DE102013214366A1

DE102013214366A1 - Aktive hydraulikfluidniveausteuerung für ein automatisches getriebe

Info

Publication number: DE102013214366A1
Application number: DE201310214366
Authority: DE
Inventors: Paul R. Peterson; Jason Mallory; Todd R. Berger; Wayne B. Vogel
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-07-27
Filing date: 2013-07-23
Publication date: 2014-01-30
Anticipated expiration: 2033-07-24
Also published as: KR20150058114A; DE102013214366B4; CN103574018B; US20140026988A1; KR20140013918A; CN103574018A

Abstract

Ein hydraulisches Steuerungssystem für ein Getriebe umfasst einen Sumpfbehälter, eine vordere Abdeckung, eine Wand und ein Durchflussregelventil. Der Sumpfbehälter ist an einem unteren Ende des Getriebes angebracht. Die vordere Abdeckung umfasst ein Überlaufrohr und einen Hydraulikfluideingang. Die Wand trennt den Sumpfbehälter und die vordere Abdeckung hydraulisch. Das Durchflussregelventil ist in der Wand zwischen dem Sumpfbehälter und der vorderen Abdeckung angeordnet. Das Durchflussregelventil ist offen, wenn das Getriebe ein extremes Manöver durchläuft und eine größere Menge Hydraulikfluid in dem Sumpfbehälter benötigt, und das Durchflussregelventil ist während eines normalen Getriebebetriebes geschlossen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft ein Steuerungssystem für ein automatisches Getriebe und im Spezielleren ein Steuerungssystem zum aktiven Aufrechterhalten eines Hydraulikfluidniveaus in dem Sumpfbehälter eines automatischen Getriebes.
HINTERGRUND
Ein typisches automatisches Getriebe umfasst ein hydraulisches Steuerungssystem, welches verwendet wird, um eine Kühlung und Schmierung an Komponenten innerhalb des Getriebes bereitzustellen, und um eine Vielzahl von Drehmomentübertragungsmechanismen zu betätigen. Das hydraulische Steuerungssystem umfasst typischerweise einen Sumpf, der Hydraulikfluid von dem Rest des hydraulischen Steuerungssystems abscheidet und es zu einer Ansammlung von Hydraulikfluid sammelt, das zurück in das hydraulische Steuerungssystem hinein gesaugt werden soll. Es ist ein minimales Niveau von Hydraulikfluid in dem Sumpf erforderlich, um das hydraulische Steuerungssystem für alle Bereiche eines Getriebebetriebes und dynamischer Bewegung des Hydraulikfluids in dem Sumpf zu beschicken. Aufgrund der Anforderungen einer minimalen Menge Hydraulikfluid behindert das Niveau des Hydraulikfluids in dem Sumpf die rotierenden Komponenten des Getriebes. Die rotierenden Komponenten, umfassend Zahnräder, Kupplungsplatten und Verbindungselemente, welche sich durch die Ansammlung von Hydraulikfluid hindurch fortbewegen, erfahren einen großen Strömungswiderstand, was wiederum den Wirkungsgrad des Getriebes herabsetzt.
Während bisherige hydraulische Steuerungssysteme für ihren vorgesehenen Zweck dienlich sind, ist der Bedarf an neuen und verbesserten hydraulischen Steuerungssystemausgestaltungen innerhalb von Getrieben, welche eine verbesserte Leistung, insbesondere vom Standpunkt der Effizienz, des Ansprechverhaltens und der Reibungslosigkeit zeigen, im Wesentlichen konstant. Es besteht demzufolge Bedarf an einem verbesserten, kostengünstigen hydraulischen Steuerungssystem zur Verwendung in einem hydraulisch betätigten automatischen Getriebe.
ZUSAMMENFASSUNG
Es ist ein Getriebe mit einem Hydraulikfluid-Steuerungssystem vorgesehen. Das Steuerungssystem umfasst einen Sumpfbehälter, eine vordere Abdeckung, eine Trennwand und ein Durchflussregelventil. Der Sumpfbehälter ist einem unteren Ende des Getriebes angebracht und umfasst ein Aufnahmerohr und Filter. Die vordere Abdeckung ist an dem Getriebe angebracht und umfasst ein Überlaufrohr und einen Hydraulikfluideingang. Das Überlaufrohr weist ein erstes Ende in fluidtechnischer Verbindung mit dem Sumpfbehälter und ein zweites Ende in fluidtechnischer Verbindung mit der vorderen Abdeckung auf. Die Wand trennt den Sumpfbehälter und die vordere Abdeckung hydraulisch, und wobei das erste Ende des Überlaufrohres in der Wand angeordnet ist. Das Durchflussregelventil ist in der Wand zwischen dem Sumpfbehälter und der vorderen Abdeckung angeordnet. Das Durchflussregelventil steht mit jedem von dem Sumpfbehälter und der vorderen Abdeckung in Verbindung. Das Durchflussregelventil ist offen, wenn das Getriebe ein extremes Manöver durchläuft und eine größere Menge Hydraulikfluid in dem Sumpfbehälter benötigt, und das Durchflussregelventil ist während eines normalen Getriebebetriebes geschlossen.
In einem Beispiel der vorliegenden Erfindung befindet sich das zweite Ende des Überlaufrohres in einem Abstand H über einer Unterseite der vorderen Abdeckung.
In einem anderen Beispiel der vorliegenden Erfindung sammelt der Hydraulikfluideingang der vorderen Abdeckung Hydraulikfluid von dem Getriebe und leitet das Hydraulikfluid in die vordere Abdeckung hinein.
In einem noch anderen Beispiel der vorliegenden Erfindung weist das Überlaufrohr eine 90°-Krümmung zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende auf.
In einem noch anderen Beispiel der vorliegenden Erfindung ist das Regelventil in einem Abstand L von einer Unterseite der vorderen Abdeckung angeordnet.
In einem noch anderen Beispiel der vorliegenden Erfindung umfasst das extreme Manöver eines von einer starken Verlangsamung, einer starken Beschleunigung, einer scharfen Kurve, einem steilen Anstieg und einem steilen Gefälle.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch Bezugnahme auf die nachfolgende Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen offensichtlich, in denen sich gleiche Bezugsziffern auf die/das gleiche Komponente, Element oder Merkmal beziehen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur Illustrationszwecken und sollen den Schutzumfang der vorliegenden Offenlegung in keiner Weise einschränken.
1 ist ein schematischer Abschnitt eines hydraulischen Steuerungssystems für ein automatisches Getriebe in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine graphische Darstellung einer anderen Ausführungsform eines schematischen Abschnitts eines hydraulischen Steuerungssystems für ein automatisches Getriebe in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
3 ist eine graphische Darstellung einer anderen Ausführungsform eines schematischen Abschnitts eines hydraulischen Steuerungssystems für ein automatisches Getriebe in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung; und
4 ist eine graphische Darstellung einer anderen Ausführungsform eines schematischen Abschnitts eines hydraulischen Steuerungssystems für ein automatisches Getriebe in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG
Mit Bezugnahme auf 1 ist ein Abschnitt eines hydraulischen Steuerungssystems in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung allgemein durch die Bezugsziffer 10 angezeigt. Der Abschnitt des hydraulischen Steuerungssystems 10 umfasst einen Sumpf 12, eine Ventilkörperabdeckung oder vordere Abdeckung 14, eine Trennwand 15, ein Regelventil 16, ein Überlaufrohr 18, einen Fluideingangsdurchgang 20 und ein Fluidaufnahmerohr und -filter 22. Das hydraulische Steuerungssystem 10 kann auch verschiedene andere Nebensysteme oder Module wie z. B. ein Schmierungsnebensystem, ein Drehmomentwandler-Kupplungssystem und/oder ein Kühlnebensystem umfassen, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Der Abschnitt des hydraulischen Steuerungssystems 10 dient dazu, Hydraulikfluid 24 von verschiedenen Quellen in dem Getriebe zu sammeln und eine Quelle von Hydraulikfluid 24 für den Rest des hydraulischen Steuerungssystems bereitzustellen. Im Spezielleren wird die vordere Abdeckung 14 durch einen Fluideingangsdurchgang 20 mit Hydraulikfluid 24 gefüllt, der Hydraulikfluid 24 von einer Leckage des hydraulischen Steuerungssystems wie z. B. von Kolbenventilen, Druckregelungssolenoiden, einem Überschussregelungsauslass etc. sammelt. Der Sumpf 12 ist ein Behälter oder Reservoir, welcher/s bevorzugt an der Unterseite eines Getriebegehäuses und in der Nähe der vorderen Abdeckung 14 angeordnet ist. Die Wand 15 trennt die vordere Abdeckung 14 und den Sumpf 12 hydraulisch. Das Regelventil 16 ist in der Wand in einem Abstand L von der Unterseite der vorderen Abdeckung platziert, um zuzulassen, dass die vordere Abdeckung 14 selektiv mit dem Sumpf 12 kommuniziert. Das Regelventil 16 ist solenoidbetrieben und selektiv gesteuert, um zuzulassen, dass Hydraulikfluid 24 unter bestimmten Betriebsbedingungen von der vorderen Abdeckung 14 zu dem Sumpf 12 strömt. Das Überlaufrohr 18 weist ein erstes und ein zweites Ende 18A, 18B mit einer 90°-Krümmung 18C zwischen den beiden Enden 18A, 18B auf. Das erste Ende 18A des Überlaufrohres 18 ist so in der Wand 15 angeordnet, dass das Innere des Überlaufrohres 18 mit dem Sumpf 12 kommuniziert. Das zweite Ende 18B des Überlaufrohres 18 erstreckt sich bis zu einer Höhe H über der Unterseite der vorderen Abdeckung 14. Das Überlaufrohr 18 lässt auch zu, dass Hydraulikfluid 24 von der vorderen Abdeckung 14 zu dem Sumpf 12 strömt, allerdings nur, wenn das Niveau des Hydraulikfluids 24 in der vorderen Abdeckung 14 eine bestimmte Höhe H erreicht, welche durch die Höhe H des Überlaufrohres 18 bestimmt ist. Wenn das Hydraulikfluid 24 in der vorderen Abdeckung 14 die Höhe H erreicht, strömt das Hydraulikfluid 24 in das zweite Ende 18B des Überlaufrohres 18 und in den Sumpf 12 hinein. Das Hydraulikfluid 24 wird von einer Pumpe 26 und dem Fluidaufnahmerohr und -filter 22 aus dem Sumpf 12 gezwungen und durch den gesamten Rest des hydraulischen Steuerungssystems weitergeleitet. Die Pumpe 26 wird bevorzugt von einem Motor (nicht gezeigt) angetrieben und kann z. B. eine Getriebepumpe, eine Flügelpumpe, eine Gerotor-Pumpe oder eine beliebige andere Verdrängerpumpe sein.
Das hydraulische Steuerungssystem 10, wie in 1 gezeigt, zeigt den Zustand des Steuerungssystems 10 an, während das Regelventil 16 geschlossen ist. Das Niveau des Hydraulikfluids 24 in der vorderen Abdeckung kann bis zu der Höhe der Oberseite des Überlaufrohres 18 reichen. Wenn zusätzliches Hydraulikfluid 24 zu der vorderen Abdeckung 14 transferiert wird, steigt das Hydraulikfluid über die Öffnung des Überlaufrohres 18, strömt das Überlaufrohr 18 hinunter und in den Sumpf 12 hinein, um so das Niveau des Hydraulikfluids 24 in dem Sumpf 12 zu erhöhen. Wenn das Regelventil 16 geschlossen und das Niveau des Hydraulikfluids 24 in dem Sumpf 12 niedrig gehalten wird, ermöglicht dies, dass die Planetenradsätze, Wellen oder Elemente und Kupplungen (nicht gezeigt) des Getriebes frei rotieren, ohne sich durch eine Ansammlung von Hydraulikfluid 24 in dem Sumpf 12 hindurch zu bewegen. Das Ergebnis ist ein effizienteres Getriebe, das weniger Eingangsdrehmoment benötigt, um das gleiche Ausgangsdrehmoment und eine verbesserte Kraftstoffökonomie zu erlangen. Nunmehr Bezug nehmend auf 2 ist das Steuerungssystem 10 mit dem offenen Regelventil 16 gezeigt. In diesem Zustand bleibt das Niveau des Hydraulikfluids 24 sowohl in der vorderen Abdeckung 14 als auch in dem Sumpf 12 gleich. Beim Hinzufügen von zusätzlichem Hydraulikfluid 24 zu der vorderen Abdeckung 14 steigt das Niveau des Hydraulikfluids 24 in dem Sumpf in einem gleichen Ausmaß.
Nunmehr Bezug nehmend auf die 3 und 4 ist das hydraulische Steuerungssystem 10 illustriert, wobei ein simuliertes Manöver, z. B. ein starker Beschleunigungs- oder Bremsvorgang, eine scharfe Seitenkurve oder ein aggressiver/s Berganstieg oder Gefälle gezeigt ist. In 3 ist die vordere Abdeckung 14 voll mit Hydraulikfluid 24, das Regelventil 16 ist geschlossen, und im Sumpf 12 befindet sich wenig Hydraulikfluid 24, um das Fluidaufnahmerohr und -filter 22 zu beschicken. Alternativ, in 4, ist das Regelventil 16 offen und Hydraulikfluid 24 von der vorderen Abdeckung 14 ist in den Sumpf 12 geströmt, um so reichlich Hydraulikfluid 24 an das Fluidaufnahmerohr und -filter 22 bereitzustellen. Sobald das extreme Manöver beendet ist, wird das Regelventil 16 geschlossen und die vordere Abdeckung 14 füllt sich mit Hydraulikfluid 24 und das Hydraulikfluid 24 Niveau in dem Sumpf 12 kehrt zu dem Niveau mit hohem Wirkungsgrad zurück.
Die Beschreibung der Erfindung ist lediglich von beispielhafter Natur und Abwandlungen, die nicht von dem wesentlichen Inhalt der Erfindung abweichen, sollen innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung liegen. Solche Abwandlungen sind nicht als Abweichung von dem Geist und Schutzumfang der Erfindung zu betrachten.

Claims

Getriebe mit einem Hydraulikfluid-Steuerungssystem, wobei das Steuerungssystem umfasst: einen Sumpfbehälter, der an einem unteren Ende des Getriebes angebracht ist, wobei der Sumpfbehälter ein Aufnahmerohr und Filter umfasst; eine vordere Abdeckung, die an dem Getriebe angebracht ist, wobei die vordere Abdeckung ein Überlaufrohr und einen Hydraulikfluideingang umfasst, und wobei das Überlaufrohr ein erstes Ende in fluidtechnischer Verbindung mit dem Sumpfbehälter und ein zweites Ende in fluidtechnischer Verbindung mit der vorderen Abdeckung umfasst; eine Wand, welche den Sumpfbehälter und die vordere Abdeckung hydraulisch trennt, und wobei das erste Ende des Überlaufrohres in der Wand angeordnet ist, und ein Durchflussregelventil, welches in der Wand zwischen dem Sumpfbehälter und der vorderen Abdeckung angeordnet ist, und wobei das Durchflussregelventil in fluidtechnischer Verbindung mit jedem von dem Sumpfbehälter und der vorderen Abdeckung steht; und wobei das Durchflussregelventil offen ist, wenn das Getriebe ein extremes Manöver durchläuft und eine größere Menge Hydraulikfluid in dem Sumpfbehälter benötigt, und das Durchflussregelventil während eines normalen Getriebebetriebes geschlossen ist.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei sich das zweite Ende des Überlaufrohres in einem Abstand H über einer Unterseite der vorderen Abdeckung befindet.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei der Hydraulikfluideingang der vorderen Abdeckung Hydraulikfluid von dem Getriebe sammelt und das Hydraulikfluid in die vordere Abdeckung hinein leitet.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei das Überlaufrohr eine 90°-Krümmung zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende aufweist.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei sich das Regelventil in der Wand in einem Abstand L von einer Unterseite der vorderen Abdeckung angeordnet ist.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei das extreme Manöver eines von einer starken Verlangsamung, einer starken Beschleunigung, einer scharfen Kurve, einem steilen Anstieg und einem steilen Gefälle umfasst.
Getriebe nach Anspruch 1, wobei das Aufnahmerohr und Filter in hydraulischer Verbindung mit einer Hydraulikfluidpumpe stehen.