DE102009045561A1

DE102009045561A1 - Steuersystem und Fahrzeuggetriebe mit Strahlpumpe

Info

Publication number: DE102009045561A1
Application number: DE102009045561A
Authority: DE
Inventors: Charles M. Farmington Hills Robeck; Robert J. Livonia Miller; Lee J. Canton Becker; Mark R. Howell Dobson
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2008-10-14
Filing date: 2009-10-12
Publication date: 2010-04-15
Anticipated expiration: 2029-10-13
Also published as: US20100092310A1; CN101725704A; DE102009045561B4; US8047807B2; CN101725704B

Abstract

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Fahrzeuggetriebe mit Strahlpumpe. Die Strahlpumpe enthält ein hydraulisches Steuersystem, das eine zwischen einem ersten und einem zweiten Gehäuse angeordnete Düse aufweist. Die Düse ist von dem ersten und dem zweiten Gehäuse trennbar. Das hydraulische Steuersystem ist dazu konfiguriert, einen Flüssigkeitsstrahlstrom durch einen mittleren Düsenabschnitt zu erzeugen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeuggetriebe mit Strahlpumpe, das Kavitation in der Getriebepumpe unterdrückt.
HINTERGRUND
Herkömmliche Automatikgetriebe enthalten ein hydraulisches Steuersystem, das Getriebebetriebsdruck, Flüssigkeitsstromverteilung zum Kühlen, Schmieren und für andere Zwecke sowie die Betätigung der verschiedenen Getriebekomponenten, zum Beispiel Kupplungsanordnungen, regelt. Flüssigkeit wird durch die Pumpe aus dem Flüssigkeitsbehälter gesaugt und den verschiedenen Getriebekomponenten über das Steuersystem zugeführt.
Eine Getriebepumpe ist vorgesehen, die ihre Energie von der Motorkurbelwelle bezieht. Bei Getrieben mit Verdrängerpumpen, ist der Getriebeflüssigkeitsdurchfluss am Pumpenauslass proportional zur Motordrehzahl. Mit zunehmender Motordrehzahl wird eine Drehzahl erreicht, bei der Atmosphärendruck die Betriebsflüssigkeit nicht ausreichend beschleunigt, um die Pumpendrehelemente vollständig zu füllen. Diese Drehzahl ist als die Füllgrenze bei hoher Drehzahl (HSFL – High Speed Fill Limit) bekannt, über der Kavitation in der Pumpe auftritt, was zu einer Verringerung des Durchflusses, unerwünschtem Verschleiß an Getriebekomponenten, Druckschwankungen im Hydrauliksystem und unerwünschter Lärmbelästigung führt.
Über einen bestimmten Teil ihres Betriebsdrehzahlbereichs stellen die meisten Verdrängerpumpen mehr Strömung bereit, als von dem Getriebe benötigt wird. Zur Steuerung des Getriebebetriebsdrucks wird dieser Strömungsüberschuss über ein Primärdruckregelventil umgelenkt. In der Vergangenheit wurde dieser Strömungsüberschuss zu dem Flüssigkeitsbehälter abgelassen. Eine Verbesserung gegenüber dieser Praxis besteht darin, die Flüssigkeit zum Pumpeneinlass zurückzuführen, wodurch ein Teil der Strömungsenergie von dem Hochdruckpumpenauslass zum Pumpeneinlass zurückgeführt wird. In jüngerer Zeit wiesen einige Getriebe eine Strahlpumpe im Rückführungsweg auf, die einen größeren Prozentanteil der Strömungsenergie bewahrt und dadurch den Einlassdruck der Pumpe erhöht. Ein erhöhter Einlassdruck ist wünschenswert, da er die Tendenz zu einer Kavitation innerhalb der Pumpe verringert. Dieses Verstärkungsmerkmal wird gemeinhin durch Bildung einer Düse in dem Rückführungsweg integral mit in den Strukturkomponenten ausgebildeten Durchgängen erreicht. Obgleich dies die gewünschte Verstärkung des Einlassdrucks der Pumpe gewährleistet, ist die Ausführung unflexibel und kann ohne Änderung der Strukturkomponenten nicht geändert werden. Bei einer Düsenausführung, die in einem gegossenen Gehäuse integriert ist, erfordert die Änderung der Strahlpumpengeometrie zum Beispiel teure Änderungen, wie zum Beispiel Gussformänderung oder -austausch. Darüber hinaus begrenzen die mit der Integration der Düse in einem Gussteil verbundenen Einschränkungen die Freiheit bei der Festlegung der Düsengeometrie.
Ein alternativer Lösungsansatz für den Einbau einer Strahlpumpe in den Rückführungsweg besteht darin, zwei Komponenten so zu positionieren, dass ein düsenförmiger Durchgang zwischen ihnen erzeugt wird. Bei solchen Konfigurationen ist die Geschwindigkeit des Strahlstroms jedoch davon abhängig, dass jene Komponenten genau gemäß ihrer Konstruktion zusammenpassen. Demgemäß muss die Toleranzensummierung benachbarter Komponenten bei der Konstruktion des Strahlmerkmals der Pumpe berücksichtigt werden. Aufgrund dieser Toleranzen kann der durch diese Komponenten definierte Strömungsquerschnitt größer oder kleiner als der beabsichtigte Wert sein, wodurch die Leistungsfähigkeit der Ausführung reduziert wird.
Es ist ein alternatives Mittel zum Erreichen einer Strahlpumpe wünschenswert. Es ist wünschenswert, ein Getriebe mit einer Strahlpumpe vorzusehen, die eine Düse aufweist, welche von den umgebenden Komponenten trennbar ist. Darüber hinaus ist es wünschenswert, eine Strahlpumpe zu erreichen, die den Strahlstrom durch einen mittleren Abschnitt der Düse lenkt, um die Angewiesenheit auf die Abmessungen anderer Komponenten zu reduzieren.
KURZDARSTELLUNG
Bei einer beispielhaften Ausführungsform enthält ein hydraulisches Steuersystem für ein Getriebe ein erstes Gehäuse; ein zweites Gehäuse, das mit dem ersten Gehäuse verbunden ist und dazu konfiguriert ist, Flüssigkeit von dem ersten Gehäuse aufzunehmen und einer Getriebepumpe Flüssigkeit zuzuführen; und eine Düse zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuse, die von dem ersten und dem zweiten Gehäuse trennbar ist. Das System ist dazu konfiguriert, einen Flüssigkeitsstrahlstrom bereitzustellen, der durch einen mittleren Abschnitt der Düse strömt.
Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform enthält ein System zur Lieferung von Flüssigkeit zu einer Getriebepumpe einen Hydrauliksteuerungskörper, der ein oberes und ein unteres Gehäuse aufweist; und einen entfernbaren Kavitationsunterdrücker zwischen dem oberen und dem unteren Gehäuse. Der Hydrauliksteuerungskörper ist dazu konfiguriert, einen Flüssigkeitsstrahlstrom durch einen mittleren Abschnitt des Kavitationsunterdrückers bereitzustellen, wobei der Flüssigkeitsstrahlstrom eine größere Geschwindigkeit aufweist, wenn er den Kavitationsunterdrücker verlässt, als wenn er in den Kavitationsunterdrücker eintritt.
Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform enthält ein Automatikgetriebe, das Kavitation im Betrieb verringert, ein hydraulisches Steuersystem mit einem ersten Gehäuse und einem zweiten Gehäuse, wobei das zweite Gehäuse dazu konfiguriert ist, Flüssigkeit von dem ersten Gehäuse aufzunehmen und einer Getriebepumpeneinlassöffnung Flüssigkeit zuzuführen; und eine Düse, die zwischen dem zweiten und dem ersten Gehäuse platziert und von dem ersten und dem zweiten Gehäuse trennbar ist. Das hydraulische Steuersystem ist dazu konfiguriert, einen Flüssigkeitsstrahlstrom durch einen mittleren Abschnitt der Düse für die Getriebepumpeneinlassöffnung bereitzustellen, wobei der Flüssigkeitsstrahlstrom eine größere Geschwindigkeit aufweist, wenn er die Düse verlässt, als wenn er in die Düse eintritt.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass sie Kavitation in der Getriebepumpe verringert und die mit der Strahlpumpe vorgesehene Düse von dem hydraulischen Steuersystem trennbar ist. Auf diese Weise können Düsen mit verschiedenen Formen und Größen mit verschiedenen Variationen von gleicher Grundarchitektur verwendet werden. Darüber hinaus kann die Leistung der Strahlpumpe mit einer relativ einfachen Modifikation der Düsenausführung auf eine neue Spezifikation eingestellt werden.
Ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass sie es dem Flüssigkeitsstrahlstrom gestattet, durch einen mittleren Abschnitt der Düse zu strömen. Demgemäß ist die Toleranzensummierung der Düse bezüglich der benachbarten Komponenten unerheblich für die Geschwindigkeit des Strahlstroms. Der die Strahlgeschwindigkeit steuernde Strömungsquerschnitt ist in der Düse selbst enthalten. Diese Ausführung ist gegenüber Teilevariabilität viel robuster.
Ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Düse bezüglich einer Pumpeneinlassöffnung mittig positioniert ist. Auf diese Weise ist die Düse dazu konfiguriert, einen konvergierten Strom, der den Flüssigkeitsstrahlstrom und -primärstrom enthält, zu einer Mitte einer Pumpeneinlassöffnung zu lenken.
Die Erfindung wird unten beispielhaft unter Bezugnahme auf die Figuren detailliert erläutert, in denen die gleichen Bezugszahlen für identische oder im Wesentlichen identische Elemente verwendet werden. Die obigen Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Durchführungsweisen der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen leicht hervor.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Hydraulikschemadiagramm eines hydraulischen Steuersystems zur Lieferung von Flüssigkeit zu einer Getriebepumpe gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Teilquerschnittsansicht eines Automatikgetriebes gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine Querschnittsansicht des Getriebes von 2, die Abschnitt 3 zeigt.
4 ist eine perspektivische Ansicht einer Getriebepumpe und eines hydraulischen Steuersystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine auseinandergezogene Ansicht des hydraulischen Steuersystems von 4.
6 ist eine perspektivische Ansicht der Oberseite des oberen Gehäuses des hydraulischen Steuersystems von 5.
7 ist eine perspektivische Ansicht der Unterseite des oberen Gehäuses des hydraulischen Steuersystems von 6.
8 ist eine perspektivische Ansicht der Unterseite des oberen Gehäuses des hydraulischen Steuersystems in Abschnitt 8 von 7.
9 ist eine perspektivische Ansicht der Unterseite des oberen Gehäuses des hydraulischen Steuersystems von 8 mit Düse.
10 ist eine perspektivische Ansicht der Düse von 9.
11 ist eine perspektivische Ansicht der Trennplatte von 5 mit dem unteren Gehäuse des hydraulischen Steuersystems.
12 ist eine perspektivische Ansicht der Oberseite des unteren Gehäuses des hydraulischen Steuersystems von 5.
13 ist eine perspektivische Ansicht der Unterseite des unteren Gehäuses des hydraulischen Steuersystems von 5.
14 ist eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts eines hydraulischen Steuersystems mit darin gezeigten Flüssigkeitsströmen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
15 ist eine Querschnittsansicht des in 14 gezeigten hydraulischen Steuersystems.
16 ist eine Querschnittsansicht eines hydraulischen Steuersystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Auf die Zeichnungen, 1 bis 16, Bezug nehmend, in denen gleiche Zeichen in allen der mehreren Ansichten die gleichen oder einander entsprechende Teile darstellen, wird ein Automatikgetriebe 10 mit einer Strahlpumpe zur Verringerung von Pumpenkavitation gezeigt. Gemäß der Bernoullischen Gleichung kann ein hoher statischer Druck an einer Stelle in der Strömung in einen hohen dynamischen Druck (und deshalb in eine hohe Geschwindigkeit) an einer anderen Stelle in der Strömung umgewandelt werden, und umgekehrt. Durch Verwendung einer Düse kann Strömung mit geringer Geschwindigkeit und hohem statischen Druck von einem Hauptreglerventil in eine Strömung geringen statischen Drucks und hoher Geschwindigkeit stromabwärts der Düse umgewandelt werden. Diese wird mit der Strömung mit geringer Geschwindigkeit und geringem Druck vermischt, um eine Strömung mit niedrigem Druck und einer Zwischengeschwindigkeit zu erzeugen. Wenn sich diese Strömung in den Pumpeneinlass verlangsamt, wird ihr dynamischer Druck zu einem statischen Druck zurückverwandelt, wodurch der Druck im Pumpeneinlass erhöht wird.
1 ist ein Hydraulikschemadiagramm eines hydraulischen Steuersystems 20 zur Lieferung von Flüssigkeit an eine Getriebepumpe 30 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Pumpe 30 führt Flüssigkeit einem Volumen mit einem vorbestimmten Druck P_out zu. Die Pumpe 30 liefert dem Getriebe 10 Flüssigkeit; dann kehrt diese Flüssigkeit zu einem Behälter 40 zurück. Um ein vorbestimmtes Volumen mit einer gewünschten Druckhöhe P_out aufrechtzuerhalten, lenkt ein Regelventil 50 durch die Pumpe bereitgestellten Strömungsüberschuss über einen Flüssigkeitsstrom 60 zu einer Düse 70. Der Regelventilstrom 60 ist volumetrisch geringer als der die Pumpe 80 verlassende Strom, wodurch von dem Behälter 40 über einen Flüssigkeitsstrom 90 zusätzliche Flüssigkeit für die Pumpe 30 bereitgestellt wird. Die Flüssigkeitsströme 60 und 90 konvergieren unter Bildung des Stroms 100. Die von dem Flüssigkeitsstrom 60 getragene Energie erhöht den Druck am Pumpeneinlass P_in, so dass der Druck größer ist als er ohne diese Strömung durch das hydraulische Steuersystem 20 wäre.
Das in 2 dargestellte Getriebe 10 ist ein Automatikgetriebe. Das Getriebe enthält ein Getriebegehäuse 110, das teilweise weggeschnitten ist. Durch das Wegschneiden wird eine Eingangswelle 120 freigelegt, die durch einen Drehmomentwandlerdeckel 130 indirekt mit einer (nicht gezeigten) Motorkurbelwelle verbunden ist. Ein Drehmomentwandler 140 verbindet den Wandlerdeckel 130 mit der Eingangswelle 120, indem er als eine Strömungskupplung wirkt. Der Drehmomentwandler 140 enthält Primärradschaufeln 150, die von der Motorkurbelwelle angetrieben werden. Eine Schaufelturbine 160 steht mit einem Stator 170 und den Primärradschaufeln 150 in Strömungsverbindung. Das Getriebe 10 enthält mehrere Kupplungs- und Zahnradanordnungen in Abschnitt 180, die zur Änderung des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes verwendet werden. Bei dem gezeigten Getriebe 10 werden verschiedene Komponenten durch Verwendung einer Getriebeflüssigkeit (wie zum Beispiel Öl), das durch das ganze Getriebe zirkuliert wird, hydraulisch gesteuert; diese Flüssigkeit gewährleistet auch eine Kühlung und Schmierung des Getriebes. Eine Ausgangswelle 190 ist am gegenüberliegenden Ende des Getriebes 10 enthalten. Des Weiteren enthält das Getriebe einen Flüssigkeitsbehälter 200 (oder eine Ölwanne) am Boden des Getriebegehäuses 110. Überschüssige Flüssigkeit wird im Flüssigkeitsbehälter 200 gesammelt.
Obgleich die vorliegenden Lehren ein Automatikgetriebe betreffen, könnten die vorliegenden Lehren auch in einem Handschaltgetriebe oder in einem halbautomatisierten Getriebe verwendet werden, wenn eine Verdrängerpumpe in diesen Ausführungen enthalten wäre. Die Lehren können unabhängig davon, ob das Getriebe ein Vorderradantriebs-, Hinterradantriebs- oder Allradantriebs-Getriebe ist, angewandt werden.
Auf 3 Bezug nehmend, wird eine Querschnittsansicht des Getriebes 10 von 2 entlang Abschnitt 3 gezeigt. 3 zeigt einen oberen Quadranten des Getriebes 10 in 2. Der Drehmomentwandlerdeckel 130 ist dazu vorgesehen, ein Drehmomentwandlerprimärrad 210 über eine Mitnehmerscheibe (oder Schwungscheibe, nicht gezeigt) mit der Motorkurbelwelle zu verbinden. Der Drehmomentwandlerdeckel 130, das Drehmomentwandlerprimärrad 210 und eine Drehmomentwandlernabe 220 bilden ein äußeres Gehäuse für den Drehmomentwandler, das die Drehmomentwandlerturbine 160 und den Stator 170 (der auch als Leitrad bezeichnet werden kann) aufnimmt. Die Primärradschaufeln 150 sind mit dem Drehmomentwandlerprimärrad 210 verbunden. Bei dieser Ausführungsform wird eine Verdrängerpumpe 230 durch die Wandlernabe 220 angetrieben. Die vorliegende Erfindung ist mit alternativen Ausführungsformen kompatibel. Es sind bei dieser Ausführungsform auch andere Antriebskonfigurationen möglich, jedoch wird die Pumpe 230 mit einem gewissen konstanten Motordrehzahlverhältnis angetrieben. Die Pumpe 230 kann eine Rotorpumpe mit innenverzahntem Rotor, eine Sichelzahnradpumpe oder eine andere Art von Verdrängerpumpe sein. Bei der in 3 gezeigten Ausführungsform enthält die Pumpe 230 ein Zahnrad mit Innenverzahnung (oder ein Antriebszahnrad) 240, das dazu konfiguriert ist, ein Zahnrad mit Außenverzahnung (oder ein angetriebenes Zahnrad) 250 in Eingriff zu nehmen. Ein Pumpengehäuse 260 wird in das Getriebegehäuse 110 (wie in 2 gezeigt) geführt und nimmt die Pumpenzahnräder 240, 250 auf. Neben der Pumpe 230 befindet sich ein hydraulisches Steuersystem 270 (oder ein Steuerkörper), das die Verteilung von Flüssigkeit in dem ganzen Getriebe 10 hydraulisch steuert. Zwischen der Pumpe 230 und dem Steuersystem 270 befindet sich eine Trennplatte 280.
4 zeigt eine andere beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 4 ist eine perspektivische Ansicht einer Getriebepumpe 300 und eines hydraulischen Steuersystems 310. Die Pumpe 300 ist dazu konfiguriert, von dem Getriebegehäuse (zum Beispiel 110, wie in 2 gezeigt) positioniert und gestützt zu werden. Die Pumpe 300 enthält einen Satz von Zahnrädern (nicht gezeigt), ein Antriebszahnrad und ein angetriebenes Zahnrad mit einer Innenverzahnung, wie bei 320 gezeigt. Flüssigkeit wird von dem Steuersystem 310 in eine Pumpeneinlassöffnung (zum Beispiel 770, wie später mit Bezug auf 14 besprochen) und in einen Hohlraum 330, der die Zahnräder aufnimmt, gesaugt. Die Pumpe 300 enthält ein Pumpengehäuse 340, das eine Auslassöffnung 350 definiert, die anderen Bereichen des Getriebes Flüssigkeit zur Verfügung stellt. Das Pumpengehäuse 340 kann durch Verwendung von Schrauben oder anderen Befestigungsmitteln durch Durchbrüche 360 an einem Getriebegehäuse (zum Beispiel 110, wie in 2 gezeigt) befestigt werden. An dem Pumpengehäuse 340 liegt ein Drucklager 370 an, das neben dem Hohlraum 330 platziert ist. Des Weiteren wird eine Trennplatte 380 gezeigt, die an dem Pumpengehäuse 340 anliegt. Die Trennplatte 380 kann durch Verwendung von Schrauben oder anderen Befestigungsmittel durch Durchbrüche 390 an dem Pumpengehäuse 340 befestigt werden.
Das hydraulische Steuersystem 310, wie in 4 gezeigt, ist senkrecht bezüglich des Hohlraums 330 der Pumpe 300 ausgerichtet. Das Steuersystem 310 enthält einen Auslass 760 (wie unten mit Bezug auf 14 besprochen), der Flüssigkeit in die Pumpeneinlassöffnung 770 führt. Das Steuersystem 310 enthält ein oberes Gehäuse 400 und ein unteres Gehäuse 410. Das obere und das untere Gehäuse 400, 410 enthalten mehrere Bohrungen 420, die verschiedene Ventile (zum Beispiel Schieberventile) aufnehmen. Zwischen den Gehäusen 400, 410 befindet sich eine Trennplatte 430.
5 ist eine umgedrehte, auseinandergezogene Ansicht des hydraulischen Steuersystems 310 von 4. Das obere Gehäuse 400 enthält eine Reihe von Bohrungen 420, durch die mehrere Ventile angeordnet werden können. Bei der dargestellten Ausführungsform sind Elektromagnete 435 dazu konfiguriert, in den Bohrungen 420 angeordnet zu werden. Die Elektromagnete können durch Verwendung von Schrauben 440, wie gezeigt, befestigt werden.
Weiterhin wird in 5 eine Trennplatte 430 gezeigt, die zwischen das obere und das untere Gehäuse 400, 410 passt. Die Trennplatte enthält mehrere Durchlässe 440, die einen Flüssigkeitsstrom von zwischen den Gehäusen ermöglichen. Bei der dargestellten Ausführungsform unterstützen Zapfen, wie zum Beispiel 450, eine Verbindung zwischen dem oberen und dem unteren Gehäuse 400, 410.
Das untere Gehäuse 410 des Steuersystems 310 wird in 5 dargestellt. Das untere Gehäuse 410 enthält auch mehrere Zapfen 450. Kugelventile 460 sind in dem in 5 gezeigten System enthalten. Das Steuersystem stellt einen Flüssigkeitsstrahlstrom für eine Getriebepumpe durch Verwendung einer entfernbaren Düse 470 bereit, die von dem oberen und dem unteren Gehäuse 410, 400 abtrennbar ist. Die Düse 470 wird durch die Anlagekräfte der Gehäuse 400, 410 und der Trennplatte 430 in Position gehalten. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Düse 470 nicht an dem oberen oder unteren Gehäuse 400, 410 angebracht oder befestigt und kann entfernt werden, wenn die Gehäuse voneinander getrennt werden.
6–14 zeigen weiterhin ausführlich die Komponenten des in 5 gezeigten Steuersystems 310. 6 ist eine perspektivische Ansicht der Oberseite des oberen Gehäuses 400 des Steuersystems. In der Praxis kann das Gehäuse 400 verschiedene Formen und Größen aufweisen. Zum Beispiel weist das Steuerventil 270 bei der in 3 gezeigten Ausführungsform eine Kreisform auf. Bei der dargestellten Ausführungsform von 6 weist das Gehäuse 400 eine Rechteckform auf.
Das Gehäuse 400 enthält einen Auslass 480. Der Auslass 480 ist dazu konfiguriert, die Pumpe 300 an einer Einlassöffnung 770 zu speisen, wie unter Bezugnahme auf 14 besprochen. Neben dem Auslass 480 befindet sich ein Einlass 490 zum Gehäuse 400. Des Weiteren enthält das Gehäuse 400 mehrere Bohrungen 420, die dazu konfiguriert sind, mehrere Ventile (wie zum Beispiel Schieberventile und/oder Kolben) aufzunehmen. Diese Ventile steuern die Flüssigkeitsverteilung zu verschiedenen Getriebekomponenten. Das Gehäuse 400 ist dazu konfiguriert, an einem anderen Gehäuse (zum Beispiel 410, wie unter Bezugnahme auf 5 gezeigt und besprochen) befestigt zu werden. Durch mehrere Schraublöcher 500 wird eine mechanische Verbindung zwischen den Gehäusen 400, 410 gewährleistet. Weiterhin stehen die Gehäuse über mehrere Durchgänge, zum Beispiel 440, wie in 5 gezeigt, in Strömungsverbindung.
Weiterhin auf 7 Bezug nehmend, die eine perspektivische Ansicht der Unterseite des oberen Gehäuses 400 zeigt, befinden sich mehrere Kanäle 510 in dem Gehäuse 400. Diese Kanäle 510 leiten Flüssigkeit zu den verschiedenen Komponenten des Steuersystems 310, um erwünschte Funktionen zu erreichen. Wie in 7 gezeigt und in 8 hervorgehoben, enthält das Gehäuse 400 eine Flüssigkeitskammer 520. Die Kammer 520 ist zum Halten einer Düse (zum Beispiel 470, wie in 5 gezeigt) konfiguriert. Eine Nut 530 ist in dem Gehäuse 400 ausgebildet, um die Düse aufzunehmen. Bei dieser Ausführungsform ist ein Strukturelement 540 in dem Gehäuse 400 ausgebildet. Bei einer anderen Ausführungsform ist das Strukturelement 540 von dem Gehäuse 400 trennbar. Das Strukturelement 540 sorgt für eine axiale Abstützung der Düse, wenn diese in der Kammer 520 eingesetzt ist. Andere Ausführungsformen enthalten verschiedene Strukturen, um die Funktionalität des Strukturelements 540 (zum Beispiel axiale Abstützung einer Düse) über alternative Mittel zu erhalten. Für Durchschnittsfachleute ist offensichtlich, dass das Vorliegen des Strukturelements 540 keine Voraussetzung für die vorliegende Erfindung ist. Die Kammer 520 erstreckt sich durch das Gehäuse 400 und endet am Auslass 480 des Gehäuses 400, wie in 6 gezeigt. Bei einer Ausführungsform besteht das Gehäuse 400 aus einer Aluminiumlegierung und ist spezifikationsgemäß druckgegossen. Das Gehäuse 400 kann durch Verwendung mehrerer Methoden, die in der Technik bekannt sind, zum Beispiel Stanzen, Fräsen usw. hergestellt werden.
8 zeigt eine perspektivische Ansicht der Unterseite des oberen Gehäuses 400 des hydraulischen Steuersystems in Abschnitt 8 von 7. Wie gezeigt, enthält das Gehäuse 400 nicht die Düse 470. Die Kammer 520 ist dazu konfiguriert, die Düse 470 (oder den Kavitationsunterdrücker) darin anzuordnen. Der Auslass 480 ist dazu konfiguriert, auf einen Auslass der Düse 470 ausgerichtet zu werden. Die Düse 470 enthält einen Randbereich oder vorstehenden Rand (560, wie mit Bezug auf 9 besprochen), der auf der Nut 530 oder auf dem im Strukturelement 540 ausgebildeten Absatz 550 platziert werden kann. 9 zeigt das obere Gehäuse 400 mit der darin platzierten Düse 470. Wie in 9 gezeigt, wird der Rand 560 der Düse 470 strukturell von der Nut 530 und dem Absatz 550, die bzw. der in 8 gezeigt werden, gestützt.
Die Düse 470 oder der Kavitationsunterdrücker wird in 10 gezeigt. Die Düse 470 kann in der Kammer 530 des Gehäuses 400 angeordnet werden. Bei der dargestellten Ausführungsform weist die Düse 470 eine konische Form auf. Die Düse 470 weist einen Auslass 570 auf, der eine Öffnung enthält, die einen kleineren Durchmesser als der Düseneinlass 580 aufweist. Auf diese Weise weist Flüssigkeit, die durch die Düse 470 passiert, eine größere Geschwindigkeit auf, wenn sie die Düse verlässt, als wenn sie in die Düse oder in den Kavitationsunterdrücker eintritt. Des Weiteren enthält die Düse 470 einen Randbereich oder Flansch 560. Der Randbereich 560 ist dazu konfiguriert, an dem Außenumfang der Kammer 520 anzuliegen und auf der in 8 gezeigten Nut 530 in das Gehäuse 400 zu passen. Des Weiteren liegt der Randbereich 560 an dem Absatz 550 des Strukturelements 540 an. Bei dieser Ausführungsform wird das Festhalten der Düse über den Randbereich 560 erreicht; andere Haltemittel könnten eingesetzt werden, ohne die Erfindung grundlegend zu ändern. Wie in 10 gezeigt, ist die Düse 470 trennbar und kann von dem Gehäuse 400 entfernt werden. Die Düse 470 kann gezielt von den Gehäusen 400, 410 entfernt werden, ohne von irgendeinem anderen Teil gelöst zu werden. Die Düse 470 und die Gehäuse 400, 410 sind nicht angeformt oder befestigt.
Obgleich bei der dargestellten Ausführungsform von 10 die Düse 470 mit konischer Form gezeigt wird, kann die Düse verschiedene Konfigurationen aufweisen. Die Düse wirkt zur Reduzierung des Volumendurchflussquerschnitts der dort hindurchfließenden Flüssigkeit und zur Vergrößerung der Austrittsgeschwindigkeit der Flüssigkeit. Eine Düse innerhalb des Gedankens der vorliegenden Erfindung muss keine konische Form aufweisen, kann aber immer noch dazu konfiguriert sein, eine Vergrößerung der Geschwindigkeit der dort hindurchfließenden Flüssigkeit durch Verkleinern des Strömungsquerschnitts zu erreichen.
Die in 10 gezeigte Düse 470 besteht aus einer Aluminiumlegierung. Bei anderen beispielhaften Ausführungsformen kann die Düse aus Stahl, Nickel, Polymeren und anderen Materialien bestehen. Die Düse 470 kann durch Verwendung bekannter Herstellungsmethoden, wie zum Beispiel Stanzen und Extrudieren, hergestellt werden.
Bei dieser Ausführungsform wird die Düse 470 durch eine Trennplatte 430 in Position gehalten, wie in 11 oben auf dem Gehäuse 410 gezeigt. Die Trennplatte 430 passt zwischen das Gehäuse 400 (in den 6–8 gezeigt) und das Gehäuse 410 (in 13 gezeigt). Die Trennplatte 430 enthält mehrere Durchlässe 590, durch die Flüssigkeit passieren kann. Die in 11 gezeigte Trennplatte 430 enthält zwei Durchlässe 440. Der Durchlass 600 leitet eine Flüssigkeitsströmung aus einem Flüssigkeitsbehälter in die Strömungskammer 520 in dem Gehäuse 400. Der Durchlass 610 leitet Rückführungsströmung von dem zweiten Gehäuse 410 in die Düse 470. Bei einer Ausführungsform besteht die Trennplatte 430 aus einer Aluminiumlegierung.
12 ist eine perspektivische Ansicht der Oberseite des unteren Gehäuses 410 des hydraulischen Steuersystems von 5. Das untere Gehäuse 410 enthält ein Labyrinth von Kanälen, wie zum Beispiel 620, die Flüssigkeit durch das ganze Steuersystem leiten. In 12 werden zwei Zapfen 450 gezeigt, die sich zwischen dem oberen und dem unteren Gehäuse 400, 410 erstrecken. Das untere Gehäuse enthält einen Durchlass 630, durch den Flüssigkeit aus einem Flüssigkeitsbehälter abgezogen wird. Ein Regelventil 640 wird in 12 teilweise gezeigt. Das Regelventil 640 leitet Flüssigkeit gezielt durch die Düse 470, wie in 10 gezeigt.
13 zeigt die Unterseite des Gehäuses 410. Das Gehäuse 410 enthält mehrere Merkmale 420 (oder Bohrungen), die Ventile (wie zum Beispiel Schieberventile und/oder Kolben) aufnehmen. Wie oben beschrieben, ist das Gehäuse 410 mechanisch und hydraulisch mit dem Gehäuse 400, der Düse 470 und der Trennplatte 430 verbunden. Des Weiteren enthält das Gehäuse 410 hydraulische Durchgänge (oder Kanäle 620, wie in 12 gezeigt) für die Rückführungsströmung, die die Düse 470 speist. Es können Schraubenlöcher 650 verwendet werden, um das Gehäuse 410 an dem oberen Gehäuse 400 und an der Trennplatte 430 zu befestigen.
14 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils einer hydraulischen Steueranordnung 700 mit hier gezeigten Flüssigkeitsströmen 710, 720, 730 und 740 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Diese hydraulische Steueranordnung 700 ist Teil eines Systems zur Zuführung von Flüssigkeit zu einem Getriebe. Der dargestellte Abschnitt der Steueranordnung 700 ist eine schematische Darstellung; in der Praxis kann das hydraulische Steuersystem in verschiedene Positionen gedreht werden. In 14 ist ein Gehäuse 750 gezeigt. Das Gehäuse 750 enthält einen Auslass 760, durch den Flüssigkeit in eine Getriebepumpeneinlassöffnung 770 strömt. Des Weiteren ist das Gehäuse 780 vorgesehen. Das Gehäuse 780 enthält einen Durchgang 790. Der Durchgang 790 ist mit einer Bohrung 800 verbunden, die dazu verwendet werden kann, ein Regel- oder Schieberventil darin zu halten. Eine Düse 810 ist zwischen den Gehäusen 750 bzw. 780 angeordnet.
Das Gehäuse 750 ist so konfiguriert, dass zwei Flüssigkeitsströme (720 und 730) darin konvergieren und ein einzelner konvergierter Flüssigkeitsstrom 740 durch den Auslass 760 strömt. Der Flüssigkeitsstrom 710 strömt durch den Durchgang 790 des Gehäuses 780. Der Flüssigkeitsstrom 710 ist der Rückführungsstrom, der durch das Primärdruckregelventil bereitgestellt wird; sein Druck ist größer als der in dem Flüssigkeitsstrom 730, der von einem Flüssigkeitsbehälter (zum Beispiel 200, wie in 2 gezeigt) stammt. Der Primärflüssigkeitsstrom 730 wird aus dem Behälter abgezogen und fließt von dem Gehäuse 780 zu dem Gehäuse 750. Der Flüssigkeitsstrom 710 wird durch die Düse 810 beschleunigt, und erzeugt einen Hochgeschwindigkeitsflüssigkeitsstrahl 720. Der Strahlstrom 720 bewegt sich durch einen mittleren Abschnitt 820 der Düse 810, anstatt zu seinem Außenumfang. Die Geschwindigkeit der Flüssigkeit erhöht sich, während sie durch die Düse 810 passiert, aufgrund des konvergierenden Strömungsquerschnitts der Düse. Mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit erhöht sich auch ihr Druck. Der Flüssigkeitsstrom 730, der aus dem Flüssigkeitsbehälter gesaugt wird, passiert durch einen Arm 830 des Gehäuses 750. Die beiden Flüssigkeitsströme 720 und 730 konvergieren und werden zu einer konvergierten Strömung 740 vor dem Austritt aus dem Auslass 760. Die Düse 810 ist auf den Auslass 760 des Gehäuses 750 ausgerichtet, so dass der Strahlstrom 720 gut auf die Pumpeneinlassöffnung 770 ausgerichtet ist.
Die relativ hohe kinetische Energie des Strahlstroms 720 erhöht den Gesamtdurchschnittsdruck des konvergierenden Stroms 740, so dass er über dem des Stroms 730 liegt. Wenn der konvergierende Strom 740 in die Pumpeneinlassöffnung 770 eintritt, verringert sich seine Geschwindigkeit, was zu einer Zunahme des statischen Drucks an dem Pumpeneinlasshohlraum 330 (wie in 4 gezeigt) führt. Durch diesen erhöhten Pumpeneinlassdruck wird das Vorliegen von Kavitation in der Pumpe 300 (in 4 gezeigt) stark verringert und potentiell beseitigt.
Bei der dargestellten Ausführungsform von 14 ist die Düse 810 dazu konfiguriert, den konvergierten Strom 740 zu der axialen Mitte 850 der Pumpeneinlassöffnung 770 zu lenken. Die axiale Mitte 850 der Düse 810 verläuft im Wesentlichen in einer Linie oder kollinear mit der axialen Mitte 850 oder dem mittleren Abschnitt der Pumpeneinlassöffnung 770. Auf diese Weise ist die axiale Mitte der Düse 810 mittig bezüglich der Pumpeneinlassöffnung 770 positioniert.
15–16 zeigen Querschnittsansichten der hydraulischen Steuersysteme 700 und 940 gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. 15 zeigt einen Querschnitt der in 14 gezeigten Ausführungsform. Das Gehäuse 750 und das Gehäuse 780 sind in der Darstellung befestigt. Eine Düse 810 oder ein Kavitationsunterdrücker ist zwischen den Gehäusen 750 und 780 angeordnet. Die Düse 810 definiert einen mittleren Abschnitt 850, der axial auf den Auslass 760 des Gehäuses 750 ausgerichtet ist.
16 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines Kavitationsunterdrückers 900 zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung. Der in 16 gezeigte Kavitationsunterdrücker 900 ist eine ausgezackte Schale 910, die vom Einlass zum Auslass konvergiert. Der Kavitationsunterdrücker 900 ist zwischen dem Gehäuse 920 und dem Gehäuse 930 angeordnet. Der Kavitationsunterdrücker 900 ist dazu konfiguriert, die Austrittsgeschwindigkeit der das Steuersystem 940 verlassenden Flüssigkeit zu erhöhen, und erhöht den Druck im Pumpenhohlraum (zum Beispiel 330, wie in 4 gezeigt). Flüssigkeit strömt durch den Kavitationsunterdrücker 900 entlang der axialen Mitte 950 des Kavitationsunterdrückers. Der Kavitationsunterdrücker 900 enthält einen Rückführungskanal 960 darin, der durch das Getriebe zirkulierte Flüssigkeit zurück in eine Getriebepumpe weiterleitet. Der Kavitationsunterdrücker 900 weist bei der dargestellten Ausführungsform eine andere beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf. Kavitationsunterdrücker können verschiedene Ausführungen aufweisen und immer noch im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung liegen.
Obgleich die Kavitationsunterdrücker 470, 810 und 900 bei den dargestellten Ausführungsformen als düsenähnliche Merkmale gezeigt werden, können verschiedene Komponenten verwendet werden, um Kavitation in der Getriebepumpe zu verringern und dennoch im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zu liegen.
Die Erfindung ist unter Bezugnahme auf bestimmte Aspekte beschrieben worden. Diese in den Zeichnungen dargestellten Aspekte und Merkmale können alleine oder kombiniert verwendet werden. Modifikationen und Änderungen werden für andere bei Lektüre und Verständnis der vorliegenden Beschreibung ersichtlich. Obgleich die beschriebenen Aspekte Aluminium als ein Herstellungsmaterial besprechen, versteht sich, dass auch andere Materialien für ausgewählte Komponenten verwendet werden können, falls dies erwünscht ist. Es versteht sich, dass bloße Umkehr von Komponenten, die im Wesentlichen die gleiche Funktion und das gleiche Ergebnis erzielen können, in Betracht kommt, zum Beispiel kann Bereitstellung eines trennbaren Kavitationsunterdrückers, der einen Strahlstrom entlang seinem mittleren Abschnitt führt, über verschiedene Konfigurationen und ohne Abweichung von der vorliegenden Erfindung bewerkstelligt werden. Alle solchen Modifikationen und Änderungen sollen mit umfasst werden, insofern sie in den Schutzbereich der angehängten Ansprüche oder deren Äquivalente fallen. Obgleich mehrere Beispiele zur Durchführung der Erfindung beschrieben worden sind, sind für jene, die mit der Technik, auf die sich die Erfindung bezieht, vertraut sind, alternative Ausführungen und Ausführungsformen zur Ausübung der Erfindung ersichtlich. Somit sollen die oben beschriebenen Ausführungsformen die Erfindung, die innerhalb des Schutzumfangs der folgenden Ansprüche modifiziert werden kann, veranschaulichen.
Ein erfindungsgemäßes Hydraulisches Steuersystem für ein Getriebe umfasst Folgendes:
ein erstes Gehäuse;
ein zweites Gehäuse, das mit dem ersten Gehäuse verbunden ist und dazu konfiguriert ist, Flüssigkeit von dem ersten Gehäuse aufzunehmen und einer Getriebepumpe Flüssigkeit zuzuführen; und
eine Düse zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuse, die von dem ersten und dem zweiten Gehäuse trennbar ist;
wobei das System dazu konfiguriert ist, einen Flüssigkeitsstrahlstrom bereitzustellen, der durch einen mittleren Abschnitt der Düse strömt.
Dabei ist bevorzugt das hydraulische Steuersystem dazu konfiguriert, einen Primärflüssigkeitsstrom, der von dem ersten Gehäuse zu dein zweiten Gehäuse fließt, anzuziehen und einen konvergierten Flüssigkeitsstrom, der den Primärstrom und den Strahlstrom umfasst, bereitzustellen.
Insbesondere wird der Primärflüssigkeitsstrom von einem Flüssigkeitsbehälter abgezogen wird.
Weitre bevorzugt umfasst die Getriebepumpe eine Einlassöffnung wobei die Düse dazu konfiguriert ist, den konvergierten Strom zu einer Mitte der Einlassöffnung zu lenken. Dafür wird bevorzugt eine axiale Mitte der Düse mittig bezüglich der Pumpeneinlassöffnung positioniert, wobei die Düse insbesondere eine konische Form aufweist.
Weiter bevorzugt ist am Gehäuse des Steuersystems ein Strukturelement abgeordnet, um die Düse axial abzustützen.
Ein erfindungsgemäßes Automatikgetriebe, das Kavitation im Betrieb verringert umfasst Folgendes:
ein hydraulisches Steuersystem mit einem ersten Gehäuse und einem zweiten Gehäuse, wobei das zweite Gehäuse dazu konfiguriert ist, Flüssigkeit von dem ersten Gehäuse aufzunehmen und einer Getriebepumpeneinlassöffnung Flüssigkeit zuzuführen; und
eine Düse, die zwischen dem zweiten und dem ersten Gehäuse platziert und von dem ersten und dem zweiten Gehäuse trennbar ist;
wobei das hydraulische Steuersystem dazu konfiguriert ist, einen Flüssigkeitsstrahlstrom durch einen mittleren Abschnitt der Düse für die Getriebepumpeneinlassöffnung bereitzustellen, wobei der Flüssigkeitsstrahlstrom eine größere Geschwindigkeit aufweist, wenn er die Düse verlässt, als wenn er in die Düse eintritt.
Ein erfindungsgemäßes Automatikgetriebe umfasst weiterhin Folgendes:
einen Flüssigkeitsbehälter, von dem ein Primärflüssigkeitsstrom abgezogen wird;
wobei das hydraulische Steuersystem dazu konfiguriert ist, den Primärstrom der von dem unteren Gehäuse zu dem oberen Gehäuse strömenden Flüssigkeit anzuziehen und einen konvergierten Flüssigkeitsstrom bereitzustellen, der den Primärstrom und den Strahlstrom umfasst.
Bevorzugt ist dabei die Düse dazu konfiguriert, den konvergierten Strom zu einer Mitte der Pumpeneinlassöffnung zu lenken, wobei insbesondere eine axiale Mitte der Düse mittig bezüglich der Pumpeneinlassöffnung positioniert ist.

Claims

System zur Lieferung von Flüssigkeit zu einer Getriebepumpe, das Folgendes umfasst: einen Hydrauliksteuerungskörper, der ein oberes (400) und ein unteres (410) Gehäuse aufweist; und einen entfernbaren Kavitationsunterdrücker (470, 810, 900 zwischen dem oberen und dem unteren Gehäuse, wobei der Hydrauliksteuerungskörper dazu konfiguriert ist, einen Flüssigkeitsstrahlstrom durch einen mittleren Abschnitt (570) des Kavitationsunterdrückers bereitzustellen, wobei der Flüssigkeitsstrahlstrom eine größere Geschwindigkeit aufweist, wenn er den Kavitationsunterdrücker verlässt, als wenn er in den Kavitationsunterdrücker (580) eintritt.
System nach Anspruch 1, wobei der Hydrauliksteuerungskörper ein Regelventil (50, 640) umfasst, das zur Steuerung des Flusses des Strahlstroms konfiguriert ist.
System nach Anspruch 1, wobei der Kavitationsunterdrücker eine Düse (470, 810, 900) umfasst.
System nach Anspruch 4, wobei der Kavitationsunterdrücker einen Rückführungskanal (960) umfasst.
System nach Anspruch 4, wobei der Hydrauliksteuerungskörper dazu konfiguriert ist, einen Primärflüssigkeitsstrom (730) von dem unteren Gehäuse zu dem oberen Gehäuse anzusaugen und einen konvergierten Flüssigkeitsstrom (740) bereitzustellen, der den Primärstrom (730) und den Strahlstrom (720) umfasst.
System nach Anspruch 5, wobei der Primärflüssigkeitsstrom aus einem Flüssigkeitsbehälter (40, 200) abgezogen wird.
System nach Anspruch 5, wobei die Getriebepumpe (30, 300) eine Einlassöffnung (770) umfasst und wobei der Kavitationsunterdrücker (470, 810, 900) dazu konfiguriert ist, den konvergierten Strom (740) zu einer Mitte der Einlassöffnung (770) zu lenken.
System nach Anspruch 7, wobei eine axiale Mitte des Kavitationsunterdrückers (470, 810, 900) mittig bezüglich der Pumpeneinlassöffnung (770) positioniert ist.
System nach Anspruch 5, wobei der Kavitationsunterdrücker (470, 810, 900) dazu konfiguriert ist, Druck an der Pumpeneinlassöffnung (770) zu erhöhen.