FR2862365A1

FR2862365A1 - Pressure oil supplying system for transmission sub-system, has oil pump arranged inside oil basin arranged at lower part of main crankcase, and connected by drive shaft, to electric motor arranged in upper part of crankcase

Info

Publication number: FR2862365A1
Application number: FR0313544A
Authority: FR
Inventors: Rene Hulin
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2003-11-19
Filing date: 2003-11-19
Publication date: 2005-05-20
Anticipated expiration: 2023-11-19
Also published as: FR2862365B1

Abstract

The system has an electric motor (11) arranged in an upper part of a main crankcase (10) of a transmission sub-system, for driving an oil pump (12). The pump is arranged inside an oil basin (8) arranged at a lower part of the crankcase. The pump is connected to the electric motor by a drive shaft (13) passing through the crankcase. A controller (17) connected to the motor electronically controls the motor. Independent claims are also included for the following: (a) a method for supplying oil under pressure, to a transmission sub-system (b) an automatic transmission for a combustion engine, having the pressure oil supplying device.

Description

L'invention concerne un dispositif d'alimentation en huile sous pressionThe invention relates to a device for supplying pressurized oil

d'un sous-système de transmission, une boîte de vitesses automatique par exemple pour un moteur à combustion comprenant un tel dispositif of a transmission subsystem, an automatic gearbox for example for a combustion engine comprising such a device

d'alimentation en huile.oil supply.

L'alimentation en huile sous pression d'un sous-système de transmission tel qu'une boîte de vitesses automatique d'un véhicule automobile est en général assurée par une pompe à denture intérieure par étanchéité directe en sommet de dents. Selon cette conception, la pompe est entraînée par le convertisseur de la boîte de vitesses automatique ou directement à la vitesse du moteur. Les pompes utilisées pour cette alimentation sont des pompes volumétriques. Leur débit est alors proportionnel à la vitesse du moteur. The supply of pressurized oil to a transmission subsystem such as an automatic gearbox of a motor vehicle is generally provided by an internal gear pump by direct sealing at the top of the teeth. According to this design, the pump is driven by the converter of the automatic gearbox or directly at the speed of the engine. The pumps used for this supply are volumetric pumps. Their flow is then proportional to the speed of the engine.

Les besoins en huile pour un sous-système de transmission sont la lubrification, le maintien en pression des actionneurs faible débit en action et un débit important pour le remplissage des actionneurs au moment du passage d'une vitesse à une autre. Les dimensions de la pompe étant conditionnées par le débit nécessaire pour le remplissage des actionneurs, il y a un excès de débit dans la majorité des situations de la vie du sous-système de transmission et donc une consommation inutile de carburant. The oil requirements for a transmission subsystem are the lubrication, the pressure holding of the low flow actuators in action and a high flow rate for the filling of the actuators at the time of passing from one speed to another. The dimensions of the pump being conditioned by the flow required for the filling of the actuators, there is excess flow in most situations of the life of the transmission subsystem and therefore an unnecessary consumption of fuel.

En effet, habituellement, la pompe à huile est placée dans l'axe du moteur thermique auquel est relié le sous-système de transmission et transmission, qui assure aussi son l'intermédiaire d'un toc. Indeed, usually, the oil pump is placed in the axis of the heat engine which is connected to the transmission and transmission subsystem, which also ensures its via a knock.

Cette conception selon laquelle l'alimentation en huile sous pression est intégrée à la boîte de vitesses est peu onéreuse. Par contre, le débit de la pompe n'est fonction que de la vitesse de rotation du moteur thermique et doit couvrir tous les besoins du sous- système de transmission. La pompe se trouve donc est portée par centrage du convertisseur du sous-système de entraînement par le dimensionnée pour les passages de vitesse à très faible vitesse de rotation du moteur thermique. Les passages ayant des durées très courtes il s'en suit qu'en pratique la pompe à huile génère une très importante quantité d'huile sous pression qui est ensuite dirigée vers la lubrification à très basse pression ou directement vers le bac à huile. La conséquence énergétique en est donc un accroissement non négligeable de la consommation du véhicule. This design according to which the supply of pressurized oil is integrated into the gearbox is inexpensive. On the other hand, the flow rate of the pump depends only on the speed of rotation of the heat engine and must cover all the needs of the transmission subsystem. The pump is thus carried by centering the converter of the drive subsystem by the dimensioned for the speed passages at very low speed of rotation of the engine. The passages having very short durations it follows that in practice the oil pump generates a very large amount of oil under pressure which is then directed to the lubrication at very low pressure or directly to the oil tank. The energy consequence is therefore a significant increase in the consumption of the vehicle.

Pour remédier à cet inconvénient, il a été proposé d'entraîner la pompe à huile du sous-système de transmission par un moteur électrique sous la forme d'un groupe électro-pompe. L'avantage de cette solution par rapport à la solution précédente est celui que la pompe à huile est pilotable par action sur la vitesse du moteur électrique et que l'on peut ainsi suivre de façon optimale les besoins du sous-système de transmission. Ainsi, notamment au moment du passage des vitesses, la vitesse de la pompe peut être augmentée au préalable à l'engagement des séquences de passage des vitesses. Cependant, cette conception s'est avérée être encombrante, onéreuse et éventuellement bruyante. To remedy this drawback, it has been proposed to drive the oil pump of the transmission subsystem by an electric motor in the form of an electric pump unit. The advantage of this solution compared to the previous solution is that the oil pump is controllable by action on the speed of the electric motor and that one can thus optimally follow the needs of the transmission subsystem. Thus, particularly at the time of shifting, the speed of the pump can be increased prior to the engagement of shifting sequences. However, this design has proved to be bulky, expensive and possibly noisy.

Le but de l'invention est de proposer une alimentation en huile sous pression pour un sous-système de transmission qui remédie aux inconvénients décrits ci avant et qui évite de préférence de devoir modifier de manière significative la conception des sous-systèmes de transmission. The object of the invention is to provide a pressurized oil supply for a transmission subsystem which overcomes the drawbacks described above and which preferably avoids having to significantly modify the design of the transmission subsystems.

Le but de l'invention est atteint avec un dispositif d'alimentation en huile sous pression d'un sous-système de transmission, le sous-système comprenant un carter principal contenant un mécanisme de transmission relié à un convertisseur et un bac à huile, le dispositif d'alimentation en huile comprenant une pompe à huile et un moyen d'entraînement de la pompe. The object of the invention is achieved with a device for supplying pressurized oil to a transmission subsystem, the subsystem comprising a main casing containing a transmission mechanism connected to a converter and an oil tank, the oil supply device comprising an oil pump and a drive means of the pump.

Selon l'invention, le moyen d'entraînement est un moteur électrique disposé en position haute sur le carter, la pompe est disposée à l'intérieur du bac à huile et la pompe est reliée au moteur électrique par un axe de commande traversant le carter. According to the invention, the drive means is an electric motor arranged in a high position on the housing, the pump is disposed inside the oil tank and the pump is connected to the electric motor by a control shaft passing through the housing. .

Cette disposition selon l'invention a l'avantage d'intégrer la pompe et son entraînement à la boîte de vitesses et de donner à la pompe à huile son propre entraînement, ce qui permet plus particulièrement de rendre le régime de la pompe indépendant du régime du moteur à combustion. De plus, cette solution évite que le moteur électrique soit rempli d'huile si, par exemple, le joint tournant d'étanchéité sur l'axe du moteur électrique est défaillant. This arrangement according to the invention has the advantage of integrating the pump and its drive to the gearbox and to give the oil pump its own drive, which allows more particularly to make the speed of the pump independent of the speed of the combustion engine. In addition, this solution prevents the electric motor from being filled with oil if, for example, the rotating seal on the axis of the electric motor fails.

Selon un mode de réalisation de l'invention, la pompe à huile est une double pompe, une partie en étant dédiée à la pression et l'autre partie étant dédiée à la lubrification sans pression. According to one embodiment of the invention, the oil pump is a double pump, one part being dedicated to the pressure and the other part being dedicated to the lubrication without pressure.

Avantageusement, le moteur électrique qui entraîne la pompe à huile est relié à un calculateur par lequel il est piloté électroniquement. Advantageously, the electric motor that drives the oil pump is connected to a computer by which it is electronically controlled.

Avantageusement, le dispositif de l'invention comprend des détecteurs du régime du moteur à combustion auquel le sous-système de transmission est relié. Ces détecteurs peuvent être de nature à fournir des signaux représentatifs d'une seule grandeur physique pour réguler la vitesse du moteur électrique, et donc le débit de la pompe à huile, selon un seul critère, par exemple le régime du moteur à combustion. Ces détecteurs peuvent également être de nature à fournir des signaux représentatifs de plusieurs grandeurs physiques à partir desquelles un calculateur détermine le moment à partir duquel le débit de la pompe et donc la vitesse du moteur électrique doit augmentée au préalable à l'engagement des séquences de passage des vitesses, ainsi que d'autres données physiques à partir desquelles le calculateur détermine le moment à partir duquel le régime de la pompe peut être diminué. Advantageously, the device of the invention comprises detectors of the speed of the combustion engine to which the transmission subsystem is connected. These detectors may be capable of providing signals representative of a single physical quantity for regulating the speed of the electric motor, and therefore the flow rate of the oil pump, according to a single criterion, for example the speed of the combustion engine. These detectors may also be of a nature to provide signals representative of several physical quantities from which a calculator determines the moment at which the pump flow and therefore the speed of the electric motor must be increased before the commitment of the shifting, as well as other physical data from which the calculator determines the moment at which the speed of the pump can be decreased.

Un traitement différentié du changement de régime de la pompe à huile peut être nécessaire, par exemple, pour faire la différence entre un changement de vitesse au cours d'une conduite économique du véhicule par opposition à la commande du régime de la pompe en cas d'une conduite sportive du véhicule avec de fortes accélérations ou un retardement du passage au rapport supérieur de vitesses (kick-clown). Differentiated treatment of oil pump shift may be necessary, for example, to differentiate between shifting during economical driving of the vehicle as opposed to controlling the speed of the pump in the event of a change in engine speed. a sporty driving of the vehicle with strong accelerations or a delay of the passage to the higher speed ratio (kick-clown).

Le but de l'invention est également atteint avec un procédé d'alimentation en huile sous pression d'un sous-système de transmission, le sous-système comprenant un carter principal contenant un mécanisme de transmission relié à un convertisseur et un bac à huile, le dispositif d'alimentation en huile comprenant une pompe à huile et un moyen d'entraînement de la pompe, le procédé consistant à utiliser comme moyen d'entraînement de la pompe à huile un moteur électrique et à piloter le moteur électrique électroniquement par un calculateur, selon les passages d'une vitesse à une autre, de manière à ce que le débit d'huile est en général à un niveau réduit et qu'il soit augmenté uniquement lors d'un passage de vitesses. The object of the invention is also achieved with a pressurized oil supply method of a transmission subsystem, the subsystem comprising a main housing containing a transmission mechanism connected to a converter and an oil tank , the oil supply device comprising an oil pump and a drive means of the pump, the method of using as a drive means the oil pump an electric motor and driving the electric motor electronically by a calculator, according to the passages from one speed to another, so that the oil flow is generally at a reduced level and it is increased only during a shift.

Avantageusement, le moteur électrique est piloté de manière à ce que la vitesse du moteur électrique, et ainsi le régime de la pompe, est augmentée au préalable à l'engagement des séquences de passage de vitesses. Advantageously, the electric motor is controlled so that the speed of the electric motor, and thus the speed of the pump, is increased prior to the engagement of the shifting sequences.

Avantageusement, le moteur électrique est piloté en tenant compte de la rapidité des changements de régime du moteur à combustion et éventuellement de la force des accélérations produites à l'aide du moteur à combustion, pour optimiser l'entraînement de la pompe à huile. L'optimisation a alors pour but d'éviter des changements trop rapprochés du régime de la pompe à huile. Advantageously, the electric motor is controlled by taking into account the speed of the changes in engine speed and possibly the force of the accelerations produced with the aid of the combustion engine, to optimize the drive of the oil pump. Optimization is then intended to avoid changes too close to the speed of the oil pump.

Le but de l'invention est enfin atteint avec une boîte de vitesses automatique pour un moteur à combustion qui comprend un dispositif d'alimentation en huile sous pression tel que décrit plus haut. The object of the invention is finally achieved with an automatic gearbox for a combustion engine which comprises a device for supplying oil under pressure as described above.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description ci-après d'un mode de réalisation de l'invention. Cette description est faite en référence aux dessins dans lesquels: - la figure 1 montre schématiquement en une coupe axiale une boîte de vitesses automatique selon un mode de réalisation de l'invention; - la figure 2 montre schématiquement en une coupe axiale une boîte de vitesses équipée selon l'invention 10 avec une double pompe à huile; et - la figure 3 montre le dispositif de l'invention selon une vue perpendiculaire à celle des figures 1 et 2. Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the following description of an embodiment of the invention. This description is made with reference to the drawings in which: - Figure 1 shows schematically in an axial section an automatic transmission according to one embodiment of the invention; - Figure 2 shows schematically in an axial section a gearbox equipped according to the invention 10 with a double oil pump; and - Figure 3 shows the device of the invention in a view perpendicular to that of Figures 1 and 2.

Tel que cela est représenté sur les figures 1 et 2, une boîte de vitesses automatique comprend, dans un carter 10, un convertisseur 4 monté sur un axe 2 d'un moteur à combustion, l'axe 2 étant relié au vilebrequin du moteur à combustion. La boîte de vitesses automatique comprend par ailleurs un mécanisme 16 constituant les différents rapports de la boîte de vitesses automatique ainsi qu'une boîte à huile 8 dans laquelle est située une crépine d'aspiration 15 d'une pompe à huile 12. Le bac à huile 8 et la pompe 12 se trouvent dans la partie inférieure du carter 10. Dans la partie supérieure du carter est positionné un moteur électrique 11 relié à la pompe à huile 12 par un axe de commande 13. As shown in FIGS. 1 and 2, an automatic gearbox comprises, in a housing 10, a converter 4 mounted on an axis 2 of a combustion engine, the axis 2 being connected to the crankshaft of the engine. combustion. The automatic transmission also comprises a mechanism 16 constituting the different gear ratios of the automatic transmission and an oil box 8 in which is located a suction strainer 15 of an oil pump 12. 8 and the pump 12 are in the lower part of the housing 10. In the upper part of the housing is positioned an electric motor 11 connected to the oil pump 12 by a control shaft 13.

Le dispositif de l'invention comprend par ailleurs un calculateur 17 relié au moteur électrique 11 de la pompe 12. Le calculateur 17 est par ailleurs relié à au moins un capteur 18 fournissant au calculateur un signal électrique correspondant au régime du moteur à combustion auquel la boîte de vitesses automatique est associée. The device of the invention furthermore comprises a computer 17 connected to the electric motor 11 of the pump 12. The computer 17 is moreover connected to at least one sensor 18 supplying the computer with an electrical signal corresponding to the speed of the combustion engine to which the automatic gearbox is associated.

Selon le mode de réalisation représenté sur la figure 1, la pompe 12 est une pompe unique. Le régime de cette pompe est réglé de manière telle que les débits d'huile sont en général à un niveau bas, ou un niveau réduit, et que le débit d'huile soit augmenté uniquement lors d'un passage de vitesses. According to the embodiment shown in Figure 1, the pump 12 is a single pump. The speed of this pump is set so that the oil flow rates are generally low or low, and the oil flow is increased only when shifting.

Le changement de vitesses est effectué avec le dispositif de l'invention de la manière suivante. Un capteur 18 engendre continuellement des signaux électriques représentant le régime du moteur à combustion. Lorsqu'un premier seuil du régime du moteur à combustion est dépassé, l'engagement des séquences de passage des vitesses est préparé en augmentant la vitesse du moteur électrique 11 et par cela le débit de la pompe 12. Grâce à ce régime élevé de la pompe à huile, l'huile qui se trouve dans le carter 10, est mis sous pression pour remplir son rôle lors du passage des vitesses. The shifting is performed with the device of the invention as follows. A sensor 18 continuously generates electrical signals representing the speed of the combustion engine. When a first threshold of the speed of the combustion engine is exceeded, the engagement of the shifting sequences is prepared by increasing the speed of the electric motor 11 and thereby the flow rate of the pump 12. Due to this high speed of the oil pump, the oil in the housing 10, is pressurized to fulfill its role during shifting.

Lorsque le changement de vitesses est terminé, le calculateur 17 réduit la vitesse du moteur électrique 11 et ainsi le débit de la pompe à huile 12 de manière que la pression de l'huile soit maintenue au niveau de la pression nécessaire au maintien de la fonction passage. When the change of gears is completed, the computer 17 reduces the speed of the electric motor 11 and thus the flow rate of the oil pump 12 so that the pressure of the oil is maintained at the pressure required to maintain the function passage.

Selon une variante du mode de réalisation, le calculateur 17 peut également être relié à un ou plusieurs capteurs 19 et/ou à un sélecteur de régime 20. According to a variant of the embodiment, the computer 17 can also be connected to one or more sensors 19 and / or to a speed selector 20.

Le sélecteur de régime 20 est un commutateur par lequel le conducteur du véhicule entraîné par un moteur à combustion choisit le sens d'entraînement (marche avant, marche arrière, arrêt ou stationnement), et le régime de la boîte de vitesses. The speed selector 20 is a switch by which the driver of the vehicle driven by a combustion engine chooses the driving direction (forward, reverse, stop or parking), and the speed of the transmission.

Grâce à ces divers signaux engendrés par les capteurs 18, 19 et, selon la variante choisie, par le sélecteur de régime 20 de la boite de vitesses, la pompe 12 peut être pilotée de manière optimale en ce qui concerne la consommation d'énergie électrique et la rapidité des changements de vitesses. Thanks to these various signals generated by the sensors 18, 19 and, depending on the variant chosen, by the speed selector 20 of the gearbox, the pump 12 can be driven optimally with respect to the consumption of electrical energy and the speed of gear changes.

En effet, lorsque quelqu'un conduit le véhicule de manière tranquille, c'est-à-dire lorsqu'il évite le plus possible des changements brusques de vitesse ou autrement dit, lorsqu'il conduit à des vitesses relativement constantes avec des accélérations ou décélérations modérées, la boîte de vitesses automatique, et notamment la pompe à huile, peut être pilotée sans les exposer à une usure anormale. Si par contre le conducteur, de par son style de conduite ou par une situation exceptionnelle de la circulation, conduit son véhicule avec beaucoup de changements successifs entre accélérations et décélérations, les changements de régime de la pompe à huile doivent être aménagés de manière à ne pas suivre les changements du régime moteur au même rythme. A cet effet, le calculateur 17 prend avantageusement en compte des signaux électriques tel que celui venant du sélecteur de régime 20 de la boîte de vitesses ou de modules électroniques analysant les changements de régime du moteur en fonction du temps de fonctionnement du moteur. Indeed, when someone drives the vehicle quietly, that is to say when it avoids as much as possible sudden changes in speed or in other words, when driving at relatively constant speeds with acceleration or moderate decelerations, the automatic gearbox, and in particular the oil pump, can be driven without exposing them to abnormal wear. If, on the other hand, the driver, by his driving style or by an exceptional situation of the traffic, drives his vehicle with many successive changes between accelerations and decelerations, the changes of regime of the oil pump must be arranged so as not to not follow engine speed changes at the same pace. For this purpose, the computer 17 advantageously takes into account electrical signals such as that coming from the gear selector 20 of the gearbox or electronic modules analyzing engine speed changes as a function of the engine operating time.

Selon la variante représentée sur la figure 2, la pompe à huile, qui porte ici le numéro de référence 14, diffère de la pompe à huile 12 en ce qu'elle est une pompe double, une partie de la pompe étant dédiée au débit d'huile sous pression et l'autre partie étant dédiée à la lubrification par de l'huile sans pression. According to the variant shown in FIG. 2, the oil pump, which here bears the reference number 14, differs from the oil pump 12 in that it is a double pump, a part of the pump being dedicated to the flow rate of the pump. pressurized oil and the other part being dedicated to lubrication with oil without pressure.

Les figures 1 et 2 montrent par ailleurs les pompes 12 et 14 dans une mise en place très avantageuse dans le sens que la disposition de la pompe dans le bac à huile et la disposition du moteur électrique dans la partie supérieure du carter, permettent de maintenir essentiellement la conception des carters de la boîte de vitesses dans leur forme actuelle, car l'axe de commande 13 par lequel la pompe 12 est reliée au moteur électrique 11 passe dans l'espace laissé libre par l'élimination de la pompe traditionnelle. Figures 1 and 2 also show the pumps 12 and 14 in a very advantageous implementation in the sense that the arrangement of the pump in the oil tank and the arrangement of the electric motor in the upper part of the housing, can maintain essentially the design of the casings of the gearbox in their current form, because the control pin 13 by which the pump 12 is connected to the electric motor 11 passes into the space left free by the elimination of the traditional pump.

La figure 3 montre la position désaxée de l'axe 30 d'entraînement 13 de la pompe 12. FIG. 3 shows the off-axis position of the drive shaft 13 of the pump 12.

Le dispositif d'alimentation en huile sous pression selon l'invention, soit selon le mode de réalisation décrit ci avant, soit selon tout autre mode de réalisation selon la définition de l'invention par les revendications annexées, permet par ailleurs l'arrêt du moteur à combustion tout en laissant la boîte de vitesses sous pression. De plus, il n'y a aucune demande de puissance sur le moteur à combustion, ce qui peut être intéressant pour la réduction des polluants, notamment lors de démarrages à froid. Un autre avantage est de pouvoir réduire le débit de la pompe à huile au ralenti du moteur à combustion pour supprimer la traînée de convertisseur, et les vibrations. The device for supplying pressurized oil according to the invention, either according to the embodiment described above, or according to any other embodiment according to the definition of the invention by the appended claims, also allows the shutdown of the combustion engine while leaving the gearbox under pressure. In addition, there is no demand for power on the combustion engine, which can be interesting for the reduction of pollutants, especially during cold starts. Another advantage is to be able to reduce the flow rate of the oil pump at idle of the combustion engine to suppress converter drag, and vibrations.

Claims

A device for supplying pressurized oil to a transmission subsystem, the subsystem comprising a main case (10) containing a transmission mechanism (16) connected to a converter (4) and an oil tank (8), the oil supply device comprising an oil pump (12) and a drive means (11) of the pump (12), characterized in that the drive means (11) is an engine electrical device arranged in a high position on the housing (10), in that the pump (12) is arranged inside the oil tank (8) and in that the pump (12) is connected to the electric motor (11) by a control shaft (13) passing through the housing (10).

2. Device according to claim 1, characterized in that the oil pump is a double pump (14), a part being dedicated to the pressure and the other part being dedicated to lubrication without pressure.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the electric motor (11) is connected to a computer (17) by which it is controlled electronically.

4. Device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it further comprises detectors (18) of the regime of a combustion engine to which the transmission subsystem is connected.

A method of supplying pressurized oil to a transmission subsystem, the subsystem comprising a main case (10) containing a transmission mechanism (16) connected to a converter (4) and an oil tank (8), the oil supply device comprising an oil pump (12) and a drive means (11) for the pump (12), characterized in that the drive means oil pump (12) an electric motor (11) and in that the electric motor is electronically controlled by a computer (17), according to the passages from one speed to another, so that the oil flow in general at a reduced level and that the oil flow is increased only during a shift.

6. Method according to claim 5, characterized in that the electric motor (11) is controlled so that its speed is increased prior to the engagement of shifting sequences.

7. Method according to claim 5 or 6, characterized in that the electric motor (11) is controlled by taking into account the speed of the changes in engine speed and possibly the force of the accelerations produced with the engine combustion engine, for optimizing the drive of the oil pump (12).

8. Automatic transmission for a combustion engine, characterized in that it comprises a pressurized oil supply device according to any one of claims 1 to 4.