DE102008056249B4

DE102008056249B4 - Fluidübertragungseinsatz

Info

Publication number: DE102008056249B4
Application number: DE102008056249.1A
Authority: DE
Inventors: Fredrick R. Poskie; Scott H. Wittkopp; Elizabeth I. Wooden
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-11-09
Filing date: 2008-11-06
Publication date: 2015-07-02
Anticipated expiration: 2028-11-07
Also published as: CN101429963A; US8025081B2; DE102008056249A1; US20090123318A1; CN101429963B

Abstract

Fluidübertragungseinsatz (50) zum Weiterleiten von Fluid zwischen einer Vielzahl von Fluidöffnungen (26A–26L) in einer Wellenanordnung (10), wobei der Fluidübertragungseinsatz (50) umfasst: eine zylindrische äußere Fläche (56), die mit der Wellenanordnung (10) abdichtend in Eingriff steht, wobei die äußere Fläche (56) eine Vielzahl von Fluidkanälen (66A–66D) aufweist, von denen jeder durch eine untere Fläche (70) definiert ist und ein Paar Stirnwände (72, 74), die sich in den Fluidübertragungseinsatz (50) hinein erstrecken, und ein Paar Seitenwände (76) aufweist, die sich in den Fluidübertragungseinsatz (50) hinein erstrecken, wobei jeder der Fluidkanäle (66A–66D) in Fluidverbindung mit zumindest einem Paar Fluidöffnungen (26B, 26E; 26C, 26D; 26H, 26K; 26I, 26J) in der Wellenanordnung (10) steht; eine innere Fläche (54), die einen zentralen Durchgang (62) definiert, der koaxial mit der Wellenanordnung (10) ist; eine Fluidöffnung (65), die mit dem zentralen Durchgang (62) und mit einer Fluidöffnung (26F, 26L) in der Wellenanordnung (10) verbunden ist; ein erstes Ende (58), das ein Loch (64) definiert, das mit dem zentralen Durchgang (62) und zumindest einer der Fluidöffnungen (26A, 26G) in der Wellenanordnung verbunden ist; ein zweites Ende (60), das einen radialen Flansch (80) umfasst, um an der Wellenanordnung (10) anzuliegen; und einen Vorsprung (82), der sich von dem radialen Flansch (80) nach außen erstreckt, um mit der Wellenanordnung (10) in Eingriff zu stehen, um zu verhindern, dass der Fluidübertragungseinsatz (50) sich in Bezug auf die Wellenanordnung (10) dreht; und wobei eine Fluidströmung von einer der Fluidöffnungen (26A, 26B, 26C, 26G, 26H, 26I) in der Wellenanordnung (10) durch einen der Fluidkanäle (66A–66D) und den zentralen Durchgang (62) zu einer weiteren der Fluidöffnungen (26D, 26E, 26F, 26J, 26K, 26L) in der Wellenanordnung (10) weitergeleitet wird.

Description

Gebiet
Die vorliegende Offenlegung betrifft eine Vorrichtung zum Übertragen von Fluid und im Spezielleren einen Fluidübertragungseinsatz für eine Komponente in einem Getriebe.
Hintergrund
Automatische Getriebe umfassen typischerweise ein/en Hydraulikkreis oder -system, der/das ein Hydraulikfluid wie z. B. Öl für verschiedene Zwecke im gesamten Getriebe verwendet. Zum Beispiel kann das Hydrauliksystem Öl zu verschiedenen Getriebekomponenten leiten, um als Schmierung zwischen sich bewegenden Komponenten zu wirken, um als ein Kühlsystem zum Abführen von Abwärme zu wirken, und um als ein Hydrauliksteuersystem zum Betätigen verschiedener Vorrichtungen zu wirken.
In vielen Anwendungen kann es wünschenswert sein, Fluid entlang der Lange einer Welle wie z. B. einer Turbinenwelle oder Antriebs/Abtriebswelle zu übertragen. Diese Wellen sind jedoch zur Gewichts- und Kostenreduktion vorzugsweise hohl, da der Großteil der Festigkeit der Welle durch den Außendurchmesser der Welle bereitgestellt wird, was inneres Material unnötig macht. Es wurden verschiedene Verfahren verwendet, um Fluid entlang der Länge einer Welle zu übertragen, wie z. B. nicht konzentrische Bohrlöcher und mehrere Hülsen.
Aus den Druckschriften US 7,059,987 B2 , US 2,605,652 A , DE 103 33 432 A1 , US 7,004,130 B2 , DE 101 58 894 A1 oder WO 01/49978 A1 ist beispielsweise eine Wellenanordnung bekannt geworden, die eine Welle mit einer inneren Fläche, die eine Bohrung mit einer Achse definiert, wobei die Welle eine erste Fluidöffnung, die ein Fluid zu der Bohrung weiterleitet, und eine zweite Fluidöffnung aufweist, die das Fluid von der Bohrung weiterleitet, wobei die erste Fluidöffnung in einem Abstand entlang der Achse von der zweiten Fluidöffnung angeordnet ist, und einen Fluidübertragungseinsatz umfasst, der innerhalb der Bohrung und koaxial mit der Achse angeordnet ist, wobei der Fluidübertragungssatz eine äußere Fläche aufweist, die mit der inneren Fläche der Welle abdichtend in Eingriff steht, und die äußere Fläche einen Fluidkanal mit einer Länge definiert, die zumindest größer ist als der Abstand zwischen der ersten Fluidöffnung und der zweiten Fluidöffnung, wobei der Fluidkanal parallel zu der Achse ist und in Verbindung mit der ersten Fluidöffnung und der zweiten Fluidöffnung steht und wobei das Fluid von der ersten Fluidöffnung durch den Fluidkanal zu der zweiten Fluidöffnung weitergeleitet wird.
Während dies nützlich für ihren vorgesehenen Zweck ist, besteht Bedarf an einer leistungsfähigeren Vorrichtung zum Übertragen von Hydraulikfluid durch eine Welle, die Gewicht, Kosten und die Packungsgröße reduziert und dabei einfach und effektiv bleibt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, diesem Bedarf gerecht zu werden.
Zusammenfassung
Diese Aufgabe wird mit einem Fluidübertragungseinsatz zum Weiterleiten eines Fluids zwischen einer Vielzahl von Fluidöffnungen in einer Wellenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Der Fluidübertragungseinsatz umfasst eine zylindrische äußere Fläche, die mit der Wellenanordnung abdichtend in Eingriff steht, wobei die äußere Fläche eine Vielzahl von Fluidkanälen, von denen jeder durch eine untere Fläche definiert ist, ein Paar Stirnwände, die sich in den Fluidübertragungseinsatz hinein erstrecken, und ein Paar Seitenwände aufweist, die sich in den Fluidübertragungseinsatz hinein erstrecken, wobei jeder der Fluidkanäle in Fluidverbindung mit zumindest einem Paar Fluidöffnungen in der Wellenanordnung steht. Eine innere Fläche definiert einen zentralen Durchgang, der koaxial mit der Welle ist, und definiert eine Fluidöffnung, die mit dem zentralen Durchgang und mit einer Fluidöffnung in der Wellenanordnung verbunden ist. Ein erstes Ende definiert ein Loch, das mit dem zentralen Durchgang und zumindest einer der Fluidöffnungen in der Wellenanordnung verbunden ist. Ein zweites Ende umfasst einen radialen Flansch, um an der Wellenanordnung anzuliegen. Ein Vorsprung erstreckt sich von dem radialen Flansch nach außen, um mit der Wellenanordnung in Eingriff zu stehen, um zu verhindern, dass der Fluidübertragungseinsatz sich in Bezug auf die Wellenanordnung dreht. Eine Fluidströmung wird von einer der Fluidöffnungen in der Wellenanordnung durch einen der Fluidkanäle und den zentralen Durchgang zu einem weiteren der Fluidkanäle in der Wellenanordnung weitergeleitet.
In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung steht jede des Paares von Seitenwänden in einem rechten Winkel in Bezug auf die untere Fläche.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die vier Fluidkanäle gleich um den Umfang an der äußeren Fläche des Fluidübertragungseinsatzes beabstandet.
In einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weisen ein erster und ein zweiter der vier Fluidkanäle eine Länge auf, die größer ist als eine Länge eines dritten und vierten der vier Fluidkanäle.
In einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Länge eines jeden der vier Fluidkanäle durch einen Abstand zwischen dem Paar von Öffnungen definiert, die mit jedem der Fluidkanäle verbunden sind.
Weitere Anwendungsgebiete werden aus der hierin bereitgestellten Beschreibung offensichtlich.
Zeichnungen
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen ausschließlich Illustrationszwecken.
1A und 1B sind Querschnittsansichten einer beispielhaften Wellenanordnung, die eine Ausführungsform eines Fluidübertragungseinsatzes gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung aufweist; und
2 ist eine perspektivische Vorderansicht einer Ausführungsform eines Fluidübertragungseinsatzes gemäß der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung
Die nachfolgende Beschreibung ist lediglich beispielhaft.
Unter Bezugnahme auf die 1A und 1B ist eine beispielhafte Wellenanordnung veranschaulicht und durch die Bezugsziffer 10 bezeichnet. In dem vorgesehenen Beispiel umfasst die Wellenanordnung 10 eine Turbinenwelle, die in einem Getriebe verwendet wird, es sollte jedoch einzusehen sein, dass verschiedene andere Wellen verwendet werden können. Die Wellenanordnung 10 definiert eine lineare Achse 11 und umfasst einen allgemein zylindrischen Wellenabschnitt 12, der eine äußere Fläche 14 und eine innere Fläche 16 aufweist. Die innere Fläche 16 definiert eine Bohrung 18, die koaxial zu der Achse 11 ist. Die Bohrung 18 ist mit einem Loch 20 verbunden, das in einem Anschlussende des Wellenabschnitts 12 angeordnet ist. Die Bohrung 18 umfasst einen ersten Stufenabschnitt 22 nahe einem Ende der Bohrung 18 gegenüber dem Loch 20 und einen zweiten Stufenabschnitt 24 nahe dem Loch 20. Die äußere Fläche 14 umfasst eine Vielzahl von Fluidöffnungen, durch die Bezugsziffern 26A–26L bezeichnet, die zwischen der äußeren Fläche 14 der Wellenanordnung 10 und der Bohrung 18 eine Verbindung herstellen. Die Fluidöffnungen 26A–L sind vorzugsweise entlang einer Länge des Wellenabschnitts 12 beabstandet, wenngleich die Orte der Fluidöffnungen 26A–L an der äußeren Fläche 14 variieren können. Außerdem kann die Anzahl der Fluidöffnungen 26A–L variieren. Die Fluidöffnungen 26A–L dienen dazu, eine oder mehrere Fluidströmungen eines Druck-Hydraulikfluids wie z. B. Öl aufzunehmen. Eine Vielzahl von radialen Dichtungen 28 steht mit der äußeren Fläche 14 und mit einer Hülse (nicht gezeigt) oder einer anderen Struktur abdichtend in Eingriff, die die Wellenanordnung 10 trägt. Die radialen Dichtungen 28 sind derart angeordnet, dass sie jede der Fluidöffnungen 26A–L umgeben, um jede der Fluidöffnungen 26A–L hydraulisch zu isolieren. Die äußere Fläche 14 kann verschiedene weitere Merkmale wie z. B. Zahnradzähne 30 zum Eingreifen in ein Zahnrad (nicht gezeigt) umfassen, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Unter Bezugnahme auf 2 und fortgesetzter Bezugnahme auf die 1A und 1B wird ein Fluidübertragungseinsatz, allgemein durch die Bezugsziffer 50 bezeichnet, verwendet, um die Hydraulikfluidströmungen zwischen den Fluidöffnungen 26A–L zu übertragen. Der Fluidübertragungseinsatz 50 umfasst einen allgemein zylindrischen Körperabschnitt 52, der eine innere Fläche 54, eine äußere Fläche 56, ein erstes Ende 58 und ein zweites Ende 60 aufweist. Die innere Fläche 54 definiert einen zentralen Durchgang 62, der koaxial mit dem Körperabschnitt 52 ist. Der zentrale Durchgang 62 ist mit einem Loch 64, das in dem ersten Ende 58 angeordnet ist, und mit einem Paar Fluidöffnungen 65 verbunden, die in der äußeren Fläche 56 nahe dem zweiten Ende 60 angeordnet sind.
Die äußere Fläche 56 definiert eine Vielzahl von Fluidkanälen 66A–D, die sich parallel zu der Achse des Körperabschnitts 52 erstrecken. In dem speziellen vorgesehenen Beispiel umfasst der Fluidübertragungseinsatz 50 vier Fluidkanäle 66A–D, die dimensioniert und beabstandet sind, um mit der/dem beispielhaften Anzahl und Ort der Fluidöffnungen 26A–L in der Wellenanordnung 10 in Verbindung zu stehen, wenngleich eine beliebige Anzahl von Fluidkanälen 66 umfasst sein kann, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die Fluidkanäle 66A–D sind jeweils durch eine untere Fläche 70, eine erste Stirnwand 72, eine zweite Stirnwand 74 und ein Paar Seitenwände 76 definiert. Überdies weisen die Fluidkanäle 66A–D eine obere Fläche auf, die durch die innere Fläche 16 der Welle 12 definiert ist. In dem vorgesehenen Beispiel steht jede der Seitenwände 76 in einem rechten Winkel zu der Unterseite 70. Die Fluidkanäle 66A–D erstrecken sich bis zu einer vordefinierten Tiefe und Breite in den Körperabschnitt 52 hinein und weisen eine vordefinierte Länge auf. Demgemäß kann jeder der Fluidkanäle 66A–D unterschiedliche Tiefen und Breiten, um unterschiedliche Fluidströmungsmengen aufzunehmen, und unterschiedliche Längen aufweisen, um die Orte der verschiedenen Fluidöffnungen 26A–L aufzunehmen, wie unten stehend in größerem Detail beschrieben wird. Zum Beispiel weisen die Fluidkanäle 66A und 66C eine Länge auf, die größer ist als eine Länge der Fluidkanäle 66B und 66D. Überdies sind in dem vorgesehenen Beispiel die Fluidkanäle 66A–D um den Umfang entlang der äußeren Fläche 56 gleich beabstandet.
Der Fluidübertragungseinsatz 50 umfasst auch einen radialen Flansch 80, der sich radial entlang der Kante des zweiten Endes 60 erstreckt. Ein Keil oder Vorsprung 82 erstreckt sich von dem radialen Flansch 80 nach außen. Der Keil 82 wird verwendet, um den Fluidübertragungseinsatz 50 in Bezug auf die Wellenanordnung 10 auszurichten, wie unten stehend in größerem Detail beschrieben wird.
Der Fluidübertragungseinsatz 50 ist dimensioniert, um in der Bohrung 18 der Wellenanordnung 10 pressgepasst zu sein. Im Spezielleren ist der Fluidübertragungseinsatz 50 derart innerhalb der Bohrung 18 eingesetzt, dass das erste Ende 58 des Fluidübertragungseinsatzes 50 an dem ersten Stufenabschnitt 22 anliegt und der radiale Flansch 80 an dem zweiten Stufenabschnitt 24 anliegt. Die äußere Fläche 56 des Fluidübertragungseinsatzes 50 steht mit der inneren Fläche 16 der Wellenanordnung 10 abdichtend in Eingriff. Der Keil 82 passt in eine Durchbrechung 84, die in dem Wellenabschnitt 12 der Wellenanordnung 10 gebildet ist, um den Fluidübertragungseinsatz 50 radial in Bezug auf die Wellenanordnung 10 auszurichten. Der Fluidübertragungseinsatz 50 ist vorzugsweise durch einen Schnappring 86 in Position gehalten, wenngleich verschiedene andere Verfahren zum Befestigen des Fluidübertragungseinsatzes 50 innerhalb der Wellenanordnung 10 verwendet werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
In dem speziellen vorgesehenen Beispiel ist der Fluidübertragungseinsatz 50 derart mit dem Wellenabschnitt 12 ausgerichtet oder orientiert, dass der Fluidkanal 66A mit den Fluidöffnungen 26B und 26E ausgerichtet und mit diesen verbunden ist, der Fluidkanal 66C mit den Fluidöffnungen 26H und 26K ausgerichtet und mit diesen verbunden ist, der Fluidkanal 66B mit den Fluidöffnungen 26C und 26D ausgerichtet und mit diesen verbunden ist, und der Fluidkanal 66D mit den Fluidöffnungen 26I und 26J ausgerichtet und mit diesen verbunden ist. Überdies sind die Fluidöffnungen 65 mit den Fluidöffnungen 26F und 26L ausgerichtet. Demgemäß gelangt eine Fluidströmung, die in eine der Fluidöffnungen 26B, 26C, 26H, 26I eintritt, in einen Fluidkanal 66A–D, der mit den Fluidöffnungen 26B, 26C, 26H, 26I verbunden ist, und wird entlang der Länge des Fluidübertragungseinsatzes 50 weitergeleitet, um an einer der Fluidöffnungen 26D, 26E, 26J und 26K auszutreten. Daher ist die Länge eines jeden gegebenen Fluidkanals 66A–D zumindest gleich dem Abstand zwischen beliebigen zwei Fluidöffnungen 26B–E, 26H–K, die mit dem gegebenen Fluidkanal 66A–D in Verbindung stehen. Überdies kann die von den Fluidöffnungen 26A und 26G aufgenommene Fluidströmung in die Bohrung 18 eintreten und durch das Loch 64 und in den zentralen Durchgang 62 des Fluidübertragungseinsatzes 50 hinein gelangen. Die Fluidströmung kann dann durch die Fluidöffnung 65 und in die Fluidöffnungen 26F und 26L hinein weitergeleitet werden. Es sollte einzusehen sein, dass die Fluidströmungen in jeder beliebigen Richtung durch die Wellenanordnung 10 und den Fluidübertragungseinsatz 50 weitergeleitet werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims

Fluidübertragungseinsatz (50) zum Weiterleiten von Fluid zwischen einer Vielzahl von Fluidöffnungen (26A–26L) in einer Wellenanordnung (10), wobei der Fluidübertragungseinsatz (50) umfasst: eine zylindrische äußere Fläche (56), die mit der Wellenanordnung (10) abdichtend in Eingriff steht, wobei die äußere Fläche (56) eine Vielzahl von Fluidkanälen (66A–66D) aufweist, von denen jeder durch eine untere Fläche (70) definiert ist und ein Paar Stirnwände (72, 74), die sich in den Fluidübertragungseinsatz (50) hinein erstrecken, und ein Paar Seitenwände (76) aufweist, die sich in den Fluidübertragungseinsatz (50) hinein erstrecken, wobei jeder der Fluidkanäle (66A–66D) in Fluidverbindung mit zumindest einem Paar Fluidöffnungen (26B, 26E; 26C, 26D; 26H, 26K; 26I, 26J) in der Wellenanordnung (10) steht; eine innere Fläche (54), die einen zentralen Durchgang (62) definiert, der koaxial mit der Wellenanordnung (10) ist; eine Fluidöffnung (65), die mit dem zentralen Durchgang (62) und mit einer Fluidöffnung (26F, 26L) in der Wellenanordnung (10) verbunden ist; ein erstes Ende (58), das ein Loch (64) definiert, das mit dem zentralen Durchgang (62) und zumindest einer der Fluidöffnungen (26A, 26G) in der Wellenanordnung verbunden ist; ein zweites Ende (60), das einen radialen Flansch (80) umfasst, um an der Wellenanordnung (10) anzuliegen; und einen Vorsprung (82), der sich von dem radialen Flansch (80) nach außen erstreckt, um mit der Wellenanordnung (10) in Eingriff zu stehen, um zu verhindern, dass der Fluidübertragungseinsatz (50) sich in Bezug auf die Wellenanordnung (10) dreht; und wobei eine Fluidströmung von einer der Fluidöffnungen (26A, 26B, 26C, 26G, 26H, 26I) in der Wellenanordnung (10) durch einen der Fluidkanäle (66A–66D) und den zentralen Durchgang (62) zu einer weiteren der Fluidöffnungen (26D, 26E, 26F, 26J, 26K, 26L) in der Wellenanordnung (10) weitergeleitet wird.
Fluidübertragungseinsatz nach Anspruch 1, wobei jede des Paares von Seitenwänden (76) in einem rechten Winkel in Bezug auf die unteren Flächen (70) steht.
Fluidübertragungseinsatz nach Anspruch 2, wobei die Fluidkanäle (66A–66D) gleich um den Umfang an der äußeren Fläche (56) des Fluidübertragungseinsatzes (50) beabstandet sind.
Fluidübertragungseinsatz nach Anspruch 3, wobei ein erster und ein zweiter der Fluidkanäle (66A, 66C) eine Länge aufweisen, die größer ist als eine Länge eines dritten und vierten der Fluidkanäle (66B, 66D).
Fluidübertragungseinsatz nach Anspruch 3, wobei eine Länge eines jeden der Fluidkanäle (66A–66D) zumindest gleich einem Abstand zwischen dem Paar von Fluidöffnungen (26B, 26E; 26C, 26D; 26H, 26K; 26I, 26J) ist, das mit jeweils einem der Fluidkanäle (66A–66D) verbunden ist.