt ist.
9. Verwendung des Speichermediums (6) nach einem der Ansprüche 2 bis 8 als Ölfilter.
10. Verwendung des Speichermediums (6) nach einem der Ansprüche 2 bis 8 zur Wärmeisolation.
11. Verwendung des Speichermediums (6) nach einem der Ansprüche 2 bis 8 zur Körperschalldämmung des Getriebegehäuses und/oder der Ölwanne.