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Gebiet
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Die Erfindung betrifft allgemein ein System gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zum zumindest teilweisen Entlüften eines Hydraulikfluids in einem Getriebe. Solch ein System ist beispielsweise aus der
US 2002/0007736 A1 bekannt geworden. Außerdem beschreibt die
US 2 024 336 A ein ähnliches System.
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Hintergrund
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Die Angaben in diesem Abschnitt sehen lediglich Hintergrundinformationen bezüglich der vorliegenden Offenbarung vor und stellen eventuell nicht den Stand der Technik dar.
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Ein herkömmliches Automatikgetriebe umfasst ein Hydrauliksystem, das zum Umwälzen eines Hydraulikfluids, beispielsweise von Öl, durch das gesamte Getriebe dient. Das Hydraulikfluid sieht mehrere Funktionen für die Komponenten des Getriebes vor, einschließlich aber nicht ausschließlich Schmierung der Kupplungen und Zahnradsätze, Kühlen von Komponenten, die übermäßige Wärme erzeugen, und hydraulische Steuerung von Ventilen, Solenoiden und Kupplungskolben. In Getrieben verwendete typische Hydraulikfluide sind aber dafür anfällig, Luft mitzuführen (d. h. mit Luft versetzt zu werden). Luft schmiert nicht und liefert auch nicht so effektiv Kühlung wie das Hydraulikfluid. Auch wenn das erforderliche Ölvolumen zum Vorsehen ausreichender Kühlung und Schmierung des Getriebes anscheinend gepumpt wird, ist demgemäß die Schmierung und Kühlung ungenügend. Folglich können sich die Komponenten des Getriebes überhitzen, und Lager und andere bewegte Teile können vorzeitig ausfallen. Zudem kann es zu Pumpenkavitationen und übermäßiger Weichheit von hydraulisch betätigten Komponenten führen. Das Hydraulikfluid in dem Getriebe kann in verschiedenen Teilen des Systems mit Luft versetzt werden, da das System gegenüber der Umwelt nicht abgedichtet ist. Zudem enthält der Sumpf, der das Hydraulikfluid speichert, typischerweise Luft.
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Eine Lösung zum Berücksichtigen von Luftaufnahme ist das Anheben der Hydraulikfluidmenge, die im gesamten System übermittelt wird. Diese Lösung erhöht aber die Kosten und das Gewicht des Systems.
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Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein System anzugeben, das Hydraulikfluid entlüftet, wenn es im gesamten Getriebe übermittelt wird, um das erforderliche Hydraulikfluidvolumen zu verringern, die Schmierung und Kühlung zu verbessern, Pumpenkavitation und weiche Hydrauliksteuerungsbetätigung zu beseitigen, ohne die Kosten und das Gewicht wesentlich zu erhöhen.
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Zusammenfassung
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Diese Aufgabe wird mit einem System mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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In einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung befindet sich der Abscheider in dem ersten Behälter.
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In einer anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung befindet sich der Abscheider in einem oberen Abschnitt des ersten Behälters.
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In einer noch anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der Abscheider ein Dualphasen-Zyklonenabscheider.
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In einer noch anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst der Abscheider eine mit der zweiten Pumpe in Verbindung stehende Einlassöffnung zum Aufnehmen des mit Luft versetzten Hydraulikfluids und mindestens eine Auslassöffnung zum Übermitteln des mit Luft versetzten Hydraulikfluids zu dem ersten Behälter.
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In einer noch anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst der Abscheider weiterhin einen ersten Zyklonenabscheider und einen zweiten Zyklonenabscheider in Verbindung mit der Einlassöffnung und der Auslassöffnung.
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In einer noch anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung nutzen der erste und der zweite Zyklonenabscheider ein gemeinsames Gehäuse.
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In einer noch anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst das Gehäuse einen ersten Kanal, der die Einlassöffnung mit dem ersten Zyklonenabscheider verbindet, und einen zweiten Kanal, der die Einlassöffnung mit dem zweiten Zyklonenabscheider verbindet.
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In einer noch anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung verjüngen sich der erste und zweite Kanal, um eine Zentrifugalbeschleunigung des Hydraulikfluids durch den Abscheider zu erhöhen.
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In einer noch anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfassen der erste und der zweite Kanal mehrere Strömungslöcher zum Erhöhen der Rate der Entlüftung des Hydraulikfluids in dem ersten und zweiten Zyklonenabscheider.
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Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch Heranziehen der folgenden Beschreibung und beigefügten Zeichnungen offensichtlich, bei denen gleiche Bezugszeichen die gleiche Komponente, das gleiche Element oder Merkmal bezeichnen.
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Zeichnungen
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Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich der Veranschaulichung.
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1 ist ein schematisches Diagramm eines beispielhaften Getriebes mit einem System zum Entlüften und Übermitteln eines Hydraulikfluids nach den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung;
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2 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines dualen Abscheiders, der in dem erfindungsgemäßen System verwendet wird; und
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3 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des dualen Abscheiders, wobei ein oberer Abschnitt entfernt wurde.
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Eingehende Beschreibung
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Unter Bezug auf 1 ist ein beispielhaftes Getriebe dargestellt und durch Bezugszeichen 10 gezeigt. Das Getriebe 10 ist ein Automatikgetriebe, das im Allgemeinen ein Gehäuse 11, das eine Eingangswelle oder ein Element 12 umschließt, einen Drehmomentwandler 14, eine duale Kupplungsanordnung 16, mehrere Zahnradsätze 18, eine Ausgangswelle oder ein Element 20 und ein Hydrauliksystem 22 umfasst. Die Eingangswelle 12 ist mit dem Drehmomentwandler 14 und einer (nicht gezeigten) treibenden Kraft, zum Beispiel einer Brennkraftmaschine oder einem elektrischen Motor, verbunden. Die Eingangswelle 12 nimmt von der treibenden Kraft Abtriebsdrehmoment auf und übermittelt das Abtriebsdrehmoment zu dem Drehmomentwandler 14. Der Drehmomentwandler 14 ist mit der dualen Kupplungsanordnung 16 verbunden und dient zum Übermitteln des Abtriebsdrehmoments zu der dualen Kupplungsanordnung 16. Die duale Kupplungsanordnung ist mit den mehreren Zahnradsätzen 18 verbunden. Die duale Kupplungsanordnung 16 und die mehreren Zahnradsätze 18 wirken zusammen, um mehrere Vorwärts- und Rückwärtsdrehzahl- oder -übersetzungsverhältnisse zu der Ausgangswelle 20 zu liefern. Die Ausgangswelle 20 ist wiederum mit einer Achsantriebeinrichtung oder einem Verteilergetriebe (nicht gezeigt) verbunden. Es versteht sich, dass das beispielhafte Getriebe 10 verschiedene andere Komponenten umfassen kann. Zudem versteht sich, dass das beispielhafte Getriebe 10 weniger Komponenten als dargestellt aufweisen kann.
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Das Hydrauliksystem 22 dient zum Entlüften und Übermitteln eines Hydraulikfluids, beispielsweise eines Öls, im gesamten Getriebe 10, um mindestens der dualen Kupplungsanordnung 16 und den mehreren Zahnradsätzen 18 Kühlung, Schmierung und Steuerung zu bieten, wie nachstehend näher beschrieben wird. Das Hydrauliksystem 22 umfasst einen Hydraulikkreislauf 30, einen ersten Behälter 32, einen zweiten Behälter 34, einen dritten Behälter 36, eine erste Pumpe 38, eine zweite Pumpe 40 und einen Abscheider 42.
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Der Hydraulikkreislauf 30 ist eine allgemeine Bezeichnung für einen Kreislauf, der zum Liefern des Hydraulikfluids durch die gesamten Komponenten des Getriebes 10 dient, um Schmierung, Kühlung und Steuerung zu bieten. Demgemäß umfasst der Hydraulikkreislauf 30 eine Steuerventilkörperanordnung 44 und mehrere Kanäle und Durchlässe (nicht gezeigt), die mit den mehreren Zahnradsätzen 18 und der dualen Kupplungsanordnung 16 sowie anderen (nicht gezeigten) verbindenden Wellen und Elementen in dem Getriebe 10 in Verbindung stehen. Die Steuerventilkörperanordnung 44 nimmt mehrere Ventile, Solenoide und Durchlässe auf, die zum Steuern des Einrückens der dualen Kupplungsanordnung 16 und der Schmierung sowie Kühlung der dualen Kupplungsanordnung 16 und der mehreren Zahnradsätze 18 dienen.
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Der erste Behälter 32 ist ein Sumpf oder Tank zum Aufbewahren von zumindest teilweise entlüftetem Hydraulikfluid. Das entlüftete Hydraulikfluid ist Hydraulikfluid, das in einem mit den Hydraulikanforderungen des Getriebes 10 vereinbarten Umfang entlüftet worden ist. Der erste Behälter 32 befindet sich zwischen dem zweiten und dritten Behälter 34, 36. Der zweite Behälter 34 ist ein Sumpf oder Tank zum Sammeln von zumindest teilweise mit Luft versetztem Hydraulikfluid von den mehreren Zahnradsätzen 18. Mit Luft versetztes Hydraulikfluid ist Hydraulikfluid, das in dem Hydraulikfluid in einem Umfang Luft oder andere Gase mitschleppt, der mit den Hydraulikanforderungen des Getriebes 10 nicht vereinbar oder unerwünscht ist. Der zweite Behälter 34 ist von dem ersten Behälter 32 getrennt und befindet sich nahe einer Rückseite des Getriebes 10 direkt neben der Ausgangswelle 20. Der dritte Behälter 36 ist ein Sumpf oder Tank zum Sammeln von zumindest teilweise mit Luft versetztem Hydraulikfluid von der dualen Kupplungsanordnung 16. Der dritte Behälter 36 ist ebenfalls von dem ersten und zweiten Behälter 32, 34 getrennt und befindet sich nahe einer Vorderseite des Getriebes 10 unmittelbar neben der dualen Kupplungsanordnung 16.
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Die erste Pumpe 38 oder Hauptpumpe kann viele Formen annehmen, beispielsweise die einer Sichelpumpe, einer Flügelradpumpe, einer Zahnradpumpe oder einer Flügelzellenpumpe. Die erste Pumpe 38 steht mit einem ersten Filter 46 in Verbindung, der sich in dem ersten Behälter 32 befindet, und steht mit dem Hydraulikkreislauf 30 in Verbindung. Der erste Filter 46 dient zum Entfernen von Partikeln aus dem mittels der ersten Pumpe 38 aus dem ersten Behälter 32 austretenden Hydraulikfluid. Die erste Pumpe 38 dient zum Pumpen des Hydraulikfluids von dem ersten Behälter 32 zu dem Hydraulikkreislauf 30, wie nachstehend näher beschrieben wird.
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Die zweite Pumpe 40 oder Spülpumpe kann verschiedene Formen annehmen, beispielsweise die einer Sichelpumpe, einer Flügelradpumpe, einer Zahnradpumpe oder einer Flügelzellenpumpe. Die zweite Pumpe 40 steht mit einem zweiten Filter 48, der sich in dem zweiten Behälter 34 befindet, mit einem dritten Filter 50, der sich in dem dritten Behälter 36 befindet, und mit dem Abscheider 42 in Verbindung. Der zweite Filter 48 dient zum Entfernen von Partikeln aus dem mittels der zweiten Pumpe 40 aus dem zweiten Behälter 34 austretenden Hydraulikfluid, und der dritte Filter 50 dient zum Entfernen von Partikeln aus dem mittels der zweiten Pumpe 40 aus dem dritten Behälter 36 austretenden Hydraulikfluid. Die zweite Pumpe 40 dient zum Pumpen des Hydraulikfluids von dem zweiten Behälter 34 und dem dritten Behälter 36 zu dem Abscheider 42, wie nachstehend näher beschrieben wird.
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Der Abscheider 42 dient zum zumindest teilweise Entlüften des mit Luft versetzten Hydraulikfluids, das durch die zweite Pumpe 40 von dem zweiten und dritten Behälter 34, 36 geliefert wird. Vorzugsweise befindet sich der Abscheider 42 in einem oberen Abschnitt 52 des ersten Behälters 32. Unter Bezug auf 2 ist der Abscheider 42 vorzugsweise ein dualer Zweiphasen-Zyklonenabscheider, der eine mit der zweiten Pumpe 40 in Verbindung stehende Einlassöffnung 60 zum Aufnehmen des von der zweiten Pumpe 40 gepumpten Hydraulikfluids umfasst. Die Einlassöffnung 60 ist mit einem ersten Kanal 62 und einem zweiten Kanal 64 verbunden. Der erste und zweite Kanal 62, 64 umfassen jeweils sich verjüngende Endabschnitte 66 bzw. 68, die zum Erhöhen der Geschwindigkeit oder der Strömung des Hydraulikfluids durch den ersten und zweiten Kanal 62, 64 dienen. Wie in 3 gezeigt ist, umfassen der erste und zweite Kanal 62, 64 jeweils mehrere Kaltströmungslöcher 70, die zum Verstärken der Strömung von Hydraulikfluid durch den Abscheider 42 dienen. Es versteht sich aber, dass der erste und zweite Kanal 62, 64 eine beliebige Anzahl an Kaltströmungslöchern 70 oder keine Kaltströmungslöcher aufweisen können.
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Unter erneutem Bezug auf 2 steht der erste Kanal 62 mit einem ersten Zyklonenabscheider 72 in Verbindung. Der erste Zyklonenabscheider 72 dient zum Nutzen von Zentrifugalkräften zum Abscheiden von Luft oder anderen Gasen von dem Hydraulikfluid, wenn das Hydraulikfluid durch einen (nicht gezeigten) spiralförmigen Kanal in dem ersten Zyklonenabscheider 72 strömt. Der erste Zyklonenabscheider 72 steht mit einer ersten Auslassöffnung 76 in Verbindung, die sich an einer Bodenfläche des ersten Zyklonenabscheiders 72 befindet. Die erste Auslassöffnung 76 steht mit dem ersten Behälter 32 (1) in Verbindung und übermittelt das entlüftete Hydraulikfluid zurück zu dem ersten Behälter 32.
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Der zweite Kanal 64 steht mit einem zweiten Zyklonenabscheider 74 in Verbindung. Der zweite Zyklonenabscheider 74 dient zum Nutzen von Zentrifugalkräften zum Abscheiden von Luft oder anderen Gasen von dem Hydraulikfluid, wenn das Hydraulikfluid durch einen (nicht gezeigten) spiralförmigen Kanal in dem zweiten Zyklonenabscheider 74 strömt. Der zweite Zyklonenabscheider 74 steht mit einer zweiten Auslassöffnung 78 in Verbindung, die sich an einer Bodenfläche des zweiten Zyklonenabscheiders 74 befindet. Die zweite Auslassöffnung 78 steht mit dem ersten Behälter 32 (1) in Verbindung und übermittelt das entlüftete Hydraulikfluid zurück zu dem ersten Behälter 32.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform sind der erste und zweite Zyklonenabscheider 72, 74 als eine einzige integrierte Einrichtung ausgeführt, wobei sie ein gemeinsames Gehäuse 80 nutzen. Durch Integrieren von zwei Zyklonenabscheidern 72, 74 wird die Rate der Hydraulikfluidentlüftung angehoben.
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Unter kombiniertem Bezug auf 1–3 wird nun der Betrieb des Hydrauliksystems 22 beschrieben. In dem ersten Behälter 32 gespeichertes Hydraulikfluid wird von der ersten Pumpe 38 zu dem Hydraulikkreislauf 30 gepumpt. Das Hydraulikfluid wird durch den Ventilkörper 44 übermittelt und der dualen Kupplungsanordnung 16 und den mehreren Zahnradsätzen 18 geliefert, um Schmierung, Kühlung und Steuerung vorzusehen. Das in den mehreren Zahnradsätzen 18 verwendete Hydraulikfluid läuft von den mehreren Zahnradsätzen 18 ab und wird in dem zweiten Behälter 34 gesammelt. Analog läuft in der dualen Kupplungsanordnung 16 verwendetes Hydraulikfluid von der dualen Kupplungsanordnung 16 ab und wird in dem dritten Behälter 36 gesammelt.
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An diesem Punkt während des Betriebs des Hydrauliksystems 22 ist es möglich, dass das Hydraulikfluid in dem zweiten und dritten Behälter 34, 36 zumindest teilweise mit Luft in dem System 22 versetzt wurde. Das mit Luft versetzte Hydraulikfluid wird dann durch die zweite Pumpe 40 von dem zweiten und dritten Behälter 34, 36 gepumpt und dem Abscheider 42 zugeführt. Der Abscheider 42 scheidet wie vorstehend beschrieben die Luft von dem Hydraulikfluid ab. Das entlüftete Hydraulikfluid wird dann von dem Abscheider 42 zurück zu dem ersten Behälter 32 übermittelt und der Zyklus läuft weiter fort.
