DE102008007848B4 - Getriebepumpendichtung - Google Patents
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Abstract
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.
- Um derartigen Leckagen entgegenzuwirken, kommen häufig Ringdichtungen zum Einsatz, wie dies beispielsweise bei den Getriebepumpenanordnungen der Fall ist, die in den Druckschriften
DE 41 33 187 A1 ,DE 41 34 369 A1 ,DE 198 49 327 A1 oderUS 5 720 167 A beschrieben werden. - ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
- Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtungsvorrichtung für eine Getriebepumpe mit verbesserter Dichtwirkung bereitzustellen. 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 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 Getriebes8 gemäß der vorliegenden Erfindung. Gemäß der dargestellten, bevorzugten Ausführungsform steht das Getriebe8 mit einem Drehmomentwandler10 in Wirkverbindung; in alternativen Ausführungsformen kann jedoch anstelle des Drehmomentwandlers10 eine Dämpferanordnung (nicht gezeigt) oder ein anderes zylindrisches Drehwellenelement vorhanden sein. Zu Zwecken der Veranschaulichung sind nur die obere Hälfte des Getriebes8 und des Drehmomentwandlers10 gezeigt. Es ist jedoch festzustellen, dass das Getriebe8 und der Drehmomentwandler10 im Allgemeinen symmetrisch um eine Mittellinie12 einer Getriebeeingangswelle14 herum angeordnet sind. - Der Drehmomentwandler
10 umfasst ein Drehmomentwandlergehäuse15 , welches so ausgebildet ist, dass es eine im Wesentlichen zylindrische Drehmomentwandlernabe16 definiert. Die Drehmomentwandlernabe16 umfasst einen Endabschnitt18 mit mehreren flachen Bereichen19 , die so angepasst sind, dass sie mit einem Pumpenantrieb26 in Eingriff treten und diesen dadurch antreiben, wie dies weiter unten eingehender beschrieben ist. Der Drehmomentwandler10 steht in Wirkverbindung mit der Maschine (nicht gezeigt), so dass die Drehmomentwandlernabe16 sich mit Maschinendrehzahl um die Mittellinie12 herum dreht. - Das Getriebe
8 umfasst eine Getriebepumpe20 , die derart ausgelegt ist, dass sie Hydraulikfluid überträgt und dadurch Kühl-, Schmier- und Druckanforderungen des Getriebes8 erfüllt. Die Getriebepumpe20 umfasst einen Pumpenkörper22 und einen Pumpendeckel24 , zwischen denen ein Pumpenhohlraum23 definiert ist; und einen Pumpenantrieb26 . Die Rotation des Pumpenantriebs26 treibt die Pumpe20 an, so dass diese Hydraulikfluid innerhalb des Pumpenhohlraums23 mit Druck beaufschlagt. Der Pumpenantrieb26 definiert einander gegenüberliegende Seitenabschnitte28a ,28b und im Allgemeinen ebene Eingriffsabschnitte32 . Die Eingriffsabschnitte32 des Antriebs26 werden von den ebenen Bereichen19 der Drehmomentwandlernabe16 in Eingriff genommen, so dass die Rotation der Drehmomentwandlernabe16 auf den Antrieb26 ausgeübt wird, wodurch die Pumpe20 angetrieben wird. Der Antrieb26 ist zwar vorzugsweise über die Geometrie der ebenen Eingriffsabschnitte32 und der ebenen Bereiche19 mechanisch mit der Drehmomentwandlernabe16 verbunden, es können jedoch auch andere herkömmliche Geometrien, wie beispielsweise eine Keilprofil-Grenzfläche, erwogen werden. - Eine Laufbuchse
40 ist so ausgelegt, dass sie den Pumpenkörper22 auf der Drehmomentwandlernabe16 radial trägt, so dass die Drehmomentwandlernabe16 drehbar ist. Die erfindungsgemäße Laufbuchse40 ist in erster Linie dafür ausgelegt, um das Gewicht des Drehmomentwandlers10 , sowie von Lasten, die durch das Drehmomentwandler-Ungleichgewicht bedingt sind, und von Radiallasten, die von dem Pumpenantrieb26 erzeugt werden, zu tragen, und somit unterscheidet sich die Laufbuchse40 von herkömmlicheren Entwürfen, bei denen ähnlich angeordnete Laufbuchsen gleichermaßen eine lasttragende und eine abdichtende Funktion haben. Die Laufbuchse40 ist vorzugsweise durch Presspassung mit dem Pumpenkörper22 in Eingriff gebracht, so dass es zu keiner relativen Drehung zwischen diesen kommen kann. Die Laufbuchse40 ist im Allgemeinen zylindrisch und definiert entgegengesetzte Endabschnitte42 ,44 (in2 gezeigt). - Das Getriebe
8 umfasst eine Statorwelle30 , die zumindest teilweise von der Drehmomentwandlernabe16 begrenzt wird und die gleichermaßen mit dem Pumpendeckel24 und dem Drehmomentwandler10 in Wirkverbindung steht. Die Statorwelle30 ist darstellungsgemäß einstückig mit dem Pumpendeckel24 ausgebildet, diese Komponenten können jedoch alternativ dazu auch voneinander getrennt vorhanden sein und in einer beliebigen, bekannten Weise miteinander verbunden sein. Eine Kammer34 ist zumindest teilweise durch den Pumpendeckel24 und die Statorwelle30 definiert. Die Kammer34 füllt sich mit druckbeaufschlagtem Hydraulikfluid, wenn der Drehmomentwandler10 , in einem ”Sperr-Modus” betrieben wird. Wie in der Technik bekannt, handelt es sich bei dem ”Sperr-Modus” um einen Modus, in welchem eine Drehmomentwandlerturbine36 und eine Drehmomentwandlerpumpe38 gekoppelt sind und sich gemeinsam drehen, um die Effizienz zu steigern. - In
2 , auf welche nun Bezug genommen wird, ist die Pumpe20 detaillierter gezeigt. Hydraulikfluid aus dem Pumpenhohlraum23 kann entlang den einander gegenüberliegenden Seitenabschnitten28a ,28b des Pumpenantriebs26 sowie zwischen der Laufbuchse40 und der Drehmomentwandlernabe16 auslaufen, wie dies mit Pfeilen gezeigt ist, welche ausgelaufenes Hydraulikfluid darstellen. Darüber hinaus kann, wenn der Drehmomentwandler10 (in1 gezeigt) sich im Sperr-Modus befindet, in der Kammer34 befindliches, druckbeaufschlagtes Hydraulikfluid zwischen der Laufbuchse40 und der Drehmomentwandlernabe16 auslaufen. Eine Drehmomentwandlerdichtung46 ist vorgesehen, um das Hydraulikfluid, das an der Laufbuchse40 vorbei ausläuft, aufzufangen und somit nicht zu verlieren. Die Drehmomentwandlerdichtung46 umfasst im Allgemeinen ein an einen Metallträger50 angeformtes Elastomer-Dichtelement48 . Eine in sich geschlossene ringförmige Schraubenfeder52 bringt einen radialen Druck auf, der das Dichtelement48 mit der Drehmomentwandlernabe16 in Eingriff bringt, um an der Grenzfläche zwischen diesen eine Dichtung zu bilden. Ein Sicherungsring54 steht mit dem Metallträger50 in Eingriff, um die Drehmomentwandlerdichtung46 axial zu halten. - Das unter Druck stehende Hydraulikfluid, welches an der Laufbuchse
40 vorbei ausläuft und dann von der Drehmomentwandlerdichtung46 aufgefangen wird, sammelt sich in einem Hohlraum56 an. Das unter Druck stehende Hydraulikfluid in dem Hohlraum56 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 Laufbuchse40 vorbei ausläuft, verloren geht, und dass ein solcher Verlust durch Auslaufen daher ineffizient ist. Demgemäß integriert die vorliegende Erfindung eine Ringdichtung66 , einen O-Ring68 und einen belüfteten Sprengring70 , welche weiter unten im Detail beschrieben sind, um die Menge an auslaufendem, unter Druck stehendem Hydraulikfluid zu verringern und dadurch die Leistungsfähigkeit der Pumpe20 zu verbessern. Es ist festzustellen, dass der O-Ring68 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 Sprengring70 zu einem einzelnen Bauteil verklebt sein kann. - Der Pumpenkörper
22 definiert eine Dichtungsausnehmung72 , die angepasst ist, um die Ringdichtung66 zu positionieren und in Position zu halten. Die Ringdichtung66 umgibt einen Abschnitt der Drehmomentwandlernabe16 , steht mit dem Endabschnitt44 der Laufbuchse40 in Eingriff, und ist zumindest teilweise innerhalb der Dichtungsausnehmung72 angeordnet. Ein radialer Abstand zwischen der Dichtungsausnehmung72 und der Ringdichtung66 , sowie ein axialer Abstand zwischen dem Endabschnitt44 und der Ringdichtung66 ist erforderlich, damit die Ringdichtung66 allgemein gleichermaßen in radialer und in axialer Richtung schwimmt. Die Ringdichtung66 ist nur dann durch den Pumpenkörper22 radial eingezwängt, wenn der O-Ring68 in axialer Richtung komprimiert wird. Die Zusammensetzung der Ringdichtung66 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 Ringdichtung66 aus Polytetrafluorethylen (PTFE). Die Ringdichtung66 kann so ausgelegt sein, dass sie eine im Allgemeinen zylindrische Form aufweist, wie in2 gezeigt, oder kann alternativ dazu einen V-förmigen Querschnitt mit einer kalibrierten Öffnung (nicht gezeigt) definieren. - Ein Abschnitt des Pumpenkörpers
22 , welcher die Dichtungsausnehmung72 definiert, bildet auch einen Vorsprung74 aus, der sich in axialer Richtung zu dem Drehmomentwandler10 (in1 gezeigt) hin erstreckt. Die Ringdichtung66 wird radial zwischen dem Vorsprung74 und der Drehmomentwandlernabe16 in Position gehalten. Das unter Druck stehende Hydraulikfluid, welches an der Laufbuchse40 vorbei ausläuft, folgt entweder einem ersten Strömungspfad zwischen dem Vorsprung74 und der Ringdichtung66 , oder einem zweiten Strömungspfad zwischen der Ringdichtung66 und der Drehmomentwandlernabe16 , wie dies mit Pfeilen gezeigt ist, welche ausgelaufenes Hydraulikfluid darstellen. Es ist beobachtet worden, dass sich durch die Realisierung der Ringdichtung66 im Vergleich zu herkömmlichen Entwürfen, bei welchen die Abdichtung nur durch eine Laufbuchse erfolgt, die Menge von unter Druck stehendem Hydraulikfluid, die aus der Pumpe20 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 Vorsprung74 und der Ringdichtung66 definierten Strömungspfad beschränkt. Der O-Ring68 ist radial um die Ringdichtung66 herum angeordnet und ist axial so positioniert, dass er mit dem Vorsprung74 in Eingriff steht. Daher ist der O-Ring68 so ausgelegt, dass er die folgenden Dichtstellen bildet: eine erste Dichtung an der Grenzfläche zwischen dem O-Ring68 und der Ringdichtung66 ; eine zweite Dichtung an der Grenzfläche zwischen dem O-Ring68 und dem Vorsprung74 ; und eine dritte Dichtung an den Grenzflächen zwischen dem O-Ring68 und dem belüfteten Sprengring70 . - Der belüftete Sprengring
70 ist radial um die Drehmomentwandlernabe16 herum angeordnet und ist so ausgelegt, dass er die Ringdichtung66 und den O-Ring68 axial in Position hält. Zusätzlich wendet der belüftete Sprengring70 eine axiale Kraft auf, die dazu neigt, den O-Ring68 gegen den Vorsprung74 hin zusammenzudrücken. Genauer gesagt wird der Metallträger50 der Drehmomentwandlerdichtung46 unter Kraftaufwendung mit dem belüfteten Sprengring70 in Eingriff gedrückt und wird dieser unter Kraftaufwendung erfolgte Eingriff durch die Hinzufügung des Sicherungsrings54 beibehalten. Durch die auf diese Weise erfolgende Anbringung des Metallträgers50 wird eine axiale Kraft auf den belüfteten Sprengring70 aufgewendet, und der belüftete Sprengring70 überträgt diese Kraft auf den O-Ring68 . Die Kompression des O-Rings68 gegen den Vorsprung74 bildet in vorteilhafter Weise eine dichtere Abdichtung zwischen diesen. Da der O-Ring68 gegen den Vorsprung74 hin zusammengedrückt wird, wird der O-Ring68 dergestalt verformt, dass die Kontaktfläche vergrößert wird und damit Veränderungen im Stapel berücksichtigt werden können. Zusätzlich drückt der Hydraulikdruck zwischen dem Laufbuchsenende44 und der Pumpendichtungsausnehmung72 die Ringdichtung66 in den belüfteten Sprengring70 hinein, wodurch eine axiale Dichtung gebildet wird, und wird die PTFE-Ringdichtung66 radial zusammengedrückt, um gegen die Drehmomentwandlernabe16 hin abzudichten.
Claims (16)
- Dichtungsvorrichtung für eine Getriebepumpe (
20 ), umfassend: eine Ringdichtung (66 ), die radial zwischen einem Getriebepumpenkörper (22 ) und einer Nabe angeordnet ist; ein Elastomerelement, das die Ringdichtung (66 ) umgibt, wobei das Elastomerelement so positioniert ist, dass es mit dem Getriebepumpenkörper (22 ) in axialer Richtung in Eingriff steht; und einen Sprengring (70 ), der radial um die Nabe herum angeordnet ist, so dass der Sprengring (70 ) eine axiale Kraft aufbringt, die dazu neigt, das Elastomerelement gegen den Getriebepumpenkörper (22 ) hin zusammenzudrücken, wobei der Sprengring (70 ) so ausgelegt ist, dass er die Ringdichtung (66 ) und das Elastomerelement axial hält; wobei die Menge des druckbeaufschlagten Hydraulikfluids, die aus der Getriebepumpe (20 ) ausläuft, durch die Ringdichtung (66 ) und das Elastomerelement minimal gehalten wird. - Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem Elastomerelement um einen O-Ring (
68 ) handelt. - Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, welche weiterhin eine Drehmomentwandlerdichtung (
46 ) umfasst, die radial zwischen dem Getriebepumpenkörper (22 ) und der Nabe angeordnet ist, wobei die Drehmomentwandlerdichtung (46 ) so ausgelegt ist, dass sie Hydraulikfluid, welches aus der Getriebepumpe (20 ) ausläuft, auffängt. - Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 3, welche weiterhin einen Sicherungsring (
54 ) umfasst, der so ausgelegt ist, dass er mit der Drehmomentwandlerdichtung (46 ) in Eingriff steht und diese axial hält. - Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei es sich bei der Nabe um eine Drehmomentwandlernabe (
16 ) handelt, die so ausgelegt ist, dass sie die Getriebepumpe (20 ) 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 (
66 ) im Allgemeinen zylindrisch ist. - Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Ringdichtung (
66 ) einen V-förmigen Querschnitt definiert. - Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Ringdichtung (
66 ) aus Polytetrafluorethylen besteht. - Dichtungsvorrichtung für eine Getriebepumpe (
20 ), umfassend: eine Ringdichtung (66 ), die derart ausgelegt ist, dass sie zumindest teilweise einen Spalt abdichtet, der zwischen einem Getriebepumpenkörper (22 ) und einer Nabe definiert ist, um einen Verlust durch Auslaufen aus der Getriebepumpe (20 ) zu vermindern; einen O-Ring (68 ), der die Ringdichtung (66 ) umgibt, wobei der O-Ring (68 ) so positioniert ist, dass er mit dem Getriebepumpenkörper (22 ) in axialer Richtung in Eingriff steht; einen Sprengring (70 ), der radial um die Nabe herum angeordnet ist, wobei der Sprengring (70 ) so ausgelegt ist, dass er die Ringdichtung (66 ) und den O-Ring (68 ) axial hält; eine Drehmomentwandlerdichtung (46 ), die radial zwischen dem Getriebepumpenkörper (22 ) und der Nabe angeordnet ist, wobei die Drehmomentwandlerdichtung (46 ) so ausgelegt ist, dass sie Hydraulikfluid, welches aus der Getriebepumpe (20 ) ausläuft, auffängt; wobei die Drehmomentwandlerdichtung (46 ) eine axiale Kraft aufbringt, die durch den Sprengring (70 ) übertragen wird, um den O-Ring (68 ) gegen den Getriebepumpenkörper hin zusammenzudrücken, damit dieser parallel mit der Ringdichtung (66 ) abdichtet, so dass die Rate, mit welcher Hydraulikfluid aus der Getriebepumpe (20 ) ausläuft, minimiert wird. - Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 10, welche weiterhin einen Sicherungsring (
54 ) umfasst, der so ausgelegt ist, dass er mit der Drehmomentwandlerdichtung (46 ) in Eingriff steht und diese axial hält. - Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Ringdichtung (
66 ) im Allgemeinen zylindrisch ist. - Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Ringdichtung (
66 ) einen V-förmigen Querschnitt definiert. - Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Ringdichtung (
66 ) aus Polytetrafluorethylen besteht. - Verfahren zum Abdichten einer Getriebepumpe (
20 ), welches umfasst, dass eine Ringdichtung (66 ) zwischen einem Getriebepumpenkörper (22 ) und einer Nabe angeordnet wird; ein O-Ring (68 ) um die Ringdichtung (66 ) herum angebracht wird, so dass der O-Ring (68 ) in axialer Richtung mit dem Getriebepumpenkörper (22 ) in Eingriff steht; ein Sprengring (70 ) um die Nabe herum positioniert und mit dem O-Ring (68 ) in Eingriff gebracht wird; und eine Drehmomentwandlerdichtung (46 ) um die Nabe herum angebracht und mit dem Sprengring (70 ) in Eingriff gebracht wird; wobei durch das Anbringen der Drehmomentwandlerdichtung (46 ) eine axiale Kraft aufgebracht wird, die durch den Sprengring (70 ) übertragen wird und den O-Ring (68 ) gegen den Getriebepumpenkörper (22 ) hin zusammendrückt, damit eine Dichtung gebildet wird, so dass die Rate, mit welcher Hydraulikfluid aus der Getriebepumpe (20 ) ausläuft, minimiert wird. - Verfahren nach Anspruch 15, welches weiterhin umfasst, dass ein Sicherungsring (
54 ) an dem Getriebepumpenkörper (22 ) angebracht wird, so dass die Drehmomentwandlerdichtung (46 ) axial gehalten wird.
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