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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schmierung eines Getriebes eines Kraftfahrzeuges nach der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
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Getriebe, mit Zwangsschmierung, bei denen über eine Pumpe aus einem Ölsumpf des Getriebes Öl entnommen wird und mit Hilfe von Leitungen zu den zu schmierenden und zu kühlenden Stellen im Getriebe gefördert wird, sind aus der Praxis hinreichend bekannt. Die von der Pumpe angesaugte Ölmenge richtet sich dabei nach der Drehzahl des Getriebes bzw. nach der Drehzahl der Pumpe, da die Pumpe direkt an einem drehenden Teil des Getriebes angeflanscht ist und sich die Antriebsdrehzahl der Pumpe daher nach der Eingangsdrehzahl oder bspw. auch nach der Vorgelegewellendrehzahl des Getriebes richtet. Bei der hierbei verwendeten Pumpe handelt es sich üblicherweise um eine Verdrängerpumpe.
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Die Drehzahl des Getriebes ist aber nur ein geringes Indiz für die Belastung des Getriebes und die entstehende Verlustwärme, die durch das Öl abgeführt werden muß. Die zugeführte Schmierölmenge ist dabei üblicherweise für extreme Bedingungen ausgelegt, so daß unabhängig von der tatsächlich notwendigen Menge immer eine hohe Schmieröl- und Kühlölmenge gefördert wird.
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Jedoch ergibt sich abhängig von der Belastung des Getriebes und der Drehzahl eine mehr oder weniger starke Erwärmung des Öls und des Getriebes, insbesondere nach dem Fahrbeginn, aber auch während des Normalbetriebes.
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So wird in Fahrzuständen ohne oder mit geringer Belastung des Getriebes immer eine drehzahlabhängige Ölmenge gefördert werden. Dies hat in bestimmten Betriebszuständen unter Umständen eine unnötig hohe Pumpenleistung zur Folge, was zu einem erhöhten Treibstoffverbrauch führt.
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Des weiteren wird eine unnötig große Menge Öl zu schmierbedürftigen Bauteilen des Getriebes, wie z. B. Lagerstellen, Verzahnungen usw. gefördert, wodurch eine noch höhere Verlustleistung erzeugt und damit der Treibstoffverbrauch noch weiter erhöht wird.
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Aus der Praxis ist eine den Fahrzustand berücksichtigende Ölversorgung des Getriebes bekannt, bei der Öl aus dem von einer Ölwanne begrenzten Ölsumpf des Getriebes gefördert wird, wobei der Ölsumpf aber wenigstens aus einer ersten Kammer und einer zweiten Kammer gebildet ist, zwischen denen eine Ölverbindung vorgesehen ist. Oberhalb der zweiten Kammer ist eine Ableiteinrichtung für wenigstens einen Teil des aus dem Getriebe in den Ölsumpf rückströmenden Öls angeordnet. In der Aufwärmehase bzw. in einer Kaltlaufphase wird dabei nur Öl aus der ersten Kammer entnommen und auch nur dieser wieder zugeführt. Dadurch zirkuliert nur eine relativ geringe Ölmenge, so daß sich der Ölsumpf schneller erwärmen kann, wodurch in der Aufwärmehase bessere Betriebsbedingungen erreicht werden können.
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Die Ölfördermenge ist jedoch immer die maximal mögliche, da auch bei dieser Vorrichtung immer eine rein drehzahlabhängige Ölmenge gefördert wird. Somit ergeben sich auch mit einer solchen Vorrichtung beim Betrieb mit geringer Last Verlustleistungen, die zu einem erhöhten Treibstoffverbrauch führen.
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Aus der
DE 197 39 750 A1 ist eine Vorrichtung zur Schmierung eines Getriebes eines Kraftfahrzeuges mit einer Pumpe zum Fördern des Öls aus einem von einer Ölwanne begrenzten Ölsumpf des Getriebes zu Bauteilen in dem Getriebe bekannt geworden, wobei die Pumpe eine Ölfördermenge in dem Getriebe ausgehend von einer Mindestschmierölmenge in Abhängigkeit einer Eingangslast geregelt fördert.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit welcher bei geringem konstruktiven Aufwand stets eine ausreichende Schmierung des Getriebes gewährleistet ist, und mit der beim Betrieb des Getriebes minimale Verlustleistungen und dadurch ein geringerer Treibstoffverbrauch erzielt wird.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet den Vorteil, daß die Ölmenge im Getriebe entsprechend der Eingangsleistung geregelt werden kann. Somit wird in Betriebszuständen mit geringer Eingangsleistung einerseits die durch das Getriebe geförderte Ölmenge und andererseits die Antriebsleistung der Pumpe verringert. Dadurch kann in Betriebszuständen unter geringer Last der Wirkungsgrad der Pumpe erhöht werden, und die Verlustleistung der Pumpe wird verringert. Auch werden nicht mehr unnötig hohe Ölmengen zu den betreffenden Bauteilen des Getriebes, wie z. B. Lagerstellen, Verzahnungen usw. gefördert, so daß Verlustleistungen und damit Ölerwärmung und Treibstoffverbrauch verringert werden können.
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Dabei wird eine Mindestschmierölmenge nicht unterschritten, sondern es wird immer sichergestellt, daß unterhalb eines bestimmten Grenzwertes der Last immer eine bestimmte, notwendige Mindestschmierölmenge im Getriebe vorhanden ist.
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Die gesamte zur Verfügung stehende Ölmenge ist dabei nicht geringer als bei einer herkömmlichen Getriebeölversorgung mit einer von der Drehzahl des Getriebes bzw. der Pumpe abhängigen Fördermenge.
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Die Eingangsleistung des Getriebes wird über die Eingangsdrehzahl und das Eingangsmoment, beispielsweise mittels einer Gaspedalstellung, die ein Maß für das Drehmoment ist, bestimmt. Die Ermittlung des Drehmomentes kann jedoch auch über andere Größen, wie z. B. einen Unterdruck im Ansaugsystem oder weitere Stellgrößen, wie es dem Fachmann geläufig ist, vorgenommen werden.
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Weitere Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus den nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen.
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Es zeigt:
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1 einen qualitativen Verlauf der geänderten Ölfördermenge über der Last bei verschiedenen Drehzahlen und
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2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Schmierung eines Getriebes eines Kraftfahrzeuges.
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Die 1 und 2 erläutern ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Schmierung eines Getriebes 1 eines Kraftfahrzeuges, wobei Öl von einer Pumpe 2 aus einem Ölsumpf 3 zu Bauteilen 4 des Getriebes derart gefördert wird, daß das Getriebe 1 bei geringer Last L mit einer Mindestschmierölmenge V_min versorgt wird und die Ölfördermenge V der Pumpe 2 abhängig von der Eingangslast L des Getriebes 1 erhöht wird.
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Die verschiedenen Kurven in der 1 stellen dabei qualitative Verläufe der geänderten Ölfördermenge V über der Last L bei verschiedenen Drehzahlen dar.
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Wie den Verläufen der Ölfördermenge V gemäß den in 1 gezeigten Linien A, B und C zu entnehmen ist, wird die Ölfördermenge V der Pumpe ab einem Grenzwert GW_L der Eingangslast linear erhöht.
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Hierbei handelt es sich also um eine gestufte Erhöhung der Ölfördermenge V in dem Getriebe in Abhängigkeit von der Antriebs- bzw. Eingangslast L. Das bedeutet, daß unterhalb einer bestimmten Eingangslast GW_L eine bestimmte konstante Ölmenge in dem Getriebe gefördert wird. Wird nun der Grenzwert GW_L der Eingangslast überschritten, wird die Ölfördermenge V erhöht. Dadurch ist es möglich, daß bei geringen Eingangslasten L keine unnötig hohen Ölmengen zu den Bauteilen des Getriebes gefördert werden müssen.
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Die strichpunktierte Kurve A der 1 zeigt einen beispielhaften qualitativen Verlauf der prozentualen Ölfördermenge V über der prozentualen Eingangslast L bei einer Getriebeeingangsdrehzahl kleiner als 1000 Umdrehungen pro Minute.
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Hierbei wird mit einer Linie D eine 100-Marke für die Ölfördermenge V angegeben, welche der maximalen Ölfördermenge bei einer herkömmlichen drehzahlabhängigen Förderung entspricht. Mit der Linie D ist somit die Serienlösung des Standes der Technik dargestellt, bei der unabhängig von der Eingangslast L immer die maximal mögliche Ölmenge gefördert wird, die wie schon ausgeführt wurde, von der Drehzahl der Pumpe abhängig ist.
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Die gestrichelte Linie B stellt einen beispielhaften qualitativen Kurvenverlauf bei einer Getriebeeingangsdrehzahl von 1000 Umdrehungen pro Minute und die durchgezogene Kurve C bei 2000 Umdrehungen pro Minute dar.
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Selbstverständlich kann die Ölfördermenge V durch das Getriebe 1 beispielsweise kontinuierlich, aber mit sich änderndem Gradienten bei steigender Eingangslast L erhöht werden.
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Die 2 zeigt ein stark vereinfachtes Schema der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Schmierung des Getriebes 1, bei der mit der Pumpe 2 Öl aus dem von einer Ölwanne begrenzten Ölsumpf 3 des Getriebes 1 zu symbolisch angedeuteten Bauteilen 4 in dem Getriebe gefördert wird, wobei die Ölfördermenge V der Pumpe 2 entsprechend der Eingangslast L geregelt wird.
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Gemäß der in 2 strichpunktiert angedeuteten Erfindung ist die Vorrichtung derart ausgebildet, daß durch ein Ventil 8 bei einer Eingangslast L unterhalb des vorgegebenen Grenzwertes der Eingangslast GW_L ein Teil des geförderten Öls vor Erreichen der Getriebebauteile 4 über einen Bypass 9 direkt in den Ölsumpf 3 zurückgeleitet wird. Wird dann die vollständige Ölmenge benötigt, kann dieses Ventil 8 geschlossen werden, so daß die gesamte Ölmenge im Getriebe 1 umgewälzt werden kann.
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Hierbei kann das Ventil 8 beispielsweise direkt über eine Software abhängig von Werten der Eingangslast L angesteuert werden. Die durch das Getriebe 1 geförderte Ölmenge wird auf diese Weise verringert und das Druckniveau gesenkt, wodurch die Antriebsleistung der Pumpe 2 reduziert und die Verlustleistung minimiert wird.
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Das Ventil 8 kann dabei vor oder nach der Pumpe 2 vorgesehen sein, je nach Bauart der Pumpe 2. Vorteilhafterweise befindet sich das Ventil 8, wie in 2 dargestellt, jedoch nach der Pumpe 2, da so ein üblicherweise verwendetes Pumpenkonzept weiter verwendet werden kann und somit der konstruktive Aufwand äußerst gering ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Pumpe 2 auch als eine Pumpe mit variablem Volumenstrom ausgebildet sein, so daß sie bezüglich ihrer Fördermenge vorzugsweise elektronisch angesteuert wird. D. h. die Pumpe wird in Abhängigkeit der Eingangslast L angesteuert und verändert dem entsprechend ihr Ölfördervolumen V.
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Dabei kann die Pumpe 2 gemäß der dargestellten bevorzugten Ausführungsform derart vorgesehen sein, daß sie elektrisch angetrieben wird. Der elektrische Antrieb 6 wird hierbei bevorzugterweise über eine Elektronik 5 gesteuert. Dies bedeutet, daß in einer dem Fachmann geläufigen Art und Weise die Eingangslast L über das Eingangsmoment und beispielsweise die Gaspedalstellung ermittelt wird, wobei eine Software abhängig von der Eingangslast L die elektrisch angetriebene Ölpumpe 2 entsprechend der ermittelten Eingangslast L ansteuert. Dadurch, daß die Pumpe 2 elektrisch angetrieben wird, kann sie auch beliebig geregelt werden.
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Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es daher nicht nur möglich, eine Regelung entsprechend der in 1 dargestellten gestuften bzw. rampenartig linearen Regelung der Ölfördermenge durchzuführen, sondern es wäre durchaus auch eine kontinuierliche Regelung mit unterschiedlichen Gradienten des Verlaufs der Ölfördermenge V möglich, so daß die geförderte Ölmenge noch genauer an die momentane Eingangslast L des Getriebes angepaßt werden kann.
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Es kann aber auch wie in der 2 gestrichelt angedeutet vorgesehen sein, daß die Pumpe 2, wie aus dem Stand der Technik bekannt, von drehenden Teilen 7 des Getriebes mit angetrieben wird und eine drehzahlabhängige Ölmenge fördert, wobei eine drehzahlabhängige Kennlinie von einer eingangsmomentabhängigen Kennlinie überlagert wird. Dabei kann die Eingangslast L beispielsweise wiederum über eine Software über die Eingangsdrehzahl und die Gaspedalstellung berechnet werden. Die Ölfördermenge V wird dann entsprechend wieder vorzugsweise über eine Elektronik eingestellt.
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Bei einer solchen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die selbe Pumpenkonstruktion verwendet werden, wie sie bisher in Getrieben des Standes der Technik eingesetzt wird.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung können die Signale zur Ansteuerung des elektrischen Antriebes 6 für die Pumpe 2 und/oder auch für das Ventil 8 sowie weiterer Stellorgane auch aus weiteren geeigneten Stellgrößen oder aus anderen elektronischen Einrichtungen im Fahrzeug entnommen werden. Hierbei wäre beispielhaft das Motorkennfeld zu nennen.
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Auf diese Weise können schon vorhandene Einrichtungen für die erfindungsgemäße Vorrichtung mitverwendet werden, so daß keine eigenen Vorrichtungen vorgesehen werden müssen und der konstruktive Aufwand sowie Bauraumbedarf für die erfindungsgemäße Vorrichtung möglichst gering gehalten werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Getriebe
- 2
- Pumpe
- 3
- Ölsumpf
- 4
- Bauteile des Getriebes
- 5
- Elektronik
- 6
- elektrischer Antrieb
- 7
- drehende Teile des Getriebes
- 8
- Ventil
- 9
- Bypass
- 10
- Ölleitung
- A
- Verlauf einer lastabhängigen Ölfördermenge
- B
- Verlauf einer lastabhängigen Ölfördermenge
- C
- Verlauf einer lastabhängigen Ölfördermenge
- D
- Verlauf einer drehzahlabhängigen Ölfördermenge
- GW_L
- Grenzwert der Eingangslast
- L
- Last
- V
- Ölfördermenge
- V_min
- Mindestschmierölmenge
