DE102008007848A1

DE102008007848A1 - Getriebepumpendichtung

Info

Publication number: DE102008007848A1
Application number: DE102008007848A
Authority: DE
Inventors: Norman Novi Schoenek
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-02-12
Filing date: 2008-02-07
Publication date: 2008-09-11
Anticipated expiration: 2028-02-08
Also published as: US7516612B2; CN101245780B; US20080191422A1; DE102008007848B4; CN101245780A

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt eine Dichtungsvorrichtung für eine Getriebepumpe bereit. Die Dichtungsvorrichtung umfasst eine Ringdichtung, die derart ausgelegt ist, dass sie einen Spalt abdichtet, der zwischen einem Getriebepumpenkörper und einer Nabe definiert ist, um ein Auslaufen von Hydraulikfluid zu vermindern. Ein O-Ring ist um die Ringdichtung herum platziert, so dass der O-Ring in axialer Richtung mit dem Getriebepumpenkörper in Eingriff tritt. Ein Sprengring ist um die Nabe herum angeordnet, und eine Drehmomentwandlerdichtung ist radial zwischen dem Getriebepumpenkörper und der Nabe angeordnet. Die Drehmomentwandlerdichtung bringt eine axiale Kraft auf, die durch den Sprengring übertragen wird, um den O-Ring gegen den Getriebepumpenkörper hin zusammenzudrücken, damit dieser parallel mit der Ringdichtung abdichtet, so dass die Rate, mit welcher Hydraulikfluid aus der Getriebepumpe ausläuft, verringert wird. Ein entsprechendes Verfahren zum Abdichten einer Getriebepumpe wird ebenfalls bereitgestellt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bereitstellung einer Getriebepumpendichtung.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Herkömmliche Getriebepumpen werden durch Leistungsabgabe von der Maschine angetrieben, um Hydraulikfluid zu übertragen und dadurch Kühl-, Schmier- und Druckanforderungen des Getriebes zu erfüllen. Die Getriebepumpe umfasst einen Pumpenkörper, der relativ zu dem Getriebegehäuse stationär ist, und einen Pumpenantrieb, der innerhalb des Pumpenkörpers drehbar ist, um die Pumpe anzutreiben. Rotationskräfte von der Maschine können über eine Drehmomentwandlernabe auf den Pumpenantrieb übertragen werden. Es ist bekannt, dass Getriebepumpen Undichtigkeiten aufweisen können, und dass ein Verlust durch Auslaufen den Pumpenwirkungsgrad und die Wirtschaftlichkeit des Fahrzeugs vermindert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt eine Dichtungsvorrichtung für eine Getriebepumpe bereit. Die Dichtungsvorrichtung umfasst eine Ringdichtung, die derart ausgelegt ist, dass sie einen Spalt abdichtet, der zwischen einem Getriebepumpenkörper und einer Nabe definiert ist, um ein Auslau fen von Hydraulikfluid zu vermindern. Ein O-Ring ist um die Ringdichtung herum platziert, so dass der O-Ring in axialer Richtung mit dem Getriebepumpenkörper in Eingriff steht. Ein Sprengring, der so ausgelegt ist, dass er die Ringdichtung und den O-Ring axial in Position hält, ist um die Nabe herum angeordnet. Eine Drehmomentwandlerdichtung ist radial zwischen dem Getriebepumpenkörper und der Nabe angeordnet. Die Drehmomentwandlerdichtung wendet eine axiale Kraft auf, die durch den Sprengring übertragen wird, um den O-Ring gegen den Getriebepumpenkörper hin zusammenzudrücken, damit dieser parallel mit der Ringdichtung abdichtet, so dass die Rate, mit welcher Hydraulikfluid aus der Getriebepumpe ausläuft, verringert wird.
Die Dichtungsvorrichtung kann auch einen Sicherungsring umfassen, der so ausgelegt ist, dass er mit der Drehmomentwandlerdichtung in Eingriff steht und diese axial hält.
Die Ringdichtung kann im Allgemeinen zylindrisch sein oder kann alternativ dazu einen V-förmigen Querschnitt definieren.
Die Ringdichtung kann aus Polytetrafluorethylen (PTFE), Stahl, Gusseisen oder jedem beliebigen anderen, geeignet angepassten Material bestehen.
Die obigen Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung erschließen sich mit größerer Deutlichkeit aus der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung der besten Umsetzungsarten der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine teilweise Querschnittsansicht einer Getriebeanordnung in Wirkverbindung mit einem Drehmomentwandler; und
2 ist eine detailliertere Querschnittsansicht einer Getriebepumpe.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In den Zeichnungen, auf welche nun Bezug genommen wird und in denen gleiche Bezugszahlen sich auf gleiche Komponenten beziehen, zeigt 1 eine teilweise Querschnittsansicht eines Getriebes 8 gemäß der vorliegenden Erfindung. Gemäß der dargestellten, bevorzugten Ausführungsform steht das Getriebe 8 mit einem Drehmomentwandler 10 in Wirkverbindung; in alternativen Ausführungsformen kann jedoch anstelle des Drehmomentwandlers 10 eine Dämpferanordnung (nicht gezeigt) oder ein anderes zylindrisches Drehwellenelement vorhanden sein. Zu Zwecken der Veranschaulichung sind nur die obere Hälfte des Getriebes 8 und des Drehmomentwandlers 10 gezeigt. Es ist jedoch festzustellen, dass das Getriebe 8 und der Drehmomentwandler 10 im Allgemeinen symmetrisch um eine Mittellinie 12 einer Getriebeeingangswelle 14 herum angeordnet sind.
Der Drehmomentwandler 10 umfasst ein Drehmomentwandlergehäuse 15, welches so ausgebildet ist, dass es eine im Wesentlichen zylindrische Drehmomentwandlernabe 16 definiert. Die Drehmomentwandlernabe 16 umfasst einen Endabschnitt 18 mit mehreren flachen Bereichen 19, die so angepasst sind, dass sie mit einem Pumpenantrieb 26 in Eingriff treten und diesen dadurch antreiben, wie dies weiter unten eingehender beschrieben ist. Der Drehmomentwandler 10 steht in Wirkverbindung mit der Maschine (nicht gezeigt), so dass die Drehmomentwandlernabe 16 sich mit Maschinendrehzahl um die Mittellinie 12 herum dreht.
Das Getriebe 8 umfasst eine Getriebepumpe 20, die derart ausgelegt ist, dass sie Hydraulikfluid überträgt und dadurch Kühl-, Schmier- und Druckanforderungen des Getriebes 8 erfüllt. Die Getriebepumpe 20 umfasst einen Pumpenkörper 22 und einen Pumpendeckel 24, zwischen denen ein Pumpenhohlraum 23 definiert ist; und einen Pumpenantrieb 26. Die Rotation des Pumpenantriebs 26 treibt die Pumpe 20 an, so dass diese Hydraulikfluid innerhalb des Pumpenhohlraums 23 mit Druck beaufschlagt. Der Pumpenantrieb 26 definiert einander gegenüberliegende Seitenabschnitte 28a, 28b und im Allgemeinen ebene Eingriffsabschnitte 32. Die Eingriffsabschnitte 32 des Antriebs 26 werden von den ebenen Bereichen 19 der Drehmomentwandlernabe 16 in Eingriff genommen, so dass die Rotation der Drehmomentwandlernabe 16 auf den Antrieb 26 ausgeübt wird, wodurch die Pumpe 20 angetrieben wird. Der Antrieb 26 ist zwar vorzugsweise über die Geometrie der ebenen Eingriffsabschnitte 32 und der ebenen Bereiche 19 mechanisch mit der Drehmomentwandlernabe 16 verbunden, es können jedoch auch andere herkömmliche Geometrien, wie beispielsweise eine Keilprofil-Grenzfläche, erwogen werden.
Eine Laufbuchse 40 ist so ausgelegt, dass sie den Pumpenkörper 22 auf der Drehmomentwandlernabe 16 radial trägt, so dass die Drehmomentwandlernabe 16 drehbar ist. Die erfindungsgemäße Laufbuchse 40 ist in erster Linie dafür ausgelegt, um das Gewicht des Drehmomentwandlers 10, sowie von Lasten, die durch das Drehmomentwandler-Ungleichgewicht bedingt sind, und von Radiallasten, die von dem Pumpenantrieb 26 erzeugt werden, zu tragen, und somit unterscheidet sich die Laufbuchse 40 von herkömmlicheren Entwürfen, bei denen ähnlich angeordnete Laufbuchsen gleichermaßen eine lasttragende und eine abdichtende Funktion haben. Die Laufbuchse 40 ist vorzugsweise durch Presspassung mit dem Pumpenkörper 22 in Eingriff gebracht, so dass es zu keiner relativen Drehung zwischen diesen kommen kann. Die Laufbuchse 40 ist im Allgemeinen zylindrisch und definiert entgegengesetzte Endabschnitte 42, 44 (in 2 gezeigt).
Das Getriebe 8 umfasst eine Statorwelle 30, die zumindest teilweise von der Drehmomentwandlernabe 16 begrenzt wird und die gleichermaßen mit dem Pumpendeckel 24 und dem Drehmomentwandler 10 in Wirkverbindung steht. Die Statorwelle 30 ist darstellungsgemäß einstückig mit dem Pumpendeckel 24 ausgebildet, diese Komponenten können jedoch alternativ dazu auch voneinander getrennt vorhanden sein und in einer beliebigen, bekannten Weise miteinander verbunden sein. Eine Kammer 34 ist zumindest teilweise durch den Pumpendeckel 24 und die Statorwelle 30 definiert. Die Kammer 34 füllt sich mit druckbeaufschlagtem Hydraulikfluid, wenn der Drehmomentwandler 10, in einem "Sperr-Modus" betrieben wird. Wie in der Technik bekannt, handelt es sich bei dem "Sperr-Modus" um einen Modus, in welchem eine Drehmomentwandlerturbine 36 und eine Drehmomentwandlerpumpe 38 gekoppelt sind und sich gemeinsam drehen, um die Effizienz zu steigern.
In 2, auf welche nun Bezug genommen wird, ist die Pumpe 20 detaillierter gezeigt. Hydraulikfluid aus dem Pumpenhohlraum 23 kann entlang den einander gegenüberliegenden Seitenabschnitten 28a, 28b des Pumpenantriebs 26 sowie zwischen der Laufbuchse 40 und der Drehmomentwandlernabe 16 auslaufen, wie dies mit Pfeilen gezeigt ist, welche ausgelaufenes Hydraulikfluid darstellen. Darüber hinaus kann, wenn der Drehmomentwandler 10 (in 1 gezeigt) sich im Sperr-Modus befindet, in der Kammer 34 befindliches, druckbeaufschlagtes Hydraulikfluid zwischen der Laufbuchse 40 und der Drehmomentwandlernabe 16 auslaufen. Eine Drehmomentwandlerdichtung 46 ist vorgesehen, um das Hydraulikfluid, das an der Laufbuchse 40 vorbei ausläuft, aufzufangen und somit nicht zu verlieren. Die Drehmomentwandlerdichtung 46 umfasst im Allgemeinen ein an einen Metallträger 50 angeformtes Elastomer-Dichtelement 48. Eine in sich geschlossene ringförmige Schraubenfeder 52 bringt einen radialen Druck auf, der das Dichtelement 48 mit der Drehmomentwandlernabe 16 in Eingriff bringt, um an der Grenzfläche zwischen diesen eine Dichtung zu bilden. Ein Sicherungsring 54 steht mit dem Metallträger 50 in Eingriff, um die Drehmomentwandlerdichtung 46 axial zu halten.
Das unter Druck stehende Hydraulikfluid, welches an der Laufbuchse 40 vorbei ausläuft und dann von der Drehmomentwandlerdichtung 46 aufgefangen wird, sammelt sich in einem Hohlraum 56 an. Das unter Druck stehende Hydraulikfluid in dem Hohlraum 56 wird schließlich an einen Niedrigdruck-Sumpf oder -Behälter (nicht gezeigt) übertragen. Es ist festzustellen, dass die Energie, die aufgewendet wird, um den Druck des Hydraulikfluids zu erhöhen, welches an der Laufbuchse 40 vorbei ausläuft, verloren geht, und dass ein solcher Verlust durch Auslaufen daher ineffizient ist. Demgemäß integriert die vorliegende Erfindung eine Ringdichtung 66, einen O-Ring 68 und einen belüfteten Sprengring 70, welche weiter unten im Detail beschrieben sind, um die Menge an auslaufendem, unter Druck stehendem Hydraulikfluid zu verringern und dadurch die Leistungsfähigkeit der Pumpe 20 zu verbessern. Es ist festzustellen, dass der O-Ring 68 alternativ dazu durch jedes beliebige Elastomerelement ersetzt werden kann, das komprimierbar ist und um den Umfang herum angeordnet ist und das beispielsweise mit dem belüfteten Sprengring 70 zu einem einzelnen Bauteil verklebt sein kann.
Der Pumpenkörper 22 definiert eine Dichtungsausnehmung 72, die angepasst ist, um die Ringdichtung 66 zu positionieren und in Position zu hal ten. Die Ringdichtung 66 umgibt einen Abschnitt der Drehmomentwandlernabe 16, steht mit dem Endabschnitt 44 der Laufbuchse 40 in Eingriff, und ist zumindest teilweise innerhalb der Dichtungsausnehmung 72 angeordnet. Ein radialer Abstand zwischen der Dichtungsausnehmung 72 und der Ringdichtung 66, sowie ein axialer Abstand zwischen dem Endabschnitt 44 und der Ringdichtung 66 ist erforderlich, damit die Ringdichtung 66 allgemein gleichermaßen in radialer und in axialer Richtung schwimmt. Die Ringdichtung 66 ist nur dann durch den Pumpenkörper 22 radial eingezwängt, wenn der O-Ring 68 in axialer Richtung komprimiert wird. Die Zusammensetzung der Ringdichtung 66 kann so gewählt sein, dass sie eine bestimmte Auslauf-Strömungsrate erzeugt, und kann beispielsweise Stahl, Eisen oder Kunststoff umfassen. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht die Ringdichtung 66 aus Polytetrafluorethylen (PTFE). Die Ringdichtung 66 kann so ausgelegt sein, dass sie eine im Allgemeinen zylindrische Form aufweist, wie in 2 gezeigt, oder kann alternativ dazu einen V-förmigen Querschnitt mit einer kalibrierten Öffnung (nicht gezeigt) definieren.
Ein Abschnitt des Pumpenkörpers 22, welcher die Dichtungsausnehmung 72 definiert, bildet auch einen Vorsprung 74 aus, der sich in axialer Richtung zu dem Drehmomentwandler 10 (in 1 gezeigt) hin erstreckt. Die Ringdichtung 66 wird radial zwischen dem Vorsprung 74 und der Drehmomentwandlernabe 16 in Position gehalten. Das unter Druck stehende Hydraulikfluid, welches an der Laufbuchse 40 vorbei ausläuft, folgt entweder einem ersten Strömungspfad zwischen dem Vorsprung 74 und der Ringdichtung 66, oder einem zweiten Strömungspfad zwischen der Ringdichtung 66 und der Drehmomentwandlernabe 16, wie dies mit Pfeilen gezeigt ist, welche ausgelaufenes Hydraulikfluid darstellen. Es ist beobachtet worden, dass sich durch die Realisierung der Ringdichtung 66 im Vergleich zu herkömmlichen Entwürfen, bei welchen die Abdichtung nur durch eine Laufbuchse erfolgt, die Menge von unter Druck stehendem Hydraulikfluid, die aus der Pumpe 20 ausläuft, verringert.
Die Rate, mit welcher unter Druck stehendes Hydraulikfluid ausläuft, kann durch die Hinzufügung des O-Rings 68 weiter reduziert werden, der so ausgelegt ist, dass er den zwischen dem Vorsprung 74 und der Ringdichtung 66 definierten Strömungspfad beschränkt. Der O-Ring 68 ist radial um die Ringdichtung 66 herum angeordnet und ist axial so positioniert, dass er mit dem Vorsprung 74 in Eingriff steht. Daher ist der O-Ring 68 so ausgelegt, dass er die folgenden Dichtstellen bildet: eine erste Dichtung an der Grenzfläche zwischen dem O-Ring 68 und der Ringdichtung 66; eine zweite Dichtung an der Grenzfläche zwischen dem O-Ring 68 und dem Vorsprung 74; und eine dritte Dichtung an den Grenzflächen zwischen dem O-Ring 68 und dem belüfteten Sprengring 70.
Der belüftete Sprengring 70 ist radial um die Drehmomentwandlernabe 16 herum angeordnet und ist so ausgelegt, dass er die Ringdichtung 66 und den O-Ring 68 axial in Position hält. Zusätzlich wendet der belüftete Sprengring 70 eine axiale Kraft auf, die dazu neigt, den O-Ring 68 gegen den Vorsprung 74 hin zusammenzudrücken. Genauer gesagt wird der Metallträger 50 der Drehmomentwandlerdichtung 46 unter Kraftaufwendung mit dem belüfteten Sprengring 70 in Eingriff gedrückt und wird dieser unter Kraftaufwendung erfolgte Eingriff durch die Hinzufügung des Sicherungsrings 54 beibehalten. Durch die auf diese Weise erfolgende Anbringung des Metallträgers 50 wird eine axiale Kraft auf den belüfteten Sprengring 70 aufgewendet, und der belüftete Sprengring 70 überträgt diese Kraft auf den O-Ring 68. Die Kompression des O-Rings 68 gegen den Vorsprung 74 bildet in vorteilhafter Weise eine dichtere Abdichtung zwischen diesen. Da der O-Ring 68 gegen den Vorsprung 74 hin zusammengedrückt wird, wird der O-Ring 68 dergestalt verformt, dass die Kontakt fläche vergrößert wird und damit Veränderungen im Stapel berücksichtigt werden können. Zusätzlich drückt der Hydraulikdruck zwischen dem Laufbuchsenende 44 und der Pumpendichtungsausnehmung 72 die Ringdichtung 66 in den belüfteten Sprengring 70 hinein, wodurch eine axiale Dichtung gebildet wird, und wird die PTFE-Ringdichtung 66 radial zusammengedrückt, um gegen die Drehmomentwandlernabe 16 hin abzudichten.
Es sind hier zwar die besten Umsetzungsarten der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben, für den Fachmann auf dem Gebiet, zu welchem diese Erfindung gehört, sind jedoch verschiedene alternative Entwürfe und Ausführungsformen für die Umsetzung der Erfindung im Umfang der beigefügten Patentansprüche erkenntlich.

Claims

Dichtungsvorrichtung für eine Getriebepumpe, umfassend: eine Ringdichtung, die radial zwischen einem Getriebepumpenkörper und einer Nabe angeordnet ist; ein Elastomerelement, das die Ringdichtung umgibt, wobei das Elastomerelement so positioniert ist, dass es mit dem Getriebepumpenkörper in axialer Richtung in Eingriff steht; und einen Sprengring, der radial um die Nabe herum angeordnet ist, so dass der Sprengring eine axiale Kraft aufbringt, die dazu neigt, das Elastomerelement gegen den Getriebepumpenkörper hin zusammenzudrücken, wobei der Sprengring so ausgelegt ist, dass er die Ringdichtung und das Elastomerelement axial hält; wobei die Menge des druckbeaufschlagten Hydraulikfluids, die aus der Getriebepumpe ausläuft, durch die Ringdichtung und das Elastomerelement minimal gehalten wird.
Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem Elastomerelement um einen O-Ring handelt.
Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, welche weiterhin eine Drehmomentwandlerdichtung umfasst, die radial zwischen dem Getriebepumpenkörper und der Nabe angeordnet ist, wobei die Drehmomentwandlerdichtung so ausgelegt ist, dass sie Hydraulikfluid, welches aus der Getriebepumpe ausläuft, auffängt.
Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 3, welche weiterhin einen Sicherungsring umfasst, der so ausgelegt ist, dass er mit der Drehmomentwandlerdichtung in Eingriff steht und diese axial hält.
Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei es sich bei der Nabe um eine Drehmomentwandlernabe handelt, die so ausgelegt ist, dass sie die Getriebepumpe antreibt.
Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei es sich bei der Nabe um eine Dämpfernabe handelt, die so ausgelegt ist, dass sie die Getriebepumpe antreibt.
Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Ringdichtung im Allgemeinen zylindrisch ist.
Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Ringdichtung einen V-förmigen Querschnitt definiert.
Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Ringdichtung aus Polytetrafluorethylen besteht.
Dichtungsvorrichtung für eine Getriebepumpe, umfassend: eine Ringdichtung, die derart ausgelegt ist, dass sie zumindest teilweise einen Spalt abdichtet, der zwischen einem Getriebepumpenkörper und einer Nabe definiert ist, um einen Verlust durch Auslaufen aus der Getriebepumpe zu vermindern; einen O-Ring, der die Ringdichtung umgibt, wobei der O-Ring so positioniert ist, dass er mit dem Getriebepumpenkörper in axialer Richtung in Eingriff steht; einen Sprengring, der radial um die Nabe herum angeordnet ist, wobei der Sprengring so ausgelegt ist, dass er die Ringdichtung und den O-Ring axial hält; eine Drehmomentwandlerdichtung, die radial zwischen dem Getriebepumpenkörper und der Nabe angeordnet ist, wobei die Drehmomentwandlerdichtung so ausgelegt ist, dass sie Hydraulikfluid, welches aus der Getriebepumpe ausläuft, auffängt; wobei die Drehmomentwandlerdichtung eine axiale Kraft aufbringt, die durch den Sprengring übertragen wird, um den O-Ring gegen den Getriebepumpenkörper hin zusammenzudrücken, damit dieser parallel mit der Ringdichtung abdichtet, so dass die Rate, mit welcher Hydraulikfluid aus der Getriebepumpe ausläuft, minimiert wird.
Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 10, welche weiterhin einen Sicherungsring umfasst, der so ausgelegt ist, dass er mit der Drehmomentwandlerdichtung in Eingriff steht und diese axial hält.
Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Ringdichtung im Allgemeinen zylindrisch ist.
Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Ringdichtung einen V-förmigen Querschnitt definiert.
Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Ringdichtung aus Polytetrafluorethylen besteht.
Verfahren zum Abdichten einer Getriebepumpe, welches umfasst, dass eine Ringdichtung zwischen einem Getriebepumpenkörper und einer Nabe angeordnet wird; ein O-Ring um die Ringdichtung herum angebracht wird, so dass der O-Ring in axialer Richtung mit dem Getriebepumpenkörper in Eingriff steht; ein Sprengring um die Nabe herum positioniert und mit dem O-Ring in Eingriff gebracht wird; und eine Drehmomentwandlerdichtung um die Nabe herum angebracht und mit dem Sprengring in Eingriff gebracht wird; wobei durch das Anbringen der Drehmomentwandlerdichtung eine axiale Kraft aufgebracht wird, die durch den Sprengring übertragen wird und den O-Ring gegen den Getriebepumpenkörper hin zusammendrückt, damit eine Dichtung gebildet wird, so dass die Rate, mit welcher Hydraulikfluid aus der Getriebepumpe ausläuft, minimiert wird.
Verfahren nach Anspruch 15, welches weiterhin umfasst, dass ein Sicherungsring an dem Getriebepumpenkörper angebracht wird, so dass die Drehmomentwandlerdichtung axial gehalten wird.