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Dokumentenidentifikation DE102006012838A1 23.11.2006
Titel Automatgetriebe eines Kraftfahrzeuges
Anmelder ZF Friedrichshafen AG, 88046 Friedrichshafen, DE
Erfinder Haupt, Josef, 88069 Tettnang, DE;
Rögner, Horst, 88094 Oberteuringen, DE
DE-Anmeldedatum 21.03.2006
DE-Aktenzeichen 102006012838
Offenlegungstag 23.11.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.11.2006
IPC-Hauptklasse F16H 57/04(2006.01)A, F, I, 20060321, B, H, DE
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Automatgetriebe eines durch eine Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeuges mit einem Getriebeölkreislauf und einer mechanisch von der Brennkraftmaschine antreibbaren Hauptölpumpe sowie einer elektrisch antreibbaren Zusatzölpumpe (4), wobei der Getriebeölkreislauf eine am Automatgetriebe befestigte Ölwanne (1) aufweist.
Es wird vorgeschlagen, dass die Zusatzölpumpe (4) innerhalb der Ölwanne (1) angeordnet ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Automatgetriebe eines durch eine Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeuges nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Automatgetriebe für Kraftfahrzeuge benötigen für den Getriebeölkreislauf eine Ölpumpe, welche das Öl umwälzt und auf den erforderlichen System- bzw. Arbeitsdruck bringt. Diese Funktion wird in der Regel durch eine mechanisch angetriebene Ölpumpe, z. B. eine Innenzahnradpumpe, auch Mondsichelpumpe genannt, wahrgenommen. Der Antrieb der Ölpumpe erfolgt über den Verbrennungsmotor, welcher das Kraftfahrzeug antreibt, wobei die Ölpumpe zwischen dem Wandler des Automatgetriebes und dem Getriebegehäuse angeordnet ist. Durch die DE 37 17 255 C2 wurde eine solche Ölpumpe bekannt, welche durch den so genannten Wandlerhals angetrieben und daher auch Wandlerhalspumpe genannt wird. Eine Mondsichelpumpe zur Ölversorgung eines Automatgetriebes wurde durch die DE 102 27 314 A1 der Anmelderin bekannt, ebenfalls angetrieben durch einen Wandlerhals. Nachteilig bei den vom Verbrennungsmotor angetriebenen Ölpumpen ist deren Abhängigkeit von der Motordrehzahl. Die Ölpumpe wird für die Leerlaufdrehzahl des Motors ausgelegt, was zur Folge hat, dass bei höheren Motordrehzahlen ein zu hoher Ölstrom gefördert wird, welcher teilweise in den Ölsumpf abgefördert wird. Die Ölpumpe ist also überdimensioniert.

Man hat daher versucht, die Abhängigkeit des mechanischen Antriebes von der Motordrehzahl durch einen zusätzlichen elektrischen Antrieb für die Ölpumpe zu kompensieren. Durch die DE 43 42 233 wurde eine Ölpumpenantriebsvorrichtung für ein Getriebe bekannt, wobei die Ölpumpe entweder mechanisch oder bei niedrigen Drehzahlen oder stehendem Motor über einen Elektromotor angetrieben wird, welcher alternativ zum mechanischen Antrieb vorgesehen ist. Der Elektromotor ist dabei außen an das Getriebegehäuse angeflanscht.

Durch die WO 99/25979 A1 der Anmelderin wurde eine Kombination aus einem herkömmlichen mechanischen Antriebsteil mit einem elektrischen Antriebsteil bekannt, wobei der elektrische Antrieb für den niedrigen Drehzahlbereich, d. h. bis etwa 1500 U/min vorgesehen ist. Der elektrische Antriebsteil ist dabei in den mechanischen Antriebsteil integriert, welcher durch den Wandlerhals eines Wandlers gebildet wird.

Durch die DE 41 34 268 C2 wurde eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine und einem nachgeschalteten automatischen Getriebe bekannt, dessen Ölversorgung einerseits von einer mechanisch angetriebenen Hauptölpumpe und einer elektrisch betriebenen Zusatzölpumpe übernommen wird. Die separate Zusatzölpumpe wird von einem Elektromotor angetrieben, welcher vom Bordnetz mit elektrischer Energie gespeist wird. Die elektrische Zusatzölpumpe tritt dann in Funktion, wenn der Druck im hydraulischen System unter ein bestimmtes Minimum abgesunken ist – dies tritt insbesondere bei abgeschaltetem Motor auf. Die bekannte Zusatzölpumpe wird daher bei Kraftfahrzeugen eingesetzt, bei welchen die Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von bestimmten Betriebszuständen abgeschaltet und gegebenenfalls kurzfristig wieder gestartet wird. Diese so genannte Start/Stopp-Funktion dient insbesondere der Reduzierung des Kraftstoffverbrauches und der Verbesserung der Umweltfreundlichkeit.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Einbau einer Zusatzölpumpe für ein Automatgetriebe der eingangs genannten Art zu vereinfachen und damit auch die Kosten für die Zusatzölpumpe zu reduzieren.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Zusatzölpumpe innerhalb der Ölwanne, welche sich unterhalb des Automatgetriebes befindet, angeordnet und vorzugsweise in die Ölwanne integriert ist. Damit wird der Vorteil eines raumsparenden, leckagefreien Einbaus und einer einfachen Montage der Zusatzpumpe erreicht. Das Gehäuse des Automatgetriebes muss daher nicht – im Falle der Verwendung einer Zusatzpumpe – speziell an deren Befestigung angepasst werden. Ein weiterer Vorteil ist die stark vereinfachte Variantenhaltung, wenn die Zusatzölpumpe nur bei bestimmten Automatgetriebevarianten mit ansonsten unverändertem Getriebeaufbau Verwendung finden soll, beispielsweise für eine Variante mit einem so genannten Motor-Start-Stop-Betrieb, bei dem die Ölversorgung des Automatgetriebes bei stehendem Antriebsmotor durch die Zusatzölpumpe aufrechterhalten werden kann. Unter Automatgetriebe (auch Automatikgetriebe genannt) sollen Stufenautomatgetriebe, stufenlose Getriebe (CVT) sowie automatisierte Schaltgetriebe mit Einfach- oder Doppelkupplung (Direktschaltgetriebe) verstanden werden.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Ölwanne als Kunststoffteil, insbesondere Spritzgussteil ausgebildet, was den Vorteil mit sich bringt, dass die Ölwanne an die Aufnahme und Befestigung der Zusatzpumpe mit einfachen Mitteln angepasst werden kann. Zum Beispiel können Befestigungsmittel an der Ölwanne angespritzt sein.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind eine Saugleitung und eine Druckleitung in der Ölwanne verlegt und zumindest teilweise in die Ölwanne integriert. Dabei ist die Saugleitung mit einem Ölfilter verbunden, welcher sich in der Ölwanne befindet. Die Druckleitung dagegen führt direkt zu einem Steuergerät, welches ebenfalls in der Ölwanne, oberhalb des Ölfilters angeordnet ist. Vorteilhaft bei dieser Anordnung ist, dass etwaiges Lecköl direkt in den Ölsumpf abläuft.

In der genannten Druckleitung kann nahe dem hydraulischen oder elektro-hydraulischen Steuergerät des Automatgetriebes ein Rückschlagventil vorgesehen sein, welches dann die Zusatzölpumpe und die Druckleitung gegen den Betriebsdruck des hydraulischen bzw. elektro-hydraulischen Steuergerätes, der üblicherweise erheblich höher ist als der Druck der Zusatzölpumpe, abgeschottet.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Zusatzpumpe elektrische Anschlüsse auf, welche vorzugsweise nach oben, d. h. in Richtung Automatgetriebe ausgerichtet sind und mit einer entsprechenden elektrischen Steckverbindung am Getriebeautomaten verbunden werden können. Damit ergibt sich eine einfache elektrische Kontaktierung der elektrisch betriebenen Zusatzpumpe bei der Montage der Ölwanne, d. h. ihre Verbindung mit dem Getriebegehäuse. Alternativ kann die elektrische Versorgung der Zusatzpumpe über Leitungen erfolgen, welche aus der Ölwanne herausgeführt werden, vorzugsweise zu einer Steckdose, welche in die Ölwanne integriert ist. Der elektrische Anschluss an das Bordnetz erfolgt in diesem Falle von außen über die Steckdose. Bei dieser Ausführung ist der elektrische Antriebsmotor mit der Pumpe integriert und befindet sich somit innerhalb der Ölwanne.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Zusatzölpumpe über einen separaten Elektromotor angetrieben, der sich außerhalb der Ölwanne befindet. Dabei kann der Antrieb der Pumpe mechanisch erfolgen, z. B. über eine Antriebswelle, welche durch die Wand der Ölwanne hindurchgeführt ist. Möglich ist auch ein berührungsloser Antrieb, d. h. ohne einen Durchbruch in der Wand der Ölwanne, nämlich durch einen Induktionsmotor oder eine Induktionskupplung, wobei magnetische Felder das Übertragungsmedium für die Übertragung des Drehmomentes bilden. Diese Lösung hat den Vorteil, dass Elektromotoren wie z. B. Bürstenmotoren, die nicht im Ölraum oder Ölnebel funktionsfähig sind, verwendet werden können.

Die elektrische Zusatzpumpe kann einerseits – wie aus dem eingangs erwähnten Stand der Technik bekannt – bei abgeschaltetem Verbrennungsmotor, d. h. der so genannten Start/Stopp-Funktion vorteilhaft eingesetzt werden, um hydraulische Ventile in Position zu halten und Schaltelemente eines Stufenautomaten vorzubefüllen. Andererseits kann auch eine hydraulisch betätigbare Parksperre – wie z. B. aus der DE 102 45 386 A1 bekannt – während der Start-Stopp-Phase betätigt werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen

1 eine Ölwanne mit elektrischer Zusatzölpumpe (E-Motor innerhalb),

2 eine Ölwanne mit elektrischer Zusatzölpumpe (E-Motor außerhalb), und

3a, 3b, 3c eine Kunststoff-Ölwanne mit teilweise umspritzter Zusatzölpumpe (E-Motor außerhalb),

1 zeigt eine Ölwanne 1 mit Boden 1a sowie einem umlaufenden Dicht- und Befestigungsflansch 2, über welchen die Ölwanne 1 mit einem nicht dargestellten Automatgetriebes eines Kraftfahrzeuges verbunden ist. Das Automatgetriebe ist vorzugsweise als Stufenautomat mit einem Wandler als Anfahrelement, mit Schaltelementen und einem Planetensatz ausgebildet. Die Ölwanne 1 befindet sich im eingebauten Zustand – wie bekannt – unterhalb des Getriebes und bildet somit den Ölsumpf für einen nicht dargestellten Getriebeölkreislauf, welcher einerseits der Füllung des Wandlers, andererseits der Versorgung der Schaltelemente mit Drucköl sowie der Versorgung des Getriebes und der Lagerstellen mit Schmieröl dient. Innerhalb der Ölwanne 1 ist – was einer bekannten Anordnung entspricht – ein relativ flach ausgebildeter Ölfilter 3 angeordnet. Die Ölwanne 1 ist vorzugsweise als Kunststoffspritzteil ausgebildet und bietet somit die Möglichkeit, dass Befestigungsmittel in Form von Stegen, Haltern, Rippen, Mulden oder dergleichen mit angespritzt werden können. In der Ölwanne 1 ist ferner eine elektrisch antreibbare Zusatzölpumpe 4 angeordnet, welche auf nicht näher dargestellte Weise mit der Ölwanne 1 verbunden, insbesondere integriert ist. Die Zufuhr elektrischer Energie zum Antrieb eines nicht dargestellten Elektromotors innerhalb der Zusatzölpumpe 4 erfolgt durch nicht dargestellte Leitungen bzw. einen nicht dargestellten, nach oben weisenden Steckkontakt, welcher mit einem korrespondierenden, ebenfalls nicht dargestellten Steckkontakt am Getriebe verbunden werden kann, und zwar bei der Montage der Ölwanne 1. Die Zusatzölpumpe 4 weist eine Saugleitung 5 und eine Druckleitung 6 auf, welche in den Boden 1a der Ölwanne 1 integrierbar oder und/oder am Boden abstützbar sind. Die Saugleitung 5 ist an das Ölfilter 3 angeschlossen, saugt also gefiltertes Öl an. Die Druckleitung 6 ist an ein nicht dargestelltes hydraulisches Steuergerät – wie aus dem Stand der Technik bekannt – angeschlossen und kann vorzugsweise über O-Ringe gegenüber dem Gehäuse des Steuergerätes abgedichtet werden. Aufgrund der Anschlüsse von Saug- und Druckleitung 5, 6 innerhalb der Ölwanne 1 fließt etwaiges Lecköl direkt in den Ölsumpf. Die Ölwanne 1 – die, wie erwähnt, aus Kunststoff herstellbar ist – kann auf einfache Weise (Änderung des Spritzwerkzeuges) für die Aufnahme und Befestigung der Zusatzölpumpe 4 mit Saug- und Druckleitungen 5, 6 angepasst werden. Dieser Änderungsaufwand ist vergleichsweise niedrig und einfach zu bewerkstelligen.

Abweichend von 1 kann direkt vor dem Saugeintritt der Zusatzölpumpe 4 auch ein zweiter Saugfilter angeordnet sein. Dieser zweite Saugfilter kann als separates Bauteil ausgebildet sein oder auch in dem Gehäuse bzw. Pumpenkopf der Zusatzölpumpe 4 integriert sein, je nach räumlicher Lage der Zusatzölpumpe im Ölsumpf des Automatgetriebes sind keine längere Saugleitung erforderlich. Der zweite Saugfilter kann als ein vergleichsweise kleines Bauteil ausgeführt sein.

2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei für gleiche Teile gleiche Bezugszahlen wie in 1 verwendet werden. Innerhalb des Ölraums des Automatgetriebes, im Bereich des Bodens 1a der Ölwanne 1, ist eine Zusatzölpumpe 7 angeordnet, welche von einem separaten, außerhalb der Ölwanne 1 angeordneten Elektromotor 8 über eine Welle 9 angetrieben wird, welche durch die Wand der Ölwanne 1 hindurchgeführt und gegenüber dieser Wand abgedichtet ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Elektromotor 8 auf einem Sockel 10 befestigt. Alternativ zu der im Wanddurchbruch abgedichteten Welle kann diese auch in einem Wellentunnel aus Kunststoff laufen, der aus der Ölwanne ausgeformt ist. Der Elektromotor 8 kann vorzugsweise als Bürstenmotor ausgebildet sein, welcher innerhalb der Ölwanne bzw. innerhalb des Ölraumes nicht verwendbar wäre. Im Übrigen entspricht die Anordnung der Zusatzölpumpe 7 mit Saugleitung 5 und Druckleitung 6 sowie Ölfilter 3 dem vorherigen Ausführungsbeispiel.

3 zeigt eine andere beispielhafte konstruktive Ausgestaltung des in 2 dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung, wobei für gleiche Teile wieder gleiche Bezugszahlen wie in 1 und 2 verwendet werden. Die Ölwanne 1 ist hier als Kunststoff-Ölwanne mit teilweise umspritzter Zusatzölpumpe ausgebildet. Dabei ist die Zusatzölpumpe 7 (wie in 2) im Bereich des Bodens 1a der Ölwanne 1 innerhalb des Ölraums des Automatgetriebes angeordnet, wohingegen der die Zusatzölpumpe 7 antreibende Elektromotor 8 außerhalb des Automatgetriebes angeordnet ist. 3a zeigt eine (sektionale) Ansicht der Ölwanne 1 von oben auf die Zusatzölpumpe 7, 3b eine (sektionale) Ansicht der Ölwanne 1 von unten auf den Elektromotor 8. Gut erkennbar ist die bauraumsparende Umspritzung 1b des Elektromotors 8.

3c zeigt einen Schnitt durch die Ölwanne 1 im Bereich der Zusatzölpumpe 7 und des Elektromotors 8, wobei Zusatzölpumpe 7 und Elektromotors 8 zur Vereinfachung stark schematisiert dargestellt sind.

Abweichend von der zeichnerischen Darstellung in 2, 3a, 3b, 3c kann die innerhalb der Ölwanne 1 angeordnete Zusatzölpumpe 7 anstelle des mechanischen Antriebes über eine Welle 9 auch berührungslos von einem außerhalb der Wanne 1 angeordneten Induktionsmotor angetrieben werden, welcher das Drehmoment berührungslos durch ein rotierendes Magnetfeld durch die Wand der Ölwanne hindurch auf einen entsprechenden Rotor der Pumpe überträgt. Ebenso kann eine so genannte Induktionskupplung zur berührungslosen Drehmomentübertragung verwendet werden.

Die erfindungsgemäße elektrische Zusatzölpumpe kann bei Kraftfahrzeugen mit so genannter Start/Stopp-Funktion eingesetzt werden: Hierbei sind die erforderlichen Drücke und Volumenströme im hydraulischen System gering. Hierfür eignen sich Pumpenausführungen in Kunststoff.

Vorteilhafterweise können Ölwanne und Pumpengehäuse zu einem Teil verschmolzen werden. Hierfür werden Geometrien zur Aufnahme eventuell des Lagers der Pumpenwelle und beispielsweise bei Verwendung einer Zahnradpumpe, Geometrien zur Aufnahme vom Pumpeninnenrad und Pumpenhohlrad in die Trennebene eingeformt. Geschlossen werden die so gebildeten Druckräume der Pumpe durch den Frontschild des Elektromotors. In geeigneter Weise werden im Frontschild zwei Wellendichtungen angeordnet, zwischen denen sich eine hydraulische Verbindung zur Druckentlastung zurück in den Ölraum der Wanne befindet.

In gleicher Weise sind neben der hier beschrieben Pumpenausführung auch weitere wie Außenzahnrad- und Trochoidenpumpen sowie allgemein Verdrängerpumpen möglich.

1
Ölwanne
1a
Boden
1b
Umspritzung
2
Dicht- und Befestigungsflansch
3
Ölfilter
4
Zusatzölpumpe
5
Saugleitung
6
Druckleitung
7
Zusatzölpumpe
8
Elektromotor
9
Welle
10
Sockel


Anspruch[de]
Automatgetriebe eines durch eine Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeuges mit einem Getriebeölkreislauf und einer mechanisch von der Brennkraftmaschine antreibbaren Hauptölpumpe sowie einer elektrisch antreibbaren Zusatzölpumpe (4, 7), wobei der Getriebeölkreislauf eine am Automatgetriebe befestigte Ölwanne (1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzölpumpe (4, 7) innerhalb der Ölwanne (1) angeordnet ist. Automatgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzölpumpe (4, 7) in die Ölwanne (1) integriert ist. Automatgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölwanne (1) aus Kunststoff herstellbar ist. Automatgetriebe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet dass in der Ölwanne (1) ein Ölfilter (3) angeordnet ist und dass die Zusatzölpumpe (4, 7) eine Saugleitung (5) aufweist, die an das Ölfilter (3) anschließbar ist. Automatgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugleitung (5) in die Ölwanne (1), insbesondere einen Boden (1a) der Ölwanne (1) integrierbar ist. Automatgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ölwanne (1) ein hydraulisches Steuergerät angeordnet ist und dass die Zusatzölpumpe (4, 7) eine Druckleitung (6) aufweist, die an das Steuergerät anschließbar ist. Automatgetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckleitung (6) in die Ölwanne (1), insbesondere deren Boden (1a) integrierbar und/oder am Boden (1a) abstützbar ist. Automatgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzölpumpe (4) einen integrierten Elektromotor aufweist. Automatgetriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzölpumpe (4) elektrische Anschlüsse aufweist, welche durch eine Steckverbindung mit dem Automatgetriebe verbindbar sind. Automatgetriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzölpumpe (4) an elektrische Leitungen anschließbar ist, welche aus der Ölwanne (1) herausgeführt sind, insbesondere über eine in die Ölwanne (1) integrierbare Steckdose. Automatgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzölpumpe (7) durch einen separaten Elektromotor (8) antreibbar ist, welcher außerhalb des Ölraumes der Ölwanne (1) angeordnet ist. Automatgetriebe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (8) außerhalb der Ölwanne (1) angeordnet ist. Automatgetriebe nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (8) mit der Zusatzölpumpe (7) durch einen mechanischen Antrieb (9) verbunden ist. Automatgetriebe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der mechanische Antrieb als Antriebswelle (9) ausgebildet ist, welche durch die Wand der Ölwanne (1) geführt ist. Automatgetriebe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (9) gegenüber dem Ölraum und/oder der Wand der Ölwanne (1) abgedichtet oder durch einen Wellentunnel isoliert ist. Automatgetriebe nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet dass die Zusatzölpumpe (7) durch einen berührungslosen, insbesondere einen elektromagnetischen Antrieb antreibbar ist.






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