DE10342893A1 - Verfahren zur Erwärmung von Öl in einem Getriebeölkreislauf - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erwärmung von Öl in einem Ölkreislauf eines Getriebes für ein Kraftfahrzeug, wobei das Getriebe Schaltelemente, insbesondere nasslaufende Lamellenkupplungen und/oder -bremsen, zur Schaltung von Gängen und der Ölkreislauf einen von einer Ölpumpe erzeugten und von einem Hauptdruckventil gesteuerten Hauptdruck aufweist. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, dass während der Warmlaufphase des Getriebes im Ölkreislauf eine Verlustleistung erzeugt wird, deren Wärme an das zirkulierende Öl abgeführt wird. Vorzugsweise wird die Verlustleistung in den Schaltelementen durch zusätzliche Reibphasen erzeugt, was während der Motorwarmlaufphase und den Bremszeiten ohne Zusatzverbrauch möglich ist.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erwärmung von Öl in einem Ölkreislauf eines Getriebes für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
• Kaltstartprobleme von Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotoren sind bekannt, wobei man diese Probleme hauptsächlich mit dem Motor, seinem Wirkungsgrad und seinen Abgaswerten in Verbindung bringt. Es gibt daher zahlreiche Vorschläge, um die Warmlaufphase des Motors so kurz wie möglich zu gestalten, unter anderem durch eine schnelle Erwärmung des Kühlmittels im Kühlmittelkreislauf. Von der Kaltstartproblematik ist im Prinzip jedoch der gesamte Triebstrang betroffen, u. a. das bzw. die Getriebe mit den zugehörigen Ölkreisläufen, in welchen Öl mittels einer Pumpe umgewälzt wird. Bei einem Kaltstart, d. h. niedrigen Temperaturen ist das Öl zähflüssig, erzeugt im Getriebe hohe Schleppmomente, verschlechtert den Wirkungsgrad und macht eine höhere Pumpleistung erforderlich. Insofern besteht auch bei Ölkreisläufen das Ziel, das Öl möglichst rasch auf Betriebstemperatur zu bringen, um damit den Getriebe- bzw. den Antriebswirkungsgrad des Kraftfahrzeuges möglichst schnell anzuheben.
• In der DE 199 12 327 A1 der Anmelderin wurde vorgeschlagen, eine im Schmierölkreislauf eines Kraftfahrzeuggetriebes angeordnete Ölwanne in zwei Kammern zu unterteilen, während der Warmlaufphase zunächst nur Öl aus einer Kammer zu entnehmen und somit nur eine Teilmenge zwecks schnellerer Erwärmung im Schmierölkreislauf zirkulieren zu lassen.
• Dabei gibt das rücklaufende, erwärmte Öl einen Teil seiner Wärme an das in der zweiten Kammer zurückgehaltene Öl ab, welches dann sukzessive dem Öl der ersten Kammer beigemischt wird. Diese Lösung erfordert zusätzliche konstruktive Maßnahmen an der Ölwanne.
• Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Erwärmung von Öl der eingangs genannten Art zu verbessern, und zwar möglichst ohne zusätzliche konstruktive Maßnahmen.
• Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird im Ölkreislauf während der Warmlaufphase des Getriebes eine Verlust- oder Blindleistung erzeugt, die mit der Entwicklung von Wärme verbunden ist, welche direkt oder mittelbar an das zirkulierende Öl abgeführt wird. Dadurch erreicht man den Vorteil einer schnelleren Erwärmung des Getriebeöls. Das Öl wird schneller dünnflüssig, und das Getriebe erreicht schneller seine Betriebstemperatur, verbunden mit einem besseren Wirkungsgrad.
• Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Verlustleistung in den Schaltelementen produziert, und zwar durch zusätzliche Reibphasen zwischen den Lamellen. Vorteilhaft hierbei ist, dass keine zusätzlichen Maßnahmen oder Hilfsmittel erforderlich sind, sondern dass auf bereits vorhandene Komponenten des Ölkreislaufs zurückgegriffen werden kann. Ferner ist von Vorteil, dass die Wärme unmittelbar im Ölkreislauf und den Reibelementen entsteht und somit nicht zusätzlich übertragen werden muss.
• Ein Automatikgetriebe, d. h. ein Lastschalt-Automatgetriebe eines Kraftfahrzeuges besteht bekanntlich aus einem hydrodynamischen Wandler, Schaltelementen und dem eigentlichen Getriebeteil, z. B. in Form von ein oder zwei Planetenradsätzen. Die Schaltelemente sind Kupplungen und Bremsen, d. h. vorwiegend in Öl laufende Lamellenkupplungen und -bremsen. Ein mehrstufiges Automatikgetriebe weist mehrere Kupplungen und Bremsen auf, die je nach geschaltetem Gang offen oder geschlossen sind, d. h. nicht oder im Kraftfluss liegen. Eine geschlossene Kupplung verbindet zwei rotierende Getriebeteile, z. B. die Turbinenwelle des Wandlers mit dem Sonnenrad eines Planetenradsatzes. Bei geschlossener Kupplung werden die Lamellen durch den Schaltdruck des Öls zusammengepresst und übertragen somit -ohne Schlupf-das Drehmoment. Das Schalten der Gänge erfolgt in der Regel dadurch, dass eine Kupplung öffnet bzw. abschaltet, während das zweite Schaltelement schließt bzw. zuschaltet. Dabei erfolgt eine geregelte Lastübernahme von einem zum anderen Gang durch eine definierte Überschneidung von abschaltender und zuschaltender Kupplung, d. h. die Schaltdrücke der zu- und abschaltenden Kupplung überschneiden sich-allerdings nur kurzzeitig. Zu diesem Zeitpunkt der Lastübernahme arbeiten beide Kupplungen in einer Reibphase, d. h. mit Schlupf. Die Erfindung sieht nunmehr vor, dass derartige Reibphasen zwischen den nasslaufenden Lamellen zusätzlich zwecks Wärmeerzeugung durch entsprechende Steuerung herbeigeführt werden. Damit ergibt sich der Vorteil, dass die Wärme ohne zusätzliche konstruktive Maßnahmen im Ölkreislauf selbst erzeugt werden kann. Die vorhandenen Schaltelemente in Form von Kupplungen und Bremsen werden temporär zu zusätzlichen Wärmeerzeugern „umfunktioniert".
• Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erzeugt man eine zusätzliche Reibphase dadurch, dass eine im Kraftfluss befindliche, d. h. geschlossene Lamellenkupplung teilweise geöffnet und damit ein Schlupf zugelassen wird. Die Kupplung, die eigentlich schlupffrei das Drehmoment übertragen soll, rutscht jetzt durch und erzeugt damit Wärme, welche direkt oder über die Lamellen auf das Öl übertragen wird.
• Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird eine zusätzliche Reibphase dadurch erzeugt, dass ein an sich offenes, also nicht im Kraftfluss befindliches Schaltelement kontrolliert leicht angelegt wird, d. h. ein kontrollierter Schaltdruck sorgt für einen leichten Anpressdruck zwischen den Lamellen. Dadurch entsteht ebenfalls Reibungswärme, die das Öl erwärmt. Vorteilhafterweise kann dieses kontrollierte Anlegen das Schalten des nächsten Ganges sein-wobei die oben erwähnte Überschneidungsphase zwischen abschaltender und zuschaltender Kupplung „künstlich" verlängert wird. Dadurch entsteht ebenfalls zusätzliche Reibungswärme, die direkt in das zirkulierende Öl abfließt. Darüber hinaus tritt infolge der zwei gleichzeitig geschalteten Gänge ein Verspannungsmoment im Getriebe auf, welches in Verbindung mit der Differenzdrehzahl ebenfalls zur Erzeugung von Wärme führt.
• In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Hauptdruck im Ölkreislauf, der den Wandler, die Schaltelemente und den Getriebeteil mit Öl versorgt, erhöht wird, was in der Regel durch eine entsprechende Veränderung des Hauptdruckregelventiles erfolgen kann. Die Folge dieser Druckerhöhung ist, dass die Ölpumpe eine höhere Leistung aufnehmen muss und damit eine erhöhte Wärmeentwicklung auftritt, die ebenfalls zu einer Erwärmung des Öls führt.
• Die Erfindung ist nicht nur auf Automatikgetriebe anwendbar, sondern auch auf Doppelkupplungsgetriebe, bei welchen beide Kupplungen ebenfalls gleichzeitig zur Erzeugung von Reibungswärme geschaltet werden können.
• Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der Reibvorgang mit dem Bremsvorgang verbunden. Dabei wird die Bremsenergie direkt im Getriebe in Wärme umgesetzt.
• Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist, den Antriebsstrang während der Warmlaufphase des Motors zu verspannen. In der Warmlaufphase, die während der ersten Minuten nach einem Kaltstart stattfindet, steht überschüssiges Motormoment bereit.
• Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist es, mehrere oder alle der obigen Vorschläge in Kombination einzusetzen.

Claims (8)

1. Verfahren zur Erwärmung von Öl in einem Ölkreislauf eines Getriebes für ein Kraftfahrzeug, wobei das Getriebe Schaltelemente, insbesondere nasslaufende Lamellenkupplungen und/oder -bremsen zur Schaltung von Gängen und der Ölkreislauf einen von einer Ölpumpe erzeugten und von einem Hauptdruckventil gesteuerten Hauptdruck aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass während der Warmlaufphase des Getriebes im Ölkreislauf eine Verlustleistung erzeugt wird, deren Wärme die Bauteile erwärmen und an das zirkulierende Öl abgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlustleistung durch zusätzliche Reibphasen in den Schaltelementen erzeugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung der zusätzlichen Reibphasen eine im Kraftfluss befindliche (geschlossene) Lamellenkupplung teilweise geöffnet und damit ein wärmeerzeugender Schlupf zugelassen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung der zusätzlichen Reibphasen ein offenes Schaltelement kontrolliert leicht angelegt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch das anzulegende, offene Schaltelement gleichzeitig ein zusätzlicher Gang geschaltet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptdruck während der Warmlaufphase erhöht wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anwendung im Schub-Betrieb erfolgt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Verfahren im Kombination angewendet werden.