DE19847533A1

DE19847533A1 - Druckölsystem

Info

Publication number: DE19847533A1
Application number: DE1998147533
Authority: DE
Inventors: Armin Gierling
Original assignee: ZF Batavia LLC
Current assignee: Batavia Transmission LLC
Priority date: 1998-10-15
Filing date: 1998-10-15
Publication date: 2000-04-20

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Druckölsystem (1) mit einer Pumpe (2), einem Ölfilter (4), einer Druckleitung (5), einer Ölwanne (6) und einem Ansaugrohr (7) mit einem Ansaugtrichter (8). DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, daß eines der genannten Bauteile (2, 4, 5, 6, 7, 8) elektrisch beheizbar ist. Dadurch wird die Temperatur des Öls bei niedrigen Temperaturen angehoben und die Viskosität abgesenkt, um die Durchflußwiderstände und Strömungsverluste zu verringern und Kavitation zu vermeiden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Druckölsystem nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Hochleistungsmaschinen besitzen in der Regel ein Schmiersystem, bei dem Schmieröl aus einer Ölwanne, einem sogenannten Ölsumpf von einer Pumpe unter Druck zu den Schmierstellen bewegter Teile gefördert wird. Häufig wird das Schmieröl auch als Hydrauliköl mit einem höheren Druck für hydraulische Stellglieder verwendet, z. B. um Bremsen, Kupplungen oder Übersetzungseinrichtungen in automatisch betriebenen Getrieben zu betätigen.

Insbesondere bei Fahrzeugen werden wegen der beengten Einbaumöglichkeiten flache Ölwannen verwendet. Ferner wird der Ölspiegel im Maschinengehäuse, z. B. dem Gehäuse eines Getriebes, niedrig gehalten, damit die bewegten Teile nicht in das Öl eintauchen. Dies würde Planschverluste verursa chen und den Wirkungsgrad der Maschine bzw. des Aggregats herabsetzen. Ferner würde das Öl durch das Eintauchen der Maschinenteile verschäumen, wodurch die Schmierung und Küh lung kritischer Bauteile gefährdet ist.

Um Schmutzpartikel, Abrieb usw. aus dem Öl zu entfer nen, wird in der Regel ein Ölfilter vorgesehen, und zwar entweder auf der Saugseite oder auf der Druckseite der Pum pe, in besonderen Fällen auch auf beiden. Die Güte der Schmierölfilterung ist stark abhängig von der Filtergüte. Je feiner der Filter ist, desto stärker nehmen mit steigen der Ölviskosität der Filterwiderstand und der damit verbun dene Druckverlust am Filter zu. Daher sind für Maschinen, die bei stark schwankenden Temperaturen betrieben werden, wie z. B. Fahrzeuge, relativ starke Pumpen für die Schmier öl und Hydraulikölversorgung erforderlich, die für das er höhte Pumpenanfahrmoment bei niedrigen Temperaturen geeig net sind. Im Extremfall wird der Druckverlust so hoch, daß das für die sichere Getriebefunktion erforderliche Hoch druckniveau von der Pumpe nicht mehr bereitgestellt werden kann. Dies ist insbesondere bei Getrieben mit kontinuier lich veränderbarer Übersetzung kritisch, bei denen für das Verstellen des Übersetzungsverhältnisses für das Übertragen großer Momente hohe Drücke und Stellkräfte erforderlich sind.

Ferner bildet hochviskoses Öl an dem Zulauf des An saugtrichters verstärkt einen Ansaugkrater, so daß die Ge fahr besteht, daß die Pumpe insbesondere bei flachem Öl spiegel Luft ansaugt. Infolgedessen kommt es zu Kavitati onseinflüssen im Ansaugbereich der Pumpe, was mit Geräu schen, Materialermüdungen und weiteren Folgeschäden verbun den ist. Ferner kann die Druckölversorgung im Getriebe zu sammenbrechen, wodurch die Schaltfunktionen nicht mehr ge währleistet sind und Schmierungsprobleme auftreten können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei flachem Ölspiegel und niedrigen Temperaturen ein Ansaugen von Luft und eine Kavitation sowie die damit verbundenen Geräusche und Schäden zu vermeiden und den Durchflußwiderstand von Öl filtern im Bereich niedriger Temperaturen zu verringern. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des An spruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nach der Erfindung sind die Pumpe, der Ölfilter, die Druckleitung, die Ölwanne und/oder das Ansaugrohr mit sei nem Ansaugtrichter elektrisch beheizbar. Dadurch kann das Öl bei niedrigen Temperaturen schnell erwärmt werden und erreicht mit zunehmender Temperatur schnell eine Viskosi tät, die am Ölfilter nur geringe Druckverluste erzeugt. Ferner bildet sich am Zulauf des Ansaugtrichters nur eine geringe Absenkung des Ölspiegels aus, so daß die Pumpe kei ne Luft ansaugt und die damit verbundenen Folgen und Schä den vermieden werden.

In einfacher Weise können die genannten Bauteile da durch beheizt werden, daß mindestens eins der genannten Bauteile mindestens zum Teil aus einem elektrisch leitfähi gen Kunststoff besteht und an einer Stromversorgung ange schlossen ist. Ein derartiger Kunststoff ist z. B. Ultra form® N2520XL2 der Firma BASF®. Es handelt sich hierbei um einen thermoplastischen Kunststoff mit einem hohen Rußge halt, der eine sehr gute Fließfähigkeit, eine gute thermi sche Stabilität, eine hohe Steifigkeit und sehr niedrige elektrische Durchgangs- und Oberflächenwiderstände auf weist. In der Regel wird man ganze Bauteile aus diesem Werkstoff herstellen. Häufig genügt es jedoch, wichtige, vom Öl benetzte Flächen aus diesem Werkstoff zu fertigen.

Die elektrische Heizung wird zweckmäßigerweise in Ab hängigkeit von Temperaturen, die mit der Öltemperatur im Zusammenhang stehen oder Parametern, die die Öltemperatur beeinflussen und von der Zeit über eine elektrische Steuer einheit gesteuert. Hierzu können die üblicherweise vorhan denen Steuereinheiten herangezogen werden, z. B. bei einem automatisch gesteuerten Getriebe die elektronische Getrie besteuereinheit.

Häufig ist es nicht notwendig, daß die Heizung während der gesamten Betriebszeit aktiviert bleibt. Es reicht in der Regel aus, sie nur solange zu aktivieren, bis die Ma schine oder das Aggregat die Betriebstemperatur erreicht hat. Zu diesem Zweck wird die Heizung bei kalter Maschine oder kaltem Aggregat mit dem Start aktiviert und bei Er reichen einer vorgegebenen Temperatur oder nach einer vor gegebenen Zeit deaktiviert. Hierzu kann ein ansteuerbares Zeitrelais und/oder ein Temperaturschalter vorgesehen wer den. Im übrigen ist es zweckmäßig, die Stromstärke und/ oder die Spannung der elektrischen Heizung in Abhängigkeit der Temperatur und der Zeit zu steuern.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeich nungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbei spiel der Erfindung dargestellt. Die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusam menfassen.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Teil eines Druckölsystems als Block schaltbild und

Fig. 2 eine Kennlinie der Temperatur einer strom durchflossenen Platte aus elektrisch leiten dem Kunststoff bei konstanter Stromstärke und Spannung.

Der in Fig. 1 dargestellte Teil eines Druckölsystems I kann zu einem Schmierölkreislauf und/oder einer Druckölver sorgung für hydraulisch betätigte Stellelemente bei Maschi nen, insbesondere bei Kraftfahrzeuggetrieben darstellen. Es umfaßt eine von einem Motor 3 angetriebene regelbare Pum pe 2, die aus einer Ölwanne 6 über ein Ansaugrohr 7 mit einem Ansaugtrichter 8 und einem Ölfilter 4 Öl ansaugt und über eine Druckleitung 5 das Öl zu nicht näher dargestell ten Verbrauchern oder in ein Schmiersystem fördert. Ein Druckregelventil 9 regelt den Druck in der Druckleitung 5. Der Ölfilter 4, der in der gezeigten Ausführung auf der Saugseite der Pumpe 2 angeordnet ist, kann auch auf der Druckseite der Pumpe 2 angeordnet werden. In diesem Fall ist die Gefahr von Kavitation durch zu großen Unterdruck im Bereich der Pumpe 2 geringer, jedoch verstärkt sich die Neigung der Pumpe 2, Luft anzusaugen.

Im Rahmen der Erfindung kann die Heizung der Pumpe 2, des Ölfilters 4, der Druckleitung 5, der Ölwanne 6 des An saugrohrs 7 und/oder des Ansaugtrichters 8 beliebig in ge eigneter Form als Widerstandsheizung gestaltet werden. Es ist jedoch aus Bauraum- und Gewichtsgründen zweckmäßig, die genannten Bauteile 2, 4, 5, 6, 7, 8 oder Teile davon aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff herzustellen und an eine Stromversorgung anzuschließen. Im dargestellten Aus führungsbeispiel sind diese Bauteile 2, 4, 5, 6, 7, 8 über Steuerleitungen 11, 12, 13, 14, 15 mit einer elektronischen Steuereinheit 10 verbunden. Sie werden in Abhängigkeit von Parametern gesteuert, die für die Temperatur des Öls rele vant sind, insbesondere von der Öltemperatur selbst oder von entsprechenden Bauteiltemperaturen oder leistungsbezo gene Parameter, wie die Drehzahl und das Drehmoment, und von der Zeit.

Fig. 2 zeigt einen charakteristischen Temperaturver lauf einer stromdurchflossenen Platte aus elektrisch lei tendem Kunststoff über der Zeit. Dabei ist auf der Abszis se 16 die Zeit t in Minuten und auf der Ordinate 17 die Temperatur T in Grad Celsius dargestellt. Die Kennlinie 18 bezieht sich auf eine stromdurchflossene Kunststoffplatte, die bei einer Spannung von 12 Volt von einem Strom von ca. 270 Milliampère durchflossen wird. Die Kennlinie 18 zeigt, daß mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen in der Regel die Öltemperatur in einer ausreichend kurzen Zeit ausrei chend angehoben werden kann.

Bezugszeichenliste

1

Druckölsystem

2

Pumpe

3

Motor

4

Ölfilter

5

Druckleitung

6

Ölwanne

7

Ansaugrohr

8

Ansaugtrichter

9

Druckregelventil

10

Steuereinheit

11

Steuerleitung

12

Steuerleitung

13

Steuerleitung

14

Steuerleitung

15

Steuerleitung

16

Abszisse

17

Ordinate

18

Kennlinie
T Temperatur
t Zeit

Claims

1. Druckölsystem (1) mit einer Pumpe (2), einem Ölfil ter (4), einer Druckleitung (5), einer Ölwanne (6) und ei nem Ansaugrohr (7) mit einem Ansaugtrichter (8), dadurch gekennzeichnet, daß eines der genannten Bauteile (2, 4, 5, 6, 7, 8) elektrisch beheizbar ist.

2. Druckölsystem (1) dadurch gekennzeich net, daß mindestens eins der genannten Bauteile (2, 4, 5, 6, 7) mindestens zum Teil aus einem elektrisch leitfähi gen Kunststoff besteht und an einer Stromversorgung ange schlossen ist.

3. Druckölsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Heizung über eine elektronische Steuerein heit (10) in Abhängigkeit von Temperaturen (T) und Parame tern gesteuert wird, die in einem Zusammenhang zur Drucköl temperatur stehen.

4. Druckölsystem (1) für ein elektrohydraulisches Au tomatgetriebe mit einer elektronischen Getriebesteuerein heit, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Getriebesteuereinheit als Steuereinheit (10) für die elektrische Heizung dient.

5. Druckölsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Heizung mit dem Start eines Aggregats akti viert wird, das zum Druckölsystem (1) gehört oder auf die ses wirkt, und nach einer vorgegebenen Zeit oder bei Errei chen einer vorgegebenen Temperatur abgestellt wird.

6. Druckölsystem (1) nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, daß ein ansteuerbares Zeitre lais und/oder Temperaturschalter vorgesehen ist.

7. Druckölsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromstärke und/oder die Spannung der elektrischen Heizung in Abhängigkeit der Drucköltemperatur (T) und der Zeit (t) gesteuert wird.