SE532922C2

SE532922C2 - Methods and apparatus for lubrication and cooling of gearbox, gearbox and vehicle

Info

Publication number: SE532922C2
Application number: SE0850005A
Authority: SE
Inventors: Mats Furucrona
Original assignee: Scania Cv Ab
Priority date: 2008-01-15
Filing date: 2008-01-15
Publication date: 2010-05-11
Also published as: SE0850005L; DE102008063608A1

Description

532 922 För att på detta sätt möjliggöra såväl Smörjning och kylning som separat oljekylning görs den mekaniska oljepumpen större än vad som egentligen krävs för att smörja växellådans kugghjul och lager, vilket i sin tur leder till onödigt höga förluster. 532 922 In this way to enable both lubrication and cooling as well as separate oil cooling, the mechanical oil pump is made larger than what is actually required to lubricate the gearbox gears and bearings, which in turn leads to unnecessarily high losses.

Föreliggande uppfinning har till ändamål att åstadkomma en flexibel, energieffektiv och driftsäkerlietsinässigt tilltalande lösning på ovan angivna problem.The object of the present invention is to provide a flexible, energy-efficient and operationally attractive solution to the above-mentioned problems.

SAMMANFATTNING AV UPPF INN IN GEN Ovan angivna ändamål uppnås medelst ett sätt, en anordning, en växellåda och ett fordon med särdrag enligt patentkraven l, 10, 19 och 20, resp.SUMMARY OF THE INVENTION The above objects are achieved by means of a method, a device, a gearbox and a vehicle with features according to claims 1, 10, 19 and 20, respectively.

Ytterligare fördelar tippnås genom vad som anges i resp. beroende patentkrav.Additional benefits are achieved through what is stated in resp. dependent claims.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGEN Föreliggande uppfinning kommer att förstås bättre i belysning av den följande detaljerade beskrivningen, läst tillsammans med de bifogade ritningarna, där lika hänvisningsbeteckningar hänför sig till lika detaljer i de olika vyerna och där - Fig. l schematiskt visar känd teknik, inbegripande en via en växellådas sidoaxel niekaniskt driven oljepump för puinpning av olja för sinörjning och kylning av växellådan, där uppe till vänster i figuren en mekaniskt driven oljepump visas i större skala i ett snitt vinkelrätt mot pumpens axels axiella riktning, och - Fig. 2 schematiskt visar en iitföringsforni av en anordning enligt uppfinningen.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention will be better understood in light of the following detailed description, read in conjunction with the accompanying drawings, in which like reference numerals refer to like details in the various views and in which - Fig. 1 schematically shows prior art, including a via a lateral shaft of a gearbox, a nano-driven oil pump for pumping oil for sintering and cooling of the gearbox, where at the top left of the figure a mechanically driven oil pump is shown on a larger scale in a section perpendicular to the axial direction of the pump shaft, and - Fig. 2 schematically shows a implementation of a device according to the invention.

I Fig. l betecknas med l en växellåda, vid sitt nedre parti innefattande en oljesump 2 rymmande olja för Smörjning och kylning. Med 3 betecknas en mekaniskt driven oljepump, exempelvis en kugghjulspump anordnad att pumpa olja från oljepumpen till användningsställeii 4, smörj ställen 4, hos växellådan via ett oljefilter 5 och ett ledningssystem 6 på i och för sig väsentligen känt sätt, varvid olja är avsedd att intagas genom ett suginlopp 7 hos oljepumpen 3 anslutet till en med ett i oljesumpen anordnat ﬁlter 8 försedd sugledníng 9 och att utpumpas genom ett utlopp 10 hos oljepumpen till ledningssystemet 6 via tanken 5. Med 7' betecknas en överströmningsventil nedströms pumpen 3.In Fig. 1, 1 denotes a gearbox, at its lower part comprising an oil sump 2 containing oil for lubrication and cooling. 3 denotes a mechanically driven oil pump, for example a gear pump arranged to pump oil from the oil pump to the place of use 4, lubricate places 4, of the gearbox via an oil filter 5 and a line system 6 in a manner known per se, oil being intended to be ingested through a suction inlet 7 of the oil pump 3 connected to a suction line 9 provided in the oil sump arranged in the oil sump and to be pumped out through an outlet 10 of the oil pump to the line system 6 via the tank 5. 7 'denotes an overflow valve downstream of the pump 3.

Pumpen 3 drivs mekaniskt via sin axel ll medelst växellådans sidoaxel 12 antingen direkt, såsom antyds i F ig. l, eller via något, ej visat, växlingssteg.The pump 3 is mechanically driven via its shaft 11 by means of the side shaft 12 of the gearbox either directly, as indicated in Figs. l, or via some, not shown, switching step.

Uppe till vänster i Fig. 1 visas pumpen 3 mer i detalj i ett snitt tvärs pumpens 3 axels 1 1 axiella riktning.At the top left in Fig. 1, the pump 3 is shown in more detail in a section across the axial direction of the axis 3 of the pump 3

I Fig. 2, schematiskt visande en anordning eller ett system enligt uppfinningen, betecknas med 13 en elektriskt driven oljepump anordnad att för behovsstyrd kylning punipa olja från växellådans 1 oljesump 2 till ett oljekylsystem 14, från vilket den kylda oljan är avsedd att återfóras till oljesumpeii 2 via lämplig ledning 15. Enligt ett alternativt utförande fórefiiins även en ledning 16, streckad i Fig. 2, via vilken kyld olja överförs direkt till den mekaniska oljepumpen 3 för att tillföras sagda användningsställen 4. l beroende av bl a kylbehov kan alternativen användas separat eller i kombination.In Fig. 2, schematically showing an apparatus or system according to the invention, 13 denotes an electrically driven oil pump arranged to pump oil for demand-controlled cooling from the oil sump 2 of the gearbox 1 to an oil cooling system 14, from which the cooled oil is intended to be returned to the oil sump. 2 via a suitable line 15. According to an alternative embodiment, a line 16, dashed in Fig. 2, is also provided, via which cooled oil is transferred directly to the mechanical oil pump 3 to be supplied to said places of use 4. Depending on, among other things, cooling needs, the alternatives can be used separately. or in combination.

I Fig. 2 är växellådan markerad med en förhållandevis detaljerad avbildning av växellådans liuvudaxel I och en schematiskt markerad sidoaxel löpande till pumpen 3.In Fig. 2, the gearbox is marked with a relatively detailed view of the gearbox I shaft of the gearbox and a schematically marked side shaft running to the pump 3.

För sagda behovsstyrning föreﬁnns sensoranordningar 17 för avkäiining av oljetemperatur, företrädesvis i oljesumpen 2, varvid signaler innefattande information rörande den êlvkända temperaturen överförs, exempelvis via en ledning 18, till en styrenhet 19 anordnad att, exempelvis via en ledning 20, till den elektriskt drivna pumpens 21 motor ge signal att pumpa då avkänd teniperatur överstiger ett fórutbestämt värde. 532 522 Utöver behovsstyrning baserat på avkänd oljetemperatur kan behovsstyrningen ske baserat på exempelvis aktuell växel hos växellådan eller momentuttag från den växellådan drivande motorn 22, endast markerad i Fig. 2, hos det aktuella fordonet.For said demand control, sensor devices 17 for sensing oil temperature are provided, preferably in the oil sump 2, wherein signals comprising information concerning the known temperature are transmitted, for example via a line 18, to a control unit 19 arranged to, for example via a line 20, to the electrically driven pump. 21 motor give signal to pump when sensed temperature exceeds a predetermined value. 532 522 In addition to demand control based on sensed oil temperature, demand control can take place based on, for example, the current gear of the gearbox or the torque outlet from the gearbox driving engine 22, only marked in Fig. 2, of the vehicle in question.

Behovsstyrningen kan liärvid ske baserat på en eller ﬂer av parametrarna oljeteriiperatur, aktuell växel och niomeiituttag. I inånga fall torde lämplig styrenliet härvid vara en central elektronisk styrenhet, ibland kallad ECU, hos fordonet, vilken fortlöpande tillförs information rörande ett stort antal driftparametrar hos fordonet.The demand control can then take place based on one or more of the parameters oil temperature, current gear and nine-outlet outlet. In many cases, the appropriate control unit would be a central electronic control unit, sometimes called the ECU, of the vehicle, which is continuously supplied with information concerning a large number of operating parameters of the vehicle.

Enligt föredragna utföringsformer är den mekaniskt drivna olj epumpen dimensionerad att åstadkomma ett grundﬂöde av olja täckande växellådans behov av Smörjning, varvid den elektriskt drivna oljepumpen är dimensionerad att åstadkomma ett vanligtvis interniitteiit tilläggsﬂöde av olja för att åstadkomma ett totalflöde, som motsvarar såväl växellådans smörjbeliov som växellådans och dess oljas behov av kylning.According to preferred embodiments, the mechanically driven oil pump is dimensioned to provide a basic oil cover covering the gearbox's need for lubrication, the electrically driven oil pump being dimensioned to provide a normally internal addition of oil to provide a total flow as well as alternating flow. and its oil's need for cooling.

Sättet liksom funktionen hos anordningen enligt uppfinningen torde till väsentlig och tillräcklig del framgått ovan.The method as well as the function of the device according to the invention should to a substantial and sufficient extent have been stated above.

För att tillgodose växellådans behov av sinörjniiig och kylning förefrnns sålunda en företrädesvis medelst växellådans sidoaxel, mekaniskt driven Oljepump och för att behovsstyrt tillgodose växellådans behov av kylning förefmns en elektriskt driven oljepump anordnad att ingå i en krets innefattande ett kylsystem för olja, varigenom pumpkapacítet för sinörjning och. kompletterande pumpkapacitet för kylning separerats så att pumpkapaciteten för Smörjning kan dimensioneras efter behov och pumpkapacitet för kylning kan dimensioneras efter behov, där behovet av kylning ofta är temporärt, varför möjligheten till intermittent drift av den elektriskt drivna oljepumpen erbjuder stora fördelar och kan ske och styras utifrån olika, en eller fler, behovsparainetrar. 532 922 Separeringen enligt uppfinningen av pumpkapaciteten ger möjlighet till lägre förluster i växellådan då den mekaniskt drivna oljepumpen inte behöver dimensioneras att generera det höga oljeﬂöde som krävs för effektiv' oljekylning.Thus, in order to meet the gearbox's need for cooling and cooling, there is preferably a mechanically driven oil pump, preferably by means of the gearbox side shaft, and in order to meet the gearbox's demand for cooling, there is an electrically driven oil pump arranged in a circuit. and. supplementary pumping capacity for cooling has been separated so that the pumping capacity for Lubrication can be dimensioned as needed and pumping capacity for cooling can be dimensioned as needed, where the need for cooling is often temporary, so the possibility of intermittent operation of the electrically driven oil pump offers great advantages. different, one or more, needs parameters. 532 922 The separation according to the invention of the pump capacity provides the possibility of lower losses in the gearbox as the mechanically driven oil pump does not need to be dimensioned to generate the high oil fate required for efficient oil cooling.

Oljekylningen sköts i stället medelst den elektriskt drivna pumpen, vilken i normalfallet ej är i drift.The oil cooling is instead controlled by means of the electrically driven pump, which is not normally in operation.

I och med att växellådans drift ej är beroende av den elektriskt drivna oljepumpen för Smörjning föreligger det ingen risk för driftstopp om den skulle haverera.Since the operation of the gearbox is not dependent on the electrically driven oil pump for Lubrication, there is no risk of downtime if it should fail.

Föraren kan meddelas att kylningen har upphört och anpassa körningen men kan fortsätta köra.The driver can be notified that the cooling has stopped and adjust the driving but can continue driving.

Ovan har uppfinningen beskrivits i anslutning till utföringsexenipel och föredragna utföringsformer .The invention has been described above in connection with exemplary embodiments and preferred embodiments.

Naturligtvis kan fler utföriiigsforiiier liksom mindre kompletteringar och förändringar tänkas utan att den grundläggande uppfmningstaiikeii därför frångås.Of course, more embodiments as well as minor additions and modifications are conceivable without departing from the spirit of the present invention.

Sålunda kan kylningen i kylsystemet utföras på lämpligt sätt, exempelvis medelst en luftkyld värmeväxlare. Oljekylsystemet 14 kan föreligga med sin kylare etc externt relativt växellådan eller vara anordnat internt i växellådan.Thus, the cooling in the cooling system can be carried out in a suitable manner, for example by means of an air-cooled heat exchanger. The oil cooling system 14 can be present with its cooler, etc. externally relative to the gearbox or be arranged internally in the gearbox.

Tänkas kan vidare att den behovstyrda styrningen av den elektriskt drivna oljepuinpen innefattar funktionen att avbryta driften av den elektriska pumpen då ett minskat eller obefintligt behov detekteras, såsom en temperatur något understigande sagda förutbestämda värde, då annan växel ilagts eller då momentuttaget sjunkit.It is further conceivable that the demand-controlled control of the electrically driven oil pump includes the function of interrupting the operation of the electric pump when a reduced or non-existent need is detected, such as a temperature slightly below said predetermined value, when another gear is engaged or when torque has dropped.

Styrningen kan också utföras så att driften av den elektriskt drivna punipen sker under en förutbestämd tid.The control can also be performed so that the operation of the electrically driven pinip takes place for a predetermined time.

Uppfinningeii skall således ej anses begränsad till ovan angivna utföringsfornier utan kan varieras inom sitt av bifogade patentkrav angivna ram.Thus, the invention should not be construed as limited to the embodiments set forth above, but may be varied within the scope of the appended claims.

Claims

532 9422 in: Patentkrav

Method for Lubrication and cooling of gearbox (1) comprising the steps of pumping by means of a first circuit comprising a mechanically driven oil pump (3) Lubricants in the form of oil from the gearbox oil sump (2) to places of use of the gearbox (1) and to cooling the oil from said oil sump (2) in an oil cooling system, characterized in that the step of cooling the oil from said oil sump (2) in an oil cooling system (14) takes place by means of a second circuit comprising an electrically driven separate oil pump (13) arranged to demand and intermittently pumping the oil from said oil sump (2) to said oil cooling system (14), and that said first circuit and said second circuit are two separate circuits.

A method according to claim 1, wherein the mechanical pump (3) is driven by means of the side shaft (12) of the gearbox (1).

A method according to claim 1 or 2, wherein the electrically driven oil pump (13) pumps oil from the oil sump (2) to the oil cooling system (14) and back to the oil sump (2).

A method according to claim 1, 2 or 3, wherein the oil temperature is sensed, and wherein the electrically driven oil pump (13) is caused to pump when sensed oil temperature exceeds a predetermined value.

A method according to any one of claims 1-4, wherein oil cooled in the oil cooling system is returned directly to the mechanically driven oil pump (3).

A method according to any one of claims 1-5, wherein the demand-controlled operation of the electrically driven oil pump (13) is controlled by means of a control unit (19), for example a central electronic control unit (19) of the vehicle, by means of control signals. 532 522 7

A method according to any one of claims 1-6, wherein the mechanically driven oil pump (3) is dimensioned to provide a basic fate of oil covering the lubrication requirement of the gearbox (1).

A method according to any one of claims 1-7, wherein the electrically driven oil pump (13) is dimensioned to provide an additional ﬂ of oil contributing to a total flow of oil, which corresponds to both the gearbox lubrication needs and the gearbox oil cooling needs.

A method according to any one of claims 1-8, wherein the demand control takes place based on one or more of the parameters oil temperature, current gear and torque output from the gearbox driving the motor (22).

Device for lubricating and cooling gearbox (1) comprising a first circuit comprising a mechanically driven oil pump (3) arranged to pump lubricant in the form of oil from the gearbox oil sump (2) to places of use of the gearbox (1), which device further comprises an oil cooling system (14) and an electrically driven oil pump (3), characterized in that the device further comprises a second circuit comprising said electrically driven oil pump (13) arranged to demand demand and intermittently pump the oil from said oil sump (2) to said oil cooling system (14) and that said first circuit and said second circuit are two separate circuits.

Device according to claim 10, wherein the mechanical pump (3) is arranged to be driven by means of the side shaft (12) of the gearbox.

Device according to claim 10 or 11, wherein the electrically driven pump (13) is arranged to pump oil from said oil sump (2) to the oil cooling system and again to the oil sump (2). 532 522

Device according to claim 10, 11 or 12, wherein devices (17, 19) for sensing oil and temperature are present and for causing the electrically driven pump (13) to pump via a control unit (19) when the sensed temperature exceeds a predetermined value.

Device according to claim 10, 11, 12 or 13, wherein oil cooled in the oil cooling system is arranged to be returned directly to the mechanically driven oil pump (3) for pumping to places of use (4) of the gearbox (1).

Device according to one of Claims 10 to 14, in which a control unit (19), for example a central electronic control unit (19) of the vehicle, is provided for controlling the demand-controlled operation of the electrically driven oil pump (13) by means of control signals.

Device according to any one of claims 10-15. wherein the mechanically driven oil pump (3) is dimensioned to provide a basic fate of the oil covering gearbox (1) lubrication needs.

Device according to any one of claims 10-16, wherein the electrically driven oil pump (13) is dimensioned to provide an additional ﬂ fate of oil contributing to a total ﬂ fate of oil, which corresponds to both the gearbox lubrication needs and the gearbox oil cooling needs.

Device according to any one of claims 10-17, wherein the demand control is intended to take place based on one or more of the parameters oil temperature, current gear and torque output from the gearbox driving motor (22) of the vehicle.

Gearbox, characterized by a device according to any one of claims 10-18.

Vehicle, for example a truck or bus, characterized by a gearbox (1) according to claim 19.