DE10329215A1 - Drive for a transmission oil pump with constant displacement volumes for supplying a motor vehicle transmission with oil, comprises two power lines, one being driven by internal combustion engine and the other by electric motor - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für eine Getriebe-Ölpumpe und ein Verfahren zum Betreiben derselben nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 beziehungsweise von Anspruch 7.The The invention relates to a drive device for a transmission oil pump and a method of operating the same according to the preamble of claim 1 or of claim 7.
Bekanntermaßen wird der für den Betrieb von Getrieben benötigte Ölvolumenstrom von Ölpumpen mit konstantem Verdrängungsvolumen zur Verfügung gestellt, die als sogenannten Konstantpumpen bekannt geworden sind. Diese Pumpen werden in verbrennungsmotorisch betriebenen Fahrzeugen derart angetrieben, dass zwischen dem Verbrennungsmotor und der Pumpe eine direkte, oder über Zahnradstufen oder Kettentriebe indirekte mechanische Verbindung besteht. Dabei wird die Pumpe mit einer Drehzahl angetrieben, die der Drehzahl des antreibenden Verbrennungsmotors direkt proportional ist.As is known the for the operation of gears required oil flow of oil pumps with constant displacement to disposal posed, which have become known as so-called constant pumps. These pumps are used in internal combustion engine powered vehicles so driven that between the engine and the Pump a direct, or via gear stages or chain drives indirect mechanical connection exists. there the pump is driven at a speed that is the speed of the driving internal combustion engine is directly proportional.
Als nachteilig hat sich hierbei jedoch herausgestellt, dass bei stehendem Verbrennungsmotor auch die Pumpe steht, so dass in einer solchen Betriebssituation öldruckbetätigbare Schaltelemente, wie beispielsweise Kupplungen und Bremsen in einem Automat- oder Lastschaltgetriebe, nicht mit einem ausreichenden Öldruck versorgt werden können. Insbesondere die Forderung nach einer Start-Stopp-Fähigkeit eines Getriebes kann dadurch nicht erfüllt werden. Bei einem solchen Start-Stopp-Betrieb eines Kraftfahrzeuges wird die Brennkraftmaschine zur Schonung der Umwelt betriebssituationsgerecht kurzzeitig abgeschaltet, und danach automa tisch und betriebssituationsgerecht wieder in Betrieb genommen.When However, it has proved disadvantageous that when standing Internal combustion engine also the pump stands, so in such a Operating situation oil pressure actuated Switching elements, such as clutches and brakes in one Automatic or powershift transmission, not supplied with sufficient oil pressure can be. In particular, the demand for a start-stop capability a transmission can not be fulfilled. In such a start-stop operation a motor vehicle, the internal combustion engine to protect the Environment briefly switched off in accordance with operational conditions, and afterwards automatically put into operation again in accordance with operational conditions.
Ferner ist es bekannt, dass der Schmierölbedarf und der Betätigungsöldruck eines Getriebes in der Regel nicht mit der Drehzahl des Verbrennungsmotors ansteigt, sondern von anderen Parametern wie beispielsweise der Öltemperatur oder dem Bedarf nach Übersetzungsänderungsvorgängen abhängt. Vorteilhafterweise sollte daher der von der Getriebeölpumpe gelieferte Ölvolumenstrom nach diesen Parametern gesteuert werden.Further It is known that the lubricating oil requirement and the operating oil pressure of a Gearbox usually does not match the speed of the internal combustion engine increases, but from other parameters such as the oil temperature or the need for translation change operations. advantageously, should therefore be the oil volume flow delivered by the transmission oil pump be controlled according to these parameters.
Gängige Lösungen, insbesondere solche mit direkt angetriebenen Konstantpumpen bieten diese Möglichkeit der bedarfsgerechten Steuerung jedoch nicht. Die Auswahl und Auslegung derartiger herkömmlicher Pumpen erfolgt üblicherweise nämlich hinsichtlich eines Betriebspunktes, bei dem der Verbrennungsmotor mit Leerlaufdrehzahl dreht (gemäß dem ungünstigsten Fall hinsichtlich der Antriebsdrehzahl), das Getriebeöl eine hohe Temperatur aufweist und das benötigte Ölvolumen beziehungsweise der notwendige Öldruck zum Beispiel für eine Schaltung vergleichsweise hoch ist.Common solutions, especially those with directly driven constant pumps offer this possibility However, the needs-based control not. The selection and interpretation such conventional Pumping is usually done namely regarding an operating point, wherein the internal combustion engine with idle speed turns (according to the most unfavorable Case regarding the input speed), the transmission oil is high Temperature and the required oil volume or the necessary oil pressure for example for a circuit is comparatively high.
Steigt nun an einer Konstantpumpe die Antriebsdrehzahl des Verbrennungsmotors zum Beispiel auf den dreifachen Wert der Leerlauf- bzw. Auslegungsdrehzahl, so steht dem Getriebe unter Umständen dreimal so viel Öl zur Verfügung, wie eigentlich benötigt wird. Multipliziert man die überschüssige Ölmenge mit dem Druckniveau, auf dem sie produziert wird, ergibt sich die entsprechende hydraulische Verlustleistung in diesem Betriebsfall.Increases now at a constant pump, the drive speed of the engine for example, to three times the idling or design speed, so is the gear under certain circumstances three times as much oil to disposal, as needed becomes. Multiply the excess amount of oil with the pressure level at which it is produced results in the corresponding hydraulic power loss in this operating case.
Um
diesem Missstand zu begegnen, bietet sich als denkbare Alternative
der Antrieb einer Ölpumpe
durch einen gesteuerten Elektromotor an, der unabhängig vom
Verbrennungsmotor arbeitet (
Der Vorteil einer solchen Lösung wird insbesondere darin gesehen, dass dieselbe start-stopp-fähig ist, da auch bei Stillstand des Verbrennungsmotors eine Ölförderung durch elektromotorische Leistung gewährleistet ist. Zudem kann der Ölvolumenstrom vorteilhaft so eingestellt werden, dass das Getriebe mit der jeweils optimalen Ölmenge versorgt wird. Des Weiteren wird als vorteilhaft angesehen, dass das Nenn-Verdrängungsvolumen der Pumpe und demgemäss die Pumpe selbst klein ausgelegt werden kann, und dass die Pumpe in einem bezüglich ihres Wirkungsgrades optimalen Drehzahlbereich betreibbar ist.Of the Advantage of such a solution is especially seen to be start-stop-capable, because even at standstill of the internal combustion engine oil production ensured by electromotive power. In addition, the oil volume flow advantageously be adjusted so that the transmission with each optimal oil quantity is supplied. Furthermore, it is considered advantageous that the nominal displacement volume the pump and accordingly The pump itself can be designed small, and that the pump in a respect Their efficiency optimal speed range is operable.
Demgegenüber hat sich jedoch in der Praxis als nachteilig erwiesen, dass die mechanische Energie zum Betrieb der Pumpe mit einem schlechten Wirkungsgrad erzeugt wird, da verbrennungsmotorische Leistung zunächst in einer Lichtmaschine in elektrischen Strom und dieser nachfolgend im besagten Elektromotor wieder in mechanische Energie gewandelt wird. Weiterhin ist als nachteilig zu verzeichnen, dass der verwendete Elektromotor unter ungünstigen Bedingungen (hohe Öltemperatur) beziehungsweise Anforderungen (im Zuge eines Schaltvorgangs) eine derart hohe Leistung aufnimmt, dass die Leistungsfähigkeit eines heutigen Fahrzeug-Bordnetzes überschritten wird.In contrast, has However, proved in practice to be disadvantageous that the mechanical Energy to operate the pump with poor efficiency is generated because engine performance initially in an alternator into electricity and this in the following in the said electric motor again converted into mechanical energy becomes. Furthermore, it should be noted as a disadvantage that the used Electric motor under unfavorable Conditions (high oil temperature) or requirements (in the course of a switching operation) one such high power absorbs that performance a current vehicle electrical system is exceeded.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Antriebsvorrichtung für eine Getriebe-Ölpumpe mit konstantem Verdrängungsvolumen zu schaffen, welche eine weitestgehend kontinuierliche und störungsfreie Getriebeölversorgung insbesondere auch in einer Start-Stopp-Betriebsphase gewährleistet, ohne das Bordnetz des Kraftfahrzeugs übermäßig zu belasten. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben der besagten Antriebsvorrichtung anzugeben.The The object of the invention is therefore to provide a drive device for a transmission oil pump with a constant displacement to create which is a largely continuous and trouble-free Transmission oil supply especially in a start-stop phase of operation, without overloading the electrical system of the motor vehicle excessively. Another The object of the invention is a method for operating the said Specify drive device.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe in Verbindung mit den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass die Antriebsvorrichtung über zwei Leistungsstränge „I" und „II" verfügt, wobei der eine Leistungsstrang „I" von einem Verbrennungsmotor und der andere Leistungsstrang „II" von einem Elektromotor antreibbar ist.According to the invention the object is achieved in conjunction with the features in the preamble of claim 1, characterized in that the drive device has two power lines "I" and "II", wherein the one power train "I" from an internal combustion engine and the other power train "II" is driven by an electric motor.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die beiden Leistungsstränge „I" und „II" in einem Summierungsgetriebe zusammengeführt. Das Summierungsgetriebe ist seinerseits vorzugsweise als Planetengetriebe ausgebildet.According to one advantageous embodiment of the invention, the two power lines "I" and "II" in a summation gear merged. The summation gear is in turn preferably as a planetary gear educated.
Zweckmäßigerweise sind dabei die Getriebe-Ölpumpe mit einem Planetenträger, der Elektromotor mit einem Sonnenrad und der Verbrennungsmotor über eine mechanische Koppelung mit einem Hohlrad des Summierungsgetriebes verbunden, wobei der Planetenträger über Planetenräder radial nach innen mit dem Sonnenrad und radial nach außen mit dem Hohlrad im Zahneingriff steht.Conveniently, are the transmission oil pump with a planet carrier, the electric motor with a sun gear and the internal combustion engine via a mechanical coupling with a ring gear of the summation gear connected, wherein the planet carrier via planet gears radially to inside with the sun gear and radially outward with the ring gear in meshing engagement stands.
Die mechanische Koppelung zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Summierungsgetriebe ist durch einen Kettentrieb, eine Zahnradpaarung oder eine andere geeignete mechanische Koppelung gebildet.The mechanical coupling between the engine and the summation gear is by a chain drive, a gear pair or another suitable mechanical coupling formed.
Eine weitere vorteilhafte Maßnahme sieht vor, dass der Elektromotor, das Summierungsgetriebe sowie die Getriebe-Ölpumpe auf einer zu der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors parallelen Raumachse angeordnet sind.A further advantageous measure provides that the electric motor, the summation gear as well the transmission oil pump on a space axis parallel to the crankshaft of the internal combustion engine are arranged.
Das Verfahren zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung für eine Getriebe-Ölpumpe mit konstantem Verdrängungsvolumen zur Versorgung eines beliebigen Kraftfahrzeuggetriebes mit Schmiermittel beziehungsweise unter Betätigungsdruck stehendem Getriebeöl zeichnet sich dadurch aus, dass die Antriebsvorrichtung der Getriebe-Ölpumpe bezüglich eines optimalen Wirkungsgrades und einer optimalen Ölmenge derart betrieben wird, dass eine Anpassung der Förderleistung der Getriebe-Ölpumpe an unterschiedliche Drehzahlen des Verbrennungsmotors, an die aktuelle Temperatur des Getriebeöls und/oder an andere Parameter, wie etwa die Übersetzungsänderungstätigkeit des Getriebes erfolgt.The Method for operating a drive device for a transmission oil pump with constant displacement volume for supplying any motor vehicle transmission with lubricant or under actuation pressure standing transmission oil is characterized in that the drive device of the transmission oil pump with respect to a optimal efficiency and an optimal amount of oil operated in such a way that an adjustment of the delivery rate the transmission oil pump to different speeds of the internal combustion engine, to the current Temperature of the transmission oil and / or to other parameters, such as the ratio-changing action of the transmission.
In Fortbildung dieses Steuerungsverfahrens kann der Elektromotor im Hinblick auf die aktuelle Drehzahl des Verbrennungsmotors stehen oder derart mit einem negativen, gleichbleibenden oder positiven Drehmoment betrieben werden, dass am Ausgang (Planetenträger) des Summierungsgetriebes eine betriebssituationsoptimale Ölpumpendrehzahl erzeugt wird.In Training this control method, the electric motor in the With regard to the current speed of the internal combustion engine or such with a negative, consistent or positive Torque operated at the output (planet carrier) of the Summation gear generates an operating situation optimal oil pump speed becomes.
Die vorgeschlagene Antriebsvorrichtung hat in bezug auf herkömmliche Antriebsvorrichtungen den wesentlichen Vorteil, dass dieselbe start-stopp-fähig ist und leicht an Verbrennungsmotoren (Diesel/Otto) mit unterschiedlichen Drehzahlbereichen angepasst werden kann, indem lediglich die Steuerungssoftware einer an sich bekannten Steuerungs- und Regelungsvorrichtung für den Elektromotor entsprechend ausgelegt wird.The proposed drive device has with respect to conventional Drive devices the significant advantage that it is start-stop-capable and easy on combustion engines (diesel / Otto) with different Speed ranges can be adjusted by only the control software a known control and regulating device for the electric motor is designed accordingly.
Zudem kann unter Beachtung bestimmter Sollwerte für die Ölförderung laufend die aktuelle Motorleistung des Verbrennungsmotors beziehungsweise dessen Drehzahl für die Ansteuerung des Elektromotors Berücksichtigung finden, indem dieselbe mittels eines Drehzahlsensors überwacht und der Steuerungs- und Regelungsvorrichtung zur Verfügung gestellt wird.moreover can, taking into account certain setpoints for oil production continuously the current Motor power of the internal combustion engine or its speed for the Control of the electric motor can be considered by monitored by means of a speed sensor and the control and control device is provided.
Schließlich ist der Elektroenergieverbrauch durch den Elektromotor auf ein Minimum reduziert, da dieser, abgesehen von einem Totalausfall des Verbrennungsmotors, lediglich in einer Start-Stopp-Phase und in Reaktion auf sich ändernde Drehzahlen des Verbrennungsmotors zur Erzeugung einer solchen Differenzdrehzahl im Summierungsgetriebe in den Antrieb aktiv eingreift, dass eine betriebsoptimale Ölpumpendrehzahl erreicht wird.Finally is the electric energy consumption by the electric motor to a minimum reduced, since this, apart from a total failure of the internal combustion engine, only in a start-stop phase and in response to changing Speeds of the internal combustion engine for generating such a differential speed in the summation gear in the drive actively engages that a optimum operating oil pump speed is reached.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die einzige Figur zeigt sehr schematisch die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung.The Invention will be described below with reference to an illustrated in the drawing embodiment explained in more detail. The single figure shows very schematically the drive device according to the invention.
Danach
setzt sich die Antriebsvorrichtung für eine Getriebe-Ölpumpe
Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
sind die beiden Leistungsstränge „I" und „II" in einem Summierungsgetriebe
Dieses
Planetengetriebe
Um
nun die Getriebe-Ölpumpe
Vorliegend
ist die mechanische Koppelung
Zweckmäßigerweise
sind dabei der Elektromotor
Wie
der einzigen Figur weiter entnommen werden kann, ist vorliegend
innerhalb des Getriebes
Ferner
ist dem Elektromotor
Nachfolgend wird die Erfindung verfahrensgemäß näher beschrieben.following the invention will be described in more detail according to the method.
Wie
bereits oben dargelegt, soll mittels der Getriebe-Ölpumpe
Für gleichbleibende
Drehzahlen des Verbrennungsmotors
In
diesen Fällen
sind Drehzahländerungen des
Verbrennungsmotors
Ferner
ist auch ein Einfluss der aktuellen und sich gegebenenfalls ändernden
Temperatur des Getriebeöls
selbst auf die Förderleistung
der Getriebe-Ölpumpe
Aufgrund
der erfindungsgemäßen Zusammenführung der
beiden Leistungsstränge „I" (Verbrennungsmotor
Im
wesentlichen wird dies durch einen definierten Eingriff des Elektromotors
Mit
der vorstehenden Erfindung kann daher laufend eine an den aktuellen
Betriebszustand des Verbrennungsmotors
Demgegenüber können jedoch
auch geringere Drehzahlen des Elektromotors
Schließlich besteht
auch die Möglichkeit, dass
der Elektromotor
Ist
dagegen ein Gleichlauf des Verbrennungsmotors
Die
entsprechenden Steuersignale bezieht der Elektromotor
Fällt der
Verbrennungsmotor
Ähnlich verhält es sich
einem Ausfall des Elektromotors
- 11
- Getriebe-ÖlpumpeTransmission oil pump
- 22
- Getriebetransmission
- 33
- Verbrennungsmotorinternal combustion engine
- 44
- Elektromotorelectric motor
- 55
- Summierungsgetriebesumming
- 66
- Sonnenradsun
- 77
- Antriebswelle des Elektromotorsdrive shaft of the electric motor
- 88th
- Planetenträgerplanet carrier
- 99
- Antriebswelle der Getriebe-Ölpumpedrive shaft the transmission oil pump
- 1010
- Hohlradring gear
- 1111
- mechanische Koppelungmechanical coupling
- 1212
- Kardanwelle des Verbrennungsmotorspropeller shaft of the internal combustion engine
- 1313
- Steuer- und RegeleinheitTax- and control unit
- 1414
- Sensorleitungsensor line
- 1515
- Steuerungsleitungcontrol line
- 1616
- Planetenradplanet
- 1717
- DrehzahlsensorSpeed sensor
- „I""I"
- erster Leistungsstrangfirst power train
- „II""II"
- zweiter Leistungsstrangsecond power train
Claims (7)
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