DE102017127620A1 - Vorrichtung für ein aktives thermomanagement von schmiermitteln für getriebe - Google Patents
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Abstract
Eine Vorrichtung für ein aktives Thermomanagement von Schmiermitteln für Getriebe beinhaltet ein Getriebe mit einem Gehäuse und einem rotierenden Zahnrad. Eine Ablenkplattenanordnung ist innerhalb des Gehäuses betriebsmäßig angeordnet, um einen Abschnitt der rotierenden Komponente abzudecken und Schmiermittelstrom für Getriebe durch mindestens eine Route zu leiten. Ein Wärmetauscher ist in der mindestens einen Route betriebsmäßig angeordnet, um thermische Energie von einer Wärmequelle zum Schmiermittel für Getriebe zu übertragen.
Description
- TECHNISCHES GEBIET
- Vorrichtungen in Übereinstimmung mit den Ausführungsbeispielen betreffen Vorrichtungen für Getriebe mit einem Schmiersystem. Insbesondere betreffen Vorrichtungen in Übereinstimmung mit den Ausführungsbeispielen eine Vorrichtung für ein aktives Thermomanagement von Schmiermitteln für Getriebe.
- HINTERGRUND
- Die Erklärungen in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen bereit, die die vorliegende Offenbarung betreffen und dem bisherigen Stand der Technik entsprechen können oder auch nicht.
- Die Verwendung von Getriebefluid bei niedrigen Temperaturen bedeutete immer eine langsame Getriebeschaltung, einen trägen Betrieb und Frustration bedeutet. Während der Energieübertragung im Getriebe ist ein wesentlicher Prozentsatz der gesamten Energieverluste darauf zurückzuführen, dass das Getriebe Automatikgetriebefluid zu den Arbeitskomponenten des Getriebes pumpt.
- Kalte Temperaturen können dazu führen, dass herkömmliche Getriebefluide an Viskosität zunehmen, was zu einem Verlust des Getriebewirkungsgrades führt. Dieser Wirkungsgradverlust erfordert mehr Energie vom Motor, um alle Teile zu betätigen, die mit dem Getriebefluid in Kontakt kommen.
- Die Folge eines erhöhten Energiebedarfs für den Motor kann sich direkt negativ auf den Kraftstoffverbrauch eines Fahrzeugs auswirken. Eine Vorrichtung zum Verringern des negativen Einflusses, den Getriebefluide auf den Getriebewirkungsgrad bei niedrigen Temperaturen haben, kann für den Kraftstoffverbrauch eines Fahrzeugs vorteilhaft sein.
- ZUSAMMENFASSUNG
- Ein oder mehrere Ausführungsbeispiele behandeln die vorgenannten Probleme durch Bereitstellen von Vorrichtungen für Getriebe mit einem Schmiersystem. Insbesondere betreffen Vorrichtungen in Übereinstimmung mit den Ausführungsbeispielen eine Vorrichtung für ein aktives Thermomanagement von Schmiermitteln für Getriebe.
- Gemäß einem Aspekt eines Ausführungsbeispiels beinhaltet eine Vorrichtung für ein aktives Thermomanagement von Schmiermitteln für Getriebe ein Getriebe mit einem Gehäuse und einer rotierenden Komponente. Ein weiterer Aspekt des Ausführungsbeispiels beinhaltet eine Ablenkplattenanordnung, die innerhalb des Gehäuses betriebsmäßig angeordnet ist, um einen Abschnitt der rotierenden Komponente abzudecken und Schmiermittelstrom für Getriebe durch mindestens eine Route zu leiten. Ein weiterer Aspekt gemäß dem Ausführungsbeispiel beinhaltet einen Wärmetauscher, der in der mindestens einen Route betriebsmäßig angeordnet ist, um thermische Energie von einer Wärmequelle zum Schmiermittel für Getriebe zu übertragen.
- Gemäß einem weiteren Aspekt des Ausführungsbeispiels ist eine Fluidstromsteuervorrichtung in mindestens einer Route betriebsmäßig angeordnet, um einen Schmiermittelstrom zu ermöglichen oder zu verhindern. Gemäß weiteren Aspekten des Ausführungsbeispiels, worin die Fluidstromsteuervorrichtung ein passives Stellglied ist, wird dieses betriebsmäßig in Reaktion auf eine Zustandsänderung betätigt. Weiterhin, gemäß Aspekten des Ausführungsbeispiels, ist die Zustandsänderung eine Temperaturänderung.
- Ein weiterer Aspekt des Ausführungsbeispiels ermöglicht einen Fluidstrom durch die mindestens eine Route unter einer vorbestimmten Temperaturschwelle. Und in einem weiteren Aspekt des Ausführungsbeispiels ist die Wärmequelle ein Motorkühlmittelsystem. In einem weiteren Aspekt des Ausführungsbeispiels beinhaltet der Wärmetauscher mindestens einen Rohrzweig zum Ermöglichen einer thermischen Energieübertragung zwischen dem Motorkühlmittel und dem Schmiermittel für Getriebe. Und in einem weiteren Aspekt beinhaltet der Wärmetauscher eine maximale Anzahl an Rohrzweigen, die in der mindestens einen Route realisierbar sind.
- Gemäß einem weiteren Aspekt des Ausführungsbeispiels sind die Rohrzweige so ausgebildet, um einen maximalen Oberflächenbereich für maximale thermische Energieübertragung zwischen dem Motorkühlmittel und dem Schmiermittel für Getriebe aufzuweisen.
- Figurenliste
- Die vorliegenden exemplarischen Ausführungsformen werden aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen besser verständlich, in denen:
-
1 ist eine Darstellung eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs gemäß einem Aspekt des Ausführungsbeispiels; -
1a ist eine Darstellung eines Frontantrieb-Verteilergetriebes gemäß Aspekten eines Ausführungsbeispiels; -
2 ist eine Darstellung einer Vorrichtung für ein aktives Thermomanagement des Schmiermittels für Getriebe gemäß einem Ausführungsbeispiel; -
3 ist eine Darstellung einer Innenansicht der Ablenkplatte mit mindestens einer Route zum Leiten des Schmiermittelstroms für Getriebe auf einen Wärmetauscher gemäß Aspekten des Ausführungsbeispiels; und -
4 ist eine Darstellung einer Innenansicht einer Vorrichtung für ein aktives Thermomanagement von Schmiermittel für Getriebe mit Motorkühlmittel, das durch den Wärmetauscher gemäß Aspekten des Ausführungsbeispiels geleitet wird. - AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
- Die folgende Beschreibung ist ihrer Art nach lediglich exemplarisch und soll die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder Verwendungen davon in keiner Weise einschränken.
-
1 sieht eine Darstellung eines Antriebsstrangs10 eines Fahrzeugs gemäß einem Aspekt des Ausführungsbeispiels vor. Der Antriebsstrang10 beinhaltet einen Motor12 , ein Getriebe14 (z. B. Frontantrieb, Heckantrieb, automatisch, stufenlos, Doppelkupplung oder manuell), eine Antriebswelle und ein hinteres Differenzial16 , Antriebsräder18 und ein Antriebsstrangsteuermodul (PCM - Powertrain Control Module) 20. Die Sensoren21 stehen mit dem PCM20 in Verbindung und können einen Motorkühlmitteltemperatursensor zum Messen der Temperatur des Motorkühlmittels und einen Getriebefluidtemperatursensor zum Überwachen der Temperatur des Getriebefluids beinhalten. Die Sensoren21 können dann diese Informationen dem PCM20 zur Verfügung stellen. - Das PCM
20 arbeitet als das „Gehirn“ eines Fahrzeugs und steuert die mehreren Stellglieder an einem Verbrennungsmotor, um eine optimale Motorleistung sicherzustellen. Das PCM20 ist im Allgemeinen eine kombinierte Steuereinheit, die aus einer Motorsteuereinheit (ECU - Engine Control Unit) und einer Getriebesteuereinheit (TCU - Transmission Control Unit) besteht. - Der Motor
12 ist ein Verbrennungsmotor, der dem Getriebe14 ein Antriebsmoment zuführt. Herkömmlicherweise wird ein Verbrennungsmotor durch die Anzahl der darin enthaltenen Zylinder identifiziert, und in welcher Konfiguration die Zylinder angeordnet sind. Der dargestellte Motor12 ist ein V8-konfigurierter Motor12 , da der Motor12 acht Zylinder aufweist, die in einer „V“-Konfiguration angeordnet sind. Das Getriebe14 , das in der Lage ist, mehrere Vorwärtsübersetzungsverhältnisse auszuführen, stellt wiederum ein Drehmoment für die Antriebswelle und das hintere Differenzial16 und die Antriebsräder18 bereit. - Es versteht sich, dass die meisten Fahrzeuge bei einem Kaltstart etwa mehrere Minuten brauchen werden, bis die Motorkühlmitteltemperatur heiß wird, während es unter gleichen Bedingungen wesentlich länger dauern könnte, bis sich die Getriebefluidtemperatur erwärmt hat. Wenn Getriebefluide kalt sind, können sie andicken und verlängerte und harte Schaltungen verursachen, was einen Verlust des Getriebewirkungsgrades bewirkt, bis sich das Fluid genug erwärmt hat, um richtig zu fließen. Dieser Wirkungsgradverlust erfordert mehr Energie vom Motor, um alle Teile zu betätigen, die mit dem Getriebefluid in Kontakt kommen. Ein erhöhter Energiebedarf vom Motor erfordert einen erhöhten Bedarf an Kraftstoff, der den Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs beeinträchtigen könnte.
- Unter Bezugnahme auf
1a ist eine Darstellung eines Frontantrieb-Verteilergetriebes100 gemäß Aspekten eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung für ein aktives Thermomanagement eines Schmiermittels für Getriebes vorgesehen. Das Verteilergetriebe100 beinhaltet ein Gehäuse105 mit einem Kühlmitteleinlass110 und einem Kühlmittelauslass115 , um zu ermöglichen, dass Motorkühlmittel durch das Verteilergetriebe 105 gemäß Aspekten des Ausführungsbeispiels strömt. Es versteht sich, dass sich das Ausführungsbeispiel auf ein Frontantrieb-Getriebesystem bezieht, das offenbarte Konzept jedoch allgemein auf andere Getriebesysteme (z. B. automatisch, CVT, DCT, Heckantrieb oder manuell) anwendbar ist, die innerhalb des offenbarten Konzepts liegen sollen. -
2 ist eine Darstellung einer Vorrichtung200 für ein aktives Thermomanagement eines Schmiermittels für Getriebe. Die Vorrichtung200 beinhaltet eine rotierende Komponente, z. B. ein Enddifferentialhohlrad oder jede andere rotierende Komponente innerhalb eines Getriebes, die genutzt werden kann, um den gerichteten Schmierölstrom210 zu zwingen, wobei ein Abschnitt davon durch eine Ablenkplatte220 abgedeckt ist. Die Ablenkplatte220 dient dazu, den Schmiermittelstrom für Getriebe durch eine Drehung der rotierenden Komponente210 durch mindestens eine Route zu zwingen, sodass das Schmiermittel für Getriebe über und durch Zwischenräume strömt, die zwischen Abschnitten eines Wärmetauschers230 ausgebildet sind. Es versteht sich, dass die Drehrichtung der rotierenden Komponente210 entweder im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn sein kann, um den Schmiermittelstrom durch eine geeignete Ablenkplattenanordnung gemäß dem Ausführungsbeispiel zu zwingen. - Der Wärmetauscher
230 ist wirksam, um Motorkühlmittel240 vom Motorkühlmittelsystem durch ein Fluidübertragungssystem (nicht dargestellt) zu empfangen, sodass Motorkühlmittel240 in den Kühlmitteleinlass110 durch die Innenabschnitte des Wärmetauschers230 aufgenommen wird, und heraus durch den Kühlmittelauslass115 , um zum Motorkühlsystem (nicht dargestellt) zurückzukehren. - Unter Bezugnahme auf
3 , zeigt eine Darstellung300 eine Innenansicht des Verteilergetriebegehäuses105 und der Ablenkplatte220 mit mindestens einer Route320 zum Leiten des Schmiermittelstroms für Getriebe310 zu einem Wärmetauscher230 . Wenn sich das Enddifferentialhohlrad210 in einer Drehung im Uhrzeigersinn dreht, zwingt es das Schmiermittel für Getriebe310 durch die mindestens eine Route320 der Ablenkplatte220 . Der Schmiermittelstrom für Getriebe310 läuft über die Außenfläche(n) des Wärmetauschers 230 und kehrt dann gemäß Aspekten des Ausführungsbeispiels zu einem Getriebefluidsumpf (nicht dargestellt) zurück. -
4 ist eine weitere Darstellung einer Innenansicht einer Vorrichtung400 für ein aktives Thermomanagement von Schmiermittel für Getriebe310 mit Motorkühlmittel240 , das durch den Wärmetauscher gemäß Aspekten des Ausführungsbeispiels geleitet wird. Das Enddifferentialhohlrad210 bewegt das Schmiermittel für Getriebe310 und zwingt es, durch den mindestens eine Route320 der Ablenkplatte220 zu strömen. Somit wird Wärme vom Motorkühlmittel240 , das durch das Innere des Wärmetauschers230 strömt, zum Schmiermittelstrom für Getriebe310 übertragen, wenn es über und durch Räume strömt, die zwischen Abschnitten410 des Wärmetauschers230 gemäß Aspekten des vorgesehenen Ausführungsbeispiels ausgebildet sind. - Der Wärmetauscher
230 beinhaltet mindestens einen Rohrzweig410 zum Ermöglichen einer thermischen Energieübertragung zwischen dem Motorkühlmittel240 und dem Schmiermittel für Getriebe310 . Gemäß Aspekten des Ausführungsbeispiels beinhaltet den Wärmeaustauscher230 der Wärmetauscher eine maximale Anzahl an Rohrzweigen410 , die innerhalb der Verpackungsbeschränkungen der mindestens einen Route320 realisierbar sind. Die Rohrzweige410 sind so ausgebildet sind, um einen maximalen Oberflächenbereich für maximale thermische Energieübertragung zwischen dem Motorkühlmittel240 und dem Schmiermittel für Getriebe310 aufzuweisen. Ein schnelleres Erwärmen des Schmiermittels für Getriebe310 von einem Fahrzeugkaltstartzustand durch die Verwendung des Wärmeübertragungsverfahrens gemäß dem Ausführungsbeispiel kann dabei helfen, den negativen Einfluss zu verringern, den kalte Getriebefluide auf den Getriebewirkungsgrad bei niedrigen Temperaturen haben, was für den Kraftstoffverbrauch eines Fahrzeugs von Vorteil sein kann. - Es kann wünschenswert sein, eine Erwärmung des Schmiermittels für Getriebe gemäß dem Ausführungsbeispiel nur dann zuzulassen, wenn sie unter einer bestimmten Temperatur liegt. Gemäß weiteren Aspekten ist eine (nicht dargestellte) Fluidstromsteuervorrichtung an einem Einlass der mindestens einen Route
320 angeordnet und dient dazu, um zu ermöglichen oder zu verhindern, dass der Schmiermittelstrom für Getriebe310 passiert. Im Ausführungsbeispiel ist die Fluidstromsteuervorrichtung ein passives oder aktives Stellglied, das in Reaktion auf eine Zustandsänderung betätigt werden kann. Die Zustandsänderung kann eine Temperaturänderung sein, bei der das passive Stellglied es dem Schmiermittel für Getriebe310 ermöglicht, durch die wenigstens eine Route320 unter einer vorbestimmten Temperaturschwelle zu fließen, aber der Strom verhindert, wenn die Temperatur über die vorbestimmte Schwelle ansteigt. - Die Beschreibung der Erfindung ist nur als Beispiel zu verstehen und Variationen, die nicht vom Kern der Erfindung abweichen, werden als im Rahmen der Erfindung befindlich vorausgesetzt. Diese Variationen sollen nicht als eine Abweichung vom Sinn und Umfang der Erfindung betrachtet werden.
Claims (10)
- Vorrichtung für ein aktives Thermomanagement von Schmiermitteln für Getriebe, umfassend: ein Getriebe mit einem Gehäuse und einer rotierenden Komponente; eine Ablenkplattenanordnung, die innerhalb des Gehäuses betriebsmäßig angeordnet ist, um einen Abschnitt der rotierenden Komponente abzudecken und Schmiermittelstrom für Getriebe durch mindestens eine Route zu leiten; und einen Wärmetauscher, der in der mindestens einen Route betriebsmäßig angeordnet ist, um thermische Energie von einer Wärmequelle zum Schmiermittel für Getriebe zu übertragen.
- Vorrichtung nach
Anspruch 1 , ferner umfassend eine Fluidstromsteuervorrichtung, die an einem Einlass der mindestens einen Route betriebsmäßig angeordnet ist, um eine Schmiermittelstrom für Getriebe zu ermöglichen oder zu verhindern. - Vorrichtung nach
Anspruch 2 , worin die Fluidstromsteuervorrichtung ein passives Stellglied ist, um betriebsmäßig in Reaktion auf eine Zustandsänderung betätigt zu werden. - Vorrichtung nach
Anspruch 3 , worin die Zustandsänderung eine Temperaturänderung ist. - Vorrichtung nach
Anspruch 4 , worin die passive Vorrichtung dem Schmiermittel für Getriebe ermöglicht durch die mindestens eine Route unter einer vorbestimmten Temperaturschwelle zu fließen. - Vorrichtung nach
Anspruch 1 , worin die Wärmequelle ein Motorkühlmittelsystem ist. - Vorrichtung nach
Anspruch 1 , worin der Wärmetauscher mindestens einen Rohrzweig zum Ermöglichen einer thermischen Energieübertragung zwischen dem Motorkühlmittel und dem Schmiermittel für Getriebe beinhaltet. - Vorrichtung nach
Anspruch 7 , worin der Wärmetauscher eine maximale Anzahl an Rohrzweigen beinhaltet, die innerhalb der Verpackungsbeschränkungen der mindestens einen Route realisierbar sind. - Vorrichtung nach
Anspruch 8 , worin die Rohrzweige so ausgebildet sind, um einen maximalen Oberflächenbereich für maximale thermische Energieübertragung zwischen dem Motorkühlmittel und dem Schmiermittel für Getriebe aufzuweisen. - Vorrichtung für ein aktives Thermomanagement von Schmiermitteln für Getriebe, umfassend: ein Getriebe mit einem Gehäuse und einer rotierenden Komponente; eine Ablenkplattenanordnung, die innerhalb des Gehäuses betriebsmäßig angeordnet ist, um einen Abschnitt der rotierenden Komponente abzudecken und Schmiermittelstrom für Getriebe durch mindestens eine Route zu leiten; eine Fluidstromsteuervorrichtung, die in mindestens einer Route betriebsmäßig angeordnet ist, um einen Schmiermittelstrom zu ermöglichen oder zu verhindern; und einen Wärmetauscher, der in dem mindestens einer Route betriebsmäßig angeordnet ist, um thermische Energie von einer Wärmequelle zum Schmiermittel für Getriebe zu übertragen.
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