DE19912328A1

DE19912328A1 - Vorrichtung zur Ölführung in einem Getriebe eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE19912328A1
Application number: DE1999112328
Authority: DE
Inventors: Roland Altvater; Detlef Baasch; Uenal Gazyakan
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1999-03-19
Filing date: 1999-03-19
Publication date: 2000-09-21

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Ölführung in einem Getriebe eines Kraftfahrzeuges beschrieben, bei welchem Zahnradpaarungen (2, 3) in Eingriff stehen und in Abhängigkeit von einem gewählten Gang lastfrei umlaufen oder in Lasteingriff stehen. In dem Getriebe ist wenigstens eine Ölleitung (4) zur Führung von Kühl- bzw. Schmieröl aus dem Ölsumpf zu den Zahnradpaarungen (2, 3) vorgesehen. Die Ölleitung (4) weist im Bereich einer Zahnradpaarung (2, 3) eine oder mehrere Öffnungen (5, 6) auf. Weiter ist eine Verschlußeinrichtung (7) zum Öffnen und Schließen der wenigstens einen Ölleitung (4) und/oder ihrer Öffnung(en) vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ölführung in einem Getriebe für ein Kraftfahrzeug nach der im Oberbe griff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.

Aus der Praxis sind Getriebe mit Zwangsschmierung be kannt, bei welchen Bauteile, wie beispielsweise Zahnradpaa rungen des Getriebes, durch eine Pumpe über eine mit Öff nungen versehene Ölleitung eines Ölleitungssystemes mit Schmier- und Kühlöl versorgt werden. Durch die Größe der Öffnungen und durch einen Schmieröldruck innerhalb der Öl leitung werden die Zahnradpaarungen mit einer bestimmten Schmierölmenge versorgt. Die zugeführte Schmier- bzw. Kühl ölmenge ist dabei üblicherweise für extreme Bedingungen ausgelegt.

Dies hat den Nachteil, daß ständig eine große Menge an Kühlöl gefördert werden muß, auch wenn eine Kühlung im ge genwärtigen Zustand nicht erforderlich ist.

So ist mit den bekannten Schmierölführungen ein beson ders hoher Schmierölbedarf bei Fahrzeuggetrieben mit Vorge legebauweise gegeben. Denn hier sind alle Zahnräder im Dau ereingriff, jedoch wird die durchgetriebene Leistung immer nur über eine, mehrere oder keine Verzahnung, aber nie über alle Zahnradpaarungen gleichzeitig geleitet. Im Fall, daß alle Zahnradpaarungen lastfrei umlaufen, ist ein sich an die Zahnradpaarungen anschließender Planetenradsätz als Block verschaltet, und der Kraftfluß oder Leistungsfluß wird direkt durch das Getriebe geleitet. Alle nicht im Lei stungspfad befindlichen Zahnradpaarungen laufen lastfrei mit.

Für diese Zahnradpaarungen ist eine geringere Schmierölmenge zur Mindestschmierung ausreichend. Diese werden jedoch mit der gleichen Schmier- und Kühlölmenge wie die in Lasteingriff stehenden Zahnradpaarungen beauf schlagt.

Dies ist gerade bei Getrieben von Lastkraftwagen von Nachteil, da diese meist eine hohe Anzahl von Gängen und damit von Zahnradpaarungen aufweisen.

Die große Menge an Schmieröl muß jeweils von einer Pumpe aus dem Ölsumpf zu den Zahnradpaarungen gefördert werden. Die Pumpe muß entsprechend groß dimensioniert wer den, um die hohe Förderleistung erbringen zu können. Die benötigte Antriebsleistung der Pumpe führt häufig zu einer unerwünschten Erwärmung des Schmieröles sowie zu Leistungs verlusten.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu grunde, eine Vorrichtung zur Ölführung in einem Getriebe eines Kraftfahrzeuges zu schaffen, bei welcher die geför derte Ölmenge, die Erwärmung des Öles durch die Pumpe und die Verlustleistung reduziert werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Vorrich tung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird in vorteil hafter Weise die geförderte Ölmenge erheblich reduziert.

Dies wird dadurch erreicht, daß eine Verschlußeinrich tung für die Ölleitung und/oder ihre Öffnungen, durch wel che das Schmier- bzw. Kühlöl aus der Ölleitung austritt und den Zahnradpaarungen zugeführt wird, vorgesehen ist. Mit der erfindungsgemäßen Verschlußeinrichtung können die Öff nungen der Ölleitung gezielt dann geöffnet werden, wenn eine Zahnradpaarung sich im Lasteingriff oder im Leistungs fluß des Getriebes befindet und dabei geschmiert und ge kühlt werden muß. Läuft die betreffende Zahnradpaarung nur im lastfreien Zustand mit, wird keine Zuführung von Kühlöl über die dem Zahnradpaar zugeordnete Öffnung der Ölleitung benötigt, und diese kann mittels der Verschlußeinrichtung verschlossen werden.

Damit ist in vorteilhafter Weise gewährleistet, daß immer das in Lasteingriff stehende Zahnradpaar mit Kühl- bzw. Schmieröl versorgt wird und die restlichen lastfrei umlaufenden Zahnradpaarungen kein Öl über die Ölleitung erhalten.

Die von der Pumpe geförderte Kühl- bzw. Schmierölmenge wird dadurch in vorteilhafter Weise erheblich reduziert. Daraus ergeben sich wiederum die Vorteile, daß die Pumpe kleiner dimensioniert werden kann und die Antriebsleistung der Pumpe sowie die Leistungsverluste reduziert werden kön nen. Darüber hinaus wird eine unerwünschte Erwärmung des Schmieröles durch die Pumpe verringert.

Welch große Einsparungen an benötigtem Öl mit der er findungsgemäßen Vorrichtung möglich sind, zeigt z. B. dessen Anwendung bei einem aus dem Stand der Technik bekannten 2 × 4 × 2-Getriebe, welches 16 Gänge aufweist. Von den insge samt acht vorhandenen Zahnradpaarungen inklusive Planeten radsatz und Rückwärtsgang sind im ungünstigsten Fall drei Zahnradpaarungen bei Vorwärtsfahrt im Leistungsfluß, wäh rend im günstigsten Fall alle Zahnradpaarungen lastfrei mitlaufen. Der nachgeschaltete Planetensatz läuft dabei im Block um. Er überträgt das Drehmoment ohne zu wälzen.

Mit der erfindungsgemäßen Verschlußeinrichtung können je nach eingelegtem Gang bei diesem Getriebe fünf bis acht Zahnradpaarungen von der Schmierölversorgung getrennt wer den, wobei eine Mindestschmierölmenge zur Schmierung in dem Getriebe durch verspritztes Schmieröl anderer Bauteile des Getriebes gewährleistet sein muß. Dadurch ist eine erhebli che Reduzierung der von der Pumpe zu fördernden Schmieröl menge von 20-30% je nach Gang gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Getrieben möglich.

Weitere Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung er geben sich aus den Unteransprüchen und aus den nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausfüh rungsbeispielen.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrich tung zur Schmierölführung in einem Getriebe eines Kraftfahrzeuges mit einer Ölleitung im Längsschnitt, welche von einer Schiebehülse umschlossen ist; und

Fig. 2 die Ölleitung gemäß Fig. 1, wobei eine Bohrung der Schiebehülse mit einer Öffnung der Öllei tung in Deckung ist.

Bezug nehmend auf Fig. 1 ist ein Teil eines Öllei tungssystemes 1 eines nicht näher dargestellten Getriebes eines Kraftfahrzeuges dargestellt. In dem Getriebe stehen Zahnradpaarungen 2, 3 in Abhängigkeit von einem gewählten Gang miteinander in Lasteingriff oder laufen lastfrei mit.

Das Ölleitungssystem 1 ist zur Führung von Kühl- bzw. Schmieröl von einem Ölsumpf des Getriebes zu den Zahn radpaarungen 2, 3 vorgesehen. Zur Förderung des Öles wird eine Pumpe (nicht dargestellt) verwendet.

Der in Fig. 1 dargestellte Teil des Ölleitungssystemes 1 umfaßt eine Ölleitung 4, welche mit zwei Öffnungen 5, 6 versehen ist, wobei jeder Zahnradpaarung 2, 3 in dem Ge triebe mindestens eine der Öffnungen 5, 6 zum Beaufschlagen mit Kühl- bzw. Schmieröl zugeordnet ist.

Weiter umfaßt das Ölleitungssystem 1 eine Verschluß einrichtung 7, die in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Schiebehülse 8 und einen Mitnehmer 9, der mit einer nicht dargestellten Schaltstange des Getriebes verbunden ist, aufweist.

Die Schiebehülse 8 ist mit Bohrungen 10, 11 versehen, welche durch axiales Verschieben der Schiebehülse jeweils mit den Öffnungen 5, 6 in Deckung bringbar sind.

Die Ölleitung 4 ist im Bereich der Zahnradpaarungen 2, 3 derart angeordnet, daß Kühl- bzw. Schmieröl aus dem Inne ren der Ölleitung 4 durch die Öffnung 5 und die Bohrung 10 auf die Zahnradpaarung 2 aufgebracht werden kann, wenn die Öffnung 5 und Bohrung 10 durch axiales Verschieben der Schiebehülse 8 auf der Ölleitung 4 in Deckung sind.

Die axiale Verschiebung der Schiebehülse 8 erfolgt durch eine axiale Verstellung der Schaltstange des Getrie bes, mit welcher wiederum eine Synchronisation des Getrie bes zum Einlegen eines bestimmten Ganges verstellt wird.

In Fig. 2 ist ein Zustand dargestellt, in dem sich die Öffnung 5 und die Bohrung 10 überdecken, so daß Kühl- bzw. Schmieröl aus der Ölleitung 4 auf die Zahnradpaarung 2 ge spritzt werden kann. Dabei ist der zu der Zahnradpaarung 2 gehörende Gang in dem Getriebe eingelegt und die Zahn radpaarung 2 somit in Lasteingriff.

Die Öffnung 6 und die Bohrung 11 sind versetzt zuein ander angeordnet, so daß die Öffnung 6 durch die Schiebe hülse 8 versperrt oder verschlossen ist. Damit ist gewähr leistet, daß die lastfrei mitlaufende Zahnradpaarung 3 nicht mit Kühlöl beaufschlagt wird.

Die Schiebehülse 8 erstreckt sich auf der Ölleitung 4 derart in axialer Richtung, daß die Öffnungen 5, 6 der Öl leitung 4 über den gesamten axialen Verschiebeweg der Schiebehülse 8 zwischen ihren Endstellungen (nicht darge stellt) verschlossen sind, außer wenn eine der Bohrungen 10, 11 der Schiebehülse 8 und eine der Öffnungen 5, 6 der Ölleitung 4 in Deckung sind.

In einer weiteren Ausführungsform (nicht dargestellt) der Verschlußeinrichtung kann es vorgesehen sein, daß die Bohrungen der Verschlußeinrichtung und die Öffnungen der Ölleitung durch Verdrehen oder einer Kombination aus Ver drehen und axialem Verschieben der Schiebehülse auf der Ölleitung in Deckung bringbar sind. Das axiale Verschieben und/oder Verdrehen der Schiebehülse wird durch die Bewegung der Schaltstange, welche über den Mitnehmer übertragen wird, bewirkt.

Um ein Verdrehen der Schiebehülse auf der Ölleitung zu erreichen, kann eine schräge Führungsnut in der Schiebehül se vorgesehen werden. In dieser Führungsnut wird der Mit nehmer derart geführt, daß eine axiale Verstellung der Schaltstange und somit des Mitnehmers eine Drehbewegung der Schiebehülse auf der Ölleitung bewirkt.

In einer weiteren von dem dargestellten Ausführungs beispiel abweichenden, nicht dargestellten Ausführungsform der Verschlußeinrichtung können ein oder mehrere Magnet steller zu dem axialen Verschieben oder dem Verdrehen der Schiebehülse auf der Ölleitung vorgesehen sein.

In einer weiteren ebenfalls nicht dargestellten Aus führungsform der Verschlußeinrichtung kann es vorgesehen sein, daß jeweils im Bereich der Öffnungen der Ölleitung ein Ventil zum Schließen und Öffnen der Öffnungen der Öl leitung angeordnet ist. Dieses Ventil kann mit einer elek tronischen Getriebesteuerung (EGS) über eine Steuerleitung verbunden sein, so daß das Ventil von der elektronischen Getriebesteuerung ansteuerbar ist. Damit kann eine Informa tion, welcher Gang momentan eingelegt ist, an die Ventile übertragen werden. Anhand dieser Information wird das Ven til, welches an der Öffnung positioniert ist, die dem sich im Lasteingriff befindenden Zahnradpaar zugeordnet ist, geöffnet, und das in Lasteingriff stehende Zahnradpaar wird mit Kühlöl versorgt. Eine derartige Steuerung kann selbst verständlich auch über eine weitere separate Steuereinrich tung, die den jeweils in dem Getriebe eingelegten Gang er mittelt, durchgeführt werden.

Das Ventil kann zusätzlich temperaturabhängig ausge bildet werden, so daß je nach Temperatur des Getriebeöles eine größere oder eine kleinere Kühlölmenge auf die Zahn radpaarung aufgebracht wird. Mit dieser Maßnahme ist wie derum gewährleistet, daß jeweils nur die Kühlölmenge aus der Ölleitung austritt, die tatsächlich benötigt wird. Das bedeutet, daß bei hohen Öltemperaturen eine größere Kühlöl menge auf die in Lasteingriff stehende Zahnradpaarung auf gebracht wird und bei niedrigen Öltemperaturen eine ent sprechend geringere Kühlölmenge.

Die vorbeschriebene Ansteuerung der Ventile in Abhän gigkeit von dem jeweils eingelegten Gang kann ebenfalls für die Ansteuerung der oben beschriebenen Magnetsteller zum axialen Verschieben oder Verdrehen der Schiebehülse auf der Ölleitung vorgesehen werden.

Eine weitere Möglichkeit zur Ermittlung des jeweils eingelegten Ganges kann über an den Schaltstangen des Ge triebes angeordnete Schalter vorgesehen werden, wobei das Ventil oder der Magnetsteller mit diesen verbunden und von diesen ansteuerbar ist. Dabei wird jeweils die Öffnung, durch welche das in Lasteingriff stehende Zahnradpaar mit Kühlöl beaufschlagt werden soll, auf ein entsprechendes Signal der Schalter geöffnet.

In einer weiteren nicht dargestellten und von dem Aus führungsbeispiel gemäß Fig. 1 und Fig. 2 abweichenden Aus führungsform der Verschlußeinrichtung kann in dem Öllei tungssystem zwischen der Pumpe und den Öffnungen ein Ver teiler zum Verteilen des Kühl- bzw Schmieröles in dem Öl leitungssystem vorgesehen sein. Dabei ist zwischen dem Ver teiler und jeder Zahnradpaarung jeweils eine Ölleitung an geordnet, wobei die Öffnung zum Beaufschlagen einer in La steingriff stehenden Zahnradpaarung mit Kühlöl jeweils an dem dem Verteiler abgewandten Ende der Ölleitung angeordnet ist. Der Verteiler ist derart ausgebildet, daß er das Schmieröl nur in die Ölleitung einleitet, welches zu dem in Lasteingriff stehenden Zahnradpaar führt. Der Verteiler kann mit der elektronischen Getriebesteuerung verbunden sein und von dieser das Steuersignal zum Öffnen der betref fenden Ölleitung erhalten.

Als weitere Möglichkeit zum Öffnen und Schließen der Ölleitungen durch den Verteiler kann vorgesehen sein, daß der Verteiler mechanisch mit den Schaltstangen des Getrie bes verbunden ist und in Abhängigkeit von der Stellung der Schaltstangen die betreffende Ölleitung zur Versorgung der in Lasteingriff stehenden Zahnradpaarung(en) mit Kühlöl freigibt. Die restlichen Ölleitungen werden durch den Ver teiler für das Kühlöl geschlossen.

Zusätzlich können die Öffnungen der Ölleitung(en) in einer weiteren Ausführungsform (nicht dargestellt) der Ver schlußeinrichtung mit einem weiteren, temperaturabhängigen Ventil ausgestaltet werden. Diese Ventile geben jeweils den Querschnitt der Öffnung in Abhängigkeit von der Temperatur des Getriebeöles frei, so daß bei hohen Öltemperaturen große Kühlölmengen aus der Ölleitung austreten und bei niedrigen Öltemperaturen nur geringe Kühlölmengen auf die in Lastein griff stehende Zahnradpaarung aufgegeben werden.

Bezugszeichen

1

Ölleitungssystem

2

Zahnradpaarung

3

Zahnradpaarung

4

Ölleitung

5

Öffnung

6

Öffnung

7

Verschlußeinrichtung

8

Schiebehülse

9

Mitnehmer

10

Bohrung

11

Bohrung

Claims

1. Vorrichtung zur Ölführung für Kühl- bzw Schmieröl in einem Getriebe eines Kraftfahrzeuges, bei welchem Zahn radpaarungen in Eingriff stehen und in Abhängigkeit von einem gewählten Gang lastfrei umlaufen oder in Lasteingriff stehen, mit wenigstens einer Ölleitung zur Führung von Öl aus einem Ölsumpf zu den Zahnradpaarungen des Getriebes, wobei die wenigstens eine Ölleitung im Bereich einer Zahn radpaarung eine oder mehrere Öffnungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verschlußeinrich tung (7) zum Öffnen und Schließen der wenigstens einen Öl leitung (4) und/oder ihrer Öffnung(en) (5, 6) vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Verschlußeinrichtung (7) in Abhängigkeit von dem eingelegten Gang derart ansteu erbar ist, daß die wenigstens eine Öffnung (5, 6) geöffnet ist, wenn die ihr zugeordnete Zahnradpaarung (2, 3) in Lasteingriff steht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußeinrich tung (7) wenigstens eine Schiebehülse (8) zum Öffnen und Schließen der Öffnung(en) (5, 6) aufweist, welche die Öllei tung (4) im Bereich der Öffnung(en) (5, 6) wenigstens teil weise umschließt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiebehülse (8) zum axialen Verschieben oder zum Verdrehen auf der Öllei tung (4) über wenigstens einen Mitnehmer (9) mit wenigstens einer Schaltstange des Getriebes verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußeinrich tung (7) wenigstens einen elektrisch, pneumatisch, oder hydraulisch betätigbaren Aktuator zum axialen Verschieben oder Verdrehen der Schiebehülse (8) auf der Ölleitung (4) aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß die Schiebe hülse (8) wenigstens eine Bohrung (10,11) aufweist, die mit der wenigstens einen Öffnung (5, 6) der Ölleitung (4) in ei ner vorgegebenen Stellung der Schiebehülse (8) in Deckung bringbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, da durch gekennzeichnet, daß die Schiebe hülse (8) mit mehreren Bohrungen (10, 11) derart lang ausge bildet ist, daß sie sich über mehrere Öffnungen (5, 6) der Ölleitung (4) erstreckt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsöff nungen der Bohrungen (10, 11) und/oder Öffnungen (5, 6) tem peraturabhängig variierbar ausgebildet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußeinrich tung (7) jeweils wenigstens ein im Bereich der Öffnung(en) (10, 11) der Ölleitung (4) angeordnetes Ventil zum Schließen und Öffnen der Öffnung(en) (5, 6) und/oder der Ölleitung (4) aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator oder das Ventil mit einer elektronischen Getriebesteuerung (EGS) verbunden und von dieser ansteuerbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 5, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß an den Schaltstangen des Getriebes zum Ermitteln des eingelegten Ganges Schalter vorgesehen sind, mittels denen das Ventil oder der Aktuator ansteuerbar ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, da durch gekennzeichnet, daß das Ventil als ein temperaturabhängiges Ventil ausgebildet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Ölleitungen (4) mit wenigstens einer Öffnung (5, 6) vorgesehen sind, welche von einem Verteiler abzweigen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch ge kennzeichnet, daß der Verteiler mit einer elektronischen Getriebesteuerung (EGS) verbunden und von dieser ansteuerbar ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler mit Schaltstangen des Getriebes verbunden ist und in Abhängig keit von der Stellung der Schaltstangen die betreffende Öl leitung (4) zur Versorgung der jeweils in Lasteingriff ste henden Zahnradpaarung (2, 3) mit Öl, insbesondere Kühlöl, freigibt und die restlichen Ölleitungen (4) für das Kühlöl sperrt.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Öffnungen (5, 6) der Ölleitungen (4) ein tem peraturabhängiges Ventil vorgesehen ist.