SE530965C2

SE530965C2 - Lubrication device, gearbox and ways to lubricate a gearbox

Info

Publication number: SE530965C2
Application number: SE0700506A
Authority: SE
Inventors: Erik Goeras; Magnus Hagberg
Original assignee: Scania Cv Abp
Priority date: 2007-03-02
Filing date: 2007-03-02
Publication date: 2008-11-04
Also published as: WO2008108720A1; SE0700506L

Description

20 25 30 530 *B55 2 Fastän pumparrangemanget kan ha en gemensam ﬂerlägesventil för samtliga oljetråg, har enligt en utföringsform av uppfinningen pumparrangemanget en för varje oljetråg separat anordnad ventil och en för ventilerna gemensam pump. 20 25 30 530 * B55 2 Although the pump arrangement may have a common positioning valve for all oil trays, according to an embodiment of the invention the pump arrangement has a valve arranged separately for each oil tray and a pump common to the valves.

Enligt en annan utföringsform har pumparrangemanget en för varje olje- tråg separat anordnad pump. Om pumparna är kolvpumpar kan slaglängden hos var- je pump då vara anpassad till respektive oljetråg, så att några nivågivare inte behövs i oljetrågen.According to another embodiment, the pump arrangement has a pump arranged separately for each oil pan. If the pumps are piston pumps, the stroke of each pump can then be adapted to the respective oil pan, so that no level sensors are needed in the oil pan.

Vid ett sätt enligt uppﬁnningen att under drift smörja en växellåda med ett flertal sektionerade oljetråg, där olja tillförs separat till med varandra ingripande kugghjul i varje oljetråg, föreslås att oljan selektivt fördelas till de sektionerade olje- trågen i beroende av en varierande belastning av kugghjulen i trågen.In a method according to the invention of lubricating a gearbox with a plurality of sectioned oil trays during operation, where oil is supplied separately to interlocking gears in each oil trough, it is proposed that the oil be selectively distributed to the sectioned oil trays depending on a varying load of the gears in the troughs.

De belastade kugghjulen kan fastställas genom detektering av ett växel- läge i växellådan. Sambandet mellan ett av givare detekterat växelläge och tillhöran- de belastade kugghjulspar kan då vara inlagt i ett program hos en dator som styr växellådan och den individuella regleringen av oljetillförseln. Datorn kan inom ramen för uppfinningen dessutom vara anordnad att reglera oljetillförseln till de belastade kugghjulen i beroende av deras belastningsgrad eller överförda vridmoment. Vrid- momentet kan detekteras av olika typer av givare i växellådan eller hos andra kom- ponenter i den kraftöverförande transmission i vilken växellådan är monterad.The loaded gears can be determined by detecting a gear position in the gearbox. The connection between a gear position detected by the sensor and the associated loaded pair of gears can then be entered into a program on a computer that controls the gearbox and the individual regulation of the oil supply. Within the scope of the invention, the computer can furthermore be arranged to regulate the oil supply to the loaded gears depending on their degree of load or transmitted torque. The torque can be detected by different types of sensors in the gearbox or by other components in the power transmission in which the gearbox is mounted.

Andra särdrag och fördelar med uppfinningen framgår av patentkraven och följande beskrivning av utföringsexempel.Other features and advantages of the invention will be apparent from the claims and the following description of embodiments.

KORTFATFAD RITNINGSBESKRIVNING FIG. 1 är en schematisk vy av en växellåda med en smörjanordning en- ligt uppfinningen; FIG. 2 är en vy motsvarande FIG. 1 med en första utföringsform av smörjanordningen enligt uppﬁnningen; FIG. 3 är en snittvy längs linjen 3-3 i FIG. 2; FIG. 4 är en schematisk vy av en växellåda med en andra utföringsform av smörjanordningen enligt uppﬁnningen: och FIG. 5 är en schematisk vy av en del av en växellåda med en tredje utfö- ringsform av smörjanordningen enligt uppﬁnningen.SHORT DRAWING DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view of a gearbox with a lubricating device according to the invention; FIG. 2 is a view corresponding to FIG. 1 with a first embodiment of the lubrication device according to the invention; FIG. 3 is a sectional view taken along line 3-3 of FIG. 2; FIG. 4 is a schematic view of a gearbox with a second embodiment of the lubrication device according to the invention: and FIG. 5 is a schematic view of a part of a gearbox with a third embodiment of the lubrication device according to the invention.

I de olika ritningsfigurerna är genomgående delar med inbördes lika eller liknande funktion försedda med lika hänvisningsbeteckningar. 10 15 20 25 30 530 S55 DETALJERAD BESKRIVNING AV UTFÖRINGSEXEMPEL I den schematiska framställningen i FIG. 1 visas en del av en fordons- växellåda 10. Växellådan 10 har ett växellådshus 12 i vilket är lagrad en huvudaxel 14, 16 och en sidoaxel 30. Ett antal kugghjul 22, 24, 26 och 28 hos huvudaxeln 14, 16 står i ständigt ingrepp A, B, C, D med ett motsvarande antal hugghjul 32, 34, 36 resp. 38 hos sidoaxeln 30. En utgående axeldel 16 av huvudaxeln 14, 16 är på ej närmare visat kant sätt via ett kopplingsorgan hos en växlingsmekanism 18 in- och urkopplingsbart förbunden med en ingående axeldel 14 hos huvudaxeln 14,16. Väx- lingsmekanlsmen 18 kan vidare på känt sätt även selektivt in- och urkoppla kugghju- len 22, 24, 26, 28 med resp. från huvudaxeln 14, 16 för att utföra växling av växellå- dan 10. I det schematiska exemplet enligt FIG. 1 har växellådan 10 då tre växelsteg utöver det steg där sidoaxeln 30 inte är verksam, dvs. där axeldelarna 14, 16 är sammankopplade och inget av kugghjulen 22-28 står l belastat ingrepp med axelde- larna 14, 16. I vart och ett av dessa tre växelsteg står alltid två par kugghjul i belastat ingrepp med varandra, dvs. ingreppen A+B eller A+C eller A+D. Växellådan kan inom ramen för uppﬁnningen vara konfigurerad på många olika, ej visade sätt; exempelvis kan den normalt även ha en backväxel, på vilken uppﬁnningen likaså kan tillämpas.In the various drawing figures, continuous parts with mutually equal or similar function are provided with the same reference numerals. DETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS In the schematic representation in FIG. 1 shows a part of a vehicle gearbox 10. The gearbox 10 has a gearbox housing 12 in which a main shaft 14, 16 and a side shaft 30 are mounted. A number of gears 22, 24, 26 and 28 of the main shaft 14, 16 are in constant engagement A, B, C, D with a corresponding number of gears 32, 34, 36 resp. 38 of the side shaft 30. An output shaft part 16 of the main shaft 14, 16 is in a manner not shown in more detail via a coupling member of a shift mechanism 18 connectable and disconnectable to an input shaft part 14 of the main shaft 14, 16. The shift mechanism 18 can furthermore in a known manner also selectively engage and disengage the gears 22, 24, 26, 28 with resp. from the main shaft 14, 16 to perform shifting of the gearbox 10. In the schematic example according to FIG. 1, the gearbox 10 then has three gear stages in addition to the stage where the side shaft 30 is not active, i.e. where the shaft parts 14, 16 are interconnected and none of the gears 22-28 are in loaded engagement with the shaft parts 14, 16. In each of these three gear stages there are always two pairs of gears in loaded engagement with each other, ie. interventions A + B or A + C or A + D. Within the framework of the invention, the gearbox can be configured in many different ways, not shown; for example, it can normally also have a reverse gear, to which the invention can also be applied.

Enligt uppﬁnningen har växellådan 10 ett antal genom mellanväggar 20 sektionerade oljetråg a, b, c och d som vart och ett avgränsar ett separat utrymme för varje kugghjulspar 22-32, 24-34, 26-36 och 28-38. Dessutom ﬁnns en smörjanord- ning i form av ett pumparrangemang 40 för att selektivt till- och bortföra olja till de sektionerade oljetrågen i beroende av en varierande belastning av dessa kugghjul eller kugghjulspar.According to the invention, the gearbox 10 has a number of oil trays a, b, c and d sectioned through partitions 20, each of which delimits a separate space for each pair of gears 22-32, 24-34, 26-36 and 28-38. In addition, there is a lubricating device in the form of a pump arrangement 40 for selectively supplying and removing oil to the sectioned oil trays depending on a varying load of these gears or gear pairs.

Pumparrangemanget 40 innefattar en oljepump 50 med ett oljeförråd 56 för växellådsolja i förbindelse med ett ventilarrangemang 60 innefattande en eller ﬂe- ra ventiler som via ledningar 66 fördelar olja till respektive oljetråg a-d. Pumpen 50 fördelar oljan i så att oljenivån i oljetrågen når endast de kugghjulspar som för tillfället är belastade, medan övriga kugghjulspar inte når oljan i sina oljetråg. De kugghjuls- par som för tillfället är belastade kan detekteras på nedan närmare beskrivet sätt av en växellägesgivare 82. Belastningen, dvs. det överförda vridmomentet, kan om så erfordras - t.ex. för att variera oljenivån i beroende av belastningen - detekteras av olika givare, såsom ej visade kraftgivare på axlar i växellådan eller andra komponen- ter i fordonets drivlina. 10 15 20 25 30 530 'B65 4 Som antyds i FIG. 1 kan ett rådande växelläge vara valt genom en väx- elväljare 80 i växlingsmekanismen 18. Fastän FIG. 1 visar en manuell växelväljare 80 kan den även på ej visat känt sätt vara en automatiserad växelväljare påverkad av ett ställdon som i sin tur styrs av en fordonsdator 76.The pump arrangement 40 comprises an oil pump 50 with an oil supply 56 for gearbox oil in connection with a valve arrangement 60 comprising one or more valves which distribute oil via lines 66 to the respective oil trays a-d. The pump 50 distributes the oil so that the oil level in the oil trays only reaches the gear pairs that are currently loaded, while the other gear pairs do not reach the oil in their oil trays. The pairs of gears that are currently loaded can be detected in the manner described below in more detail by a gear position sensor 82. The load, ie. the transmitted torque, may if necessary - e.g. to vary the oil level depending on the load - detected by different sensors, such as power sensors not shown on axles in the gearbox or other components in the vehicle's driveline. 10 15 20 25 30 530 'B65 4 As indicated in FIG. 1, a prevailing gear position may be selected by a gear selector 80 in the shift mechanism 18. Although FIG. 1 shows a manual gear selector 80, it can also in an unknown manner not shown be an automated gear selector actuated by an actuator which in turn is controlled by a vehicle computer 76.

Det valda växelläget detekteras av en eller flera växellägesgivare 82 (endast en visas) som signalerar växelläget till fordonsdatorn 76 via en signalledning 78. En programvara i fordonsdatorn 76 fastställer på basis av signalen från växellä- gesgivaren 82 det rådande växelläget och huruvida några par av kuggingrepp är be- lastade och i så fall vilket av paren A+B eller A+C eller A+D som är belastade. En signalgivare 74, som kan vara en del av fordonsdatorn 76, avger då via en signalled- ning 72 en motsvarande signal till en elektronisk styrenhet 70.The selected gear position is detected by one or more gear position sensors 82 (only one is displayed) which signals the gear position to the vehicle computer 76 via a signal line 78. A software in the vehicle computer 76 determines on the basis of the signal from the gear position sensor 82 the prevailing gear position and whether any pairs of gear engagement are loaded and in that case which of the pairs A + B or A + C or A + D is loaded. A signal transmitter 74, which may be part of the vehicle computer 76, then outputs a corresponding signal to an electronic control unit 70 via a signal line 72.

Den elektroniska styrenheten 70 avgeri sin tur via en signalledning 68 en styrsignal till pumparrangemanget 40 som via ventilarrangemanget 60 och led- ningarna 66 tillser att respektive oljetråg erhåller motsvarande oljenivå. l exemplet i FlG. 1 är kuggingreppen A+D belastade, så att oljenivån i oljetrågen a och d når till- hörande kugghjul 32 och 38, medan oljenivån i oljetrågen b och c inte når tillhörande kugghjul 34 och 36.The electronic control unit 70 in turn emits via a signal line 68 a control signal to the pump arrangement 40 which via the valve arrangement 60 and the lines 66 ensures that the respective oil pan receives the corresponding oil level. In the example of FlG. 1, the gears A + D are loaded so that the oil level in the oil trays a and d reaches the associated gears 32 and 38, while the oil level in the oil trays b and c does not reach the associated gears 34 and 36.

I utföringsformen enligt FlG. 2 innefattar smörjanordningen 40 ett pneu- matiskt drivet pumparrangemang för att variera oljenivån i respektive oljetråg a-d.In the embodiment according to FlG. 2, the lubricating device 40 comprises a pneumatically driven pump arrangement for varying the oil level in the respective oil trays a-d.

En pump i form av en tryckluftskälla 50 är förbunden med en tvåläges huvudventil 52. Huvudventilen 52 styrs av den elektroniska styrenheten 70 via en signalledning 68". En första ventilport hos huvudventilen 52 är genom en ledning 54 förbunden med oljeförrådet i form en oljetank 56. Oljetanken 56 är via en oljeledning 62 förbunden med ett hydrauliskt ventilarrangemang 60. En andra ventilport hos hu- vudventilen 52 är genom en ledning 62' direkt förbunden med ett pneumatiskt ventil- arrangemang 60'.A pump in the form of a source of compressed air 50 is connected to a two-position main valve 52. The main valve 52 is controlled by the electronic control unit 70 via a signal line 68 ". The oil tank 56 is connected via an oil line 62 to a hydraulic valve arrangement 60. A second valve port of the main valve 52 is directly connected via a line 62 'to a pneumatic valve arrangement 60'.

Ventilarrangemangen 60 och 60' är i det visade exemplet av typ ”com- mon rail”. Varje ventilarrangemang 60, 60' innefattar vardera en ventil 64, 64' för var- je oljetråg a-d. Varje ventil 64, 64' matas då gemensamt av respektive ledning 62, 62' och står i förbindelse med respektive oljetråg a-d via en ledning 66. Som närmare framgår av FIG. 3, styrs varje ventil 64, 64' individuellt av vardera en signalledning 68, 68' från den elektroniska styrenheten 70. l läget visat i FlG. 2 trycksätter huvudventilen 52 först det pneumatiska ventilarrangemanget 60' Som exempel antas att växellådan 10 ska växlas från det 10 15 20 25 30 530 S85 5 tidigare omnämnda växelläget, där alltså kuggingreppen A+D var belastade, till ett läge där kuggingreppen A+B är belastade. I detta fall kan då styrenheten 70 avge öppningssignaler till de två ventiler 64, 64' vilka står i förbindelse med oljetråget d.The valve arrangements 60 and 60 'are in the example shown of the type "common rail". Each valve arrangement 60, 60 'each comprises a valve 64, 64' for each oil pan a-d. Each valve 64, 64 'is then fed jointly by the respective line 62, 62' and is connected to the respective oil pan a-d via a line 66. As can be seen in more detail from FIG. 3, each valve 64, 64 'is individually controlled by a signal line 68, 68' each from the electronic control unit 70. In the position shown in F1G. 2, the main valve 52 first pressurizes the pneumatic valve arrangement 60 '. charged. In this case, the control unit 70 can then emit opening signals to the two valves 64, 64 'which are connected to the oil pan d.

Det pneumatiska trycket i tråget d pressar då ut oljatill oljetanken 56 tills oljenivån i tråget d befinner sig under kugghjulet 38. Nivåerna kan övervakas av schematiskt antydda nivågivare 42 som på ej visat sätt ger signal till styrenheten 70 att då stänga de båda tillhörande ventilerna 64, 64”. Det inses då att oljenivån i tråget d hamnar under kugghjulet 38. Styrenheten 70 omställer därefter huvudventilen 52 så att den i stället trycksätter oljebehållaren 56 och samtidigt öppnar de ventiler 64, 64' som står i förbindelse med oljetråget b för att fylla detta med olja till en nivå som når kugghjulet 34. De belastade kuggingreppen A+B har alltså nu oljetillförsel, medan de obelastade kuggingreppen C+D har s.k. ”torrsump", dvs. en oljenivå under resp. undre kugghjul 36, 38. Inom ramen för uppﬁnningen är det som redan omnämnts dock möjligt att låta de undre kugghjulen i de obelastade kuggingreppen stå i endast obetydlig kontakt med oljan.The pneumatic pressure in the trough d then pushes out oil to the oil tank 56 until the oil level in the trough d is below the gear 38. The levels can be monitored by schematically indicated level sensors 42 which in a manner not shown signal the control unit 70 to then close the two associated valves 64. 64 ”. It is then realized that the oil level in the trough d ends up below the gear 38. The control unit 70 then adjusts the main valve 52 so that it instead pressurizes the oil container 56 and at the same time opens the valves 64, 64 'which communicate with the oil trough b to fill it with oil. a level that reaches the gear 34. The loaded gear gears A + B thus now have an oil supply, while the unloaded gear gears C + D have so-called "Dry sump", ie an oil level below the respective lower gears 36, 38. Within the scope of the invention, however, as already mentioned, it is possible to leave the lower gears in the unloaded gear grips in only insignificant contact with the oil.

Det inses att ovan beskrivna oljenivåreglerande förlopp är likartat för öv- riga möjliga växellägen, varför dessa inte behöver beskrivas i detalj. l utföringsformen enligt FIG. 4 innefattar smörjanordningen 40 en sug- och tryckpump 50 som selektivt förmår fördela olja till oljetrågen a-d via ett hydrau- liskt ventilarrangemang 60 motsvarande det i FlG. 2 med separata ventiler 64. Pum- pen 50 är i det visade exemplet en kolvpump med en linjär motor 51 som genom fram- och återgående slagrörelser driver en kolv 53, vilken höjer eller sänker oljeni- vån i det eller de oljetråg a-d vars ventiler 64 är öppnade via styrenheten 70. Motorn 51 styrs från styrenheten 70 via en signalledning 68". l utföringsformen enligt F IG. 5 innefattar smörjanordningen 40 en för var- je oljetråg n i växellådan 10 separat anordnad sug- och tryckpump 50 (endast en vi- sas). I detta fall behövs ingen nivågivare (42, FIG. 1) itråget n med kuggingrepp N, utan de önskade oljenivåskillnaderna i trågen kan vara omvandlade till motsvarande slaglängder hos respektive pump 50. Varje motor 51 styrs från styrenheten 70 via en signalledning 68.It is understood that the oil level regulating processes described above are similar for other possible gear positions, which is why these do not need to be described in detail. In the embodiment according to FIG. 4, the lubricating device 40 comprises a suction and pressure pump 50 which is selectively able to distribute oil to the oil trays a-d via a hydraulic valve arrangement 60 corresponding to that in F1G. 2 with separate valves 64. In the example shown, the piston 50 is a piston pump with a linear motor 51 which, through reciprocating strokes, drives a piston 53, which raises or lowers the oil level in the oil tray (s) whose valves 64 The motor 51 is controlled from the control unit 70 via a signal line 68 ". In the embodiment according to Fig. 5, the lubricating device 40 comprises a suction and pressure pump 50 separately arranged for each oil pan in the gearbox 10 (only one In this case, no level sensor (42, FIG. 1) is needed in the trough n with gear engagement N, but the desired oil level differences in the troughs can be converted to the corresponding strokes of the respective pump 50. Each motor 51 is controlled from the control unit 70 via a signal line 68.

Ovan detaljerade beskrivning är i första hand avsedd att underlätta förståelsen och några onödiga begränsningar av uppﬁnningen ska inte uttolkas därifrån. De modifika- tioner som blir uppenbara för en fackman vid genomgång av beskrivningen kan 5311) 355 6 genomföras utan awikelse från uppﬁnningstanken eller omfånget av efterföljande patentkrav.The above detailed description is primarily intended to facilitate understanding and any unnecessary limitations of the invention should not be construed as such. The modifications which become apparent to one skilled in the art upon review of the specification may be practiced without departing from the spirit of the invention or the scope of the appended claims.

Claims

530 H85 7 PATENT CLAIMS

A lubrication device for a gearbox (10), comprising sectioned oil trays (ad) for separate oil supply to interconnecting gears in the trays, characterized by a pump arrangement (40) in connection with each oil tray (ad) for selectively distributing oil to the sectioned oil trays (ad) depending on a varying load of the gears in the troughs.

Lubricating device according to claim 1, comprising a control unit (70) for controlling the pump arrangement (40) in dependence on the load when changing the gearbox (10).

Lubricating device according to claim 1 or 2, wherein the pump arrangement (40) comprises a valve (64) separately arranged for each oil pan (a-d) and a pump (50) common to the valves. _

A lubricating device according to claim 1 or 2, wherein the pump arrangement (40) comprises a pump (50) separately arranged for each oil pan (a-d).

Gearbox (10) provided with a lubrication device according to one of the preceding claims.

6. A method of lubricating a gearbox with a plurality of sectioned oil trays during operation, comprising a separate oil supply to interlocking gears in each oil trough characterized by selective distribution of oil to the sectioned oil trays depending on a varying load of the gears in the troughs.

A method according to claim 6, comprising distributing the oil so that an oil level in the troughs reaches gears in only those troughs in which the gears are loaded.

A method according to claim 6 or 7, comprising determining loaded gears by detecting a gear position in the gearbox.

A method according to any one of claims 6-8, comprising effecting the distribution by an electronic control unit for the oil supply.