DE102019211854A1 - Oil supply system for an automatic transmission - Google Patents
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Abstract
Ein Ölversorgungssystem (100, 200, 300) für ein Automatikgetriebe umfasst einen Ölsumpf (2) zur Bevorratung eines Betriebsmediums, eine Getriebepumpe (5), eine elektronische Steuerungseinheit (4) und ein Systemdruckventil (6) zur Einstellung eines von der Getriebepumpe (5) zu erzeugenden Systemdruckes (p_SYS). Hierbei weist das Ölversorgungssystem (100, 200, 300) einen Speicherraum (3) und ein Speicherventil (108, 208, 308) auf, welches zwischen dem Speicherraum (3) und dem Ölsumpf (2) angeordnet ist, wobei mittels des Speicherventils (108, 208, 308) der Speicherraum (3) mit dem Ölsumpf (2) verbindbar und damit in diesen entleerbar ist. Das Speicherventil (108, 208, 308) ist abhängig von bestimmten Betriebsbedingungen, in welchen eine Anhebung des Füllstandes (O_1, O_2) im Ölsumpf (2) erforderlich ist, betätigbar.An oil supply system (100, 200, 300) for an automatic transmission comprises an oil sump (2) for storing an operating medium, a transmission pump (5), an electronic control unit (4) and a system pressure valve (6) for setting one of the transmission pump (5) system pressure to be generated (p_SYS). Here, the oil supply system (100, 200, 300) has a storage space (3) and a storage valve (108, 208, 308) which is arranged between the storage space (3) and the oil sump (2), whereby the storage valve (108 , 208, 308) the storage space (3) can be connected to the oil sump (2) and can thus be emptied into it. The storage valve (108, 208, 308) can be actuated depending on certain operating conditions in which an increase in the fill level (O_1, O_2) in the oil sump (2) is necessary.
Description
Die Erfindung betrifft ein Ölversorgungssystem für ein Automatikgetriebe und ein Verfahren zum Betreiben desselben.The invention relates to an oil supply system for an automatic transmission and a method for operating the same.
Aus der Druckschrift
Bei dem Automatikgetriebe darf der Füllstand bzw. das Ölniveau in der Ölwanne nicht zu tief eingestellt werden, so dass es auch bei Tiefsttemperaturen oder bei starken Beschleunigungen, Verzögerungen oder Querbeschleunigungen bei Kurvenfahrt sowie Fahrten mit großer Fahrzeugneigung trotz absinkendem Füllstand zu keiner Luftansaugung bei der Ölpumpe während des Betriebes kommt. Die negativen Folgen einer Luftansaugung sind zumindest Kavitation in der Getriebepumpe und die damit verbundenen Geräuschprobleme und Schädigungen der Getriebepumpe und des übrigen Hydrauliksystems. Darüber hinaus kann infolge des Ansaugens von Luft der von der Getriebepumpe erzeugte Druck zusammenbrechen, so dass das Automatikgetriebe nicht mehr funktionsfähig ist.In the case of the automatic transmission, the fill level or the oil level in the oil pan must not be set too low, so that even at very low temperatures or with strong accelerations, decelerations or lateral accelerations when cornering as well as driving with a great inclination of the vehicle, the oil pump does not suck in air despite the falling fill level of the company comes. The negative consequences of air intake are at least cavitation in the gear pump and the associated noise problems and damage to the gear pump and the rest of the hydraulic system. In addition, as a result of the intake of air, the pressure generated by the transmission pump can collapse, so that the automatic transmission is no longer functional.
Andererseits darf der Füllstand auch nicht zu hoch eingestellt werden, da sonst rotierende Teile des Getriebes nachteilige Planschverluste sowie Ölverschäumung verursachen. Planschverluste haben erhöhte Leistungsverluste beim Durchtrieb durch das Automatikgetriebe und damit einen schlechten Getriebewirkungsgrad zur Folge. Ölverschäumung verursacht Kavitationsvorgänge in der Getriebepumpe, was unerwünschte Geräusche, Druckschwingungen sowie Materialzerstörungen und damit Verschleiß erzeugt. Hohe Öltemperaturen begünstigen ebenfalls einen zu hohen Füllstand. Um einen ausgeglichenen Füllstand zu realisieren, ist es bei den Automatikgetrieben bekannt, die Ölwanne in Richtung Fahrzeugboden abzusenken, um dadurch die einzufüllende Ölmenge zu erhöhen und damit einerseits einem zu niedrigen Füllstand vorzubeugen und andererseits ein Eintauchen von rotierenden Getriebeteilen zu verhindern. Die mögliche Absenkung der Ölwannenposition ist jedoch hinsichtlich der festgelegten Unterbodenfreiheitslinie des Fahrzeuges erheblich begrenzt.On the other hand, the level must not be set too high, as otherwise rotating parts of the gear unit cause disadvantageous splashing losses and oil foaming. Splashing losses result in increased power losses in the through drive through the automatic transmission and thus poor transmission efficiency. Oil foaming causes cavitation processes in the gear pump, which generates undesirable noises, pressure oscillations as well as material destruction and thus wear. High oil temperatures also make the fill level too high. In order to achieve a balanced fill level, it is known in automatic transmissions to lower the oil pan towards the vehicle floor in order to increase the amount of oil to be filled and thus on the one hand to prevent the fill level from being too low and on the other hand to prevent rotating gear parts from immersing. However, the possible lowering of the oil pan position is considerably limited with regard to the defined underbody clearance line of the vehicle.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist es, ein Ölversorgungssystem für ein Automatikgetriebe zu schaffen, bei welchem der Füllstand unabhängig von den Betriebsbedingungen oder Fahrzuständen nicht unter eine kritische Mindesthöhe sinkt.The object on which the invention is based is to create an oil supply system for an automatic transmission in which the fill level does not fall below a critical minimum level regardless of the operating conditions or driving conditions.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst.The object is achieved by the subject matter of
Demnach umfasst ein Ölversorgungssystem für ein Automatikgetriebe einen Ölsumpf zur Bevorratung eines Betriebsmediums, eine Getriebepumpe, eine elektronische Steuerungseinheit und ein Systemdruckventil zur Einstellung eines von der Getriebepumpe zu erzeugenden Systemdruckes. Erfindungsgemäß weist das Ölversorgungssystem einen Speicherraum und ein Speicherventil auf, welches zwischen dem Speicherraum und dem Ölsumpf angeordnet ist Hierbei ist mittels des Speicherventils der Speicherraum mit dem Ölsumpf verbindbar und damit in diesen entleerbar. Das Speicherventil ist abhängig von bestimmten Betriebsbedingungen, in welchen eine Anhebung des Füllstandes im Ölsumpf erforderlich ist, betätigbar.Accordingly, an oil supply system for an automatic transmission comprises an oil sump for storing an operating medium, a transmission pump, an electronic control unit and a system pressure valve for setting a system pressure to be generated by the transmission pump. According to the invention, the oil supply system has a storage space and a storage valve, which is arranged between the storage space and the oil sump. The storage space can be connected to the oil sump by means of the storage valve and can thus be emptied into it. The storage valve can be actuated depending on certain operating conditions in which an increase in the fill level in the oil sump is necessary.
Hierdurch kann in vorteilhafter Weise eine auftretende Unterbefüllung des Ölsumpfes mit dem im Speicherraum bevorrateten Volumen an Betriebsmedium ausgeglichen und negative Auswirkungen wie zum Beispiel das Ansaugen von Luft durch die Pumpe vermieden werden.In this way, any underfilling of the oil sump with the volume of operating medium stored in the storage space can advantageously be compensated for and negative effects such as for example the suction of air by the pump can be avoided.
Unter der Betätigung eines Ventils ist in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass das Ventil in eine von mehreren Schaltstellungen gebracht wird. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass das Ventil mit einem Druck beaufschlagt wird, oder indem eine mechanische Kraft beispielsweise von einem Elektromagneten erzeugt wird, welcher bestromt wird. Ebenso kann das Ventil dadurch die Schaltstellung ändern, indem ein hydraulischer Druck oder eine elektromagnetische Kraft abgeschaltet wird und die Kraft einer Feder dann das Ventil schaltet.In this context, actuation of a valve means that the valve is brought into one of several switching positions. This can take place, for example, in that the valve is subjected to pressure, or in that a mechanical force is generated, for example by an electromagnet which is energized. The valve can also change the switching position in that hydraulic pressure or an electromagnetic force is switched off and the force of a spring then switches the valve.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous embodiments of the invention emerge from the subclaims.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist es möglich, dass das Speicherventil als hydraulisch betätigbares 2/2-Wegeventil ausgebildet ist, welches in einer ersten Schaltstellung den Speicherraum zum Ölsumpf hin verschließt und in einer zweiten Schaltstellung den Speicherraum hydraulisch mit dem Ölsumpf verbindet.In a preferred embodiment, it is possible that the accumulator valve is designed as a hydraulically actuated 2/2-way valve which, in a first switch position, closes the accumulator chamber to the oil sump and, in a second switch position, hydraulically connects the accumulator chamber to the oil sump.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist das Speicherventil hydraulisch mittels des Systemdrucks betätigbar, wenn dieser mittels der Einstellung des Systemdruckventils einen bestimmten Druckwert übersteigt. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass keine zusätzliche Aktuatorik erforderlich ist, da das Systemdruckventil und dessen Ansteuerung ohnehin vorhanden ist.In a further preferred embodiment, the accumulator valve can be actuated hydraulically by means of the system pressure if this exceeds a certain pressure value by means of the setting of the system pressure valve. This refinement has the advantage that no additional actuators are required since the system pressure valve and its control are already present.
Alternativ hierzu ist es bevorzugt möglich, dass das Speicherventil als Magnetventil ausgebildet und damit elektromagnetisch betätigbar ist. Hierdurch ist die Betätigung des Speicherventils unabhängig vom Systemdruck. Dies bietet den Vorteil, dass der Systemdruck nicht erhöht werden muss, wodurch auch die Leistungsaufnahme der Getriebepumpe steigen und der Wirkungsgrad des Automatikgetriebes sinken würde.As an alternative to this, it is preferably possible for the storage valve to be designed as a solenoid valve and thus to be electromagnetically actuated. As a result, the actuation of the accumulator valve is independent of the system pressure. This offers the advantage that the system pressure does not have to be increased, which would also increase the power consumption of the transmission pump and reduce the efficiency of the automatic transmission.
Bevorzugt ist das elektromagnetisch betätigbare Speicherventil von der elektronischen Steuerungseinheit ansteuerbar.Preferably, the electromagnetically actuatable storage valve can be controlled by the electronic control unit.
Bei einer weiteren bevorzugten Alternative ist es möglich, dass das Speicherventil als ein 3/2-Wegeventil ausgebildet ist und durch welches in einer ersten Schaltstellung der Speicherraum mit einer Systemdruckleitung verbunden und eine Verbindung zwischen Speicherraum und Ölsumpf unterbrochen ist, so dass der Speicherraum mittels der Getriebepumpe befüllbar ist. In dessen zweiter Schaltstellung ist der Speicherraum mit dem Ölsumpf verbunden und von der Getriebepumpe getrennt, wobei das Speicherventil mittels des Systemdrucks in die zweite Schaltstellung geschaltet ist.In a further preferred alternative, it is possible that the storage valve is designed as a 3/2-way valve and through which, in a first switching position, the storage space is connected to a system pressure line and a connection between the storage space and the oil sump is interrupted, so that the storage space is opened by means of the Gear pump can be filled. In its second switching position, the storage space is connected to the oil sump and separated from the gear pump, the storage valve being switched to the second switching position by means of the system pressure.
Bei allen Alternativen ist es bevorzugt möglich, dass der Speicherraum mindestens eine Öffnung zu einem Raum des Automatikgetriebes aufweist, in welchem mindestens ein im Betrieb rotierendes Getriebebauteil angeordnet ist, so dass der Speicherraum von dem Betriebsmedium befüllbar ist, welches von dem rotierenden Getriebebauteil abgeschleudert wird. Dies bietet den Vorteil, dass zur Befüllung des Speicherraums keine Vorrichtung zur Förderung des Betriebsmediums, wie beispielsweise eine Pumpe mit deren nachteiliger Leistungsaufnahme erforderlich ist. Darüber hinaus entsteht kein zusätzlicher Aufwand an Bauteilen.With all alternatives, it is preferably possible that the storage space has at least one opening to a space of the automatic transmission in which at least one rotating transmission component is arranged so that the storage space can be filled with the operating medium that is thrown off by the rotating transmission component. This offers the advantage that no device for conveying the operating medium, such as a pump with its disadvantageous power consumption, is required to fill the storage space. In addition, there is no additional expenditure on components.
Bei allen Ausgestaltungen ist bevorzugt das Systemdruckventil mittels der elektronischen Steuerungseinheit ansteuerbar.In all of the configurations, the system pressure valve can preferably be controlled by means of the electronic control unit.
Bevorzugt umfasst ein Automatikgetriebe ein beschriebenes Ölversorgungssystem, welches mindestens einen Sensor aufweist, mittels dem Betriebszustände erfassbar sind, welche einen Einfluss auf die Höhe des Füllstandes im Automatikgetriebe haben oder mittels dem die Höhe des Füllstandes selbst erfassbar ist.An automatic transmission preferably comprises a described oil supply system which has at least one sensor by means of which operating states can be detected which have an influence on the level of the automatic transmission or which can be used to detect the level of the level itself.
In einer bevorzugten Ausgestaltung sind mit dem Sensor Längs- und/oder Querbeschleunigungen und/oder Fahrzeugneigungen und/oder Temperaturen erfassbar.In a preferred embodiment, longitudinal and / or transverse accelerations and / or vehicle inclinations and / or temperatures can be detected with the sensor.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist das Automatikgetriebe eine elektronische Getriebesteuerung auf, wobei die elektronische Steuerungseinheit des Ölversorgungssystems ein Teil oder ein Bereich der elektronischen Getriebesteuerung ist.In a further preferred embodiment, the automatic transmission has an electronic transmission control, the electronic control unit of the oil supply system being part or an area of the electronic transmission control.
Bevorzugt ist mit dem Sensor die Höhe des Füllstandes an mindestens einer Stelle des Automatikgetriebes erfassbar.The height of the fill level at at least one point of the automatic transmission can preferably be detected with the sensor.
Bei einem bevorzugten Verfahren zum Betreiben eines beschriebenen Ölversorgungssystems eines Automatikgetriebes erfasst mindestens ein Sensor jeweils eine relevante Größe, deren Wert einen Aufschluss über den Füllstand des Ölsumpfes gibt, und wobei bei der Feststellung in der elektronischen Steuerungseinheit, dass der Füllstand unter einem bestimmten Mindestwert liegt, das Speicherventil betätigt wird, so dass der Ölsumpf aus dem Speicherraum befüllt wird.In a preferred method for operating a described oil supply system of an automatic transmission, at least one sensor detects a relevant variable, the value of which provides information about the fill level of the oil sump, and when the electronic control unit determines that the fill level is below a certain minimum value, the storage valve is actuated so that the oil sump is filled from the storage space.
Bevorzugter Weise ist mittels des Sensors eine Längs- und/oder Querbeschleunigung und/oder ein Neigungswinkel des Fahrzeugs erfassbar, wobei bei der Überschreitung eines zulässigen Maximalwertes mindestens einer dieser Betriebsgrößen die Ventileinrichtung betätigt und der Speicherraum zum Anheben des Füllstandes des Ölsumpfes zum Ölsumpf hin geöffnet wird. Hierbei ist jedem Maximalwert der Betriebsgrößen ein Wert einer kritischen Füllstandshöhe zugeordnet.A longitudinal and / or transverse acceleration and / or an angle of inclination of the vehicle can preferably be detected by means of the sensor, the valve device being actuated and the storage space being opened to raise the level of the oil sump towards the oil sump when a permissible maximum value is exceeded . Each maximum value of the operating variables is assigned a value of a critical fill level.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens zum Betreiben eines Ölversorgungssystems wird zur Betätigung des Speicherventils das Systemdruckventil derart von der elektronischen Steuerungseinheit angesteuert, dass der Systemdruck erhöht wird.In a further preferred embodiment of the method for operating an oil supply system, to actuate the storage valve, the system pressure valve is activated by the electronic control unit in such a way that the system pressure is increased.
Alternativ hierzu wird bevorzugt zur Betätigung des Speicherventils dessen Elektromagnet von der elektronischen Steuerungseinheit angesteuert.As an alternative to this, its electromagnet is preferably activated by the electronic control unit to actuate the storage valve.
Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Ölversorgungssystems werden im Folgenden näher beschrieben.Embodiments of an oil supply system according to the invention are described in more detail below.
FigurenlisteFigure list
-
1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ölversorgungssystems,1 a schematic representation of a first embodiment of the oil supply system according to the invention, -
2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ölversorgungssystems und2 a schematic representation of a second embodiment of the oil supply system according to the invention and -
3 eine schematische Darstellung einer dritten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ölversorgungssystems.3 a schematic representation of a third embodiment of the oil supply system according to the invention.
Die Getriebepumpe
Von einer direkten Ansteuerung spricht man, wenn das Systemdruckventil als Magnetventil ist und einen Elektromagneten aufweist. Wird jedoch das Systemdruckventil von einem Magnetventil hydraulisch vorgesteuert, welches mit der elektronischen Steuerungseinheit verbunden ist, wäre dies eine indirekte Ansteuerung.The
Direct control is used when the system pressure valve is a solenoid valve and has an electromagnet. However, if the system pressure valve is hydraulically pilot controlled by a solenoid valve which is connected to the electronic control unit, this would be an indirect control.
Im Betrieb eines Automatikgetriebes wird das den rotierenden Bauteilen anhaftende Betriebsmedium unter der Wirkung der Fliehkraft von diesen abgeschleudert. Üblicherweise prallt das Betriebsmedium gegen die Innenseite des Getriebegehäuses und sammelt sich dann unter der Wirkung der Schwerkraft im Ölsumpf
Der Speicherraum
Zwischen dem Speicherraum
Diese Anhebung des Flüssigkeitsspiegels ist dann notwendig, wenn dieser unter einen zulässigen Mindestwert, beispielsweise dem Füllstand
Das Vorliegen mindestens einer dieser Betriebszustände kann mittels eines Sensors
Um eine Befüllung des Ölsumpfes aus dem Speicherraum
Alternativ hierzu wäre es auch möglich das Speicherventil so auszugestalten, dass dieses bestromt in der ersten Schaltstellung gehalten würde und stromlos mittels der Feder in die zweite Schaltstellung (Speicherraum zum Ölsumpf hin offen) bewegt werden würde.As an alternative to this, it would also be possible to design the accumulator valve in such a way that it would be kept in the first switching position when energized and would be moved into the second switching position without current by means of the spring (storage space open to the oil sump).
Die Ansteuerung des Elektromagneten 212 erfolgt aus der elektronischen Steuerungseinheit
Das Systemdruckventil
In der ersten Schaltstellung des Speicherventils
Soll bei einer Unterschreitung eines zulässigen Füllstandes der Speicherraum
Der Auslöser für die von der elektronischen Steuerungseinheit
Die elektronische Steuerungseinheit
Da der Speicherraum
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Ölwannesump
- 22
- ÖlsumpfOil sump
- 33
- SpeicherraumStorage space
- 44th
- elektronische Steuerungseinheitelectronic control unit
- 55
- GetriebepumpeGear pump
- 66
- Systemdruckventil, erste VentileinrichtungSystem pressure valve, first valve device
- 77th
- Sensorsensor
- 2121st
- SaugleitungSuction line
- 2222nd
- DruckleitungPressure line
- 3131
- SchleuderölstromCentrifugal oil flow
- 4141
- Leitungmanagement
- 4646
- SensorleitungSensor cable
- 4747
- elektrische Steuerleitungelectrical control line
- 100100
- ÖlversorgungssystemOil supply system
- 108108
- Speicherventil, zweite VentileinrichtungStorage valve, second valve device
- 143143
- hydraulische Steuerleitunghydraulic control line
- 200200
- ÖlversorgungssystemOil supply system
- 208208
- Speicherventil, zweite VentileinrichtungStorage valve, second valve device
- 247247
- elektrische Steuerleitungelectrical control line
- 300300
- ÖlversorgungssystemOil supply system
- 303303
- SpeicherraumStorage space
- 308308
- Speicherventil, zweite VentileinrichtungStorage valve, second valve device
- 321321
- Anschlussconnection
- 322322
- Anschlussconnection
- 323323
- Anschlussconnection
- 342342
- Leitungmanagement
- 343343
- hydraulische Steuerleitunghydraulic control line
- O_1O_1
- hoher Füllstandhigh level
- O_2O_2
- niedriger Füllstandlow level
- p_SYSp_SYS
- SystemdruckSystem pressure
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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