DE102010048786A1

DE102010048786A1 - Steuerventilkörper mit integrierter Pumpe für Automatikgetriebe

Info

Publication number: DE102010048786A1
Application number: DE102010048786A
Authority: DE
Inventors: Michael P. Mich. Fannin; John A. Mich. Diemer; Douglas John Mich. Dwenger; Brian W. Mich. Whitmarsh
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-10-21
Filing date: 2010-10-18
Publication date: 2011-07-14
Also published as: US9033681B2; US20110088796A1

Abstract

Ein Steuerventilkörper mit integrierter Hydraulikpumpe für ein Automatikgetriebe schafft einen verbesserten Wirkungsgrad und eine verbesserte Raumnutzung. Die Erfindung umfasst einen Steuerventilkörper mit mehreren Steuerventilen und Durchgängen und einem inneren Hohlraum mit einem Einlass und einem Auslass, einen Pumpenrotor, der innerhalb des inneren Hohlraums aufgenommen ist und mehrere sich radial und axial erstreckende Schlitze, radial bewegliche Flügel und eine Welle aufweist, und Mittel zum Übertragen von Antriebsenergie von einer Antriebswelle, die sich zwischen einem Ausgang eines Drehmomentwandlers und einem Eingang des Getriebes erstreckt, auf die Welle der Hydraulikpumpe. Die Mittel zum Übertragen von Antriebsenergie können ein Paar von Kettenrädern und eine Kette, ein Paar von Stirn- oder Schraubenrädern oder andere Komponenten zur Kraftübertragung zwischen Achsen sein und können eine Drehzahlerhöhung oder -verringerung bewirken.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Hydraulikpumpenanordnungen für Automatikgetriebe und insbesondere auf einen Steuerventilkörper mit integrierter Hydraulikpumpe für Automatikgetriebe.
HINTERGRUND
Die Aussagen in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen in Bezug auf die vorliegende Offenbarung bereit und können, müssen jedoch nicht Stand der Technik bilden.
Derzeit verwendet die große Mehrheit von Personenkraftwagen- und Leichtlastwagen-Automatikgetrieben mehrere Planetenradanordnungen und aufeinander folgende, hydraulisch betätigte Kupplungen und Bremsen, um vier, fünf, sechs oder mehr Vorwärtsdrehzahlen oder -gänge und einen Rückwärtsgang bereitzustellen. Das Hydraulikfluid, das im Getriebe zirkuliert, wird aus einem Sumpf entnommen, durch eine Zahnrad-, Flügel- oder Gerotorpumpe mit Druck beaufschlagt und zu einem Steuerventilkörper mit mehreren Steuerventilen geliefert, die das mit Druck beaufschlagte Hydraulikfluid zum entsprechenden Kupplungs- und Bremsenaktuator zum geeigneten Zeitpunkt lenken, um einen gewünschten Gang zu erreichen.
Die Hydraulikpumpe ist typischerweise um die Welle, die den Ausgang des Drehmomentwandlers mit dem Eingang des Getriebes koppelt, montiert und wird durch diese angetrieben. An sich erfordert die Pumpe ein separates, zweckgebundenes Gehäuse, das um die Getriebeeingangswellenachse angeordnet ist. Überdies belegt dieses Gehäuse die axiale Länge des Getriebes und kann diese vergrößern, was niemals ein erwünschtes Ergebnis ist. Da es deutlich über dem Sumpf liegt, ist es außerdem erforderlich, eine Saugleitung, die mit dem Sumpf in Verbindung steht, sowie eine Rückführungs- oder Zuführungsleitung, die mit dem Ventilkörper in Verbindung steht, aufzunehmen. Die Höhendifferenz, die gelegentlich vorhanden ist, schafft nicht nur Probleme, sondern die Fluidleitungen führen auch zu Druck- und Energieverlusten. Schließlich sind das Gewicht und die Kosten einer solchen eigenständigen Komponente unerwünscht.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung schafft einen Steuerventilkörper mit integrierter Hydraulikpumpe für ein Automatikgetriebe mit einer Antriebswelle, die sich zwischen einem Ausgang eines Drehmomentwandlers und einem Eingang des Getriebes erstreckt und die eine erste Achse definiert, einem Steuerventilkörper mit mehreren Steuerventilen und Durchgängen und einem inneren Hohlraum mit einem Einlass und einem Auslass, einem Pumpenrotor, der innerhalb des inneren Hohlraums aufgenommen ist und mehrere sich radial und axial erstreckende Schlitze, mehrere radial bewegliche Flügel und eine Welle, die eine zweite Achse definiert, die zur ersten Achse parallel und von dieser beabstandet ist, aufweist, und Mitteln zum Übertragen von Antriebsenergie von der Antriebswelle auf die Welle der Hydraulikpumpe. Die Mittel zum Übertragen von Antriebsenergie können ein Paar von Kettenrädern und eine Kette, ein Paar von Stirn- oder Schraubenrädern oder andere Komponenten zur Kraftübertragung zwischen Achsen sein. Die Anordnung der Pumpe im Steuerkörper nahe der Unterseite des Getriebes verringert die Saug- und Zuführungsleitungsverluste, verbessert den Pumpenwirkungsgrad und verringert das Gewicht durch Beseitigen des herkömmlichen, eigenständigen Pumpengehäuses.
Folglich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hydraulikpumpe für ein Automatikgetriebe zu schaffen, die im Steuerventilkörper angeordnet ist.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hydraulikpumpe für ein Automatikgetriebe zu schaffen, die die Leitungsverluste verringert und einen verbesserten Wirkungsgrad aufweist.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hydraulikpumpe für ein Automatikgetriebe zu schaffen, die von der Achse der Eingangsantriebswelle des Getriebes versetzt ist.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hydraulikpumpe für ein Automatikgetriebe zu schaffen, die ein Kettenrad an der Getriebeeingangswelle, eine Kette und ein Kettenrad an einer Welle der Hydraulikpumpe umfasst.
Weitere Aufgaben, Vorteile und Anwendungsgebiete werden aus der hier gegebenen Beschreibung ersichtlich. Selbstverständlich sind die Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur für Erläuterungszwecke bestimmt und sollen den Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung nicht begrenzen.
ZEICHNUNGEN
Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen nur Erläuterungszwecken und sollen den Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung keineswegs begrenzen.
1 ist eine perspektivische Vorderansicht eines Gehäuses eines Automatikgetriebes mit der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Draufsicht eines Steuerventilkörpers des Automatikgetriebes von 1 mit der vorliegenden Erfindung von unten;
3 ist eine perspektivische Ansicht eines Ventilkörpers des Automatikgetriebes von 1 und 2 mit der vorliegenden Erfindung; und
4 ist eine schematische Ansicht einer Flügelpumpe gemäß der vorliegenden Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist dem Wesen nach lediglich beispielhaft und soll die vorliegende Offenbarung, die Anwendung oder die Verwendungen nicht begrenzen.
In den 1 und 2 ist ein Gehäuse eines typischen Automatikgetriebes dargestellt und im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Das Getriebegehäuse 10 ist im Allgemeinen gegossenes Aluminium und umfasst Öffnungen, Senkbohrungen, Flansche, Absätze und andere Merkmale, die die verschiedenen Komponenten des Automatikgetriebes aufnehmen, anordnen und abstützen. Eine Antriebswelle 16 ist mit dem Ausgang eines Drehmomentwandlers (nicht dargestellt) gekoppelt und wird von diesem angetrieben und ist beispielsweise mit dem Eingang eines ersten Zahnradsatzes wie z. B. einer Planetenradanordnung (nicht dargestellt) gekoppelt und treibt diesen an. An der Antriebswelle 16 ist durch beliebige geeignete Mittel, wie beispielsweise komplementäre Flächen 18, miteinander in Eingriff stehende Keile, ein oder mehrere Antriebsbolzen oder Stellschrauben, einen Reibungssitz oder eine Kombination von beliebigen dieser Elemente, ein erstes Kettenantriebsrad 20 befestigt. Eine Antriebskette 22 mit mehreren Gliedern umgibt teilweise das Kettenantriebsrad 20 und wird von diesem angetrieben und umgibt teilweise ein zweites Abtriebskettenrad 24 und treibt dieses an. Das Abtriebskettenrad 24 ist an einer Eingangswelle 28 einer Hydraulikpumpe 30 befestigt und treibt diese an.
Es sollte erkannt werden, dass andere Kraftübertragungskomponenten mit paralleler Achse wie z. B. ein Paar von Stirn- oder Schraubenrädern auch verwendet werden können, um die Energieübertragung von der Achse der Antriebswelle 16 auf die Achse der Eingangswelle 28 zu bewirken. Überdies sollte auch beachtet werden, dass, während in der herkömmlichen Direktantriebsanordnung die Drehzahl der Pumpe immer dieselbe ist und sein muss wie die Drehzahl der Eingangs- oder Antriebswelle, diese Antriebsanordnung eine Drehzahldifferenz zwischen der Drehzahl der Antriebswelle 16 und der Drehzahl der Eingangswelle 28 ohne Weiteres erleichtert. Um beispielsweise einen Betrieb und ein Anlaufen mit langsamer Drehzahl zu verbessern, kann das erste Kettenrad 20 einen Durchmesser aufweisen, der größer ist als der Durchmesser des zweiten Kettenrades 24, wodurch die relative Drehzahl der Hydraulikpumpe 30 erhöht wird. Wie diejenigen, die mit Ketten- und Zahnradantriebsanordnungen vertraut sind, leicht verstehen werden, müssen, wenn es erwünscht ist, dass sich die Hydraulikpumpe 30 langsamer dreht als die Antriebswelle 16, die Antriebselemente mit größerem und kleinerem Durchmesser nur vertauscht werden.
Die Hydraulikpumpe 30 kann eine von mehreren Konfigurationen sein: sie kann eine Flügelpumpe mit konstantem Volumen, wie in 4 dargestellt, oder eine Zahnrad- oder Gerotorpumpe mit konstantem Volumen oder eine Flügelpumpe mit variablem Volumen sein. Die Hydraulikpumpe 30 ist in einem Steuerventilkörper 34 untergebracht, der typischerweise nahe der Unterseite des Getriebegehäuses 10 angeordnet ist und durch eine relativ große rechteckige Öffnung 36 mit einem Umfangsflansch 38 zugänglich ist.
In den 2 und 3 ist die rechteckige Öffnung 36 durch eine Sumpfabdeckung oder eine Bodenwanne 40 mit einem Umfangsflansch 42, die am Getriebegehäuse 10 durch mehrere Gewindebefestigungsvorrichtungen 44 befestigt ist, abgeschlossen und abgedichtet. Der Steuerventilkörper 34 umfasst einen Saug- oder Einlasskanal 48, der mit einer Filteranordnung 50 in Fluidverbindung steht. Die Filteranordnung 50 umfasst vorzugsweise einen starren Rahmen 52, ein Auslassanschlussstück 54, das mit dem Saug- oder Einlasskanal 48 des Steuerventilkörpers 34 gekoppelt oder daran befestigt sein kann, und eine oder mehrere Schichten eines Filtermaterials aus Gewebe 56, das Fremdpartikelstoff, der im Hydraulikfluid suspendiert ist, ausfiltert. Vorzugsweise ist die Filteranordnung 50 ebenso an der Unterseite der Sumpfabdeckung oder der Bodenwanne 40 angeordnet, so dass sie immer in das Hydraulikfluid eingetaucht und mit diesem von der Wanne 40 versorgt wird.
Der Steuerventilkörper 34 umfasst mehrere Kanäle 62 und Durchgänge 64, die verschiedene hydraulische Steuerkomponenten wie z. B. Schieber- und Logikventile, Solenoid-Steuerventile, Druckregler und Filter aufnehmen und eine Fluidverbindung zwischen diesen schaffen. Ein erster Kanal 62A und ein erster Durchgang 64A nehmen beispielsweise einen ersten durch ein Solenoid betätigten Logikventilschieber 66A auf, der eine Verschiebung wie z. B. die Verschiebung beispielsweise zwischen einem ersten und einem zweiten Zahnrad steuern und erreichen kann. Ein zweiter Kanal 62B und ein zweiter Durchgang 64B nehmen einen zweiten durch ein Solenoid gesteuerten Ventilschieber 66B auf, der einen Hydraulikdruck in Ansprechen auf ein Drehmomentsignal regeln kann. Ein dritter Kanal 62C und ein dritter Durchgang 64C nehmen einen dritten Ventilschieber 66C auf, der dem Aktuator-Zuführungsgrenzdruck zugeordnet sein kann und diesen steuern kann. Zahlreiche andere Ventile, Schieber, Solenoidbetätigungselemente und Durchgänge sind typischerweise auch in den Steuerventilkörper 34 integriert.
Mit Bezug auf 3 und 4 definiert der Steuerventilkörper 34 ein inneres zylindrisches Volumen oder einen inneren zylindrischen Hohlraum 70, der die Hydraulikpumpe 30 aufnimmt. Die Eingangswelle 28 der Hydraulikflügelpumpe 30 ist mit einem Rotor 72 innerhalb des Hohlraums 70 gekoppelt und treibt diesen an, der mehrere sich radial und axial erstreckende Schlitze 74 definiert, die vorzugsweise jeweils einen Flügel 76 verschiebbar aufnehmen. Typischerweise sind zwischen vier und zehn Schlitze 74 und Flügel 76 vorhanden. Der Steuerventilkörper 34 definiert einen Einlassdurchgang 82, der mit zwei Einlasskanälen 84 in Verbindung steht, und ein Paar von Auslasskanälen 86, die mit einem Auslassdurchgang 88 in Verbindung stehen. Ein Druckregler 90 befindet sich vorzugsweise im Auslassdurchgang 88. Die Hydraulikflügelpumpe 30 kann entweder ein ausgeglichener Typ mit konstantem Volumen (konstanter Verdrängung) wie z. B. in 4 dargestellt, ein Zahnrad- oder Gerotortyp, ein unausgeglichener Flügeltyp mit konstanter Verdrängung oder ein Flügeltyp mit variablem Volumen (variabler Verdrängung) sein.
Zusätzlich zu verringerten Fluidverlusten aufgrund der Nähe der Hydraulikflügelpumpe 30 zum Sumpf verbessert die vorliegende Erfindung die Raumnutzung durch Ermöglichen einer axialen Verringerung der Gesamtlänge des Getriebes. Da die Hydraulikflügelpumpe 30 nun im Steuerventilkörper 34 enthalten ist, besteht ferner verringertes Geräusch und verringerte Vibration, die vom Getriebegehäuse 10 ausgehen.
Die Beschreibung der Erfindung ist dem Wesen nach lediglich beispielhaft und Veränderungen, die nicht vom Kern der Erfindung abweichen, sollen innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung liegen. Solche Veränderungen sollen nicht als Abweichung vom Gedanken und Schutzbereich der Erfindung betrachtet werden.

Claims

Ventilkörper mit integrierter Pumpe für ein Automatikgetriebe, die in Kombination umfassen: eine Antriebswelle und ein Kettenantriebsrad, das an der Antriebswelle befestigt ist, ein Abtriebskettenrad und eine Kette, die das Antriebs- und das Abtriebskettenrad rotatorisch koppelt, einen Ventilkörper mit mehreren Steuerventilen und Durchgängen und einem Innenvolumen mit einem Einlass und einem Auslass, einen Pumpenrotor, der innerhalb des Innenvolumens aufgenommen ist, wobei der Pumpenrotor eine mit dem Abtriebskettenrad gekoppelte Welle aufweist.
Ventilkörper mit integrierter Pumpe nach Anspruch 1, wobei der Einlass mit einem Sumpf in Fluidverbindung steht.
Ventilkörper mit integrierter Pumpe nach Anspruch 1, wobei der Auslass mit einem Druckregler in Fluidverbindung steht.
Ventilkörper mit integrierter Pumpe nach Anspruch 1, wobei der Pumpenrotor mehrere radial orientierte Flügel umfasst.
Ventilkörper mit integrierter Pumpe nach Anspruch 1, wobei die Antriebswelle durch einen Ausgang eines Drehmomentwandlers angetrieben wird.
Ventilkörper mit integrierter Pumpe nach Anspruch 1, die ferner eine Wanne umfassen, die einen Sumpf definiert.
Ventilkörper mit integrierter Pumpe nach Anspruch 1, wobei das Antriebs- und das Abtriebskettenrad verschiedene Durchmesser aufweisen.
Steuerventilkörper mit integrierter Pumpe für ein Automatikgetriebe, die in Kombination umfassen: einen Steuerventilkörper mit mehreren Steuerventilen und Durchgängen und einem inneren Hohlraum mit einem Einlass und einem Auslass, ein Kettenrad, einen Pumpenrotor, der innerhalb des inneren Hohlraums aufgenommen ist und eine Welle aufweist, die mit dem Kettenrad gekoppelt ist, wobei der Pumpenrotor mehrere radial orientierte und sich axial erstreckende Schlitze aufweist, und einen Flügel, der in mindestens einem der Schlitze aufgenommen ist.
Ventilkörper mit integrierter Pumpe nach Anspruch 8, die ferner eine Getriebeeingangswelle, ein Kettenrad, das an der Eingangswelle angeordnet ist, und eine Kette, die mit dem Kettenrad an der Welle der Pumpe und dem Kettenrad an der Eingangswelle in Eingriff steht, umfassen.
Ventilkörper mit integrierter Pumpe nach Anspruch 8, die ferner eine Saugleitung in Fluidverbindung mit dem inneren Hohlraum und einen Filter in Fluidverbindung mit der Saugleitung umfassen.