(57)【要約】  本発明は、自動車のトランスミッション、特に動力分配器に給油するための方法に関し、オイルポンプによってオイルがオイルサンプからトランスミッションのコンポーネントに移送される。オイル移送量は、所定のパラメータに応じて設定される。オイル移送量は、オイルポンプが断続的に動作する、たとえばスイッチが繰り返しＯＮ／ＯＦＦされることで制御される。本発明は、本方法を実行するための装置をさらに説明する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車のトランスミッション、特にトランスファケース（１）に給油するための方法であって、オイル（７）がオイルポンプ（６）によってオイルサンプ（８）からトランスミッション（１）のコンポーネント（２、３）に移送され、移送オイル（７）の量が予め設定されたパラメータに依存して設定され、
オイル移送量の制御が、オイルポンプ（６）が断続的に動作する、すなわち繰り返しスイッチがＯＮ／ＯＦＦされることで行われることを特徴とする方法。
【請求項２】
オイル移送量の制御が、互いに続く画定された制御インターバル（Ｔ）で行われ、
オイルポンプ（６）が、制御インターバル（Ｔ）内で断続的に動作することを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
オイルポンプ（６）が、スイッチがＯＮされて、オイルポンプ（６）の確実な始動に必要とされる始動トルクを超えることで制御されることを特徴とする、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
オイルポンプ（６）が、その動作中に、オイルポンプ（６）のさらなる確実な動作に必要とされる動作トルクを超えるように制御されることを特徴とする、請求項１〜３の少なくとも一項記載の方法。
【請求項５】
オイルポンプ（６）が、電気的に駆動される、請求項１〜４の少なくとも一項記載の方法。
【請求項６】
オイルポンプ（６）が、予め設定された最小電圧（ＵＡ）を超える電圧で動作することを特徴とする、請求項５記載の方法。
【請求項７】
オイルポンプ（６）が、予め設定された最小電流を超える電流で動作することを特徴とする、請求項５記載の方法。
【請求項８】
オイルポンプ（６）の断続的動作が、移送されるオイルの所望の量が、所定の第１の最小値を超える第１の動作状態で行われることを特徴とする、請求項１〜７の少なくとも一項記載の方法。
【請求項９】
オイルポンプ（６）の継続的動作又は断続的動作が、移送されるオイルの所望の量が、所定の第２の最小値を超える第２の動作状態で行われることを特徴とする、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
第１の最小値及び第２の最小値が実質的に等しいか、又は第２の最小値が第１の最小値よりも大きいことを特徴とする、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
オイルポンプ（６）の実質的に最大性能での継続的動作が、移送されるオイルの所望の量が、所定のピーク値を超える第３の動作状態で行われることを特徴とする、請求項９又は１０記載の方法。
【請求項１２】
オイル移送量の制御が、負荷に依存して行われる、請求項１〜１１の少なくとも一項記載の方法。
【請求項１３】
オイルサンプ温度、トランスミッション（１）内部に設けられたトランスミッションシャフトの速度及び／又はマルチディスククラッチ（３）の動力損失、特にマルチディスククラッチ（３）のライニング温度が、パラメータとして用いられることを特徴とする、請求項１〜１２の少なくとも一項記載の方法。
【請求項１４】
マルチディスククラッチ（３）のその時の電力損失が、予め設定された温度モデルを介して計算されることを特徴とする、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
オイルポンプ（６）の断続的動作中の各々のスイッチＯＮ期間及び／又は各々のスイッチＯＦＦ期間が、およそ１〜１００秒の間に、好ましくはおよそ５〜５０秒の間に、特におよそ１０秒の領域にあることを特徴とする、請求項１〜１４の少なくとも一項記載の方法。
【請求項１６】
オイルサンプ（８）からトランスミッション（１）のコンポーネント（２、３）にオイル（７）を移送するためのオイルポンプ（６）を有し、オイルポンプ（６）によって移送されたオイル（７）の量が、予め設定されたパラメータに依存して設定されることができるオイルポンプ（６）のための制御ユニット（１０）を有する、自動車のトランスミッション、特にトランスファケース（１）に給油するための、特に請求項１〜１５の少なくとも一項の方法を実行するための装置であって、
制御ユニット（１０）が、オイルポンプ（６）の断続的動作によるオイルポンプ（６）の移送量を制御する、すなわちオイルポンプ（６）のスイッチのＯＮ／ＯＦＦを繰り返すように構成されることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のトランスミッションに給油するための方法、特にトランスファケースに関し、オイルポンプによってオイルがオイルサンプからトランスミッションのコンポーネントに移送され、移送されたオイルの分量は、予め設定されたパラメータに依存して設定される。本発明は、オイルをオイルサンプからトランスミッションのコンポーネントに移送するためのオイルポンプを有し、オイルポンプによって移送されたオイルの分量が、予め設定されたパラメータに依存して調整可能である、オイルポンプのための制御ユニットを有する自動車のトランスミッションに給油するための装置、特にトランスファケースにさらに向けられる。
【背景技術】
【０００２】
そのような要求に適したいわゆる給油システムでは、移送されたオイルの分量は、たとえばトランスミッションの負荷に依存して設定され、通常は、大量のオイルが高い負荷で設定される。この分量設定を実現することが可能となるために、たとえば、電気的に制御されたオイルポンプを用いることができる。
【０００３】
一方で、そのような要求に適した給油は、電動オイルポンプの効率が、低速では比較的小さく、他方でモータのスイッチがＯＮにされると、比較的少量のオイルのみが移送されるべき場合に、超えるべき始動トルクに起因して、電気モータの確実な始動が保証されない。
【０００４】
本発明の目的は、すべての動作状況下で要求に適した確実な給油が保証されるような、冒頭に挙げた種類の方法及び装置を構成することである。
【発明の概要】
【０００５】
冒頭に挙げた種類の方法から開始して、本目的は本発明によって達成され、オイル移送量の制御は、オイルポンプが断続的に動作する、すなわち、繰り返しスイッチがＯＮ／ＯＦＦされることで行われる。本発明の装置は、制御ユニットが、ポンプの断続的な動作によって、すなわち、オイルポンプのスイッチを繰り返しＯＮ／ＯＦＦすることによって、オイルポンプの移送量を制御するように構成されることを特徴とする。
【０００６】
本発明によれば、予め設定された潤滑油／冷却液の所望の量は、ポンプの断続的な動作によって達成される。ポンプが断続的に動作する、すなわち、繰り返しＯＮ／ＯＦＦされるため、オイルポンプもまた、少ないオイル移送量であってもモータの確実な始動を保証する入力電圧で、又は入力電流で動作することができる。断続的な動作に起因して、オイル移送量は平均して、この点において、求められているオイル所望量と一致し、要求に適した所望の給油が達成される。同時に、断続的動作によって、オイルポンプが常に、オイルポンプの効率が予め設定された最小効率を上回る範囲内で動作することが達成される。トランスファケースのクラッチのレリーズクリアランスは、たとえば本発明の給油によって最小化することができ、より高い原動力が達成される。また任意には、より小さな基本トルクが好ましい場合、周知の給油に対して不変のレリーズクリアランスで達成されることができる。
【０００７】
本発明の好ましい実施形態によれば、断続的動作中のオイルポンプの各々のスイッチＯＮ期間及び／又は各々のスイッチＯＦＦ期間は、およそ１〜１００秒の間に、好ましくは、およそ５〜５０秒の間に、特におよそ１０秒の範囲にある。本発明によれば、オイルの移送は、このようにしてスイッチＯＮインターバル中にオイルポンプによって行われ、これに対して断続的動作のスイッチＯＦＦインターバル中には、オイルの移送は中断されるか又は少なくとも大幅に低減されるが、これはオイルポンプが固定型であるか、又はスイッチＯＦＦインターバル中に短期間の後稼動するのみであるためである。このように、スイッチＯＮインターバル中のオイルポンプの移送性能は、スイッチＯＦＦインターバル中の移送性能とは大幅に異なる。したがって、断続的動作は、周波数が断続的動作の周波数よりも桁違いに高い（たとえば、０．１Ｈｚに対して１５ｋＨｚ）制御電圧のパルス幅変調と混同される可能性はない。むしろ、オイルポンプの入力電圧又は入力電流は、断続的動作に加えて、パルス幅変調されることができ、電気モータの制御にはよくあることである。しかし、本発明で意味する断続的動作は、このパルス幅変調によっては達成されないが、これは短期間の変調インターバル中のオイルポンプの移送性能が事実上は同程度であるためである。
【０００８】
本発明の有利な実施形態によれば、オイル移送量の制御は、互いに続く画定された制御インターバルで行われ、オイルポンプは、制御インターバル内で断続的に動作する。求められているオイル所望量は、各制御インターバル内で、予め設定されたパラメータに依存してプリセットされることができ、ポンプの断続的動作によって、制御インターバル内で直接かつ確実に達成される。関連するパラメータは、この点において、実質的に持続的な方法で、たとえば各制御インターバルごとに実質的に継続的又は逐次的に決定されることができる。
【０００９】
本発明のさらなる有利な実施形態によれば、オイルポンプは、スイッチをＯＮにすることで制御され、オイルポンプの確実な始動に必要とされる始動トルクを超えるようにされる。オイルポンプは、有利には動作中に制御され、オイルポンプのさらなる確実な稼動に必要とされる動作トルクを超えるようにされる。
【００１０】
始動トルク及び動作トルクは、一般的には等しくすることができる。しかし、通常は、必要とされる始動トルクは、必要とされる動作トルクよりも大きく、たとえば、オイルポンプのスイッチがＯＮにされた場合、スイッチＯＮ期間は、持続動作中のスイッチＯＮ期間に対して短縮され、次にモータのその時の電流性能を増大させて、同じ所望移送量で必要とされる始動トルクを確実に超えるようにする。電動オイルポンプの使用では、オイルポンプは、たとえば予め設定された最小電圧を超える電圧で動作することができる。また一般的には、電流制御は、予め設定された所望の移送量が、オイルポンプの始動ケースで、すでにスイッチＯＮされたオイルポンプが電圧制御ケース及び電流制御ケースの両方で動作ケースよりも大きくなるように選択されることができることに対応する電圧値又は電流値で可能である。
【００１１】
印加電圧又は付与電流がより高く選択されると、各々のスイッチＯＮ期間は、総オイル移送量が所望値になるようにより短く選択される。このように、断続的制御により、平均オイル移送量が、継続的動作中に、より小さな動作電圧で、又はより小さな動作電流で設定される移送量と等しくなることが達成される。
【００１２】
本発明のさらなる好ましい実施形態によれば、オイルポンプの断続的動作は、移送されるオイルの所望の量が、所定の第１の最小値を下回る第１の動作状態で行われる。この第１の動作状態は、この点において、オイルポンプがすべてのケースで断続的動作で動作する唯一の動作状態であることもできる。
【００１３】
しかし、本発明の有利な実施形態によれば、オイルポンプの継続的又は断続的動作は、移送されるオイルの所望の量が、所定の第２の最小値を超える第２の動作状態で行われることも可能である。移送されるオイルの所望の量が、オイルポンプの確実な始動又は継続的な稼動が断続的動作なしにさらに保証されるほど高い場合、オイルポンプの継続的又は断続的動作は、結果としてこの第２の動作状態で行われることができる。所定の第２の最小値に達していない場合に限り、本発明に従って本ケースでなされた、オイルポンプの断続的動作へのスイッチングが再度なされる。この点において、第１及び第２の最小値は、等しいか又は異なることができる。後者の場合、好適な最小値の選択による制御を介して、スイッチングに対してヒステリシスを作り出すことができ、特に第２の最小値は第１の最小値よりも大きい。
【００１４】
移送されるオイルの所望の量が所定のピーク値を超える第３の動作状態では、有利には、オイルポンプの継続的動作は、実質的に最大性能で行われる。そのような継続的動作は、通常は、最大移送量のオイルが存在する所定の最大期間にわたってのみ、最大性能で行われる。この最大性能範囲での永続的動作は、通常は可能ではないが、これは用いられるモータが、最大性能での永続的動作に通常は適応していないためである。
【００１５】
本発明のさらなる有利な実施形態によれば、オイル移送量の制御は、負荷に依存して行われる。たとえば、オイルサンプ温度、トランスミッション内部に設けられたトランスミッションシャフトの速度及び／又はマルチディスククラッチの動力損失、特にマルチディスククラッチのライナ温度を、断続的制御のためのパラメータとして用いることができる。パラメータは、たとえば対応するセンサを介して、又は別の方法で、たとえば計算されて判定されることができる。マルチディスククラッチのその時の電力損失は、たとえば現在の温度モデルを介して計算されることができる。
【００１６】
有利には、ポンプ速度の調整は本発明では行われず、この目的には実際のポンプ速度の複雑な判定が必要とされるが、むしろ本発明により確実な制御が提供され、低いオイル所望量でのオイルポンプの確実な始動及びさらなる稼動もまた可能になり、同時にオイルポンプの高効率を保証する。
【００１７】
本発明のさらなる有利な実施形態は、従属項で説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のきわめて簡略化された概略図である。
【図２】オイルポンプの効率とオイル送出率との間の依存性を、非常に簡略化して示すグラフである。
【図３】本発明の方法でのオイルポンプの可能な入力電圧プロファイルである。
【図４】本発明のさらなる入力電圧プロファイルである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施形態及び図面を参照して、以下に本発明をより詳細に説明する。
【００２０】
図１には、トランスファケース１が非常に簡略化された形状で示され、複数のギア２に加えて、ディスク４を備えるマルチディスククラッチ３を含む。全輪駆動車では、駆動力は、たとえばトランスファケース１を用いて、前車軸と後車軸との間で必要に応じて分配される。
【００２１】
さらに、電気モータ５を介して駆動されるオイルポンプ６が設けられ、これによってオイル７は、ライン９を介して、オイルサンプ８からギア２へ、及びマルチディスククラッチ３へ移送されることができる。給油及び／又はオイル７で湿った各ケースのトランスミッションエレメントの冷却剤としては、要求に依存して、オイル７によって達成される。一般的に、複数のライン９がさらに設けられることができるか、又は一般的には、いくつかの又は全てのトランスミッションエレメントを、オイルサンプ８からの噴射給油によって、オイル７で直接給油される／冷却されるように設けることも可能である。電気モータ５に代えて、別の好適な制御可能駆動ユニットをさらに用いることができ、これによってオイルポンプ６の移送性能を、要求に適するように設定することができる。
【００２２】
電気モータ５は、制御ユニット１０に接続され、これによって、エンジンスピードに影響する変数、たとえば電気モータ５の入力電圧又は入力電流を、直接設定することができる。制御ユニット１０は、たとえば自動車の中央エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）、又は別個の制御装置であることができる。制御ユニット１０はさらに、センサ１２に、又は他の制御エレメントに接続された入力１１を有し、これを介して、動作に関連するトランスファケース１のパラメータが計算されるかあるいは判定されて、制御ユニット１０に伝達されることができる。そのようなパラメータの例は、オイルサンプ温度、トランスミッションシャフト速度、マルチディスククラッチ３の動力損失、マルチディスククラッチ３のライナ温度又は他の好適なパラメータであることができる。特に、マルチディスククラッチのライナ温度は、この点において、たとえば予め設定された温度モデルを介して計算されるか、あるいは測定されることができる。
【００２３】
所望のオイル移送量は、制御ユニット１０によって、これらのパラメータから決定され、最終的には電気モータ５に対する設定信号が決定され、オイルポンプ６による、決定された所望のオイル移送量の移送を保証する。
【００２４】
図２には、効率ηが、オイルポンプ６の送出率Ｑを介して図式的に示される。示された曲線プロファイルから見ることができるのは、非常に少ない移送量及び非常に多い移送量の両方で、効率が非常に低いことである。もっとも好ましくない範囲内での高い移送量での動作は、オイルポンプ６の対応する構成によって回避することができる。しかし、低い移送量では、オイルポンプ６の作動範囲が不十分であるという問題が残る。
【００２５】
さらに、電気モータ５に加えてオイルサンプ６を始動させるために、特定の最小始動トルクに勝る必要があるという問題がある。所望のオイル量が、制御ユニット１０によって電気モータ５に送出された対応する変数が、この最小始動トルクを生成できないほど低い場合、電気モータ５及びオイルポンプ６の確実な始動が保証されない。
【００２６】
これら２つの問題を解決するために、オイルポンプ６は、以下により詳細に説明されるように、本発明に従って断続的に動作する。
【００２７】
図３は、制御ユニット１０によって変数として生成されることができる、電気モータ５の入力電圧Ｕの時間プロファイルを示す。また一般的には、別の変数、たとえば電気モータ５の入力電流は、一般的にはそれによって変更される以下に説明される基本的な方法なしに用いられることができる。
【００２８】
図３の図では、ＵＡは始動電圧を示し、電気モータ５及びオイルポンプ６の上記始動トルクに確実に勝るために、電気モータ５の入力に適用される必要がある。
【００２９】
ここで、たとえば、図３で与えられた連続動作中の電圧Ｕ１に対応する非常に少ないオイル所望量に対する要求は、センサ１２によって制御ユニット１０に送出されたパラメータに基づいて存在し、破線によって示される定電圧プロファイル１３は、結果として、たとえば互いに続く３つの制御インターバルＴ全体にわたってこの電圧Ｕ１を適用する。しかしこの場合、入力電圧Ｕ１が、始動トルクを超えるために必要とされる始動電圧ＵＡを下回るので、オイルポンプ６による確実な移送は行われないか、又は少なくとも行われない。
【００３０】
本発明によれば、電気モータ５の入力電圧は、結果的に、互いに続く各々の制御インターバルＴ中の予め設定された期間、すなわち０からＴまで、Ｔから２Ｔまで及び２Ｔから３Ｔまで繰り返しＯＮ／ＯＦＦされ、同時に各ケースでの入力電圧は、スイッチがＯＮにされると、図３に示されるように、始動電圧ＵＡを大幅に上回る値Ｕ２に設定される。このように、電気モータ５及びオイルポンプ６の安全な始動は、入力電圧Ｕ２の量に基づいて保証される。同時に、断続的動作によって、制御インターバルＴ全体にわたる総オイル移送量が予め設定されたオイル所望量に対応することが保証される。この目的のために、入力電圧のスイッチＯＮ時間及びスイッチＯＦＦ時間は、電圧Ｕ２の量と相関し、各ケースで、同量のオイルが、入力電圧Ｕ１での連続的動作において見られるように、各制御インターバルＴ中に移送される。
【００３１】
センサ１２によって判定されたパラメータに起因して、所望のオイル移送量が、電気モータ５の継続動作中に、図３に示された電圧Ｕ３に対応する値まで増大すると、継続動作中の時間Ｔ３によって、破線によって示された電圧プロファイル１４が生じる。入力電圧Ｕ３もまた、依然として始動電圧ＵＡを下回るので、電気モータ５及びオイルポンプ６の確実な始動もまた、この増大したオイル移送では依然として行われない。
【００３２】
しかし、オイル移送量の増大は、制御インターバル４Ｔ−３Ｔに示されるように、本発明の方法を用いたスイッチＯＮ時間の延長によって、又は時間インターバル５Ｔ−４Ｔに示されるように、印加電圧値の増大によって行うことができる。これら２つの方法の組み合わせもまた可能である。しかし、全てのケースで、本発明の方法で各ケースにおいて電気モータ５の入力に印加された電圧値は、始動電圧ＵＡを上回り、電気モータ５及びオイルポンプ６の確実な始動が保証される。
【００３３】
本発明では、要求されたオイル所望量が結果として電気モータ５及びオイルポンプ６の確実な動作がもはや保証されない入力電圧になる場合、動作中にさらに断続的動作が少なくとも維持される。この点において、動作に必要とされる最小トルクに対応する最小電圧は、始動電圧ＵＡと同程度であることができるか、あるいはそれを下回ることもできる。
【００３４】
図３では、明確にするために、スイッチＯＮ時間及びスイッチＯＦＦ時間が制御インターバルごとに各々２つのみ示されているが、一般的には、制御インターバルＴの間に、そのようなスイッチＯＮ時間及びスイッチＯＦＦ時間が複数存在することが可能である。
【００３５】
オイル所望量が、センサ１２によって判定されたパラメータに基づいて、結果として電気モータ５に印加される入力電圧Ｕ４が、図４に示されるように、時間Ｔ以降は始動電圧ＵＡを上回るほど高い場合、スイッチは、本発明に従って、電気モータ５の断続的制御から継続的な制御まで、たとえば図４に示されるように、制御インターバル２Ｔ−Ｔ及び３Ｔ−２Ｔの間になされることができる。電気モータ５及びオイルポンプ６の確実な動作もまた、入力電圧Ｕ４での継続的な入力電圧で保証されるため、これによって断続的動作は、それに応じた高いオイル要求とともに必ずしも必要とされない。しかし、断続的動作もまた、一般的にそのようなコンステレーションで可能である。
【００３６】
最大オイル要求が、センサ１２によって判定されたパラメータにもとづいて生成される場合、電気モータ５は、その最大性能で、最大電圧Ｕｍａｘを印加することによって、図４に示されるように、制御インターバル４Ｔ−３Ｔ及び５Ｔ−４Ｔの間、短期間継続的に動作することができる。しかし、電気モータ５のほかにオイルポンプ６もまた、通常はその最大性能での永続的な動作で動作できないため、そのような最大動作は、特定の予め設定された時間のみ可能である。最大オイル量に対する要求が、より長期間にわたって存在する場合、このケースではシステムが自動的に停止するか又は一部停止するような誤差が存在する高い可能性がある。
【００３７】
図３及び４では、入力電圧の設定は、各ケースで予め設定された制御インターバルＴの間に実行されたが、一般的には、対応する設定を、時間内に継続的に実行することもまた可能である。電気制御されたオイルポンプ６に代えて、可変的に調整可能な移送性能を有する任意の他の好適なオイルポンプを用いることもできる。本発明は、明らかにトランスファケースに関連して記載されているが、一般的に、要求に適した給油が必要とされるいずれの場所においても用いることが可能であり、特に給油によって冷却を行うことが可能である。
【００３８】
過剰な給油による供給過多は、要求に適した給油によって防止され、すべての動作ポイント（磨耗の最適化、オイル耐用年数、クラッチの空転トルク低減等）で理想的なオイル供給及び冷却が達成される。
【符号の説明】
【００３９】
１  トランスファケース
２  ギア
３  マルチディスククラッチ
４  ディスク
５  電気モータ
６  オイルポンプ
７  オイル
８  オイルサンプ
９  ライン
１０  制御ユニット
１１  入力
１２  センサ
１３  電圧プロファイル
１４  電圧プロファイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2011525601.tif 000006
【国際調査報告】
2011525601.tif 000007
2011525601.tif 000008
2011525601.tif 000009
2011525601.tif 000010