DE102013219631A1

DE102013219631A1 - System zum versorgen von getriebebedienelementen mit fluid

Info

Publication number: DE102013219631A1
Application number: DE102013219631.8A
Authority: DE
Inventors: Gregory D. Goleski; Steven G. Thomas; Jeffrey E. Maurer
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2012-10-02
Filing date: 2013-09-27
Publication date: 2014-04-17
Also published as: US9194482B2; US20140090944A1; CN103711898B; CN103711898A

Abstract

Ein System zum Versorgen von Getriebebedienelementen mit Fluid enthält einen Kupplungsbetätigungsdrücke erzeugenden Körper und eine Schmiermittelquelle, Kupplungen, wobei jede Kupplung einen Servo und ein Ausgleichsvolumen enthält, eine Durchgänge enthaltende Welle, einen Pfade, die jeden der Kupplungsbetätigungsdrücke und die Schmiermittelquelle mit einem jeweiligen Durchgang verbinden, enthaltenden Träger und eine Kupplungsnabe, die Kupplungsbetätigungsdruck von jedem der Durchgänge zu einem jeweiligen Servo leitet und die Schmiermittelquelle mit den Ausgleichsvolumen verbindet.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Einrichtung zum Versorgen von Kupplungs- und Bremsbedienelementen eines Automatikgetriebes und einen Getriebeschmierkreis mit Fluid.
Bei einem Automatikgetriebe für ein Kraftfahrzeug, das in der Lage ist, eine große Anzahl von Vorwärtsgangübersetzungen zu erzeugen, können zur Steuerung des Getriebebetriebs mehrere Bremsen und vier oder mehr Kupplungen erforderlich sein. Zusätzlich können bei einem solchen Getriebe zwei oder drei Durchgänge für die Ölzufuhr zum Drehmomentwandler erforderlich sein.
In der Industrie besteht Bedarf an einer Methode, bei der dem Drehmomentwandler, den Kupplungen, den Bremsen und einem Schmierkreis Automatikgetriebefluid (ATF – Automatic Transmission Fluid) durch eine vordere Trägeranordnung zugeführt wird, so dass die axiale Länge des Getriebes auf ein Minimum reduziert wird. Das ATF muss einem für jeden Kupplungsbetätigungskreis getrennten Ölpfad, dem Schmierkreis und jedem der Drehmomentwandlerkreise unter Bereitstellung einer Abdichtung zwischen den Pfaden, eines adäquaten Strömungsquerschnitts und von Verbindungen von einem hydraulischen Steuerkörper durch den Pumpenträger zugeführt werden.
Ein System zum Versorgen von Getriebebedienelementen mit Fluid enthält einen Kupplungsbetätigungsdrücke erzeugenden Körper und eine Schmiermittelquelle, Kupplungen, wobei jede Kupplung einen Servo und ein Ausgleichsvolumen enthält, eine Durchgänge enthaltende Welle, einen Pfade, die jeden der Kupplungsbetätigungsdrücke und die Schmiermittelquelle zu einem jeweiligen Durchgang leiten, enthaltenden Träger und eine Kupplungsnabe, die Kupplungsbetätigungsdruck von jedem der Durchgänge zu einem jeweiligen Servo leitet und die Schmiermittelquelle mit den Ausgleichsvolumen verbindet.
Bei herkömmlichen Automatikgetrieben mit mehreren rotierenden Kupplungen und einem Drehmomentwandler mit drei Durchlässen ist eine zusätzliche Trägerstruktur in der Mitte des Getriebes (ein so genannter Mittelträger) zum Gestatten des Durchlasses zu einer oder mehreren der rotierenden Kupplungen erforderlich. Das vorliegende System stellt die Zufuhr für alle Kupplungen und den Schmierkreis bereit, ohne einen Mittelträger hinzuzufügen.
Der Anwendungsumfang der bevorzugten Ausführungsform geht aus der folgenden ausführlichen Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen hervor. Es versteht sich, dass die Beschreibung und spezielle Beispiele zwar bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zeigen, aber nur der Veranschaulichung dienen. Verschiedene Änderungen und Modifikationen an den beschriebenen Ausführungsformen und Beispielen werden für den Fachmann offensichtlich.
Durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung verständlicher; in den Zeichnungen zeigen:
1 ein Schemadiagramm der kinematischen Anordnung eines Automatikgetriebes für ein Kraftfahrzeug;
2 eine Querschnittseitenansicht eines Längszwischenabschnitts der kinematischen Anordnung von 1, die ein Kupplungsgehäuse zeigt;
3 eine Querschnittseitenansicht eines vorderen Längsabschnitts der kinematischen Anordnung von 1, die eine Bremsanordnung zeigt;
4 eine Querschnittseitenansicht eines Längsabschnitts der kinematischen Anordnung von 1, die hydraulische Durchgänge zeigt;
5 eine Querschnittendansicht im Pumpenträger, die hydraulische Durchgänge zeigt; und
6 ist eine Querschnittseitenansicht eines Längsabschnitts der kinematischen Anordnung von 1, die hydraulische Durchgänge zeigt, die die hintere Kupplung versorgen.
Die Anordnung 10 von 1 enthält einen Eingang 12; einen Ausgang 14; eine Zwischenwelle 16; einen ersten Planetenradsatz 20 mit einem ersten Sonnenrad 22, einem ersten Hohlrad 24, einem ersten Träger 26; und einen Satz von Planetenrädern 30, die auf dem Träger 26 gestützt sind und sich in ständigem Kämmeingriff mit dem Sonnenrad 22 und dem Hohlrad 24 befinden.
Ein zweiter Planetenradsatz 32 enthält ein mit dem Sonnenrad 22 fest gekoppeltes zweites Sonnenrad 34; ein zweites Hohlrad 36; einen mit dem Eingang 12 fest gekoppelten zweiten Träger 38 und einen Satz von Planetenrädern 40, die auf dem Träger 38 gestützt sind und sich in ständigem Kämmeingriff mit dem Sonnenrad 34 und dem Hohlrad 36 befinden.
Ein dritter Planetenradsatz 42 enthält ein mit dem Hohlrad 36 fest gekoppeltes drittes Sonnenrad 44; ein drittes Hohlrad 46; einen dritten Träger 48 und einen Satz von Planetenrädern 50, die auf dem Träger 48 gestützt sind und sich in ständigem Kämmeingriff mit dem Sonnenrad 44 und dem Hohlrad 46 befinden.
Ein vierter Planetenradsatz 52 enthält ein mit dem Hohlrad 46 fest gekoppeltes viertes Sonnenrad 54; ein durch einen Mantel 58 mit dem Träger 26 fest gekoppeltes viertes Hohlrad 56; einen mit dem Ausgang 14 fest gekoppelten vierten Träger 60 und einen Satz von Planetenrädern 62, die auf dem Träger 60 gestützt sind und sich in ständigem Kämmeingriff mit dem Sonnenrad 54 und dem Hohlrad 56 befinden.
Eine erste Bremse 64 hält das Hohlrad 24 gezielt gegen Drehung fest.
Eine zweite Bremse 66 hält die Sonnenräder 22, 34 gezielt gegen Drehung am Getriebegehäuse 124 fest.
Eine erste Kupplung 68 koppelt das Hohlrad 36 gezielt mit einem Kupplungsgehäuse 70.
Eine zweite Kupplung 72 koppelt den Träger 48 gezielt mit dem Kupplungsgehäuse 70.
Eine dritte Kupplung 74 koppelt das Hohlrad 46 und das Sonnenrad 54 gezielt mit dem Eingang 12.
Eine vierte Kupplung 76 koppelt den Mantel 58 gezielt mit dem Kupplungsgehäuse 70.
2 zeigt, dass der Träger 26 an dem Mantel 58 befestigt ist.
Das Kupplungsgehäuse 70 enthält einen axialen Arm 82, der mit einer inneren Keilverzahnung ausgebildet ist, an der eine Außenverzahnung an den Abstandsplatten 84 der Kupplung 68 zur Drehung mit dem Kupplungsgehäuse 70 fest angebracht ist. Die Reibplatten der Kupplung 68 sind durch Keilverzahnung mit einer äußeren Keilverzahnung, die an einem mit dem Hohlrad 36 ausgebildeten Ring 85 ausgebildet ist, verbunden.
Die Zwischenwelle 16, die sich entlang einer Achse 86 auf der radialen Außenseite des Eingangs 12 erstreckt, ist am Ring 85 befestigt, wobei ein Sicherungsring 88 die Verbindung gewährleistet. Das Kupplungsgehäuse 70 ist durch axial beabstandete Buchsen 90, 92 auf der radialen Außenfläche der Zwischenwelle 16 gestützt.
Das Kupplungsgehäuse 70 enthält einen anderen axialen Arm 94, der mit einer äußeren Keilverzahnung ausgebildet ist, an der eine Innenverzahnung an den Abstandsplatten 96 der Kupplung 76 zur Drehung mit dem Kupplungsgehäuse 70 fest angebracht ist. Die Reibplatten der Kupplung 76 sind durch Keilverzahnung mit einer inneren Keilverzahnung, die an einem Mantel 58 ausgebildet ist, verbunden.
Die Außenverzahnung 98 an den Abstandsplatten der Kupplung 72 greift in die am Arm 94 des Kupplungsgehäuses 70 ausgebildete innere Keilverzahnung ein. Die Reibplatten der Kupplung 72 sind durch Keilverzahnung mit einer äußeren Keilverzahnung, die am Träger 48 ausgebildet ist, verbunden.
Vier Zufuhrkreise befinden sich zwischen den Buchsen 90, 92 und sind in der Nabe 100 des Kupplungsgehäuses 70 ausgebildet. Eine einzige Ausgleichsölzufuhr versorgt die Druckausgleichsvolumen 102, 104, 106 der Kupplungen 68, 72, 76 mit Automatikgetriebefluid (ATF – Automatic Transmission Fluid). Ausgleichsdämme 103, 105, 107 dichten die Druckausgleichsvolumen 102, 104, 106 an den Kolben 110, 112, 114 der Kupplungen 68, 72, 76 ab.
Jeder der Servozylinder 69, 73, 77 der Kupplungen 68, 72, 76 wird durch in dem Kupplungsgehäuse 70 ausgebildete individuelle Kreise mit Betätigungsdruck versorgt. Wenn kein Betätigungsdruck an die Kupplungen 68, 72, 76 angelegt wird, hat das Kupplungsgehäuse 70 keine feste Verbindung mit irgendeiner anderen Komponente der Anordnung 10.
3 zeigt einen Pumpenträger 120, der durch Schrauben 122 am Getriebegehäuse 124 befestigt ist und die Eingangswelle 12 an einer Buchse 126 stützt. Eine Nabe 128 für die Bremsen 64, 66 enthält einen radialen Arm 130, der am Pumpenträger befestigt ist, und einen axialen Arm, der mit einer äußeren und einer inneren axialen Keilverzahnung, an denen die Abstandsplatten der Bremse bzw. der Kupplung befestigt sind, ausgebildet ist.
Die Reibscheiben 132 der Bremse 66 sind mit einer äußeren axialen Keilverzahnung verbunden, die an einer Scheibe 134 ausgebildet ist, die durch die Zwischenwelle 18 an den Sonnenrädern 22, 34 befestigt ist. Die Reibscheiben 136 der Bremse 64 sind mit einer inneren axialen Keilverzahnung verbunden, die an einer Scheibe 138 ausgebildet ist, die am Hohlrad 24 befestigt ist und zwischen zwei Axiallagern 140 gestützt ist, die sich am Träger 26 befinden.
Die Planetenräder 30 des Zahnradsatzes 20 sind zur Drehung auf einer Ritzelwelle 142 gestützt, die auf dem Träger 26 gestützt ist.
Der Pumpenträger 120 ist mit einem ersten Zylinder 144 ausgebildet, der einen Kolben 146 enthält, der sich durch Öffnungen 148 in Kontakt mit einer der Abstandsplatten der Bremse 64 erstreckt. Bremsbetätigungsdruck wird durch Durchgänge 150, 151 zum Zylinder 144 geführt. Die Öffnungen 148 im radialen Nabenarm 130 gestatten es einem Monteur der Bremsnabenanordnung, beim Ausrichten der Reibscheiben 136 auf die Scheibe 138 durch den Arm hindurchzusehen.
Der Pumpenträger 120 ist auch mit einem zweiten Zylinder 154 ausgebildet, der einen Kolben 156 enthält, der eine der Abstandsplatten der Bremse 66 berührt. Der Bremsbetätigungsdruck wird durch den Durchgang 158 zum zweiten Zylinder 154 geführt.
Der radiale Arm 130 der Bremsnabe 128 ist so am Getriebegehäuse 124 befestigt, dass der Arm einen axialen Anschlag 152 berührt, der die Axialverschiebung des Arms begrenzt und eine axiale Reaktionskraft zur an die Platten der Bremse 64 angelegten Kraft des Kolbens 146 und zur an die Platten der Bremse 66 angelegten Kraft des Kolbens 156 erzeugt.
4 zeigt einen Drehmomentwandler 198, der von einem Pumpenradgehäuse 160, 162 umgeben ist, das mit einer Motorwelle oder einer anderen Energiequelle antriebsverbunden ist. Ein Antrieb 164 ist mit dem Pumpenradgehäuse 160 antriebsverbunden. Ein Zwischenrad 166, das auf einem Lager 168 gestützt ist und mit dem Antriebsrad kämmt, wird durch das Pumpenradgehäuse 160 um eine Achse 170 drehangetrieben. Ein Zahnrad 172, das mit dem Zwischenrad 166 kämmt, ist über eine Keilverzahnung mit einer Rotorwelle 174 verbunden, die sich um eine Achse 176 dreht.
Der Rotor 178 einer Verstellpumpe 180, der an der Rotorwelle 174 befestigt ist, saugt Automatikgetriebefluid (ATF) von einem Ölsumpf 182 über einen sich in dem Sumpf befindenden Filter 184 in den Pumpeneinlass. Aus dem Auslass der Pumpe 180 austretendes ATF fließt dann durch den Durchgang 186, einen hydraulischen Steuerkörper 188, eine Reihe von Ölzufuhrpfaden 190 und eine Reihe von gebohrten Ölzufuhrlöchern 192. Die Ölzufuhrlöcher 192 sind im Getriebegehäuse 124 ausgebildet.
Der Pumpenträger 120 ist mit zur Achse 86 im Pumpenträger 120 ausgerichteten gebohrten Ölzufuhrpfaden ausgebildet. Jeder Ölzufuhrpfad verbindet eines der gebohrten Ölzufuhrlöcher 192 mit einem entsprechendem Ölzufuhrkanal 194. Gebohrte Löcher in einer Drehmomentwandlerstatorwelle 196 verbinden jeden der Kanäle 194 mit der Eingangswelle 12 und mit dem sich im Gehäuse 160 befindenden Drehmomentwandler 198.
Mit Bezugnahme auf 4 und 5 ist eines der Ölzufuhrlöcher 192 über den Zufuhrpfad 200 in dem Pumpenträger 120 mit einem Zufuhrkanal 202 verbunden, durch den der Drehmomentwandler 198 durch den Durchgang 204 mit ATF befüllt wird.
Ein anderes der Ölzufuhrlöcher 192 ist durch den Zufuhrpfad 206 im Pumpenträger 120 mit einem Zufuhrkanal 208 verbunden, durch den eine Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung durch den Durchgang 210 betätigt wird.
Eines der Ölzufuhrlöcher 192 ist durch den Zufuhrpfad 212 im Pumpenträger 120 mit einem Zufuhrkanal 214 verbunden, durch den der Drehmomentwandler 198 entleert wird.
5 zeigt den Zufuhrpfad 151 und den Durchgang 150, durch den die Bremse 64 betätigt wird.
Eines der Ölzufuhrlöcher 192 ist durch den Zufuhrpfad 216 im Pumpenträger 120 mit dem Durchgang 158 verbunden, durch den die Bremse 66 betätigt wird.
Eines der Ölzufuhrlöcher 192 ist durch den Zufuhrpfad 218 im Pumpenträger 120 mit einem Zufuhrkanal 220 verbunden, der durch einen axialen Durchgang 222 in der Eingangswelle 12 verbunden ist, durch den die Kupplung 68 betätigt wird.
Eines der Ölzufuhrlöcher 192 ist durch den Zufuhrpfad 224 im Pumpenträger 120 mit einem Zufuhrkanal 226 verbunden, der durch einen axialen Durchgang in der Eingangswelle 12 verbunden ist, durch den die Kupplung 72 betätigt wird.
Eines der Ölzufuhrlöcher 192 ist durch den Zufuhrpfad 228 im Pumpenträger 120 mit einem Zufuhrkanal 230 verbunden, der durch einen axialen Durchgang in der Eingangswelle 12 verbunden ist, durch den die Kupplung 74 betätigt wird.
Eines der Ölzufuhrlöcher 192 ist durch den Zufuhrpfad 232 im Pumpenträger 120 mit einem Zufuhrkanal 234 verbunden, der durch einen axialen Durchgang in der Eingangswelle 12 verbunden ist, durch den ein Schmierkreis versorgt wird. Der Schmierkreis führt ATF zu den Ausgleichsvolumen der Kupplungen 68, 72, 74, 76 durch den axialen Durchgang 262, wie in 6 gezeigt. Alle vier axialen Durchgänge in der Eingangswelle 12, durch die die Kupplungen 68, 72, 74 betätigt werden und der Schmierkreis versorgt wird, sind zueinander parallel und parallel zur Achse 86.
Bei dreien der axialen Durchgänge in der Eingangswelle 12 erfolgt das Leiten durch das Kupplungsgehäuse 70 zu den Servozylindern der Kupplungen 68, 72, 74 durch die Ölzufuhrpfade in dem Kupplungsgehäuse, die den mit Bezug auf den Pumpenträger 120 der 4, 5 beschriebenen ähnlich sind. Beim axialen Schmiermitteldurchgang in der Eingangswelle 12 erfolgt das Leiten auch durch das Kupplungsgehäuse 70 zu den Ausgleichsvolumen 102, 104, 106 der Kupplungen 68, 72, 74 durch die Ölzufuhrpfade in dem Kupplungsgehäuse 70, die den mit Bezug auf den Pumpenträger 120 beschriebenen ähnlich sind.
2 zeigt den axialen 240 und radialen 242 Durchgang, durch den die Kupplung 72 sowie der axiale 244 und der radiale 246 Durchgang, durch die die Ausgleichsvolumen 102, 104, 106 der Kupplungen 68, 72 bzw. 76 mit Schmiermittel versorgt werden, mit Kupplungsbetätigungsdruck versorgt werden.
6 ist eine Querschnittseitenansicht eines hinteren Abschnitts der kinematischen Anordnung von 1, die hydraulische Durchgänge zeigt, die die Kupplung 74 mit Schmiermittel und Kupplungsbetätigungsdruck versorgen. Ein Durchgang 248 führt Fluid vom Steuerkörper 188 durch den Ölsumpf 182 und das Getriebegehäuse 124 zu einem in der Ausgangswelle 14 ausgebildeten radialen Durchgang 250. Die aufeinander ausgerichteten und verbundenen axialen Durchgänge 252, 254 in der Ausgangswelle 14 bzw. der Eingangswelle 12 verbinden hydraulisch den Durchgang 250 und den radialen Durchgang 256, der den Kupplungsbetätigungsdruck zum Zylinder 258 des Servos, der die Kupplung 74 betätigt, führt.
Derselbe Schmiermitteldurchgang 262 in der Eingangswelle 12, der Schmiermittel zu den Kupplungen 68, 72, 76 führt, führt auch ATF-Schmiermittel zur Kupplung 74 von der Schmiermittelquelle im Steuerkörper 188. Der axiale Durchgang 262 in der Eingangswelle 12 ist mit einem radialen Durchgang 264 hydraulisch verbunden, der Schmiermittel zum Ausgleichsvolumen 266 der Kupplung 74 führt.
Die bevorzugte Ausführungsform ist gemäß den Vorschriften der Patentbestimmungen beschrieben worden. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die alternativen Ausführungsformen auch auf andere Weise durchgeführt werden können, als speziell dargestellt und beschrieben wurde.

Claims

System zum Versorgen von Getriebeelementen mit Fluid, das Folgendes umfasst: eine Durchgänge enthaltende Welle; eine Schmiermittelquelle; einen Träger, der Fluidpfade enthält, die Kupplungsbetätigungsdrücke und die Schmiermittelquelle mit einem jeweiligen Durchgang verbinden; eine Kupplungsnabe, die Kupplungen enthält, wobei jede Kupplung einen Servo und ein von dem Träger axial beabstandetes Ausgleichsvolumen enthält, wobei die Kupplungsnabe Kupplungsbetätigungsdruck von jedem der Durchgänge zu einem jeweiligen Servo leitet und die Schmiermittelquelle mit den Ausgleichsvolumen verbindet.
System nach Anspruch 1, wobei: ein Steuerkörper einen Kupplungsbetätigungsdruck für jede von drei Kupplungen erzeugt; die Welle vier Durchgänge enthält, wobei der erste, zweite und dritte Durchgang jeweils Kupplungsbetätigungsdruck zu einem der Kupplungsservos leiten und ein vierter Durchgang die Schmiermittelquelle mit den Ausgleichsvolumen verbindet.
System nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: einen Bremsbetätigungsdrücke erzeugenden Steuerkörper; Bremsen, wobei jede Bremse einen Bremsservo enthält; und wobei der Träger zweite Pfade enthält, die jeden der Bremsbetätigungsdrücke zu einem jeweiligen Bremsservo leiten.
System nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: einen Bremsbetätigungsdruck erzeugenden Steuerkörper; eine Bremse, die einen Bremsservo enthält; und wobei der Träger einen Pfad enthält, der den Bremsbetätigungsdruck zu dem Bremsservo leitet.
System nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: einen Drehmomentwandler, der einen Wandlerbefüllungsdurchgang enthält; und wobei ein Steuerkörper Wandlerbefüllungsdruck erzeugt, und der Träger einen dritten Pfad enthält, der Wandlerbefüllungsdruck zu dem Wandlerentleerungsdurchgang leitet.
System nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: einen Drehmomentwandler, der einen Überbrückungskupplungsdurchgang enthält; und wobei ein Steuerkörper Überbrückungskupplungsdruck erzeugt, und der Träger einen vierten Pfad enthält, der Überbrückungskupplungsdruck zu dem Überbrückungskupplungsdurchgang leitet.