DE19912327A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Schmierung eines Getriebes eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Abstract

Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Schmierung eines Getriebes eines Kraftfahrzeuges beschrieben. Das Verfahren sieht vor, daß das Öl (9) von einer Pumpe (13) aus einem Ölsumpf (1) zu Bauteilen des Getriebes gefördert wird, wobei das Öl (9) bei einer Öltemperatur unterhalb eines Grenzwertes im wesentlichen nur aus einer ersten Kammer (3) des Ölsumpfes (1) entnommen wird und in den Ölsumpf (1) zurückströmendes Öl (9) im wesentlichen in diese Kammer (3) des Ölsumpfes (1) zurückgeführt wird. Als Vorrichtung ist eine Pumpe (13) zum Fördern des Öls aus dem von einer Ölwanne (6) begrenzten Ölsumpf (1) des Getriebes zu Bauteilen in dem Getriebe vorgesehen, wobei die Pumpe (13) über eine Ölleitung (12) mit dem Ölsumpf (1) verbunden ist. Der Ölsumpf (1) ist wenigstens aus einer ersten Kammer (3) und einer zweiten Kammer (4) gebildet, zwischen denen eine Verbindung (7) für das Öl vorgesehen ist. Oberhalb der zweiten Kammer (4) ist eine Ableiteinrichtung (8) für wenigstens einen Teil des aus dem Getriebe in den Ölsumpf rückströmenden Öls angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zur Schmierung eines Getriebes eines Kraftfahrzeuges nach der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. 4 näher definierten Art.

Bei aus der Praxis bekannten Getrieben mit Zwangs­ schmierung wird mit einer Pumpe aus einem zusammenhängenden Ölsumpf des Getriebes Öl entnommen und über Leitungen zu den zu schmierenden und zu kühlenden Stellen im Getriebe gefördert. Abhängig von der Belastung des Getriebes und der Drehzahlen ergibt sich eine mehr oder weniger starke Erwär­ mung des Öls und des Getriebes nach dem Fahrbeginn. Gerade bei niedrigen Umgebungstemperaturen erreichen das Getriebe und das darin befindliche Öl ihre Betriebstemperaturen erst nach längerer Zeit.

Der Betrieb eines Getriebes bei niedriger Betriebstem­ peratur weist den Nachteil auf, daß in dem Getriebe durch eine hohe Viskosität des Öls erhöhte Widerstandsmomente er­ zeugt werden, die wiederum zu erhöhtem Treibstoffverbrauch führen.

Weiter ist von Nachteil, daß aufgrund der Widerstands­ momente in dem Getriebe hohe Schaltkräfte zum Schalten er­ forderlich sind, wodurch der Schaltkomfort beeinträchtigt wird.

Darüber hinaus werden bessere Schmierungsverhältnisse der Bauteile durch das Öl erst mit zunehmender Temperatur des Öls erzielt.

Im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik wird für Motoren in der Praxis im Anfahrbetrieb ein sogenanntes Zwei-Kreis- System zur Motorkühlung eingesetzt. Dabei wird zunächst zur Kühlung des Motors nur eine bestimmte Menge eines Kühlmedi­ ums in einem Kühlsystem umgewälzt. Mit steigender Tempera­ tur des Motors und damit auch des Kühlmediums wird nach und nach mehr Kühlmedium aus einem Sammelbehälter der umgewälz­ ten Menge des Kühlmediums zugeführt bis der Motor und das Kühlmedium seine Betriebstemperatur erreicht hat. Damit wird der Treibstoffverbrauch während dem Anfahrbetrieb ge­ senkt und der Schadstoffausstoß reduziert.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stel­ len, mit welchen eine Aufwärmphase des Getriebes verkürzt werden kann, so daß die damit verbundenen Vorteile hin­ sichtlich der Widerstandsmomente in dem Getriebe, des Treibstoffverbrauchs, des Schaltkomforts sowie der Schmie­ rungsverhältnisse erzielt werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren und einer Vorrichtung gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 bzw. 4 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den Vorteil, daß in einer sogenannten Kaltlaufphase des Getriebes nur ein vorgegebener Anteil des gesamten Ölvolumens des Ölsumpfes in dem Getriebe umgewälzt wird, wodurch sich dieser in dem Getriebe zirkulierende Anteil des Ölvolumens schneller er­ wärmt.

Dadurch werden die Widerstandsmomente in dem Getriebe in vorteilhafterweise verringert, was auf die physikalische Eigenschaft des Öls zurückzuführen ist, daß die Viskosität des Öls mit steigender Temperatur abnimmt.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Schmierung eines Getriebes besteht darin, daß damit die Schaltkräfte bereits nach kürzester Zeit reduziert werden und ein guter Schaltkomfort erreicht wird.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden auch die Verlustmomente bereits kurz nach Fahrbeginn in dem Getriebe verringert, womit eine Einsparung an Treibstoff erreicht wird.

Darüber hinaus werden durch die schnellere Erwärmung des in dem Getriebe zum Schmieren und Kühlen verwendeten Öls bessere Schmierungsverhältnisse während einer Kaltlauf­ phase in dem Getriebe gewährleistet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Schmierung eines Getriebes trägt in sehr vorteilhafter Weise zu eine Verkür­ zung der Aufwärmphase des Getriebes bei, indem der Ölsumpf wenigstens eine erste und eine zweite Kammer aufweist, wo­ bei Öl während einer Aufwärm- oder Kaltlaufphase zunächst nur aus der ersten Kammer mit einem Teil des insgesamt im Ölsumpf vorhandenen Öls entnommen wird und über die Ab­ leiteinrichtung auch wieder in diese Kammer zurückgeführt wird.

Auf konstruktiv einfache Weise wird somit nur ein Teil der gesamten Ölmenge des Ölsumpfes in dem Getriebe umge­ wälzt, welcher sich rasch erwärmt. Zudem wird durch die erfindungsgemäße Aufteilung des Ölsumpfes in wenigstens zwei Kammern die Wärme abgebende Oberfläche in dem Getriebe deutlich verringert.

Dies hat zur Folge, daß die Getriebeerwärmung nach ei­ nem Kaltstart beschleunigt wird, wobei sich vorteilhafter­ weise niedrige Widerstandsmomente und Schaltkräfte sowie ein guter Fahrkomfort und ein niedriger Treibstoffverbrauch einstellen.

Dadurch, daß die zweite Kammer mit der ersten Kammer verbunden ist, kann das Öl der ersten Kammer mit dem Öl der zweiten Kammer nach und nach miteinander vermischt werden, bis die gesamte Ölmenge des Ölsumpfes ihre Betriebstempera­ tur erreicht hat.

Weitere Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung er­ geben sich aus den Unteransprüchen und aus den nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausfüh­ rungsbeispielen.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrich­ tung zur Schmierung eines Getriebes im Längs­ schnitt, mit einem Ölsumpf, der eine erste und eine zweite Kammer aufweist, wobei oberhalb der zweiten Kammer eine Ableiteinrichtung an­ geordnet ist;

Fig. 2 ein Ableitblech der Ableiteinrichtung nach Fig. 1 in einer Draufsicht, wobei das Ableit­ blech mit ausgestanzten Laschen versehen ist; und

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Vorrichtung gemäß Fig. 1 im Längsschnitt, wobei die zweite Kammer über eine Zweigleitung mit einer Pumpe verbunden ist.

In Fig. 1 ist ein Ölsumpf 1 dargestellt, welcher durch eine Trennwand 2 in eine erste Kammer 3 und eine zweite Kammer 4 unterteilt ist, die ein gemeinsames Bodenteil 5 in einer Ölwanne 6 aufweisen und nach oben offen ausgebildet sind.

Die Höhe der Trennwand 2 ist derart dimensioniert, daß ein Ölpegel in der ersten Kammer 3 und der zweiten Kammer 4 unter ihrer Oberkante liegt.

Die Trennwand 2 weist unterhalb des Ölpegels in dem Ölsumpf 1 eine Verbindung 7 auf, welche einen Durchfluß von Öl aus der ersten Kammer 3 in die zweite Kammer 4 und ent­ gegengesetzt ermöglicht. Die Verbindung ist als ein Durch­ laß 7 ausgebildet, dessen Querschnittsfläche so dimensio­ niert ist, daß ein einfacher Austausch zwischen den beiden Kammern 3 und 4 erst bei höheren Öltemperaturen oder bei geringen Ölviskositäten erfolgt.

Über der zweiten Kammer 4 ist eine Ableiteinrichtung 8 angeordnet, welche aus dem Getriebe rückströmendes Öl, das in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 9 schematisch als punktier­ ten Linie dargestellt ist, auffängt und in die erste Kammer 3 führt.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Ab­ leiteinrichtung 8 ein mit Öffnungen 11 versehenes Ableit­ blech 10 auf. Die Querschnittsfläche der Öffnungen 11 ist dabei derart ausgebildet, daß das aus dem Getriebe rück­ strömende Öl 9 erst oberhalb eines definierten Grenzwertes der Öltemperatur oder unter einem bestimmten Grenzwert der Ölviskosität durch die Öffnungen 11 hindurch tritt und in die zweite Kammer 4 gelangt. Damit ist gewährleistet, daß das rückströmende Öl zunächst nur in die erste Kammer 3 geführt wird.

Die beiden Kammern 3, 4 werden von Seitenwänden 14 der Ölwanne 6, dem Bodenteil 5 und der Trennwand 2 begrenzt und erstrecken sich über die gesamte Ölwanne 6. Das Ableitblech 10 erstreckt sich von der die zweite Kammer 4 begrenzenden Seitenwand 14 der Ölwanne 6 bis über die Trennwand 2, so daß die zweite Kammer 4 von dem Ableitblech 10 überdeckt ist. Weiter ist das Ableitblech 10 derart oberhalb der zweiten Kammer 4 geneigt angeordnet, daß ein senkrechter Abstand zwischen dem Ableitblech 10 und der zweiten Kammer 4 von seinem der Trennwand 2 abgewandten Ende bis zu seinem der Trennwand 2 zugewandten Ende stetig abnimmt. Dadurch ist gewährleistet, daß das auf das Ableitblech 10 tropfende oder gespritzte Öl, welches zu dem Ölsumpf 1 strömt, auf dem Ableitblech 10 in Richtung der ersten Kammer 3 abläuft.

Die erste Kammer 3 ist über eine Ölleitung 12 mit ei­ ner Pumpe 13 des Getriebes zum Fördern des Öls aus dem Öl­ sumpf 1 zu nicht dargestellten Bauteilen des Getriebes zum Schmieren und Kühlen dieser verbunden, wobei das Öl aus der ersten Kammer 3 gesaugt und zu den Bauteilen des Getriebes geführt wird. Anschließend strömt das Öl aufgrund der Schwerkraft zu dem Ölsumpf 1 zurück und tropft auf das Ab­ leitblech 10. Von dort wird es unterhalb des Grenzwertes der Öltemperatur im wesentlichen der ersten Kammer 3 zuge­ führt. Somit wird zunächst nur der in der ersten Kammer 3 befindliche Teil des Ölvolumens des Ölsumpfes 1 in dem Ge­ triebe umgewälzt und erwärmt.

Mit zunehmender Temperatur oder abnehmender Viskosität des umgewälzten Öles gelangt aus dem Getriebe rückströmen­ des Öl durch die Öffnungen 11 und Öl aus der ersten Kammer 3 durch den Durchlaß 7 in die zweite Kammer 4, so daß eine Durchmischung des Öls der zweiten Kammer 4 mit dem bereits erwärmten Öl erfolgt. Damit wird erreicht, daß nach kürze­ ster Zeit warmes Öl in dem Getriebe umgewälzt wird und das gesamte Ölvolumen des Ölsumpfes 1 auf Betriebstemperatur erwärmt wird.

In der Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform des Ableitbleches 10 dargestellt, wobei die Öffnungen 11 je­ weils mit einem Verschlußelement 17 bedeckt sind, das eine aus dem Ableitblech 10 ausgestanzte Lasche darstellt. Das Ableitblech 10 ist als ein Bimetallblech ausgebildet, wobei die Laschen 17 bei niedrigen Öltemperaturen in der Ebene des Ableitbleches 10 angeordnet sind, so daß die Öffnungen 11 des Ableitbleches 10 geschlossen sind. Bei steigenden Öltemperaturen werden die Laschen 17 an ihrer der ersten Kammer 3 zugewandten Seite angehoben, so daß sie einen von der Öltemperatur abhängigen spitzen Winkel zu der Ebene des Ableitbleches aufweisen, wodurch die Öffnungen 11 geöffnet sind und rückströmendes Öl aus dem Getriebe in die zweite Kammer 4 gelangt.

In einer von dem Ausführungsbeispiel des Ableitbleches 10 gemäß Fig. 2 abweichenden, nicht dargestellten Ausfüh­ rungsform der Ableiteinrichtung kann es vorgesehen sein, die Öffnungen 11 als Bohrungen auszubilden und mit einem Bimetallblech als Verschlußelement 17 zu versehen. Das Bi­ metallblech kann mit seinem einen Ende an dem Ableitblech befestigt sein und sich wie zuvor beschrieben derart über die Bohrungen erstrecken, daß es die Bohrungen bei niedri­ gen Öltemperaturen verschließt und sich mit seinem freien Ende bei steigender Öltemperatur von dem Ableitblech ab­ hebt, so daß aus dem Getriebe rückströmendes Öl durch die freigegebenen Öffnungen in die zweite Kammer gelangt.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist in der Öl­ leitung 12 ein Ventil 15 angeordnet, welches zusätzlich über eine Zweigleitung 16 mit der zweiten Kammer 4 verbun­ den ist. Das Ableitblech 10 weist hier keine Öffnungen auf, sondern ist als eine geschlossene Abdeckung der zweiten Kammer 4 ausgebildet.

Unterhalb einer vorgegebenen Öltemperatur in der er­ sten Kammer 3 gibt das Ventil 15 zunächst nur die Ölleitung 12 frei, so daß die Pumpe 13 nur aus der ersten Kammer 3 Öl ansaugt. Oberhalb des Grenzwertes der Öltemperatur wird zunehmend auch Öl über die Zweigleitung 16 aus der zweiten Kammer 4 von der Pumpe 13 angesaugt, da das Ventil 15 diese temperaturabhängig zunehmend öffnet.

Die Höhe der Trennwand 2 ist in der Ausführung nach Fig. 3 derart dimensioniert, daß der Ölpegel in der ersten Kammer 3 und der zweiten Kammer 4 höher ist, womit die Trennwand 2 völlig von Öl umgeben ist. Somit erfolgt ein Ölaustausch zwischen den beiden Kammern 3 und 4 über die Trennwand 2 hinweg.

Bei niedrigen Öltemperaturen während der Aufwärmphase oder Kaltlaufphase des Getriebes wird Öl nur aus der ersten Kammer 3 entnommen und auch nur in diese zurückgeführt. Die Erwärmung des Öls in der ersten Kammer 3 erfolgt dadurch schneller. Mit steigender Temperatur wird zunehmend Öl aus der zweiten und noch kälteren Kammer 4 entnommen, wobei das stärker erwärmte Öl der ersten Kammer 3 und das noch kühle­ re Öl der zweiten Kammer 4 in dem Ventil 15 vermischt wird. Mit dem gleichzeitig über die Trennwand 2 hinweg erfolgen­ den Ölaustausch zwischen der ersten Kammer 3 und der zwei­ ten Kammer 4 wird so das gesamte Ölvolumen des Ölsumpfes 1 auf die gleiche Temperatur gebracht.

Bezugszeichen

1

Ölsumpf

2

Trennwand

3

erste Kammer

4

zweite Kammer

5

Bodenteil der Ölwanne

6

Ölwanne

7

Verbindung der Kammern, Durchlaß der Trennwand

8

Ableiteinrichtung

9

rückströmendes Öl

10

Ableitblech

11

Öffnungen

12

Ölleitung

13

Pumpe

14

Seitenwände

15

Ventil

16

Zweigleitung

17

Verschlußelement, Lasche

Claims (18)

1. Verfahren zur Schmierung eines Getriebes eines Kraftfahrzeuges, wobei Öl von einer Pumpe aus einem Ölsumpf zu Bauteilen des Getriebes gefördert wird, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Öl bei einer Öltempera­ tur unterhalb eines Grenzwertes im wesentlichen nur aus einer ersten Kammer (3) des Ölsumpfes (1) entnommen wird, wobei in den Ölsumpf (1) zurückströmendes Öl (9) im wesent­ lichen in diese Kammer (3) des Ölsumpfes (1) zurückgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei einem Ansteigen der Öltemperatur oberhalb des Grenzwertes zunehmend Öl aus dem gesamten Öl­ sumpf (1) entnommen wird, und das rückströmende Öl (9) zu­ nehmend in den gesamten Ölsumpf (1) zurückgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mit zunehmender Öltemperatur das Öl der ersten Kammer (3) mit dem übrigen Öl des Öl­ sumpfs (1) vermischt wird.

4. Vorrichtung zur Schmierung eines Getriebes eines Kraftfahrzeuges, insbesondere zur Durchführung des Verfah­ rens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einer Pumpe zum Fördern des Öls aus einem von einer Ölwanne begrenzten Öl­ sumpf des Getriebes zu Bauteilen in dem Getriebe, wobei die Pumpe über eine Ölleitung mit dem Ölsumpf verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölsumpf (1) wenigstens aus einer ersten Kammer (3) und einer zwei­ ten Kammer (4) gebildet ist, zwischen denen eine Verbindung (7) für das Öl vorgesehen ist, daß oberhalb der zweiten Kammer (4) eine Ableiteinrichtung (8) für wenigstens einen Teil des aus dem Getriebe in den Ölsumpf (1) rückströmenden Öls (9) angeordnet ist und daß die Pumpe (13) mit der er­ sten Kammer (3) über die Ölleitung (12) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kammern (3, 4) von Sei­ tenwänden (14) und einem Bodenteil (5) der Ölwanne (6) und wenigstens einer Trennwand (2) begrenzt und in Einbaulage nach oben offen ausgebildet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ableiteinrichtung (8) ein oberhalb der zweiten Kammer (4) angeordnetes Ableit­ blech (10) aufweist, welches sich von Seitenwänden (14) der Ölwanne (6), die die zweite Kammer (4) begrenzen, bis über die Trennwand (2) derart erstreckt, daß die zweite Kammer (4) von dem Ableitblech (10) überdeckt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Ableitblech (10) derart geneigt oberhalb der zweiten Kammer (4) angeordnet ist, daß es ein Gefälle in Richtung der Trennwand (2) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in dem Ableitblech (10) we­ nigstens eine Öffnung (11) zum Einleiten von aus dem Ge­ triebe rückströmenden Öl (9) in die zweite Kammer (4) vor­ gesehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Querschnittsfläche der wenigstens einen Öffnung (11) derart ausgebildet ist, daß aus dem Getriebe rückströmendes Öl im wesentlichen nur un­ terhalb eines Grenzwertes der Ölviskosität durch die Öff­ nung (11) in die zweite Kammer (4) des Ölsumpfes (1) fließt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Öff­ nung (11) des Ableitbleches (10) mit einem Verschlußelement (14) schließbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Verschlußelement (14) als ein Bimetallblech ausgebildet ist, welches sich über die Öffnung (11) erstreckt und an einem Ende mit dem Ab­ leitblech (10) derart verbunden ist, daß es die Öffnung (11) bei niedrigen Öltemperaturen verschließt und sich mit steigender Öltemperatur mit seinem freien Ende von dem Ab­ leitblech (10) abhebt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Ableitblech (10) aus Bimetallblech und das Verschlußelement als eine ausgestanz­ te Lasche (17) derart ausgebildet ist, daß bei niedrigen Öltemperaturen die Lasche (17) in der Ebene des Ableitble­ ches (10) angeordnet und die Öffnung (11) des Ableitbleches (10) geschlossen ist, und bei steigenden Öltemperaturen die Lasche (17) in einem von der Öltemperatur abhängigen spit­ zen Winkel zu der Ebene des Ableitbleches (10) angeordnet ist und die Öffnung (11) des Ableitbleches (10) geöffnet ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß ein Ölpegel in der ersten Kammer (3) und der zweiten Kammer (4) niedriger als die Höhe der Trennwand (2) ist, wobei in der Trennwand (2) ein Durchlaß (7) als Verbindung zwischen den beiden Kammern (3, 4) zum Austauschen von Öl vorgesehen ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Querschnittsfläche des Durchlasses (7) derart dimensioniert ist, daß Öl erst bei einer Ölviskosität unterhalb eines Grenzwertes durch den Durchlaß (7) führbar ist, und daß mit abnehmender Ölvisko­ sität die Austauschmenge an Öl zwischen den Kammern (3, 4) zunimmt.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß ein Ölpegel in der ersten Kammer (3) und der zweiten Kammer (4) höher als die Höhe der Trennwand (2) ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, daß die Ölleitung (12) zwischen der ersten Kammer (3) und der Pumpe (13) ein Ventil (15) aufweist, wobei zwischen dem Ventil (15) und der zweiten Kammer (4) eine Zweigleitung (16) vorgesehen ist.

17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ chen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Thermostatventil vorgesehen ist, welches die Ölmengen aus den Kammern (3) und (4) selbständig temperaturabhängig re­ gelt.

18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ chen, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (15) aktiv temperaturabhängig ansteuerbar ist.