Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
OIL COOLING CIRCUIT OF AN AUTOMATIC TRANSMISSION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/053058
Kind Code:
A1
Abstract:
An oil supply for an automatic transmission or an automated manual transmission in a drive train is proposed, which oil supply comprises an oil sump and a heat exchanger, wherein the oil supply is provided for at least the following operating states of the automatic transmission: • the torque converter mode; • the drive mode in one of the mechanical gears; • the retarder mode. In order to optimize the cooling of the oil volumetric flows in the case of different operating states, it is proposed according to the invention that two heat exchangers (11, 12) are provided, through which an oil volumetric flow can be conducted depending on the operating state of the automatic transmission.

Inventors:
FÄHNLE RAINER (DE)
Application Number:
PCT/EP2019/073673
Publication Date:
March 19, 2020
Filing Date:
September 05, 2019
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
VOITH PATENT GMBH (DE)
International Classes:
F16H57/04; B60T10/02; F16H61/00
Foreign References:
DE10138704A12003-03-06
DE102015218352A12017-03-30
DE10301314A12004-07-29
DE19902408A12000-08-17
DE102015218358A12017-03-30
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche

1. Ölversorgung eines Automatikgetriebes oder automatisierten Schaltge- triebes in einem Antriebsstrang, umfassend einen Ölsumpf (19) und ei- nen Wärmetauscher (11 , 12), wobei die Ölversorgung für zumindest folgende Betriebszustände des Automatikgetriebes vorgesehen ist; dem Wandlerbetrieb

dem Fährbetrieb in einem der mechanischen Gänge

dem Retarderbetrieb

dadurch gekennzeichnet,

dass zwei Wärmetauscher (11 , 12) vorgesehen sind, durch die je nach Betriebszustand des Automatikgetriebes ein Ölvolumenstrom (21 a, b, c) leitbar ist.

2. Ölversorgung nach Anspruch 1

dadurch gekennzeichnet,

dass eine Messvorrichtung (20) zur Messung einer Ölkreislauftempe- ratur vorgesehen ist, mittels der in allen Betriebszuständen die Termpe- ratur des Ölvolumenstroms (21 a, b, c) messbar ist.

3. Ölkühlkreislauf nach Anspruch 1

dadurch gekennzeichnet,

dass die Messvorrichtung (20) ein Sensor umfasst, mittels dem die

Temperatur des Ölvolumenstroms (21 a, b), der in den ersten und/oder zweiten Wärmetauscher (11 , 12) strömt, messbar ist.

4. Ölkühlkreislauf nach Anspruch 1

dadurch gekennzeichnet,

dass die Wärmetauscher (11 , 12) für unterschiedliche Ölvolumenströ- me (21 a, b) ausgelegt sind.

5. Ölkühlkreislauf nach Anspruch 1

dadurch gekennzeichnet,

dass die Ölvolumenströme (21 a, b) durch den ersten Wärmetauscher (11 ) und den zweiten Wärmetauscher in einem Verhältnis von 1 :2 aus- gelegt sind.

6. Ölkühlkreislauf nach Anspruch 1

dadurch gekennzeichnet,

dass Ventile (5, 13, 14) vorgesehen sind, mittels denen die Ölvolu- menströme (21 a, b) regelbar sind.

7. Ölkühlkreislauf nach Anspruch 1

dadurch gekennzeichnet,

dass ein Druckregelventil (5) zur Regelung des Ölvolumenstroms (21 d) durch den Wandler (2) vorgesehen ist, wobei das Druckregelven- til (5) zwischen Wandler (2) und dem ersten und zweiten Wärmetau- scher (11 , 12) vorgesehen ist.

8. Ölkühlkreislauf nach Anspruch 1

dadurch gekennzeichnet,

dass ein erstes Umschaltventil (13) und ein zweites Umschaltventil (14) vorgesehen sind, so dass im Bremsbetrieb des Retarders ein Öl- volumenstrom (21 c) zur Bremsenergieabfuhr durch den zweiten Wär- metauscher (12) leitbar ist.

9. Ölkühlkreislauf nach Anspruch 1

dadurch gekennzeichnet,

dass das erste Schaltventil (13) derart schaltbar ist, das im Fahrbe- trieb, in einem der mechanischen Gänge des Automatikgetriebes, der Ölvolumenstrom (21 d) aus dem Ölsumpf (19) über eine Bypassleitung

(4) durch den zweiten Wärmetauscher (12) und/oder den ersten Wär- metauscher (11 ) leitbar ist.

Description:
Ölkühlkreislauf eines Automatikgetriebes

Die vorliegende Erfindung betrifft den Ölkühlkreislauf eines Automatikgetriebes oder automatisierten Schaltgetriebes in einem Antriebsstrang.

Ölversorgungen von Automatikgetrieben oder automatisierten Schaltgetrieben weisen herkömmlich eine Ölpumpe auf, die durch den Verbrennungsmotor angetrieben wird Die Ölpumpe fördert Öl aus dem Ölsumpf und von diesem in ein Ölversorgungslei- tungsnetz zur Ölversorgung von Elementen des Getriebes.

Zu den unterschiedlichen Elementen, die in einem Automatgetriebe oder automati- sierten Schaltgetrieben vorhanden sind, zählen Kupplungen, Bremsen, ein Wandler, eine hydrodynamische Bremse (Retarder) sowie die Schmierstellen eines Getriebes.

Die unterschiedlichen Elemente benötigen während des Fahrzeugbetriebs zu unter- schiedlichen Zeitpunkten ein sehr unterschiedliches Ölvolumen mit sehr unterschied- lichen Öldrücken.

Für den sicheren und störungsfreien Betrieb eines Automatgetriebes oder automati- sierten Schaltgetriebes ist es unter anderem wichtig, dass die Öltemperatur in be- stimmten Grenzen bleibt. Aus der DE 10 2015 218 358 A1 ist ein Ölversorungssystem bekannt, bei dem zur Öltemperaturüberwachung ein Temperatursensor in Strömungsrichtung hinter der Pumpvorrichtung vorgesehen ist, um die Öltemperatur in der Druckleitung zu erfas- sen. Durch diese Positionierung des Temperatursensors können insbesondere kriti sche Temperaturen in der Druckleitung erfasst werden. Zur weiteren Verbesserung der Betriebssicherheit kann der Temperatursensor in Strömungsrichtung gesehen hinter dem hydrodynamischen Wandler vorgesehen werden. Weiterhin ist bekannt zusätzlich die Ölsumpftemperatur zu messen. Die Überwa- chung der Öltemperatur im Getriebe erfordert also 2 Temperatursensoren. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ölversorgung für ein Automatgetriebe oder automatisierten Schaltgetriebe anzugeben, dass eine optimier- te Kühlung der Ölvolumenströme bei unterschiedlichen Betriebszuständen ermöglicht.

Es wird eine Ölversorgung für ein Automatikgetriebe oder ein automatisiertes Schalt- getriebe in einem Antriebsstrang vorgeschlagen, die einen Ölsumpf und einen Wär- metauscher umfasst, wobei die Ölversorgung für zumindest folgende Betriebszustän- de des Automatikgetriebes vorgesehen ist:

dem Wandlerbetrieb;

dem Fährbetrieb in einem der mechanischen Gänge;

dem Retarderbetrieb.

Zur Optimierung der Kühlung der Ölvolumenströme bei unterschiedlichen Betriebszu- ständen wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass zwei Wärmetauscher vorgese- hen sind, durch die je nach Betriebszustand des Automatikgetriebes ein Ölvolumen- strom leitbar ist. Bei der Verwendung von zwei Wärmetauschern können diese jeweils an die Bedingungen der Betriebszustände angepasst werden, so dass die Kühlung der entsprechenden Ölvolumenströme verbessert wird.

In einer bevorzugten Ausführung kann eine Messvorrichtung zur Messung einer Öl- kreislauftemperatur vorgesehen sein, mittels der in allen Betriebszuständen die Term- peratur des Ölvolumenstroms messbar ist. Somit kann je Betriebszustand immer die kritischste Temperatur überwacht werden und die Funktion des Getriebes sicherge- stellt werden, ohne dabei Gefahr zu laufen, das Öl zu überhitzen.

Im Falle einer potentiellen Ölüberhitzung können Abregelstrategien vorgesehen sein, um die Temperatur des Ölvolumenstroms für einen Betriebszustand auf einem ge- wünschten Niveau zu halten bzw. dieses zu regeln. So kann im Wandlerbetrieb die Temperatur des Ölvolumenstroms durch den Wandler, im Retarderbetrieb die Termpe- ratur des Ölvolumenstroms durch den Retarder und im Fährbetrieb, bei dem einer der mechanischen Gänge in Betrieb ist, die Ölsumpftemperatur gemessen werden.

In einer bevorzugten Ausführung ist für den Wandlerbetrieb und den Fährbetrieb vor- gesehen beide Wärmetauscher und für den Retarderbetrieb nur den zweiten Wärrme- tauscher zu nutzen.

Weiterhin kann die Messvorrichtung einen Sensor umfassen, mittels dem die Termpe- ratur des Ölvolumenstroms, der in den zweiten Wärmetauscher strömt, messbar ist. Insbesondere bei der Verwendung eines 2-flutigen Wärmetauschers, bei dem die Vorlaufanschlüsse in die zwei Wärmetauscherkanäle für die Ölvolumenströme dicht beieinander liegen, erfolgt bei einem starken Temperaturanstieg des Ölstroms in den ersten Wärmetauscher eine gewisser Wärmeübertragung auf den Vorlaufanschluss des zweiten Wärmetauschers, so dass durch die Wärmeübertragung auch eine sol- eher Temperaturanstieg erfassbar ist.

Durch eine Position des Temperatursensors vor dem Wärmetauschereinlass des zweiten Wärmetauschers, können je nach Betriebszustand des Getriebes unter- schiedliche Temperaturen gemessen werden, weil in allen Betriebszuständen ein Öl- volumenstrom durch den zweiten Wärmetauscher geleitet wird. Somit kann auf einen zweiten Temperatursensor verzichtet werden.

In einer weiteren Ausführungsvariante können die Wärmetauscher für unterschiedli- che Ölvolumenströme ausgelegt sein. Bei einem 2-flutigen Wärmetauscher können beispielsweise die Kanäle durch den Wärmetauscher unterschiedlich ausgelegt sein.

So können die Ölvolumenströme durch den ersten Wärmetauscher und den zweiten Wärmetauscher bevorzugt in einem Verhältnis von 1 :2 ausgelegt sein. Wobei auch andere Verhältnisse denkbar sind, die im Bereich von 1 : 1 ,25 bis 1 :3 liegen.

Im Ölkühlkreislauf können weiterhin Ventile vorgesehen sein, mittels denen die Ölvo- lumenströme regelbar sind. Dies können insbesondere die Ventile zur Regelung des Wandlers und des Retarders sein. So kann ein Druckregelventil zur Regelung des Ölvolumenstroms durch den Wandler vorgesehen sein, wobei das Druckregelventil zwischen Wandler und dem ersten und zweiten Wärmetauscher vorgesehen ist. Weiterhin können ein erstes Umschaltventil und ein zweites Umschaltventil vorgese- hen sein, so dass im Bremsbetrieb des Retarders der Ölvolumenstrom zur Brerm- senergieabfuhr durch den zweiten Wärmetauscher leitbar ist.

Das erste Schaltventil kann derart schaltbar sein, dass im Fährbetrieb, in einem der mechanischen Gänge des Automatikgetriebes, der Ölvolumenstrom aus dem Öl- sumpf über eine Bypassleitung durch den zweiten Wärmetauscher und/oder den ers- ten Wärmetauscher leitbar ist.

Anhand von Ausführungsbeispielen werden weitere vorteilhafte Ausprägungen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die genannten Merkmale können nicht nur in der dargestellten Kombination vorteilhaft umgesetzt werden, son- dern auch einzeln untereinander kombiniert werden. Die Figuren zeigen im Einzelnen:

Fig.1 Funktionsschema des Ölkreislaufes zur Ölversorgung

Fig.2 Ansicht auf die Wärmetauscherkonsole

In Figur 1 ist das Funktionsschema des erfindungsgemäßen Ölkreislaufes zur Ölver- sorgung eines Automatikgetriebes dargestellt. Dabei wurde das Schema auf die er- findungsrelevanten Details, die für die Ölkühlung notwendig sind, reduziert.

Eine nicht dargestellte Pumpe fördert das Öl aus dem Ölsumpf 19 über die Ölzuführ- leitung 3 zu allen relevanten Bauteilten im Getriebe, so dass die Ölversorgung für zumindest folgende Betriebszustände des Automatikgetriebes sichergestellt sind; dem Wandlerbetrieb;

dem Fährbetrieb in einem der mechanischen Gänge;

dem Retarderbetrieb. Diese drei Betriebszustände bewirken einen Energieeintrag in das Öl der zu einer Temperaturerhöhung des Öls führt. Beim Anfahren des Kraftfahrzeugs wird das Ge- triebe mittels des Ventils 26 in den Wanderbetrieb geschaltet. Für den Wanderbetrieb wird das Regelventil 5 derart geregelt, dass zumindest ein Teilvolumenstrom des von der Pumpe geförderten Ölvolumenstrom 21 d durch den Wandler 2 geleitet wird.

Aufgabe des Regelventils 5 ist es, die Leistungsregelung des Wandlers 4 zu regeln, auf die hier nicht näher eingegangen wird. Das erhitzte Öl, also ein Ölvolmenstrom wird über die Leitung 6 und die WT-Zuführleitung 7 zu den Wärmetauschern 11 und 12 geleitet.

Im Fährbetrieb, in einem der mechanischen Gänge des Automatikgetriebes, wird der Ölvolumenstrom 21 d aus dem Ölsumpf 19 über die Bypassleitung 4, die Leitung 6 und die WT-Zuführleitung 7 zu den Wärmetauschern 11 und 12 geleitet.

Hier sind nun unterschiedliche Schaltungen möglich. In der dargestellten Schaltstel- lung des ersten Schaltventils 13 wird der Ölvolumenstrom 21 d vom Wandler 2 korm- mend durch den zweiten Wärmetauscher 12 und den ersten Wärmetauscher 11 ge- leitet. Der Ölvolumenstrom 21 d teilt sich in die Ölvolumenströme 21 a und 21 b auf.

Denkbar ist aber auch, dass nur das erste Schaltventil 13 in die zweite Schaltstellung geschaltet wird, so dass der Ölvolumenstrom 21 d vom Wandler 2 oder Bypass 4 kommend über den Verbindungskanal 25 a nur durch den ersten Wärmetauscher 11 geleitet wird. Der Ölvolumenstrom 21 d entspricht dem Ölvolumenstrom 21 a.

Im Retarderbetrieb werden dagegen die beiden Umschalt-Ventile 13 und 14 gleichzei- tig geschaltet, so dass nur der zweite Wärmetauscher 12 im Retarderbetrieb zur Küh- lung des Öls genutzt wird, um die Bremsenergie abzuführen. Auf die Retarderrege- lung wird im Zusammenhang mit dieser Erfindung nicht weiter eingegangen.

Alternativ könnte aber auch vorgesehen sein, dass In einem ersten Schritt das Urm- schalt-Ventil 14 geschaltet wird, so dass der Retarder befüllt wird, und spätestens wenn die Befüllung abgeschlossen ist, auch das Umschaltventil 13 geschaltet wird, so dass der gesamte Ölvolumenstrom 21c durch den Retarder 9 gepumpt und über den Verbindungskanal 25b durch den Wärmetauscher 12 geleitet wird. Entscheidend für die Erfindung ist weiterhin die Messvorrichtung 20 deren Position im Bereich des Verbindungskanals 25 b in Figur 2 näher dargestellt ist. Diese ist zur Messung der Temperatur des Ölvolumenstroms 21 b vorgesehen. Der eine Sensor der Messvorrichtung 20 ist am Verbindungskanal 25 b angeordnet. Die Temperatur des Ölvolumenstroms 21 b in den zweiten Wärmetauscher 12 kann so für alle Be- triebszustände gemessen werden.

Da in allen Betriebszuständen ein Ölvolumenstrom über den Verbindungskanal 25 b geleitet wird, kann für alle Betriebszustände die Temperatur des Ölvolumenstroms 21 b gemessen werden. Somit können in jedem Betriebszustand kritische Temperatur- grenzen überwacht werden. Die Funktion des Getriebes ist damit sichergestellt bzw. das Öl wird vor Überhitzung geschützt.

Im Falle einer potentiellen Ölüberhitzung greifen Abregelstrategien, mit denen die Öltemperatur auf festlegbare Grenztemperaturen geregelt wird. Zum Beispiel die Re- duzierung der Bremsleistung des Retarders.

Auf die weiteren dargestellten Leitungen und Elemente des Ölkreislaufs wird im Zu- sammenhang mit dieser Erfindung nicht näher eingegangen, da diese zur Erläuterung der Erfindung nicht relevant sind. Zur Gesamtfunktionalität des Getriebes sind diese allerdings notwendig. Bezugszeichenliste

1 Ölkreislauf

2 Wandler

3 Ölzuführleitung

4 Bypassleitung

5 Ventil - Wandlerregelung

6 Leitung

7 WT-Zuführleitung

8 Leckstromleitung

9 Retarder

10 Zuführleitung

1 1 Wärmetauscher

12 Wärmetauscher

13 Umschalt-Ventil

14 Umschalt-Ventil

15 Rückführleitung

16 Kernringbefüllleitung

17 Spaltbefüllleitung

1 8 Rückführleitung

19 Ölsumpf

20 Messvorrichtung mit Sensor

21 a, b, c, d Ölvolumenstrom

22 Wärmetauscherkonsole 23 Wärmetauscher

24a, b Halter

25 Verbindungskanäle

26,27 Ventile