DE10039836A1 - Ventilation device for automatic motor vehicle transmissions has rectangular sealing rings on shafts, with groove-like ventilation apertures generating pump action - Google Patents

Ventilation device for automatic motor vehicle transmissions has rectangular sealing rings on shafts, with groove-like ventilation apertures generating pump action

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    • F16D25/12Details not specific to one of the before-mentioned types
    • F16D25/123Details not specific to one of the before-mentioned types in view of cooling and lubrication

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Abstract

The transmission has rectangular sealing rings for coupling resp. brake, on shafts in the primary oil circuit. The rings (2) have ventilation apertures (6) e.g. grooves, in the radial circumference, which generate a pump action during rotation of shaft (1) or rectangular ring. The grooves are positioned at an angle to the longitudinal shaft axis.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Entlüftung rotierender Kupplungen oder stehender Bremsen, mit Ölzufuhr über eine rotierende Welle, in Automatgetrie­ ben von Kraftfahrzeugen.The present invention relates to an arrangement for Ventilation of rotating clutches or stationary brakes, with oil supply via a rotating shaft, in automatic transmission ben of motor vehicles.

Im Primärölkreislauf von Automatgetrieben ist ständig ein geringer Luftanteil durch Verschäumung des Öles vorhan­ den. Diese Luft wandert auch in die Druckkanäle von Schalt­ elementen und bildet an bestimmten Stellen größere Luftpol­ ster. Beim Beaufschlagen eines solches Schaltelementes mit Drucköl kommt es durch die Kompressibilität des Luftpol­ sters zu einem verzögerten Druckaufbau, der außerdem zu Schwingungen neigt.In the primary oil circuit of automatic transmissions is constant a small amount of air due to foaming of the oil the. This air also migrates into the pressure channels of Schalt elements and forms larger air poles at certain points art. When loading such a switching element with Pressure oil comes from the compressibility of the air pole sters to a delayed build-up of pressure, which also increases Oscillation tends.

Aus der Patentanmeldung DE-A 38 30 829 der Anmelderin ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Entlüften von hydraulisch betätigbaren Bremsen, insbesondere für Automat­ getriebe von Kraftfahrzeugen bekannt. Diese Anmeldung geht davon aus, dass Kupplungsräume und Zuführkanäle hydraulisch schaltbarer Kupplungen und Bremsen in nicht geschaltetem Zustand wenigstens teilweise leerlaufen. Bei einem Schalt­ vorgang werden die Zuführkanäle und Kupplungsräume der Kupplungen und Bremsen schlagartig mit Öl befüllt, wobei die im Kupplungsraum befindliche Luft komprimiert wird. Die dadurch entstandenen Lufteinschlüsse werden erst mit an­ steigendem Druck während des Schaltvorganges über ein Ent­ lüftungsventil mindestens zum Teil wieder abgebaut, wobei das Entlüftungsventil zu Beginn des Schaltvorgangs durch eine Federkraft geöffnet ist und im Laufe des Druckaufbaus durch diesen automatisch abgesperrt wird. From the patent application DE-A 38 30 829 by the applicant is an apparatus and method for venting hydraulically actuated brakes, especially for automats gearboxes of motor vehicles known. This registration works assume that coupling spaces and feed channels are hydraulic switchable clutches and brakes in non-switched Condition at least partially empty. With a switch the feed channels and coupling spaces of the Clutches and brakes suddenly filled with oil, whereby the air in the clutch compartment is compressed. The Air pockets created as a result are only included increasing pressure during the switching process via a Ent ventilation valve at least partially dismantled, whereby the vent valve at the beginning of the switching process a spring force is open and in the course of pressure build-up is automatically shut off by this.  

Die Lufteinschlüsse in den Kupplungsräumen und in ih­ ren Zuführkanälen weisen den Nachteil auf, dass Streuungen im Druckaufbau verursacht werden, welche zu einem nicht einwandfreien Schaltvorgang der Kupplung führen. Insbeson­ dere bei Bremsen und rotierenden Kupplungen, deren Druck in geschaltetem Zustand geregelt wird, kann die Regelbarkeit durch die Lufteinschlüsse aufgrund der hohen Kompressibili­ tät der Luft stark beeinträchtigt werden.The air pockets in the clutch compartments and in ih Ren feed channels have the disadvantage that scatter caused in the build-up of pressure, which is not one ensure that the clutch shifts properly. Insbeson brakes and rotating clutches, the pressure in switched state is regulated, the controllability due to the air pockets due to the high compressibility air are severely affected.

Die Veränderungen der Druckverläufe, welche den Schaltkomfort beeinträchtigen, entstehen durch Überlagerun­ gen der Dämpfungseigenschaften von Volumendämpfer und Kom­ pressibilität von Lufteinschlüssen. Bei einer Rotation der Kupplung nimmt die Öl-Luft-Emulsion, die durch im zugeführ­ ten Drucköl enthaltene kleine Luftbläschen entsteht, bei Einströmen in den Kupplungsraum die Rotationsbewegung auf. Die in der rotierenden Emulsion enthaltene Luft zentrifu­ giert teilweise oder vollständig aus und sammelt sich am Innendurchmesser des Kupplungsraumes.The changes in the pressure profiles which affect the Impact shifting comfort arise from overlay damping properties of volume damper and com compressibility of air pockets. With a rotation of the Coupling takes off the oil-air emulsion that is fed through in Small air bubbles contained in the pressurized oil The rotational movement flows into the clutch chamber. The air contained in the rotating emulsion centrifuge partially or completely and accumulates on Inner diameter of the clutch space.

Um diese Nachteile zu vermeiden, wird in der Patentan­ meldung DE-A 198 44 376 der Anmelderin eine Vorrichtung zum Entlüften von hydraulisch betätigbaren Kupplungen vorge­ schlagen, die darin besteht, dass zwischen dem Kupplungs­ raum und einem Ausgleichsraum im Getriebe wenigstens eine Verbindung zur Abführung von Lufteinschlüssen aus dem Kupp­ lungsraum vorgesehen ist, welche eine Drosseleinrichtung und/oder eine Absperreinrichtung aufweist. Das ebenfalls darin vorgeschlagene Verfahren zum Entlüften von hydrau­ lisch betätigbaren Kupplungen besteht darin, dass während einer Zuführung von Drucköl in den Kupplungsraum dieser derart entlüftet wird, dass Lufteinschlüsse über wenigstens eine Verbindung aus dem Kupplungsraum in einen Ausgleichs­ raum im Getriebe abgeführt werden.To avoid these disadvantages, the patent message DE-A 198 44 376 from the applicant a device for Bleeding of hydraulically actuated clutches is recommended beat, which is that between the clutch space and a compensation space in the transmission at least one Connection for removing air pockets from the dome lungsraum is provided, which is a throttle device and / or has a shut-off device. That too therein proposed methods for venting hydrau Couplings that can be actuated are that during a supply of pressure oil in the clutch chamber of this is vented in such a way that air pockets over at least  a connection from the clutch compartment into a compensation space in the gearbox.

Um nicht nur bei hydraulisch betätigbaren Kupplungen, sondern ganz allgemein bei nicht entlüfteten rotierenden Druckräumen, z. B. neben den bekannten Kupplungen auch Va­ riatoren für stufenlose Automatgetriebe, sogenannte CVT- Getriebe oder hydrodynamische Wandler, die im Zusammenhang mit Automatgetrieben für Kraftfahrzeuge Verwendung finden und die mit einem Druckmedium beaufschlagt werden, die Bil­ dung von Emulsionen bzw. Dispersionen aus Luft und Öl zu verhindern, wurde bereits in der deutschen Patentanmel­ dung P 199 33 470 der Anmelderin eine Vorrichtung zur Ver­ besserung der Befüllung von rotierenden Druckräumen mit Drucköl vorgeschlagen, wobei die rotierenden Druckräume mit einer Zufuhrleitung für das Drucköl versehen sind. Der ro­ tierende Druckraum ist mit einer Entlüftungsleitung verse­ hen, deren Einlaßöffnung am Innendurchmesser des rotieren­ den Druckraumes oder am Innendurchmesser des rotierenden Teils der Zuführung angeordnet ist, deren Auslaßöffnung in einem Entlüftungsraum mündet und in die eine Blende oder ein gesteuertes Ventil eingesetzt werden kann.In order not only for hydraulically actuated clutches, but in general with non-vented rotating Pressure rooms, e.g. B. in addition to the known couplings also Va drives for continuously variable automatic transmissions, so-called CVT Gearboxes or hydrodynamic converters that are related with automatic transmissions for motor vehicles and which are pressurized with a pressure medium, the Bil formation of emulsions or dispersions from air and oil prevent was already in the German patent application P 199 33 470 of the applicant a device for ver improvement of the filling of rotating pressure rooms with Pressure oil proposed, the rotating pressure chambers with a supply line for the pressure oil are provided. The ro The pressure chamber is equipped with a ventilation line hen, the inlet opening on the inside diameter of the rotate the pressure chamber or on the inside diameter of the rotating one Part of the feed is arranged, the outlet opening in a ventilation room opens into a panel or a controlled valve can be used.

Durch die bekannten Entlüftungsbohrungen in Lüftungs­ blenden und/oder Entlüftungsventilen ist es möglich, den Aufbau von Luftpolstern weitgehend zu verhindern und somit vergleichbare Füllzustände der Schaltelemente zu erreichen. Nachteilig bei diesen Entlüftungssystemen ist jedoch noch der zusätzliche Bauteile- und Fertigungsaufwand mit den damit verbundenen höheren Kosten, sowie die Gefahr von Ver­ stopfungen und ggf. der Totalausfall eines Ventils.Through the well-known ventilation holes in ventilation dazzle and / or vent valves, it is possible to To prevent air cushions to a large extent and thus to achieve comparable filling states of the switching elements. However, a disadvantage of these ventilation systems is still the additional component and manufacturing effort with the associated higher costs, as well as the risk of ver blockages and possibly the total failure of a valve.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ent­ lüftungsanordnung für rotierende Kupplungen oder stehende Bremsen mit Ölzufuhr über eine rotierende Welle in Automat­ getrieben von Kraftfahrzeugen vorzuschlagen, die ohne zu­ sätzlichen Fertigungsaufwand realisierbar ist, sodass die Kosten gesenkt werden können.The object of the present invention is a Ent ventilation arrangement for rotating couplings or standing Brake with oil supply via a rotating shaft in the automat driven by motor vehicles to propose without additional manufacturing costs can be realized, so that Costs can be reduced.

Ausgehend von einer Anordnung der eingangs näher ge­ nannten Art erfolgt die Lösung dieser Aufgabe mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Ausgestal­ tungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.Starting from an arrangement of ge closer named kind the solution of this task with the in Claim 1 specified features. Advantageous design are described in the subclaims.

Die Erfindung geht also aus von einer Anordnung zur Entlüftung rotierender Kupplungen oder drehender Bremsen mit Ölzufuhr über eine rotierende Welle, wobei Dichtringe für die Kupplungen bzw. Bremsen auf Wellen im Primäröl­ kreislauf in Form von Rechteckringen vorgesehen sind. Er­ findungsgemäß ist nun vorgesehen, die Entlüftungsfunktion in dem als Rechteckring ausgebildeten Dichtring zu inte­ grieren und somit das im Druckkanal entstehende Luftpolster gezielt abzubauen. Dazu wird der Rechteckring am radialen Umfang mit Entlüftungsaussparungen versehen, die derart bemessen sind, dass eine Pumpwirkung bei Rotation der Welle oder des Dichtringes entsteht. Diese Pumpwirkung nimmt mit steigender Drehzahl zu. Die Entlüftungsaussparungen sind dabei am radialen Umfang des Rechteckringes vorgesehen und können einen konstanten Querschnitt über ihre Länge oder einen variablen Querschnitt über ihre Länge aufweisen oder aber aus einer diffusen Oberflächenstruktur auf der gesam­ ten Oberfläche des radialen Umfanges des Rechteckringes bestehen.The invention is based on an arrangement Bleeding rotating clutches or rotating brakes with oil supply via a rotating shaft, whereby sealing rings for the clutches or brakes on shafts in primary oil circuit in the form of rectangular rings are provided. he According to the invention, the venting function is now provided in the sealing ring designed as a rectangular ring and thus the air cushion created in the pressure channel targeted mining. For this, the rectangular ring is on the radial Provide circumference with ventilation recesses that so are dimensioned to have a pumping action when the shaft rotates or the sealing ring. This pumping action takes away increasing speed. The ventilation cutouts are provided on the radial circumference of the rectangular ring and can have a constant cross section over their length or have a variable cross-section over their length or but from a diffuse surface structure on the whole th surface of the radial circumference of the rectangular ring consist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in der vorteilhafte Ausführungsbeispiele dargestellt sind.In the following the invention with reference to the drawing explained in more detail in the advantageous embodiments are shown.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 einen erfindungsgemäß ausgestalteten Rechteckring, der auf einer rotierenden Welle angeordnet ist und Fig. 1 shows a rectangular ring designed according to the invention, which is arranged on a rotating shaft and

Fig. 2 bis 5 verschiedene Ausführungsbeispiele für die Ausgestaltung der Entlüftungsaussparungen am radialen Umfang des Rechteckringes. Fig. 2 to 5 different embodiments for the design of the ventilation recesses on the radial circumference of the rectangular ring.

Automatgetriebe für Kraftfahrzeuge mit rotierenden Kupplungen oder stehenden Bremsen mit Ölzufuhr über eine rotierende Welle sind dem Fachmann gut bekannt, sodass im folgenden nur die für das Verständnis der Erfindung notwen­ digen Bauteile beschrieben und in der Zeichnung dargestellt sind.Automatic transmission for motor vehicles with rotating Clutches or standing brakes with oil supply via a rotating shaft are well known to those skilled in the art, so in following only those necessary for understanding the invention components described and shown in the drawing are.

Fig. 1 zeigt dabei einen auf einer drehenden Welle 1 angeordneten Rechteckring 2, wobei die drucklose Seite der Kupplung bzw. Bremse mit 5 und die Druckseite mit 4 be­ zeichnet ist. 3 bezeichnet einen Ölzufuhrkanal, der in der Welle 1 vorgesehen ist. Der Rechteckring 2 dichtet die Druckseite 5 gegen eine Bohrung 8 radial ab. Fig. 1 shows a arranged on a rotating shaft 1 rectangular ring 2 , the depressurized side of the clutch or brake with 5 and the pressure side with 4 be distinguished. 3 denotes an oil supply channel provided in the shaft 1 . The rectangular ring 2 radially seals the pressure side 5 against a bore 8 .

Die Anordnung zur Entlüftung ist nun erfindungsgemäß im Rechteckring 2 integriert, um das auf der Druckseite 4 entstehende Luftpolster gezielt abzubauen. Zu diesem Zweck ist der Rechteckring 2 am radialen Umfang mit Entlüftungs­ aussparungen 6 versehen, die eine Pumpwirkung bei Rotation der Welle oder des Rechteckringes erzielen. Diese Pumpwir­ kung nimmt mit steigender Drehzahl zu.The arrangement for ventilation is now integrated according to the invention in the rectangular ring 2 in order to specifically reduce the air cushion created on the pressure side 4 . For this purpose, the rectangular ring 2 is provided on the radial circumference with ventilation cutouts 6 , which achieve a pumping action when the shaft or the rectangular ring rotates. This pumping effect increases with increasing speed.

Durch diesen permanenten minimalen Volumenstrom des Öles durch die Entlüftungsaussparung 6 wird verhindert, dass sich ein Luftpolster im Ölzufuhrkanal 3 zum Schaltele­ mente aufbauen kann. Dadurch werden reproduzierbare Füll­ verhältnisse ohne zusätzlichen Herstellungsaufwand geschaf­ fen.This permanent minimum volume flow of the oil through the ventilation recess 6 prevents an air cushion from building up in the oil supply channel 3 for switching elements. As a result, reproducible filling conditions are created without additional manufacturing effort.

Der Volumenstrom V, der sich durch die Entlüftungsaus­ sparung 6 einstelle ist eine Funktion von ΔP, dem Durch­ flußquerschnitt, dem dynamischen Anteil durch Eigenpumpwir­ kung als Funktion der Drehzahl, der Ölviskosität und der Öltemperatur. Durch Auswahl von Querschnittsgröße und Quer­ schnittsgeometrie sowie Anzahl und Anordnung der Entlüf­ tungsaussparungen läßt sich ein Optimum aus Leckage und Entlüftungswirkung einstellen.The volume flow V, which is a result of the venting 6 saving is a function of ΔP, the flow cross section, the dynamic portion by Eigenpumpwir effect as a function of the speed, the oil viscosity and the oil temperature. By selecting the cross-sectional size and cross-sectional geometry as well as the number and arrangement of the ventilation cutouts, an optimum of leakage and ventilation effect can be set.

Zu beachten ist, dass die Relativbewegung des Dicht­ ringes eine Funktion des Öldrucks ist und dass diese mit zunehmendem Öldruck sinkt. Damit verändert sich auch die Eigenpumpwirkung des Dichtringes mit sinkender Relativbewe­ gung.It should be noted that the relative movement of the seal ringes is a function of the oil pressure and that this with increasing oil pressure drops. This also changes the Self-pumping effect of the sealing ring with falling relative movement supply.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Entlüftungsaussparungen 6 (von denen nur eine zeichnerisch dargestellt ist) in Form von Nuten mit kon­ stantem Querschnitt ausgebildet, die unter einem Winkel zur Längsachse der Welle 1 verlaufen.In the embodiment shown in Fig. 1, the ventilation recesses 6 (only one of which is shown in the drawing) are formed in the form of grooves with constant cross-section, which extend at an angle to the longitudinal axis of the shaft 1 .

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist wiederum der Rechteckring mit 2 und eine nutförmige Entlüfungsaussparung 6 bezeichnet, die einen konstanten Querschnitt aufweist, der hier größer ist als derjenige der Aussparung 6 in Fig. 1. Auch verläuft hier die Nut 6 unter einem anderen Winkel.In the exemplary embodiment shown in FIG. 2, the rectangular ring is again designated with 2 and a groove-shaped ventilation cutout 6 , which has a constant cross section, which is larger here than that of the cutout 6 in FIG. 1. The groove 6 also runs here under another Angle.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Nut 6' im Rechteckring 2 über ihre Länge einen variablen Querschnitt auf, mit einer sich erweiternden Ent­ lüftungsöffnung auf der drucklosen Seite.In the embodiment shown in FIG. 3, the groove 6 'in the rectangular ring 2 has a variable cross section over its length, with an expanding vent opening on the unpressurized side.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Entlüftungsaussparungen als diffuse Oberflächen­ struktur 6" ausgestaltet, die auf dem gesamten radialen Umfang des Rechteckringes 2 verteilt sind.In the embodiment shown in FIG. 4, the venting recesses are designed as a diffuse surface structure 6 ″, which are distributed over the entire radial circumference of the rectangular ring 2 .

Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Rechteckring als Verbundring (Compound-Ring) ausge­ bildet, d. h. dass er aus zwei verschiedenen Materiali­ en 2', 2" besteht, die unterschiedliche thermische Ausdeh­ nungskoeffizienten aufweisen, sodass, wenn zwei unter­ schiedliche Querschnitte der nutförmigen Entlüftungsausspa­ rung 6''' gewählt werden (die hier parallel zur Längsachse der Welle 1 verlaufen) ein als Funktion der Temperatur ver­ änderbares Entlüftungsverhalten eingestellt werden kann.In the embodiment shown in Fig. 5, the rectangular ring is formed as a compound ring (compound ring), that is, it consists of two different materials 2 ', 2 ", which have different thermal expansion coefficients, so that when two different cross-sections of the groove-shaped venting recess 6 '''(which run parallel to the longitudinal axis of the shaft 1 here), a venting behavior which can be changed as a function of the temperature can be set.

Der bei derartigen Rechteckringen meistens diagonal ausgeführte Trennspalt des Rechteckringes, der zur Montage des Ringes auf die Ringe erforderlich ist, ist in den Zeichnungen nicht dargestellt. Die Spaltweite dieser Trenn­ spalte ist üblicherweise derart ausgelegt, dass sie bei Betriebstemperatur des Getriebes bzw. des abzudichtenden Öles, die je nach Auslegung ca. 90°C beträgt, aufgrund des thermischen Ausdehnungskoeffzienten zu Null wird. The usually with such rectangular rings diagonally executed separating gap of the rectangular ring for assembly of the ring on the rings is required in the Drawings not shown. The gap width of this separation column is usually designed so that it Operating temperature of the gearbox or the one to be sealed Oil, which is approximately 90 ° C depending on the design, due to the thermal expansion coefficient becomes zero.  

Bezugszeichenreference numeral

11

Welle
wave

22

Rechteckring
rectangular ring

33

Ölzufuhrkanal
Oil supply channel

44

Druckseite
pressure side

55

drucklose Seite
unpressurized page

66

Entlüftungsaussparung
venting opening

77

Bohrung
drilling

Claims (7)

1. Anordnung zur Entlüftung rotierender Kupplungen oder stehender Bremsen, mit Ölzufuhr über einen rotierende Welle, in Automatgetrieben von Kraftfahrzeugen, wobei Dicht­ ringe für die Kupplungen bzw. Bremsen auf Wellen im Pri­ märölkreislauf in Form von Rechteckringen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Recht­ eckringe (2) am radialen Umfang mit Entlüftungsaussparun­ gen (6) versehen sind, die derart bemessen sind, dass eine Pumpwirkung bei Rotation der Welle (1) oder des Rechteck­ ringes (2) entsteht.1. Arrangement for venting rotating clutches or stationary brakes, with oil supply via a rotating shaft, in automatic transmissions of motor vehicles, sealing rings for the clutches or brakes on shafts in the primary oil circuit in the form of rectangular rings are provided, characterized in that the right Corner rings ( 2 ) are provided on the radial circumference with ventilation recesses ( 6 ), which are dimensioned such that a pumping action occurs when the shaft ( 1 ) or the rectangular ring ( 2 ) rotates. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Entlüftungsaussparungen (6) Nuten sind.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the ventilation recesses ( 6 ) are grooves. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Nuten einen konstanten Quer­ schnitt über ihre Länge aufweisen.3. Arrangement according to claim 2, characterized records that the grooves have a constant cross cut across their length. 4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Nuten einen variablen Querschnitt über ihre Länge aufweisen.4. Arrangement according to claim 2, characterized records that the grooves have a variable Have cross-section over their length. 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Querschnitt in Richtung druck­ lose Seite zunimmt. 5. Arrangement according to claim 4, characterized records that the cross section in the direction of pressure loose side increases.   6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten unter einem Winkel zur Längsachse der Welle (1) angeordnet sind.6. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the grooves are arranged at an angle to the longitudinal axis of the shaft ( 1 ). 7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Entlüftungsaussparungen aus einer diffusen Oberflächenstruktur (6") auf der gesamten Oberfläche des radialen Umfangs des Rechteckringes beste­ hen.7. Arrangement according to claim 1, characterized in that the ventilation recesses from a diffuse surface structure ( 6 ") on the entire surface of the radial circumference of the rectangular ring hen.
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