DE102012222188B4

DE102012222188B4 - Außeraxiale Hydraulikpumpenanordnung mit integrierter Ketten- und Kettenradanordnung

Info

Publication number: DE102012222188B4
Application number: DE102012222188.3A
Authority: DE
Inventors: Bruce Kevin Pummell; Richard F. Olenzek; David M. Woodard; Moo Ho Chung; Keith Hayen
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-12-07
Filing date: 2012-12-04
Publication date: 2017-11-16
Anticipated expiration: 2032-12-05
Also published as: CN103148212B; US9028201B2; US20130149110A1; DE102012222188A1; CN103148212A

Abstract

Außeraxiale Hydraulikpumpenanordnung für ein Automatikgetriebe (10), die in Kombination umfasst:
ein Drehmomentwandlergehäuse (14) mit einer ersten Öffnung (84) für mindestens ein Drehmomentübertragungselement (32) und einer zweiten Öffnung (88),
ein Drehmomentübertragungselement (32), das in der ersten Öffnung (84) angeordnet ist,
eine Pumpenstrukturanordnung (60) mit einem Kettenantriebsrad (36), das am Drehmomentübertragungselement (32) angebracht ist, einer Haltekappe (40), die über dem Kettenantriebsrad (36) angeordnet ist und eine erste Dichtung (48) zwischen der Kappe (40) und dem Drehmomentwandlergehäuse (14) und eine zweite Dichtung (52) zwischen der Kappe (40) und dem Drehmomentübertragungselement (32) umfasst, einer Hydraulikpumpe mit einer Antriebswelle (66), einem Kettenabtriebsrad (64), das an der Antriebswelle (66) angebracht ist, einem Mittel (70) zum Festhalten des Kettenabtriebsrades (64) an der Antriebswelle (66) und einer Kette (62), die mit dem Kettenantriebsrad (36) und dem Kettenabtriebsrad (64) in Eingriff steht;
dadurch gekennzeichnet, dass
die Hydraulikpumpenanordnung ferner ein Mittel zum Anordnen der Haltekappe (40) an der Pumpenstrukturanordnung (60) umfasst.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Hydraulikpumpen für Kraftfahrzeug-Automatikgetriebe und insbesondere auf eine außeraxiale Hydraulikpumpenanordnung mit einer integrierten Ketten- und Kettenradanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie beispielsweise aus der US 2011/0132141 A1 bekannt.
Bezüglich des weitergehenden Standes der Technik sei auf die Druckschriften JP 2007 100 716 A und US 2002/0 006 237 A verwiesen.
HINTERGRUND
Viele moderne Kraftfahrzeug-Automatikgetriebe verwenden ein gesteuertes Hydraulikfluid (Getriebeöl), um Kupplungen und Bremsen zu betätigen, um gewünschte Kombinationen von Eingriffen zu erreichen und eine nützliche Sequenz von Übersetzungsverhältnissen zu schaffen. Die Steuerung eines solchen Hydraulikfluids wird durch einen Ventilkörper erreicht, der mehrere Schieberventile umfasst, die eine Hydraulikfluidströmung durch einen Komplex von Durchgängen zu Kupplungs- und Bremsenaktuatoren lenken. Der Ventilkörper wird mit Druckhydraulikfluid von typischerweise einer Zahnrad-, Flügel- oder Gerotorpumpe versorgt, die durch die Motorausgangswelle oder die Getriebeeingangswelle angetrieben wird.
Dies ist eine so übliche Getriebekonfiguration und aufgrund des Herstellungsvolumens von solchen Automatikgetrieben wurde eine ausgedehnte Forschung und Entwicklung unternommen, um die Kosten zu verringern und die Leistung solcher Pumpen zu optimieren. Das Vereinfachen solcher Pumpen, um ihr Gewicht und ihre Kosten zu verringern, das Verringern ihrer Größe, um die Unterbringung zu verbessern, das Verbessern der Leistung bei niedriger Drehzahl, das Verbessern der Niedertemperaturleistung und das Verringern von Energieverlusten bei hoher Drehzahl waren beispielsweise alles Bereiche der Entwicklung und Verbesserung.
Die vorliegende Erfindung ist auf Verbesserungen gerichtet, die die schnelle und korrekte Montage solcher Pumpen erleichtern sowie zusätzliche verwirklichte Vorteile an der Herstellbarkeit des Drehmomentwandlergehäuses (TCH) und am Management des Getriebebetriebsfluids schaffen.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung schafft eine außeraxiale Hydraulikpumpenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 für ein Kraftfahrzeug-Automatikgetriebe mit einer integrierten Ketten- und Kettenradanordnung, die alle an einer Pumpenstrukturanordnung angebracht sind. Ein erstes Kettenantriebsrad ist innerhalb einer Pumpenstrukturanordnung angebracht und wird durch einen Drehmomentwandlereingang angetrieben, und ein zweites Kettenabtriebsrad ist an einem Wellenstumpf befestigt, der die Pumpe antreibt. Eine mehrgliedrige Kette umgibt die Kettenräder und überträgt ein Antriebsdrehmoment vom Drehmomentwandlereingang auf den Wellenstumpf. Das erste Kettenantriebsrad wird am Eingangselement durch eine Haltekappe festgehalten, die Dichtungen zwischen sowohl der Drehmomentwandlerwelle als auch einem Drehmomentwandlergehäuse umfasst. Das zweite Kettenabtriebsrad wird an dem Wellenstumpf durch einen Federring oder eine ähnliche Komponente festgehalten.
Folglich ist es ein Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine Hydraulikpumpe für ein Automatikgetriebe zu schaffen, die von der Achse der Getriebeeingangs- und der Drehmomentwandlerwelle versetzt ist.
Es ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine Hydraulikpumpe für ein Automatikgetriebe mit einem Kettenantriebsrad zu schaffen, das innerhalb der Pumpenstrukturanordnung angeordnet ist und mit dem Drehmomentwandlereingang verriegelt ist und durch diesen angetrieben wird.
Es ist ein nochmals weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine Hydraulikpumpe für ein Automatikgetriebe zu schaffen, die durch eine Kette und ein Kettenrad angetrieben wird, das mit dem Drehmomentwandlereingang gekoppelt ist und durch diesen angetrieben wird.
Es ist ein nochmals weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine Hydraulikpumpe für ein Automatikgetriebe zu schaffen, die leichter montiert wird als Konfigurationen des Standes der Technik.
Es ist ein nochmals weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine Hydraulikpumpe für ein Automatikgetriebe mit einem leichteren Drehmomentwandlergehäuse und einem Hydraulikgetriebefluidsumpf mit größerer Kapazität zu schaffen.
ZEICHNUNGEN
Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen nur dem Zweck der Erläuterung.
1 ist eine halbe Schnittansicht einer Drehmomentwandleranordnung und eines vorderen (Eingangs-)Abschnitts eines Automatikgetriebes mit der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine perspektivische Ansicht einer Pumpenstrukturanordnung mit einer integrierten Ketten- und Kettenradanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung;
3 ist eine Stirnaufrissansicht eines Drehmomentwandlergehäuses von der Getriebeseite, das dazu ausgelegt ist, die vorliegende Erfindung aufzunehmen; und
4 ist eine perspektivische Ansicht des Drehmomentwandlergehäuses von der Getriebeseite mit der Pumpenstrukturanordnung an der Stelle.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist dem Wesen nach lediglich beispielhaft.
In 1 ist ein Abschnitt eines Automatikgetriebes, das für ein Kraftfahrzeug entworfen und bestimmt ist, dargestellt und im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Das Automatikgetriebe 10 umfasst eine Drehmomentwandleranordnung 12 und eine Schottwand oder ein Drehmomentwandlergehäuse 14. Die Drehmomentwandleranordnung 12 umfasst eine Drehmomentwandlereingangswelle 16, die durch ein Antriebsaggregat wie z. B. ein Benzin-, Flex-Fuel-, Diesel- oder Hybridantriebssystem (nicht dargestellt) angetrieben wird und mit einer Hülle oder einem äußeren Gehäuse 18 der Drehmomentwandleranordnung 12 gekoppelt ist und diese antreibt. Die Drehmomentwandleranordnung 12 ist herkömmlich und umfasst eine Pumpe 20, die mit dem äußeren Drehmomentwandlergehäuse 18 gekoppelt ist und durch die Eingangswelle 16 angetrieben wird, eine feste Statoranordnung 22 und ein Turbinenrad 24. Das Turbinenrad 24 ist durch eine Nabe 26 mit einer Getriebeeingangswelle 28 gekoppelt und treibt diese an. Die Getriebeeingangswelle 28 liefert wiederum ein Antriebsdrehmoment zu mehreren Planetenradanordnungen 30, von denen eine in 1 dargestellt ist. Das äußere Drehmomentwandlergehäuse 18 liefert ein Antriebsdrehmoment zu einem Hohlwellen- oder röhrenförmigen Element 32 und wiederum durch miteinander in Eingriff stehende Abflachungen 34 zu einem Kettenantriebsrad 36, das sich damit dreht. Die miteinander in Eingriff stehenden Abflachungen 34 umfassen mehrere externe Abflachungen an dem Hohlwellen- oder röhrenförmigen Element 32 und komplementäre interne Abflachungen im Kettenantriebsrad 36. Alternativ können das Hohlwellen- oder röhrenförmige Element 32 und das Kettenantriebsrad 36 komplementäre Keile oder ähnliche Strukturen umfassen. Geeignete Wälzlageranordnungen 38 wie z. B. Axial- und Rollenlager stützen das Hohlwellen- oder röhrenförmige Element 32 und das Kettenantriebsrad 36 drehbar ab und positionieren diese.
In den 1 und 2 werden das Kettenantriebsrad 36 und die Lageranordnungen 38 in der Position an dem Hohlwellen- oder röhrenförmigen Element 32 durch und zwischen einer kreisförmigen Kappe oder einem kreisförmigen Halter 40 und einer Pumpenstrukturanordnung 60 festgehalten. Die kreisförmige Kappe oder der kreisförmige Halter 40 umfasst vorzugsweise zwei, kann jedoch drei oder mehr Vorsprünge, Laschen oder Ansätze 42 an seinem Umfang umfassen, die Durchgänge (nicht dargestellt) umfassen, die jeweils eine Presssitzbefestigungsvorrichtung 44 wie z. B. einen Dübel, Stift oder Bolzen aufnehmen. Die Presssitzbefestigungsvorrichtungen 44 wirken als Positionierungs- oder Registrierungsvorrichtungen, die innerhalb der Pumpenstrukturanordnung 60 sitzen und die kreisförmige Kappe oder den kreisförmigen Halter 40 an der Pumpenstrukturanordnung 60 festhalten, bevor sie am Drehmomentwandlergehäuse 14 montiert wird. Der äußere Umfang der Kappe oder des Halters 40 umfasst eine maschinell bearbeitete Oberfläche 46, die eine rechtwinklig geschnittene Dichtung 48 aufnimmt und festhält, die eine fluiddichte Abdichtung gegenüber einer komplementär ausgebildeten kreisförmigen Kante des Drehmomentwandlergehäuses 14 schafft, wenn die Pumpenstrukturanordnung 60 am Drehmomentwandlergehäuse 14 befestigt ist.
Eine geformte Wellendichtung 52 sitzt innerhalb einer kreisförmigen Nut 54 in der Kappe oder im Halter 40 und schafft eine fluiddichte Abdichtung zwischen der Kappe oder dem Halter 40 und dem Hohlwellen- oder röhrenförmigen Element 32. Der äußere Umfang der maschinell bearbeiteten Oberfläche 46 der Kappe oder des Halters 40 stellt auch die zentrale Führung für die Pumpenstrukturanordnung 60 am Drehmomentwandlergehäuse 14 her, was ein Drehlagerzentrum für das Automatikgetriebe 10 erzeugt.
Das Kettenantriebsrad 36 ist eine Komponente des außeraxialen Getriebefluid-(Hydrauliköl-)Pumpenstrukturkörpers oder der außeraxialen Getriebefluid-(Hydrauliköl-)Pumpenstrukturanordnung 60. Wie hier verwendet, bedeutet der Begriff ”außeraxial”, dass eine Pumpeneingangswelle 66 eine Drehachse aufweist, die zur Achse der Eingangswelle des Getriebes 10 parallel und dazu versetzt ist, die die Eingangswelle 16 der Drehmomentwandleranordnung 12 ist. Die Pumpenstrukturanordnung 60 schafft eine Strömung von Druckhydraulikfluid zu einem Ventilkörper, verschiedenen Ventilen und Kupplungs- und Bremsenoperatoren (alle nicht dargestellt), die sich innerhalb des Automatikgetriebes 10 befinden, um den Betrieb zu bewirken. Die Pumpenstrukturanordnung 60 umfasst eine mehrgliedrige Kette 62, die das Kettenantriebsrad 36 sowie ein Kettenabtriebsrad 64 umgibt, das durch das Hohlwellen- oder röhrenförmige Element 32 und das Kettenantriebsrad 36 durch die mehrgliedrige Kette 62 angetrieben wird. Das Kettenabtriebsrad 64 ist mit der Pumpeneingangswelle 66 durch miteinander in Eingriff stehende Außen- und Innenkeile 68 rotatorisch gekoppelt und treibt diese an. Ein Federring, eine C-Beilagscheibe oder eine ähnliche Komponente 70, die innerhalb eines komplementären Merkmals wie z. B. eines Umfangskanals oder einer Umfangsnut 72 in der Pumpenwelle 66 aufgenommen ist, hält das Kettenabtriebsrad 64 an der Pumpeneingangswelle 66 fest. Die Pumpeneingangswelle 66 ist mit einem Pumpenrad, einem Rotor oder Zahnrad (nicht dargestellt), das innerhalb eines geeignet geformten Gehäuses 76 in der Pumpenstrukturanordnung 60 angeordnet ist, das mindestens zwei Kanäle 78 definiert, von denen einer in 2 dargestellt ist, die als Einlass- und Auslasskanäle für das Hydraulikfluid fungieren, gekoppelt und treibt dieses an.
3 stellt eine (die Getriebeseite) Fläche des Drehmomentwandlergehäuses 14 dar, das im Schnitt in 1 gezeigt ist. Das Drehmomentwandlergehäuse 14 umfasst einen Umfangsflansch 82, der eine Dichtung (nicht dargestellt) aufnimmt, und einen ersten Achsenbereich oder eine Öffnung 84, die einen Abschnitt der Pumpenstrukturanordnung 60 aufnimmt und eine kreisförmige maschinell bearbeitete Oberfläche 86 umfasst, die an der rechtwinklig geschnittenen Dichtung 48 der kreisförmigen Kappe oder des kreisförmigen Halters 40 abdichtet. Das Drehmomentwandlergehäuse 14 umfasst auch eine zweite Achsenöffnung 88 für das Ausgangsdrehmoment.
4 stellt das Drehmomentwandlergehäuse 14 mit der daran montierten Pumpenstrukturanordnung 60 dar. Mehrere Gewindebefestigungsvorrichtungen 92 wie z. B. Maschinenschrauben, die die Pumpenstrukturanordnung 60 am Drehmomentwandlergehäuse 14 befestigen, sind zu bemerken. In 4 sind auch das Pumpengehäuse 76, einer der Kanäle 78, der der Einlasskanal ist, ein Getriebefluidfilter 94 und eine Einlass- oder Saugleitung 96, die mit dem Einlasskanal 78 in Verbindung steht, deutlich sichtbar.
Es sollte erkannt werden, dass die außeraxiale Hydraulikpumpe mit einer integrierten Ketten- und Kettenradanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung zahlreiche Vorteile schafft.
Zunächst beseitigt sie die blinde Montage. Bei vorherigen Pumpenkonfigurationen war es erforderlich, die Pumpe über dem Kettenrad und der Kette am Drehmomentwandlergehäuse zu montieren. Dies erforderte eine axiale Ausrichtung und einen Eingriff der Pumpeneingangskeilwelle 66 mit dem Kettenabtriebsrad 64 und das Einsetzen der Statorwellenkomponente der Pumpenstruktur durch eine Dichtung. Dieser erforderliche Montageschritt war sowohl schwierig, zeitraubend als er auch eine Beschädigung an der Dichtung riskierte.
Zweitens wurde die Komplexität des Gussgehäuses 14 des Drehmomentwandlers 12 verringert, was zu einer verbesserten Gussqualität und Beseitigung des Bedarfs an zusätzlichen maschinellen Bearbeitungsvorgängen durch Entfernen einer Struktur im Drehmomentwandlergehäuse 14 führte, die in vorherigen Konstruktionen das Kettenabtriebsrad 64 und die Drehmomentwandlerwellendichtung 52 abstützte.
Drittens wurde, da die vorstehend angegebenen Komponenten oder Merkmale des Drehmomentwandlergehäuses 14 beseitigt wurden, das Gesamtgewicht des Getriebes 10 verringert. In einem frühen Prototyp wurde eine Massenverringerung von 0,44 kg (ungefähr ein Pfund) erreicht.
Aufgrund der Entfernung von Merkmalen und Material vom Drehmomentwandlergehäuse 14, wie vorstehend beschrieben, wurde schließlich eine Erhöhung des Volumens des Hydraulikfluidsumpfs im Getriebe 10 erreicht. Wieder wurde in einem frühen Prototyp eine Erhöhung des Sumpfvolumens von 0,14 Liter (0,15 Quart) erreicht. Dies ermögliche einen Ölpegelabfall von ungefähr 7 mm (0,275 Zoll), was zu verringerten Drehverlusten führte.

Claims

Außeraxiale Hydraulikpumpenanordnung für ein Automatikgetriebe (10), die in Kombination umfasst: ein Drehmomentwandlergehäuse (14) mit einer ersten Öffnung (84) für mindestens ein Drehmomentübertragungselement (32) und einer zweiten Öffnung (88), ein Drehmomentübertragungselement (32), das in der ersten Öffnung (84) angeordnet ist, eine Pumpenstrukturanordnung (60) mit einem Kettenantriebsrad (36), das am Drehmomentübertragungselement (32) angebracht ist, einer Haltekappe (40), die über dem Kettenantriebsrad (36) angeordnet ist und eine erste Dichtung (48) zwischen der Kappe (40) und dem Drehmomentwandlergehäuse (14) und eine zweite Dichtung (52) zwischen der Kappe (40) und dem Drehmomentübertragungselement (32) umfasst, einer Hydraulikpumpe mit einer Antriebswelle (66), einem Kettenabtriebsrad (64), das an der Antriebswelle (66) angebracht ist, einem Mittel (70) zum Festhalten des Kettenabtriebsrades (64) an der Antriebswelle (66) und einer Kette (62), die mit dem Kettenantriebsrad (36) und dem Kettenabtriebsrad (64) in Eingriff steht; dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikpumpenanordnung ferner ein Mittel zum Anordnen der Haltekappe (40) an der Pumpenstrukturanordnung (60) umfasst.
Außeraxiale Hydraulikpumpenanordnung nach Anspruch 1, wobei die Achsen der ersten und der zweiten Öffnung (84, 88) zueinander parallel und voneinander versetzt sind.
Außeraxiale Hydraulikpumpenanordnung nach Anspruch 1, wobei das Mittel (70) zum Festhalten des Kettenabtriebsrades (64) entweder ein Federring oder eine C-Beilagscheibe ist.
Außeraxiale Hydraulikpumpenanordnung nach Anspruch 1, wobei das Kettenantriebsrad (36) mit dem Drehmomentübertragungselement (32) durch miteinander in Eingriff stehende Abflachungen (34) rotatorisch gekoppelt ist.
Außeraxiale Hydraulikpumpenanordnung nach Anspruch 1, wobei das Kettenabtriebsrad (64) mit der Antriebswelle (66) durch miteinander in Eingriff stehende Keile rotatorisch gekoppelt ist.
Außeraxiale Hydraulikpumpenanordnung nach Anspruch 1, wobei das Drehmomentübertragungselement (32) eine Hohlwelle ist, die mit einem Eingang eines Drehmomentwandlers (12) gekoppelt ist und dadurch angetrieben wird.
Außeraxiale Hydraulikpumpenanordnung nach Anspruch 1, die ferner ein zusätzliches Drehmomentübertragungselement (28) umfasst, das sich durch die erste Öffnung (84) des Drehmomentwandlergehäuses erstreckt und dazu ausgelegt ist, einen Ausgang von einem Drehmomentwandler (12) zu tragen.