Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern des Ölniveaus in einem Differentialgetriebe, für ein Fahrzeug, welches einen Ölsumpf und einen vom Olsumpf abgetrennten Ölbehälter aufweist, wobei der Ölbehälter über zumindest einen Ölkanal mit dem Ölsumpf verbunden ist, und der Ölsumpf über zumindest ein Steuerventil und eine Luftleitung mit einer pneumatischen Druckquelle verbunden wird, wobei in zumindest einer Stellung des Steuerventils die Druckquelle mit dem Ölsumpf pneumatisch verbunden wird. Weiters betrifft die Erfindung ein Differentialgetriebe zur Durchführung des Verfahrens.

Die DE 10 2009 045 426 AI beschreibt eine Anordnung zum Ausgleichen von Druck- und/oder Kühlmittelniveaus in verschiedenen Gehäuseteilen eines Getriebes eines Fahrzeuges mit einer Druckluftversorgung. Über die Druckluftversorgung kann in einen Gehäuseteil mit einem höheren Ölniveau Druckluft zum Verdrängen von Öl über zumindest einen Ölkanal in einen Gehäuseteil mit niedrigeren Ölniveau geführt werde. Die Druckluftversorgung ist außerhalb des Gehäuses angeordnet und über zumindest eine Pneumatikleitung mit einem der Gehäuseteile verbunden.

Weiters ist aus der EP 0 406 649 AI eine Einrichtung zur Einstellung des Ölstan- des in einem Getriebe bekannt, welche wenigstens zwei getrennte Getriebegehäusekammern enthält, die teilweise mit Luft und teilweise mit Öl gefüllt sind. Und zwischen denen Ölaustausch möglich ist. Mit einer Luftpumpe wird in eine Gehäusekammer, in welcher Neigung zur Ölansammlung besteht, Luft gedrückt, so dass Öl aus der ersten Getriebegehäusekammer verdrängt und in eine zweite Getriebegehäusekammer gedrückt wird.

Die WO 2008/108720 AI offenbart eine Schmiereinrichtung für ein Schaltgetriebe eines Fahrzeuges, wobei das Schaltgetriebe pro im Eingriff stehendem Zahnradpaar jeweils einen eigenen Ölraum aufweist. Das Ölniveau jedes Ölraumes kann unabhängig von den anderen Ölräumen abgesenkt oder erhöht werden. Dabei wird jeweils das Ölniveau von Ölräumen, deren Zahnradpaare gerade Drehmoment übertragen, erhöht, während in Ölräumen, deren Zahnräder inaktiv sind, die Ölniveaus abgesenkt werden. Die Steuerung der Ölniveaus erfolgt dabei in Abhängigkeit der Last bzw. des übertragenen Drehmomentes.

Insbesondere bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten treten große Planschverluste auf, wenn der Ölstand zu hoch ist. Dabei würde bei hohen Drehzahlen und den resultierenden niedrigen Drehmomenten an den Getriebeteilen durch den entstehenden Ölnebel auch ein niedriger Ölstand für eine ausreichende Schmierung genügen. Andererseits ist bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten bzw. niedrigen Drehzahlen und den daraus resultierenden höheren Drehmomenten an den Getriebeteilen ein höherer Ölstand notwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Gesamtwirkungsgrad des Antriebsstranges zu erhöhen und gleichzeitig eine ausreichende Schmierung zu gewährleisten.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass zumindest ein erster charakteristischer Betriebsparameter ermittelt wird und dass das Steuerventil in Abhängigkeit zumindest dieses ersten charakteristischen Betriebsparameters des Fahrzeugs betätigt wird, wobei als erster charakteristischer Betriebsparameter die Fahrzeuggeschwindigkeit ausgewählt wird.

Vorzugsweise wird das Steuerventil bei Erreichen und/oder oberhalb eines definierten ersten Mindestwertes des ersten charakteristischen Betriebsparameters in die erste Stellung geschalten. Unterhalb des definierten Schwellwertes des ersten charakteristischen Betriebsparameters wird das Steuerventil in eine zweite Stellung geschalten, in welcher der Ölsumpf pneumatisch von der Druckquelle getrennt und mit einer Drucksenke, vorzugsweise mit der Umgebung strömungs- verbunden wird.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein zweiter charakteristischer Betriebsparameter - beispielsweise das Ölniveau im Ölsumpf - ermittelt wird und das Steuerventil in Abhängigkeit dieses zweiten charakteristischen Betriebsparameters betätigt wird, wobei vorzugsweise das Steuerventil bei Erreichen oder oberhalb eines Schwellwertes des zweiten charakteristischen Betriebsparameters in eine dritte Stellung geschalten wird, in welcher der Ölsumpf von der Druckquelle und von der Umgebung pneumatisch getrennt ist.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass das Steuerventil in Abhängigkeit zumindest eines dritten charakteristischen Betriebsparameters, beispielsweise der Neigung des Fahrzeuges, in eine vierte Stellung geschaltet wird, in welcher der Ölbehälter mit der Druckquelle, vorzugsweise der Ölsumpf mit der Umgebung, pneumatisch verbunden ist.

Das Ölniveau des Ölsumpfes wird somit in Abhängigkeit des ersten charakteristischen Betriebsparameters - beispielsweise der Fahrzeuggeschwindigkeit, oder der Drehzahl einer charakteristischen Getriebewelle - geregelt, also bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten bzw. Drehzahlen verringert und bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten bzw. Drehzahlen erhöht. Die Steuerung des Ölniveaus erfolgt beispielsweise über eine elektronische Steuereinheit, welcher als Eingangs- große zumindest ein charakteristischer Betriebsparameter zugeführt wird. Dabei kann der Eingang der Steuereinheit mit einem Sensor zur Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit oder der Drehzahl einer charakteristischen Welle des Differentialgetriebes verbunden sein. Zusätzlich kann über einen weiteren Sensor das Ölniveau des Ölsumpfes erfasst und der Steuereinheit als Eingangsgröße übermittelt werden.

Alle Ausführungsvarianten der Erfindung weisen die Hauptfunktionalität auf, dass das Ölniveau im Ölsumpf des Differentialgetriebes oberhalb eines definierten Schwellwertes für die Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. für die Drehzahl einer charakteristischen Welle des Differentialgetriebes abgesenkt und unterhalb dieses Schwellwertes erhöht wird.

Bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten, bei denen nur geringe Planschverluste auftreten wird ein hohes Ölniveau eingestellt, um ausreichende Schmierung der Zahnräder und Lager zu gewährleisten. Bei höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten wird dagegen ein niedriges Ölniveau eingestellt, um Planschverluste zu vermeiden. Bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten treten niedrigere maximale Zugkräfte auf und daraus resultierend niedrigere Drehmomente. Das reduziert die Anforderungen an die Schmierung. Außerdem bildet sich bei hohen Drehzahlen der Getriebeteile ein Ölnebel innerhalb des Gehäuses aus. So wird trotzdem eine ausreichende Schmierung der Zahnräder und Lager sichergestellt.

Die Regelung des Ölniveaus kann weiters in Abhängigkeit von weiteren Betriebsparameters, wie Fahrzeugneigung, Öltemperatur, spezielle Fahrbedingungen, etc. erfolgen. Um dies zu ermöglichen kann die Steuereinheit eingangsseitig mit weiteren Sensoren wie Neigungssensoren, Temperatursensoren oder dergleichen verbunden sein.

In einer einfachen und kostengünstigen Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass das Steuerventil als 3/2-Wegventil oder als 4/2-Wegventil ausgebildet ist. Dabei weist das Ventil drei oder vier Anschlüsse auf, wobei ein An- schluss mit der Druckquelle, ein Anschluss mit dem Ölsumpf, ein Anschluss mit der Umgebung und beim 4/2-Wegventil ein Anschluss mit dem Ölbehälter verbunden ist. Bei Verwendung eines 3/2 Wegeventils ist zusätzlich ein Entlüfter erforderlich, der den Ölbehälter permanent mit der Umgebung verbindet. In der einem Standard-Ölniveau im Ölsumpf zugeordneten ersten Stellung (Ruhestellung) sind beide Behälter mit der Umgebung verbunden und von der Druckquelle getrennt. In der zweiten Stellung sind die Druckquelle mit dem Ölsumpf und der Behälter mit der Umgebung verbunden. Diese Ausführungsvariante ermöglicht die Grundfunktionen mit einem minimalen Aufwand an Komponenten. Ein Ölniveausensor ist nicht erforderlich. Allerdings lassen sich Zwischenstellungen im Ölniveau schwer realisieren. Weiters ist zum Halten des Ölniveaus eine permanente Zufuhr von Druckluft erforderlich. Dabei kann es auch zum Aufschäumen von Öl kommen. Ohne Ölniveausensor gibt es allerdings keine Feedback-Information, wenn das Standard-Ölniveau erreicht wird.

Eine bessere Regulierbarkeit des Ölniveaus und eine höhere Funktionalität lassen sich erzielen, wenn das Steuerventil als 4/3-Wegventil ausgebildet ist. Wie bei 4/2-Wegventilen weist das 4/3-Wegventil vier Anschlüsse auf, wobei ein Anschluss mit der Druckquelle, ein Anschluss mit dem Ölsumpf, ein Anschluss mit dem, Ölbehälter und ein Anschluss mit der Umgebung verbunden ist. In der einem Standard-Ölniveau im Ölsumpf zugeordneten ersten Stellung (Ruhestellung) sind beide Behälter mit der Umgebung verbunden und von der Druckquelle getrennt. Die bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten eingenommene erste Stellung erlaubt ein relativ hohes Ölniveau im Ölsumpf auf Standardniveau. In der zweiten Stellung sind die Druckquelle mit dem Ölsumpf und der Behälter mit der Umgebung verbunden. Diese Stellung wird bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten angesteuert, um das Ölniveau im Ölsumpf abzusenken. Weiters ist eine dritte Stellung des Steuerventils vorgesehen, in welcher der Ölsumpf von der Druckquelle und von der Umgebung pneumatisch getrennt, aber auf Druck gehalten wird. Der Ölbehälter kann dabei mit der Umgebung verbunden sein .

Dadurch ist es möglich, auch Zwischenstellungen im Ölniveau des Ölsumpfes einzustellen. Das Ölniveau kann dabei bei jedem Ölniveau konstant gehalten werden, ohne dass ständig aktiv nachgesteuert und Druckluft in das Gehäuse des Differentialgetriebes eingeblasen werden muss. Mit einem Ölniveausensor kann das Ölniveau im Ölsumpf überwacht werden.

Eine noch höhere Funktionalität lässt sich erzielen, wenn das Ventil als 4/4- Wegventil ausgebildet ist. Zusätzlich zur Funktionalität des 4/3-Wegventils kann das Ölniveau im Ölsumpf nicht nur - in Bezug auf ein Standardniveau im drucklosen Zustand aktiv abgesenkt, sondern auch erhöht werden, indem Druckluft in einer Stellung des Ventils in den Ölbehälter eingeblasen wird. Dazu ist zusätzlich zu den beim 4/3-Wegventil erläuterten ersten, zweiten und dritten Stellungen noch eine vierte Stellung vorgesehen, in welcher der Ölbehälter mit der Druckquelle und der Ölsumpf mit der Umgebung pneumatisch verbunden ist. Auf diese Weise kann der Druck im Ölbehälter erhöht und das darin enthaltene Öl in den Ölsumpf gedrückt werden, wodurch das Ölniveau im Ölsumpf sogar über das Standardölniveau gehoben werden kann, um auch bei extremen Fahrbedingungen eine ausreichende Schmierung zu gewährleisten. Der Ölbehälter kann auch bei einer Anordnung innerhalb des Gehäuses des Differentialgetriebes komplett entleert werden. Sobald das erforderliche Ölniveau erreicht wird, wird das Steuerventil in die dritte Stellung bewegt, um das Ölniveau zu halten. Die Schaltung in die vierte Stellung kann aufgrund eines weiteren Betriebsparameters, wie beispielsweise die Neigung des Fahrzeuges, erfolgen.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der nicht einschränkenden Figuren näher erläutert. Es zeigen schematisch :

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Differentialgetriebe in einer ersten Ausführungsvariante in einer ersten Stellung des Steuerventils;

Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Differentialgetriebe in einer ersten Ausführungsvariante in einer zweiten Stellung des Steuerventils;

Fig. 3 ein erfindungsgemäßes Differentialgetriebe in einer zweiten Ausführungsvariante in einer ersten Stellung des Steuerventils;

Fig. 4 ein erfindungsgemäßes Differentialgetriebe in einer zweiten Ausführungsvariante in einer zweiten Stellung des Steuerventils;

Fig. 5 ein erfindungsgemäßes Differentialgetriebe in einer zweiten Ausführungsvariante in einer dritten Stellung des Steuerventils;

Fig. 6 ein erfindungsgemäßes Differentialgetriebe in einer dritten Ausführungsvariante in einer ersten Stellung des Steuerventils;

Fig. 7 ein erfindungsgemäßes Differentialgetriebe in einer dritten Ausführungsvariante in einer zweiten Stellung des Steuerventils;

Fig. 8 ein erfindungsgemäßes Differentialgetriebe in einer dritten Ausführungsvariante in einer dritten Stellung des Steuerventils; und

Fig. 9 ein erfindungsgemäßes Differentialgetriebe in einer dritten Ausführungsvariante in einer vierten Stellung des Steuerventils.

Die Figuren zeigen jeweils ein Differentialgetriebe 1 eines Fahrzeuges, wobei innerhalb des Gehäuses 2 des Differentialgetriebes 1 zwei pneumatisch getrennte, aber hydraulisch miteinander über zumindest einen Ölkanal 34 verbundene Räume, nämlich ein Ölsumpf 3 und ein Ölbehälter 4, angeordnet sind. In den Öl- sumpf 3 mündet eine erste Luftleitung 5 und in den Ölbehälter 4 eine zweite Luftleitung 6 ein, wobei der Durchfluss durch die Luftleitungen 5, 6 mittels eines Steuerventils 7 gesteuert werden kann. Die Steuerung des Steuerventils 7 erfolgt über eine elektronische Steuereinheit ECU, welche als Eingangsgröße zumindest einen charakteristischen Betriebsparameter, beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit v, erhält. Das Steuerventil 7 ist jeweils als Mehrwegventil ausgeführt, wobei ein erster Anschluss a mit der ersten Luftleitung 5, ein zweiter Anschluss b mit der zweiten Luftleitung 6, ein dritter Anschluss c mit einer zu einer Druckquelle 8 führenden Druckleitung 9 und ein vierter Anschluss d mit einer in die Umgebung führenden Entlastungsleitung 10 verbunden ist. Die Druckquelle kann beispielsweise durch eine Luftpumpe gebildet sein. Das Ölniveau im Öl- sumpf 3 ist durch das Bezugszeichen h3, das Ölniveau im Ölbehälter 4 durch das Bezugszeichen h4 angedeutet,

Alle Ausführungsvarianten der Erfindung weisen die Hauptfunktionalität auf, dass das Ölniveau h3 im Ölsumpf 3 des Differentialgetriebes 1 oberhalb eines definierten Schwellwertes für die Fahrzeuggeschwindigkeit v bzw. für die Drehzahl einer charakteristischen Welle des Differentialgetriebes 1 abgesenkt und unterhalb dieses Schwellwertes erhöht wird. Bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten v, bei denen nur geringe Planschverluste auftreten, wird ein hohes Ölniveau h3 im Ölsumpf 3 eingestellt, um ausreichende Schmierung der Zahnräder und Lager des Differentialgetriebes 1 zu gewährleisten. Bei höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten v wird dagegen ein niedriges Ölniveau h3 Ölsumpf eingestellt, um Planschverluste zu vermeiden. Bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten treten niedrigere maximale Zugkräfte auf und daraus resultierend niedrigere maximale Drehmomente. Das reduziert die Anforderungen an die Schmierung. Außerdem bildet sich bei hohen Drehzahlen der Getriebeteile ein Ölnebel innerhalb des Gehäuses aus. So wird trotzdem eine ausreichende Schmierung der Zahnräder und Lager sichergestellt.

Die Regelung des Ölniveaus h3 im Ölsumpf 3 kann zusätzlich zur Fahrzeuggeschwindigkeit v in Abhängigkeit von weiteren Betriebsparameters, wie Fahrzeugneigung, Öltemperatur, spezielle Fahrbedingungen, etc. erfolgen. Derartige Einflüsse lassen sich vor allem mit den zweiten und dritten Ausführungsvarianten berücksichtigen, wobei die Steuereinheit ECU eingangsseitig mit weiteren Sensoren wie Neigungssensoren, Temperatursensoren oder dergleichen verbunden sein.

Die Fig. 1 und Fig. 2 zeigen eine einfache erste Ausführungsvariante der Erfindung, bei der das Schaltventil 7 als 4/2-Wegventil ausgebildet ist.

In der in Fig. 1 dargestellten ersten Stellung A (Ruhestellung) des Steuerventils 7 sind beide Räume - also sowohl der Ölsumpf 3, als auch der Ölbehälter 4 - mit der Umgebung verbunden und von der Druckquelle 8 getrennt. Die erste Stellung A ist einem Standard-Ölniveau h3o im Ölsumpf 3 zugeordnet. In der in Fig. 2 ge- zeigten zweiten Stellung B sind die Druckquelle 8 mit dem Ölsumpf 3 und der Ölbehälter 4 mit der Umgebung verbunden.

Die in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellte Ausführungsvariante ermöglicht die Grundfunktionen mit einem minimalen Aufwand an Komponenten. Ein Ölniveausensor ist nicht unbedingt erforderlich.

Eine höhere Funktionalität kann mit den im Folgenden beschriebenen zweiten und dritten Ausführungsvarianten erreicht werden :

Die Fig. 3 bis Fig. 5 zeigen eine zweite Ausführungsvariante der Erfindung, bei der das Steuerventil 7 als 4/3-Wegventil ausgebildet ist. Wie bei der ersten Ausführung lassen sich eine erste Stellung A und eine zweite Stellung B ansteuern, wobei in der in Fig. 3 dargestellten ersten Stellung A (Ruhestellung) des Steuerventils 7 die beiden Räume - also sowohl der Ölsumpf 3, als auch der Ölbehälter 4 - mit der Umgebung verbunden und von der Druckquelle 8 getrennt sind. In der in Fig. 4 gezeigten zweiten Stellung B sind die Druckquelle 8 mit dem Ölsumpf 3 und der Ölbehälter 4 mit der Umgebung verbunden. Zusätzlich zur ersten Stellung A und zur zweiten Stellung B lässt sich eine dritte Stellung C ansteuern, wie in Fig. 5 gezeigt ist. In dieser dritten Stellung C des Steuerventils 7 ist der Ölsumpf 3 von der Druckquelle 8 und von der Umgebung pneumatisch getrennt, wird aber auf Druck gehalten. Der Ölbehälter 4 muss mit der Umgebung verbunden sein. Dadurch ist es möglich, auch Zwischenstellungen im Ölni- veau h3 des Ölsumpfes 3 einzustellen . Jedes einstellbare Ölniveau h3 des Öl- sumpfes 3 kann dabei konstant gehalten werden, ohne dass ständig aktiv nachgesteuert und Druckluft in das Gehäuse 2 des Differentialgetriebes 1 eingeblasen werden muss. Mit einem Ölniveausensor 11 kann das Ölniveau h3 im Ölsumpf 3 überwacht werden. Und jede Zwischenstellung des Ölniveaus h3 in Abhängigkeit des Ölniveaus h3 eingestellt werden.

Die Fig. 6 bis Fig. 9 zeigen eine dritte Ausführungsvariante der Erfindung, bei der das Steuerventil 7 als 4/4-Wegventil ausgebildet ist. Wie bei der zweiten Ausführung lassen sich eine erste Stellung A, zweite Stellung B und eine dritte Stellung C ansteuern, wobei in der in Fig. 6 dargestellten ersten Stellung A (Ruhestellung) des Steuerventils 7 die beiden Räume - also sowohl der Ölsumpf 3, als auch der Ölbehälter 4 - mit der Umgebung verbunden und von der Druckquelle 8 getrennt sind. In der in Fig. 7 gezeigten zweiten Stellung B sind die Druckquelle 8 mit dem Ölsumpf 3 und der Ölbehälter 4 mit der Umgebung verbunden. In der in Fig. 8 gezeigten dritte Stellung C des Steuerventils 7 ist der Ölsumpf 3 von der Druckquelle 8 und von der Umgebung pneumatisch getrennt, wird aber auf Druck gehalten wird, um ein eingestelltes Ölniveau h3 im Ölsumpf zu halten. Zusätzlich zu den beim 4/3-Wegventil erläuterten ersten A, zweiten B und dritten Stellun- gen C ist noch eine vierte Stellung D vorgesehen, in welcher der Ölbehälter 4 mit der Druckquelle 8 und der Ölsumpf 3 mit der Umgebung pneumatisch verbunden ist. Auf diese Weise kann der Druck im Ölbehälter 4 erhöht und das darin enthaltene Öl in den Ölsumpf 3 gedrückt werden, wodurch das Ölniveau h3 im Ölsumpf 3 sogar über das Standardölniveau h3o angehoben werden kann, um auch bei extremen Fahrbedingungen eine ausreichende Schmierung zu gewährleisten. Extreme Fahrsituationen können auf der Basis von der Steuereinheit ECU zugeführten dritten Betriebsparametern, beispielsweise durch von einem Neigungssensor erfassten Neigungsinformationen ß des Fahrzeuges, festgestellt werden. In der vierten Stellung D des Steuerventils 7 ist es möglich, den Ölbehälter 4 komplett zu entleeren. Sobald das erforderliche Ölniveau h3 des Ölsumpfes 3 erreicht wird, wird das Steuerventil 7 wieder in die dritte Stellung C bewegt, um das Ölniveau h3 zu halten.

Mit jeder der beschriebenen Ausführungsvarianten lassen sich Verluste im Antriebsstrang vermindern und eine ausreichende Schmierung des Differentialgetriebes 1 gewährleisten.