DE102011010484B4

DE102011010484B4 - Fluidverdrängendes Getriebefüllmittel

Info

Publication number: DE102011010484B4
Application number: DE102011010484.4A
Authority: DE
Inventors: Henryk Sowul; Xiaoqing Zeng
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-02-16
Filing date: 2011-02-07
Publication date: 2022-12-29
Anticipated expiration: 2031-02-08
Also published as: CN104964027A; CN104964027B; US8627928B2; US20110200781A1; DE102011010484A1; CN102162518A

Abstract

Füllmittel (20) für ein Getriebe (10), welches in Kombination umfasst:ein blasgeformtes Gehäuse (22) mit einer äußeren Form, die sich an zumindest ein Merkmal oder eine innere Fläche des Getriebes (10) angleicht, und einem inneren Volumen (24), das mit einem geschlossenzelligen Schaum (34) gefüllt ist, der nicht absorptiv für Getriebefluid ist,wobei das Füllmittel (20) Getriebefluid aus einem Bereich innerhalb des Getriebes (10) verdrängt.

Description

Gebiet
Die vorliegende Offenlegung betrifft Füllmittel für Kraftfahrzeuggetriebe und im Spezielleren ein Füllmittel für ein Kraftfahrzeuggetriebe, das Öl oder Getriebefluid verdrängt und somit das Gesamtvolumen oder die Füllung von für das Getriebe notwendigem Fluid reduziert. Derartige Füllmittel, die im Wesentlichen aus einem Schaumstoff bestehen, sind beispielsweise aus den Druckschriften US 5 018 407 A oder US 4 420 990 A bekannt geworden. Ferner schlägt die DE 19 13 118 A vor, ein Getriebezahnrad mit einem Schaumstoff zu füllen, um so Getriebegeräusche und - schwingungen zu reduzieren.
Hintergrund
Viele Kraftfahrzeuggetriebe, sowohl Doppelkupplungsautomatik (DCT)- als auch manuelle Typen, sind von Spritzschmierung abhängig, um eine Schmierung für ihre beweglichen Teile bereitzustellen. Eine Spritzschmierung umfasst im Wesentlichen das Eintauchen bestimmter Komponenten zumindest teilweise in ein Getriebefluid und darauf angewiesen zu sein, dass das Fluid in die rotierenden Komponenten gezogen und in Nebel- oder Tropfenform um das Getriebe herum geschleudert oder geworfen wird, um alle Getriebekomponenten entsprechend zu schmieren.
Dieses Schmierschema ist daher in hohem Grad von der Eintauchtiefe der Komponenten abhängig, und diese Tiefe ist selbstverständlich einfach davon abhängig, wie das Getriebegehäuse mit Fluid gefüllt ist. Es ist daher offensichtlich, dass eine Spritzschmierung, rein vom Standpunkt der Schmierung betrachtet, umso effektiver ist, je größer oder je höher das Fluidniveau in dem Getriebe ist.
Einfach das Getriebe mit Fluid im Wesentlichen zu füllen ist jedoch keine sinnvolle Herangehensweise, da überschüssiges Getriebefluid Gewicht hinzufügt, Verluste im Getriebe erhöht und kostspielig ist. Es ist daher eine geeignete technische Nachforschung zu ermitteln, wie die maximale notwendige Schmierung mit minimalem Getriebefluid bereitzustellen ist.
Eine Herangehensweise, die lange Zeit Verwendung gefunden hat, ist der Versuch, die/das innere Fläche und Volumen des Getriebes eng an die Konturen und den Umriss der Zahnräder, Wellen und anderen Komponenten anzugleichen, sodass große Bereiche oder Taschen von im Wesentlichen inaktivem Schmiermittel eliminiert sind. Während dies allgemein geschieht, begrenzen die Anforderungen von Metallgusstechniken, das heißt, die Notwendigkeit von Formschrägen in den Formen, um das Entfernen der Gussteile aus der Form zu erleichtern, die Brauchbarkeit dieser Herangehensweise.
Eine weitere Herangehensweise bestand im Einbau von Füllmitteln in Getrieben - komplexen Einsätzen, die sich an einer oder mehreren Seiten den inneren Konturen des Getriebegehäuses und an anderen Seiten an Getriebekomponenten wie z. B. Wellen oder Zahnräder angleichen. Da sie fluiddicht und aus leichtgewichtigen Materialien hergestellt sind, verdrängen solche Füllmittel das Getriebefluid und benötigen daher weniger Volumen, um das Getriebe zu füllen und das Gesamtgewicht des Getriebes zu verringern.
Diese Füllmittel sind oft hohle, blasgeformte Artikel. Solche blasgeformten Füllmittel stellen, wenn sie intakt sind, ausgezeichnete Volumen/Gewicht-Verhältnisse bereit, sind jedoch unglücklicherweise anfällig für Undichtigkeit und Bruch. Wenn solch ein blasgeformtes Füllmittel versagt, füllt es sich mit Getriebefluid. Somit senkt sich das Schmierfluidniveau in dem Getriebe und die effektive Spritzschmierungswirkung kann beeinträchtigt sein.
Eine andere Füllmittelbauart verwendet zwei gepresste Hälften mit reibgeschweißten Flanschen. Hier erstreckt sich ein Paar von zusammengepassten Flanschen um die Teilungslinie der zwei Hälften des Füllmittels herum und das Füllmittel wird durch Reibschweißen der zwei Flansche aneinander zusammengesetzt. Während solch eine Bauart allgemein fester ist als ein blasgeformtes Füllmittel, verringert der reibgeschweißte Flansch um den Umfang die/das Gesamtgröße und -volumen der Vorrichtung und reduziert daher seine Verdrängung und Wirksamkeit.
Während aus dem oben Stehenden offensichtlich ist, dass Getriebefüllmittel einem praktischen und nützlichen Zweck in Kraftfahrzeuggetrieben dienen, ist es ebenso offensichtlich, dass Verbesserungen in diesen wünschenswert sind.
Zusammenfassung
Die vorliegende Erfindung sieht ein fluidverdrängendes Getriebefüllmittel mit einem blasgeformten, schaumgefüllten Körper vor, das die in Getriebefüllmitteln nach dem Stand der Technik vorhandenen Probleme löst. Der Körper oder die Schale - hier auch als Gehäuse bezeichnet - des Füllmittel ist in einer Form blasgeformt, um ihn/sie derart zu formen, dass er/sie sich an innere Flächen und andere Merkmale wie z. B. Zahnräder und Wellen eines Getriebes angleicht. Danach wird der blasgeformte Füllmittelkörper mit einem leichtgewichtigen, nicht fluidabsorbierenden Material wie z. B. einem geschlossenzelligen Schaum gefüllt. Das resultierende Getriebefüllmittel ist leichtgewichtig, erreicht ein maximales Volumen für einen zur Verfügung stehenden Raum innerhalb eines Getriebes und ist im Wesentlichen unempfänglich für eine Fehlfunktion und ein Füllen mit Fluid, da der geschlossenzellige Schaum Getriebefluid nicht wesentlich absorbiert. Der Körper oder die Schale ist bevorzugt aus einem thermoplastischen Elastomer geformt und der geschlossenzellige Schaum ist vorzugsweise steifes Polyurethan.
Somit besteht ein Aspekt der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes Getriebefüllmittel vorzusehen.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Getriebefüllmittel vorzusehen, das eine/n blasgeformte/n Körper oder Schale und einen Innenraum aufweist, der mit einem leichtgewichtigen, nicht fluidabsorbierenden Material gefüllt ist.
Ein noch weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Getriebefüllmittel mit einem/r blasgeformten Körper oder Schale aus einem thermoplastischen Elastomer und einem schaumgefüllten Innenraum vorzusehen.
Ein noch weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Getriebefüllmittel mit einem/r blasgeformten Körper oder Schale und einem mit einem geschlossenzelligen Schaum gefüllten Innenraum vorzusehen.
Ein noch weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Getriebefüllmittel mit einem/r blasgeformten Körper oder Schale und einem mit einem geschlossenzelligen Polyurethanschaum gefüllten Innenraum vorzusehen.
Ein noch weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Getriebefüllmittel mit einem/r blasgeformten Körper oder Schale aus einem thermoplastischen Elastomer und einem mit einem geschlossenzelligen Polyurethanschaum gefüllten Innenraum vorzusehen.
Figurenliste

1 ist eine Aufriss-Seitenansicht eines Kraftfahrzeuggetriebes und -gehäuses mit weggebrochenen Abschnitten, welches ein Getriebefüllmittel gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst.
2 ist eine Vorder-Aufrissansicht eines Getriebefüllmittels gemäß der vorliegenden Erfindung, das ein/e repräsentative/s und beispielhafte/s Form und äußeres Profil aufweist; und
3 ist eine Querschnitts-Gesamtansicht eines Getriebefüllmittels gemäß der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung
Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Abschnitt eines Kraftfahrzeuggetriebes veranschaulicht und allgemein durch die Bezugsziffer 10 bezeichnet. Das Getriebe 10 umfasst ein Gehäuse 12 mit verschiedenen Flanschen, Öffnungen und anderen Merkmalen, die die vielen inneren Komponenten des Getriebes 10 wie z. B. ein Differenzial-Tellerrad 14 aufnehmen, tragen und schützen. Das Gehäuse 12 definiert einen Sumpf 16 in seinem unteren Abschnitt, in dem sich das Getriebeöl oder -fluid 18 befindet, und in den es zurückkehrt und in dem es sich sammelt, nachdem es innerhalb des Getriebegehäuses 12 zirkuliert ist.
In dem Sumpf 16 des Getriebes 10 oder einem anderen vergleichbaren Bereich des Getriebegehäuses 12, wo sich das Getriebeöl oder -fluid 18 normalerweise befindet oder sammelt, ist ein Getriebefüllmittel 20 angeordnet. Wie oben angeführt, nimmt das Getriebefüllmittel 20 Raum ein, der sonst von Getriebeöl oder -fluid 18 eingenommen würde, und verdrängt es. Somit verringert das Getriebefüllmittel 20 sowohl die Gesamtmenge an Öl oder Getriebefluid 18, die erforderlich, um das Getriebe 10 entsprechend zu füllen, als auch das Gesamtgewicht des Getriebes 10.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf die 2 und 3 ist ein fluidverdrängendes Getriebefüllmittel 20 gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Zu Beginn sollte einzusehen sein, dass die Form und das Profil des Füllmittels 20 rein repräsentativ und illustrativ sind, da die tatsächliche Form eines bestimmten Getriebefüllmittels 20 durch die innere Form des Getriebes 10 einschließlich der inneren Wände oder Flächen, gegen die das Getriebefüllmittel 20 angeordnet sein wird, wie auch jeglicher Wellen, Zahnräder, Lager oder andere Getriebekomponenten bestimmt sein wird, zu denen benachbart sich das Getriebefüllmittel 20 in seiner eingebauten Position befinden wird, mit denen es jedoch nicht in Kontakt treten oder diese behindern darf.
Das Getriebefüllmittel 20 umfasst eine/n Körper oder Schale 22, der/die die Gesamtform des Getriebefüllmittels 20 und einen hohlen Innenraum 24 definiert. Der/die Körper oder Schale 22 umfasst bevorzugt beliebige erforderliche Befestigungszungen oder -merkmale 26, die Öffnungen 28 und Ausschnitte oder ähnliche Strukturen 32 definieren, welche teilweise verschiedene Komponenten innerhalb des Getriebes 10 umschließen und sich diesen angleichen. Typischerweise nehmen die Öffnungen 28 in den Befestigungszungen oder -merkmalen 26 Befestigungselemente wie z. B. Maschinenschrauben (nicht veranschaulicht) auf, welche das Getriebefüllmittel 20 an dem Gehäuse 12 des Getriebes 10 sichern.
Der/die Körper oder Schale 22 ist bevorzugt mithilfe herkömmlicher Blasformtechniken aus einem thermoplastischen Elastomer (TPE) wie z. B. Hyrtel®, das ein thermoplastisches Polyesterelastomer, ein/e eingetragene Marke und Produkt von E. I. du Pont de Nemours and Company ist, blasgeformt. Dieses Material und andere thermoplastische Elastomere stellen eine gute Beständigkeit und Haltbarkeit gegenüber Öl- und Automatikgetriebefluid (ATF von automatic transmission fluid), gute mechanische Festigkeit und Duktilität und das erforderliche Betriebstemperaturvermögen von -40 °C (-40 °F) bis 150 °C (300 °F) bereit.
Wie in 3 veranschaulicht, umgibt und schützt der Innenraum 24 des/der hohlen Körpers oder Schale 22 ein leichtgewichtiges, nicht fluidabsorbierendes Material wie z. B. einen geschlossenzelligen Schaum 34 und ist damit gefüllt. Der geschlossenzellige Schaum 34 füllt den Innenraum 24 des/der Körpers oder Schale 22 bevorzugt vollständig. Der geschlossenzellige Schaum 34 ist bevorzugt Polyurethan oder ein ähnliches Material. Der geschlossenzellige Schaum 34 ist im Wesentlichen nicht absorptiv für Getriebeöl oder -fluid 18 und daher wird, falls der/die Körper oder Schale 22 undicht sein, reißen oder brechen sollte und zulässt, dass dieses Fluid in den Innenraum 24 der Schale 22 gelangt, nur wenig oder kein Fluid 18 in den geschlossenzelligen Schaum 34 hinein absorbiert und die öl- oder fluidverdrängende Funktion des Getriebefüllmittels 20 wird somit erhalten bleiben. Der geschlossenzellige Schaum 34 weist auch eine gute Beständigkeit und Haltbarkeit gegenüber Öl- und Automatikgetriebefluid (ATF), das erforderliche Betriebstemperaturvermögen und bevorzugt eine Dichte von weniger als 0,5 g/cm³ auf.
Es wird einzusehen sein, dass beide Komponenten der Getriebefüllmittelerfindung 20 von Bedeutung für das verbesserte Verhalten im Vergleich mit Vorrichtungen nach dem Stand der Technik sind. Der/die Körper oder Schale 22 umgibt, schützt und enthält den geschlossenzelligen Schaum 34 und verhindert dadurch, dass Teile oder Stücke des geschlossenzelligen Schaums 34 abbrechen und mit dem Getriebeschmiermittel 18 zirkulieren. Überdies behält der/die starre Körper oder Schale 22 seine/ihre Form und Größe und behält dadurch seine/ihre geplante Fluidverdrängung bei. Der geschlossenzellige Schaum 34 seinerseits füllt den Innenraum 24 des/der Körpers oder Schale 22 und nimmt diesen ein und stellt dadurch sicher, dass wenn sich eine Undichtigkeit oder ein Riss in dem/der Körper oder Schale 22 entwickelt, diese/r sich nicht mit Getriebefluid füllt und den Grund für das und Zweck des Getriebefüllmittel/s 20 zunichte macht.

Claims

Füllmittel (20) für ein Getriebe (10), welches in Kombination umfasst: ein blasgeformtes Gehäuse (22) mit einer äußeren Form, die sich an zumindest ein Merkmal oder eine innere Fläche des Getriebes (10) angleicht, und einem inneren Volumen (24), das mit einem geschlossenzelligen Schaum (34) gefüllt ist, der nicht absorptiv für Getriebefluid ist, wobei das Füllmittel (20) Getriebefluid aus einem Bereich innerhalb des Getriebes (10) verdrängt.
Füllmittel für ein Getriebe nach Anspruch 1, wobei das zumindest eine Merkmal ein Zahnrad (14), eine Welle oder ein Lager ist.
Füllmittel für ein Getriebe nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse (22) aus einem thermoplastischen Elastomer hergestellt ist.
Füllmittel für ein Getriebe nach Anspruch 1, wobei der geschlossenzellige Schaum (34) Polyurethan ist.
Füllmittel für ein Getriebe nach Anspruch 1, wobei das Füllmittel (20) in einem Ölsumpf des Getriebes (10) angeordnet ist.
Füllmittel für ein Getriebe nach Anspruch 1, wobei der geschlossenzellige Schaum (34) beständig gegenüber einem Automatikgetriebefluid ist.
Füllmittel für ein Getriebe nach Anspruch 1, welches ferner ein Mittel (26, 28) an dem Gehäuse (22) zum Erleichtern der Befestigung des Füllmittels innerhalb des Getriebes (10) umfasst.