DE19856941C1 - Antriebseinrichtung mit einem Getriebe - Google Patents

Abstract

Antriebseinrichtung mit einem Getriebe (8), einem Sammelraum (16) (Ölsumpf) und einem Ausgleichsraum (28) zur Zwischenspeicherung von einem Teil der Arbeitsflüssigkeit, vorzugsweise Öl, in Abhängigkeit von temperaturbedingten Ausdehnungen der Arbeitsflüssigkeit. Eine Druckleitung (29), in welche von einer Pumpe (12) Arbeitsflüssigkeit aus dem Sammelraum (16) mit Druck förderbar ist, ist über ein Ventil (30) mit dem Ausgleichsraum (28) in Abhängigkeit der Temperatur der Arbeitsflüssigkeit, welche von einem Temperatursensor (34) gemessen wird, und in Abhängigkeit von einem in einer elektronischen Steuereinrichtung (22) abgelegten Temperatur-Grenzwert verbindbar.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung mit einem Getriebe gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Eine Antriebseinrichtung dieser Art ist aus der DE 39 39 651 C1 bekannt. Sie beschreibt eine Anordnung für die temperaturabhängige Zwischenspeicherung von Getriebeöl in einer oberhalb eines Getriebeöl-Sammelbehälters liegenden Getriebegehäusekammer. Eine Zahnradpumpe zur Förderung von Getriebeöl ist in der für die Zwischenspeicherung vorgesehenen Getriebegehäusekammer angeordnet. Die Zufuhr von Getriebeöl in die Getriebegehäusekammer erfolgt durch einen vorbestimmten Austritt von Lecköl aus der Zahnradpumpe. Der Ablauf von Öl aus der Getriebegehäusekammer in den Sammelbehälter (Ölwanne) ist durch ein in Abhängigkeit von der Öltemperatur arbeitendes thermostatisches Ablaufsteuerventil gesteuert.

Bei einer Antriebseinrichtung, welche aus der DE 39 21 932 C2 bekannt ist, wird in Abhängigkeit von der Abtriebsdrehzahl eines Getriebes Schmiermittel aus einer Sammelkammer (Ölwanne) in eine Speicherkammer gefördert. Eine Rücklaufverbindung von der Speicherkammer zur Sammelkammer enthält ein thermostatisches Rücklaufsteuerventil, welches durch ein Bimetall in Abhängigkeit von der Temperatur des Schmiermittels gesteuert wird und welches den Schmiermittel-Rücklauf bei tieferen Schmiermittel-Temperaturen freigibt, jedoch bei höheren Temperaturen drosselt oder schließt.

Die DE 195 29 586 C1 zeigt eine Antriebseinrichtung mit einem Getriebe. Innerhalb des Getriebegehäuses ist ein Zahnrad in einer Schale angeordnet, so daß von den Zahnrädern des Getriebes abtropfendes und abgeschleudertes Öl in die Schale gelangt. Am unteren Ende der Schale ist ein durch Bimetall gesteuertes Absperrventil angeordnet, welches schließt, um einen unerwünscht hohen Ölanstieg in einer Ölwanne zu vermeiden, wenn das Öl sich bei Temperaturerhöhung ausdehnt. Ferner ist eine Getriebeeinrichtung mit einem Bimetallventil an einer Abflußöffnung einer Kammer zur Zwischenspeicherung von Arbeitsflüssigkeit (Getriebeöl) aus der DE 29 39 723 A1 bekannt.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, mit wenigen Teilen und einer einfacher. Installation eine funktionssichere und genaue Steuerung der Füllung eines zur Zwischenspeicherung von Arbeitsflüssigkeit, insbesondere Schmier- und/oder Kühlöl, dienenden Ausgleichsraumes zu erreichen und dabei unzulässig hohe Niveaus von Arbeitsflüssigkeit in dem Sammelraum, insbesondere einer Ölwanne in einem Getriebe, bei temperaturbedingter Ausdehnung der Arbeitsflüssigkeit zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Durch die Erfindung werden folgende Vorteile erzielt: Der Ausgleichsraum wird nicht ständig von Arbeitsflüssigkeit durchströmt, sondern nur dann, wenn die Temperatur in einem Teil des Arbeitsflüssigkeits­ kreislaufes eine so starke Ausdehnung der Arbeitsflüssigkeit bewirkt hat, daß eine Zwischenspeicherung eines Teiles der Arbeitsflüssigkeit im Ausgleichsraum erforderlich wird, um einen "zu hohen" Flüssigkeitsanstieg der Arbeitsflüssigkeit im Sammelraum zu verhindern. Der Flüssigkeitspegel ist im Sammelraum dann "zu hoch", wenn beispielsweise die Gefahr besteht, daß die Arbeitsflüssigkeit bis zu den rotierenden Teilen des Getriebes ansteigt. Wenn rotierende Teile des Getriebes, insbesondere seine Zahnräder, in die Arbeitsflüssigkeit eintauchen, dann wird das Öl von ihnen gerührt und verschleudert und es bildet sich Flüssigkeitsschaum. Dabei steigt die Verlustleistung (Öl- Schleppmomente) des Getriebes und seine Temperatur stark an. Ein weitere Vorteil der Erfindung ist, daß das in Abhängigkeit von einem Temperatursensor durch eine elektronische Steuereinrichtung gesteuerte Ventil in der Zuleitung zum Ausgleichsraum bei einer in der Steuereinrichtung einstellbaren exakten Temperatur öffnet oder schließt, während die Thermostatventile bzw. bimetall-gesteuerten Ventile des Standes der Technik eine starke Hysterese beim Schließen und Öffnen des Ventils haben und außerdem im Laufe der Zeit durch Materialabnutzung ungenau werden. Ihre Ventil- Schließpunkte und Ventil-Öffnungspunkte sind nach dem Einbau in ein Fahrzeug nicht mehr ohne Demontage nachjustierbar oder einstellbar, und es ist nicht erkennbar, wann sich Arbeitsflüssigkeit im Ausgleichsraum befindet oder nicht. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist, daß durch die an der elektronischen Steuereinrichtung eingestellte Temperatur, bei welcher das Ventil öffnen oder schließen soll, mit Sicherheit erkennbar ist, wann der Ausgleichsraum mit Arbeitsflüssigkeit gefüllt oder leer ist. Dies ist dann von Vorteil und wichtig, wenn ein Kraftfahrzeug, welches eine solche Antriebseinrichtung enthält, an einer Tankstelle oder in einer Werkstatt überprüft wird, ob noch genügend Öl im Getriebe ist. Wenn beim Messen der Füllungshöhe im Sammelraum (Ölwanne) zuwenig Öl gemessen wird, weil noch ein Teil des Öles im Ausgleichsraum ist, dann wird durch Nachfüllen von Öl ein zu hoher Ölstand im Sammelraum erreicht, wenn bei absinkender Temperatur des Öles der Ausgleichsraum entleert wird. Die Erfindung hat den Vorteil, daß die Möglichkeit besteht, die Steuereinrichtung so auszubilden, daß an ihr die Temperatur des Sensors angezeigt oder gemessen werden kann, so daß der Monteur weiß, daß kein Öl im Ausgleichsraum ist, wenn die angezeigte oder gemessene Temperatur unterhalb der am Steuergerät eingestellten Temperatur liegt. Diese genaue Kenntnis, wann der Ausgleichsraum Arbeitsflüssigkeit, insbesondere Öl, enthält bzw. nicht enthält, ist auch bei Prüfläufen der Antriebseinrichtung wichtig, bevor ein Kraftfahrzeug, in welches die Antriebseinrichtung eingebaut ist, das Herstellerwerk verläßt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Ventil durch die elektronische Steuereinrichtung auch unabhängig von der Temperatur zum Öffnen oder Schließen ansteuerbar, um an der Antriebseinrichtung Tests durchzuführen.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist der Temperaturwert, bei welchem das Ventil öffnet oder bei welchem das Ventil schließt, an der elektronischen Steuereinrichtung einstellbar. Dies ergibt den Vorteil, daß die gleiche Steuereinrichtung und das gleiche Ventil für verschieden große Antriebseinrichtungen verwendet und der Schließpunkt und der Öffnungspunkt des Ventils an die Größe der Antriebseinrichtung bzw. deren Besonderheiten, insbesondere Ölumlaufmenge, angepaßt werden kann.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnung anhand einer bevorzugten Ausführungsform als Beispiel beschrieben. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 schematisch einen Querschnitt durch eine Antriebseinrichtung mit einem Getriebe nach der Erfindung für ein Kraftfahrzeug.

Die in Fig. 1 dargestellte Antriebseinrichtung eines Kraftfahrzeuges enthält in einem Getriebegehäuse 2 rotierende Teile 4 und 6 eines Fahrantriebs-Getriebes 8, welches ein Getriebe mit stufenlos variabler Übersetzung oder ein Automatikgetriebe mit automatisch schaltbaren Getriebestufen oder ein manuell schaltbares Getriebe sein kann. Im Falle eines Zahnrad-Getriebes sind die rotierenden Teile 4 und 6 Zahnräder. Bei einem Getriebe mit stufenlos variabler Übersetzung sind die rotierenden Teile 4 und 6 Räder mit variablem Durchmesser oder Räder mit verschiedenen Durchmessern, über welche ein endloses Band oder ein endloser Riemen läuft, welcher mit diesen Rädern in Reibschluß-Eingriff ist.

Ein Ölkreislauf 10 enthält mindestens eine Pumpe 12 zur Förderung von Öl 14 aus einer Ölwanne 16, die sich am unteren Ende des Getriebegehäuses 2 befindet. Die Pumpe 12 saugt das Öl 14 aus der Ölwanne 16 über einen Saugmund 18 und fördert dieses angesaugte Öl durch eine Schaltplatte 20 zu verschiedenen "Ölbenutzern", wovon einer das Getriebe 8 ist, über dessen rotierende Teile 4 und 6 das Öl durch Schwerkraft, d. h. drucklos, in die Ölwanne 16 zurück fließt. Ferner kann das Öl über Leitungen auch zu einem Kühler, zu Kupplungen und zu anderen Teilen gefördert werden, von welchen es dann ebenfalls in die Ölwanne 16 zurückfließen kann.

In der Schaltplatte 20, welche in der Ölwanne 16 angeordnet sein kann, befinden sich pneumatische und/oder pneumatisch-elektromagnetische Ventile zur Steuerung des Getriebes 8, insbesondere zur Einstellung von dessen Getriebeübersetzung in Abhängigkeit von Signalen einer elektronischen Steuereinrichtung 22. Die Steuereinrichtung 22 enthält das Motormanagement eines nicht gezeigten Fahrantriebs-Motors und das Getriebemanagement. Das am Saugmund 18 angesaugte Öl aus der Ölwanne 16 kann also auf mehrere Neben-Ölkreisläufe aufgeteilt sein und je nach Art des Neben-Kreislaufes als Schmiermittel und/oder als Kühlmittel dienen. Hieraus ist ersichtlich, daß anstelle einer einzigen Pumpe 12 auch mehrere Pumpen zur Förderung des Öls vorgesehen sein können.

Das Öl 14 darf in der Ölwanne 16 bzw. im Getriebegehäuse 2 nicht unter den Saugmund 18 absinken, damit die Pumpe 12 keine Luft ansaugt. Deshalb muß ein Minimalölstand 24 eingehalten werden. Andererseits darf das Öl 14 in der Ölwanne bzw. dem Getriebegehäuse 2 nicht bis zu den rotierenden Teilen 4 und 6 des Getriebes 8 ansteigen, weil sonst die rotierenden Teile in das Öl 14 eintauchen und das Öl abschleudern. Im Öl 14 laufende rotierende Teile 4 und 6 würden zu Leistungsverlusten im Getriebe 8 führen und eine Ölschaumbildung zur Folge haben. Beides würde zu einer unerwünschten Temperaturerhöhung im Öl 14 und im Getriebe 8 führen. Deshalb darf ein Maximalölstand 26 in der Ölwanne 16 bzw. dem Getriebegehäuse 2 nicht überschritten werden, welcher unterhalb der rotierenden Teile 4 und 6 liegt.

Das Volumen des Öles 14 ist von seiner Temperatur abhängig. Im kalten Zustand darf der Minimalölstand 24 nicht unterschritten und im heißen Zustand darf der Maximalölstand 26 nicht überschritten werden. Damit der Maximalölstand 26 auch dann eingehalten wird, wenn die Temperatur des Öles 14 einen dem Maximalölstand 26 entsprechenden Temperatur-Grenzwert überschreitet, ist eine Ausgleichsvorrichtung vorgesehen. Zu dieser Ausgleichsvorrichtung gehört ein Ausgleichsraum 28 zur Zwischenspeicherung von einem Teil des Öles 14 in Abhängigkeit von seiner Temperatur, um eine temperaturabhängige Ausdehnung des Öles 14 mindestens teilweise im Ausgleichsraum 28 anstatt in der Ölwanne 16 des Getriebegehäuses 2 aufzunehmen. Eine sich durch die Schaltplatte 20 erstreckende Druckleitung 29 (Kanal in der Schaltplatte 20), in welche von der Pumpe 12 Öl mit Druck förderbar ist, ist in Abhängigkeit von der Temperatur des Öls über ein elektromagnetisches Ventil 30 (oder ein vom Öl 14 hydraulisch gesteuertes Ventil) und eine sich stromabwärts an das Magnetventil 30 anschließende Zufuhrleitung 32 mit dem Ausgleichsraum 28 verbindbar. Das Ventil 30 wird von einem Steuerungsteil der elektronischen Steuereinrichtung 22 geschlossen gehalten, wenn von einem in sie integrierten Temperatursensor 34 eine Öltemperatur in der Ölwanne 16 gemessen wird, die unterhalb eines in der Steuereinrichtung 22 vorgesehenen Temperatur- Grenzwertes liegt, jedoch offen gehalten zur Förderung von Öl in den Ausgleichsraum 28, wenn die von dem Temperatursensor 34 gemessene Öltemperatur bei oder über dem Temperatur-Grenzwert liegt.

Für das Öffnen oder Schließen des Ventils 30 kann der gleiche Temperatur-Grenzwert oder verschiedene Temperatur- Grenzwerte verwendet werden.

Vorzugsweise ist der Temperatur-Grenzwert, oder sind die oberen und unteren Temperatur-Grenzwerte, an der Steuereinrichtung 22 einstellbar, vorzugsweise manuell oder durch ein Diagnosegerät.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann das Ventil 30 unabhängig von der vom Temperatursensor 34 gemessenen Temperatur durch die Steuereinrichtung 22 geöffnet und/oder geschlossen werden für Test- oder Diagnosezwecke des Getriebes 8 oder von Schaltelementen in der Schaltplatte 20 oder anderen Teilen der Antriebseinrichtung.

Der Ausgleichsraum 28 ist mit Abstand oberhalb des Maximalölstandes 26 innerhalb oder außerhalb des Getriebegehäuses 2 angeordnet, so daß in ihm enthaltenes Öl drucklos, nur durch Schwerkraft, über eine Ablaufbohrung 36 an der tiefsten Stelle des Ausgleichsraumes ablaufen kann. Die Ablaufbohrung 36 ist ständig offen und hat die Funktion einer Drossel, über welche pro Zeiteinheit weniger Öl ablaufen kann, als von der Pumpe 12 mit Druck in den Ausgleichsraum 28 zuführbar ist. Der Ausgleichsraum 28 ist ferner im oberen Bereich mit einer Entlüftungsbohrung 38 versehen. Der Ausgleichsraum 28 kann durch eine von dem Getriebegehäuse 2 gebildete Kammer oder durch eine zwischen dem Getriebegehäuse 2 und einer zusätzlichen Wand gebildeten Kammer oder durch einen Behälter aus Metall oder Kunststoff gebildet sein.

Der Ausgleichsraum 28 und seine Ablaufbohrung 36 sind vorzugsweise so angeordnet, daß das aus ihnen abfließende Öl zur Schmierung von Zahnrädern, Lagern und/oder anderen rotierenden Teilen verwendet werden kann.

Das Ventil 30 ist vorzugsweise in die Schaltplatte 20 integriert. Die Anordnung des Ventils 30 im Zufuhrzweig 32 hat den Vorteil, daß weder zusätzliche Leitungen von der Schaltplatte zum Magnetventil 30 noch elektrische Leitungen von der Steuereinrichtung 22 über einen weiten Weg zum Ventil 30 verlegt werden müssen.

Anstelle einer Pumpe 12 können auch mehrere Pumpen in verschiedenen Zweigen des beschriebenen Ölkreislaufes vorhanden sein. Jeder der Ölkreiszweige und ihre Pumpen können dazu verwendet werden, über das Ventil 30 dem Ausgleichsraum 28 Öl zuzuführen, wobei das Ventil 30 vorzugsweise in dem Zweig des Ölkreislaufes 10 angeordnet ist, welcher das Öl 14 in das Getriebe 8 fördert.

Eine Änderung der Temperatur oder der Temperaturen, bei welchen das Ventil 30 schließen oder Öffnen soll, kann auf einfache Weise durch Parametrierung in der elektronischen Steuereinrichtung 22 erreicht werden. Es ist keine Veränderung von Bauteilen und keine Demontage oder zusätzliche Montage von Bauteilen erforderlich. Die Einrichtung zum Ausgleich von temperaturbedingten Volumenänderungen des Öles 14 über den Ausgleichsraum 28 ist unempfindlich gegen unterschiedliche Herstellungstoleranzen oder sich im Laufe der Betriebszeit verändernden Maßen der Bauteile.

Anstelle von Öl kann auch ein anderes flüssiges Mittel zur Schmierung und/oder zur Kühlung verwendet werden, so daß anstelle von Öl auch allgemein von "Arbeitsflüssigkeit" gesprochen werden kann.

Claims (10)

1. Antriebseinrichtung mit einem Getriebe (8), mit einem Arbeitsflüssigkeitskreislauf, der mindestens eine Pumpe (12) zur Förderung der Arbeitsflüssigkeit aus einem Sammelraum (16) aufweist, wobei mindestens ein Teil der von der Pumpe geförderten Arbeitsflüssigkeit als Schmiermittel durch das Getriebe hindurch in den Sammelraum (16) zurückfließt, und mit einem Ausgleichsraum (28) zur Zwischenspeicherung von einem Teil der Arbeitsflüssigkeit in Abhängigkeit von seiner Temperatur, um eine temperaturabhängige Ausdehnung der Arbeitsflüssigkeit mindestens teilweise im Ausgleichsraum anstatt im Sammelraum aufzunehmen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckleitung (29), in welche von der Pumpe (12) Arbeitsflüssigkeit mit Druck förderbar ist, über ein Ventil (30) mit dem Ausgleichsraum (28) verbindbar ist, und daß zur Ansteuerung des Ventils (30) mindestens ein Temperatursensor (34) und eine elektronische Steuereinrichtung (22) vorgesehen sind, welche in Abhängigkeit von der von dem Sensor gemessenen Temperatur der Arbeitsflüssigkeit und von mindestens einem in der Steuereinrichtung vorgegebenem Temperaturgrenzwert das Ventil (30) öffnet oder schließt.

2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der elektronischen Steuereinrichtung (22) ein oberer Temperatur-Grenzwert abgelegt ist, und daß die Steuereinrichtung (22) das geschlossene Ventil (30) öffnet, wenn die vom Temperatursensor (34) gemessene Temperatur den oberen Temperatur-Grenzwert von unten nach oben überschreitet.

3. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der elektronischen Steuereinrichtung (22) ein unterer Temperatur-Grenzwert abgelegt ist, und daß die Steuereinrichtung (22) das geöffnete Ventil (30) schließt, wenn die vom Temperatursensor (34) gemessene Temperatur den unteren Grenzwert von oben nach unten unterschreitet.

4. Antriebseinrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Temperatur-Grenzwerte identisch sind.

5. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der betreffende Temperatur-Grenzwert an der Steuereinrichtung (22) in Form eines variablen Parameters enthalten ist.

6. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (30) ein Magnetventil ist.

7. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (30) durch die Steuereinrichtung (22) auch unabhängig von der vom Temperatursensor (34) gemessenen Temperatur der Arbeitsflüssigkeit betätigbar ist.

8. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichsraum (28) höher als der Sammelraum (16) angeordnet ist und an seiner tiefsten Stelle einen Ablauf (36) zum Ablaufen von Arbeitsflüssigkeit drucklos, nur durch Schwerkraft, aus dem Ausgleichsraum aufweist.

9. Antriebseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablauf (36) ein ständig offener Strömungsweg ist, dessen Strömungsquerschnitt so klein ist, daß er die Funktion einer Strömungsdrossel hat, die Arbeitsflüssigkeit langsamer ablaufen läßt als über das Ventil (30) in den Ausgleichsraum zuführbar ist.

10. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (8) ein Getriebe mit variabler Übersetzung ist und daß die elektronische Steuereinrichtung (22) ein Teil einer Getriebesteuerungseinrichtung zur Steuerung des Getriebes ist.