-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Getriebekupplungskomponenten aus Aluminium und insbesondere auf lasergeschweißte Getriebekupplungskomponenten aus Aluminium mehrerer Güteklassen (Multi-Grade-Aluminium).
-
HINTERGRUND
-
Die Erklärungen in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen dar, welche die vorliegende Offenbarung betreffen, und können dem Stand der Technik entsprechen oder auch nicht.
-
Die meisten nach dem aktuellen Stand der Technik konzipierten Mehrgang-Kraftfahrzeuggetriebe beinhalten eine Vielzahl von Planetengetriebeeinheiten mit einer Vielzahl von festen Verbindungen zwischen den Elementen der Planetengetriebeeinheiten und einer Vielzahl von Kupplungen und Bremsen, die ebenfalls mit den Elementen der Planetengetriebeeinheiten verbunden sind, und die selektiv und sequenziell aktiviert werden können, um die verfügbaren Übersetzungsverhältnisse in einer geeigneten Abfolge bereitzustellen.
-
Eine gemeinsame Komponente derartiger Getriebe ist ein zylindrisches Kupplungsgehäuse mit einer Nabe und Außenverzahnungen oder Zähnen an einem Ende und einem zylindrischen Trommelabschnitt mit Innenverzahnungen auf einer Innenfläche und einer Vielzahl von Ölauslassbohrungen oder -öffnungen. Derartige Kupplungsgehäuse werden normalerweise aus Aluminium 380 oder 390 druckgegossen. Trotzdem dieses Verfahren voll betriebsfähige Komponenten erzeugt, bedürfen bestimmte Aspekte der Verbesserung. Das Druckgussverfahren kann zu Abweichungen und Porositätsbildung führen, woraus Risse entstehen können, insbesondere im Trommelabschnitt. Wenn Aluminium 390 zur Herstellung des Gehäuses zur Anwendung kommt, wird das Teil fester, als wenn es aus Aluminium 380 gegossen wird, aber aufgrund der Härte von Aluminium 390 haben die zur Bearbeitung des Gehäuses verwendeten Werkzeuge eine kürzere Lebensdauer. Es ist normal für ein komplexes Bauteil, dass bestimmte Bereiche des Teiles einer höheren betrieblichen Belastung ausgesetzt als andere. Wenn das Bauteil, wie üblich, aus einem Werkstoff gefertigt wird, wie Aluminium 380, ist das einzige Mittel zur Erhöhung der Festigkeit in einem Bereich mit hoher Belastung die Erhöhung seiner Dicke. Dieser Ansatz erhöht auch das Gewicht und die Trägheit des Bauteils. Alternativ kann das gesamte Bauteil natürlich auch aus einem einzigen Werkstoff mit höherer Festigkeit gefertigt werden. Eine andere Schwierigkeit, die bei druckgegossenen Kupplungsgehäusen auftritt, ist die Notwendigkeit zum Bohren radial orientierter Ölauslasslöcher im Trommelabschnitt, denn diese können nicht im Druckgussverfahren ausgebildet werden.
-
Aus den vorstehenden Erörterungen geht hervor, dass Verbesserungen in Konfiguration und Verfahren zur Herstellung der Kupplungsgehäuse für Fahrzeuggetriebe wünschenswert wären. Die vorliegende Erfindung bezieht sich darauf.
-
ZUSAMMENFASSUNG
-
Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Kupplungsgehäuse für ein Automatikgetriebe mit einer geschmiedeten oder druckgegossenen Aluminiumnabe und einem walzgeformten oder geprägten Trommelabschnitt, der mit der Nabe laser- oder reibverschweißt ist. Aufgrund der unterschiedlichen Festigkeitsanforderungen von Nabe und Trommel ist die Nabe aus Aluminium 6082-T6 oder einem Werkstoff mit ähnlicher Festigkeit und Formbarkeit gefertigt und geschmiedet oder druckgegossen. Die Nabe beinhaltet Außenverzahnungen oder Zähne an ihrer Peripherie, und einen inneren Bund mit Fluid-Durchlässen. Die zylindrische Trommel ist aus Aluminium 7075-T6 oder einem Werkstoff von ähnlicher oder höherer Festigkeit und ähnlicher Formbarkeit und ist walzgeformt, gestanzt oder kaltgewalzt und beinhaltet Innenverzahnungen oder Zähne sowie eine Vielzahl von radial angeordneten Schmiermittelöffnungen oder Schlitzen, die den radialen Fluss von Schmier- und Kühlmittel aus dem Inneren der zylindrischen Trommel nach außen befördern.
-
Daher ist es ein Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein Aluminium-Kupplungsgehäuse für ein Automatikgetriebe vorzustellen.
-
Es ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein zweiteiliges Aluminium-Kupplungsgehäuse vorzustellen, das miteinander verschweißte Komponenten hat.
-
Es ist noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein zweiteiliges Aluminium-Kupplungsgehäuse für ein Automatikgetriebe vorzustellen, das miteinander verschweißte Komponenten hat.
-
Es ist noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein zweiteiliges Aluminium-Kupplungsgehäuse vorzustellen, das miteinander laser- oder reibverschweißte Komponenten hat.
-
Es ist noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein zweiteiliges Aluminium-Kupplungsgehäuse für ein Automatikgetriebe vorzustellen, das miteinander laser- oder reibverschweißte Komponenten hat.
-
Es ist noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein zweiteiliges Aluminium-Kupplungsgehäuse für ein Automatikgetriebe vorzustellen, bei dem eine Kupplungsnabe und eine Kupplungstrommel miteinander verschweißt sind.
-
Es ist noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein zweiteiliges Aluminium-Kupplungsgehäuse für ein Automatikgetriebe vorzustellen, bei dem eine Kupplungsnabe und eine Kupplungstrommel miteinander laser- oder reibverschweißt sind.
-
Es ist noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein zweiteiliges Aluminium-Kupplungsgehäuse für ein Automatikgetriebe vorzustellen, das eine geschmiedete oder druckgegossene Kupplungsnabe und eine walzgeformte, gestanzte oder kaltgewalzte Kupplungstrommel hat, die miteinander verschweißt sind.
-
Es ist noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein zweiteiliges Aluminium-Kupplungsgehäuse für ein Automatikgetriebe vorzustellen, das eine geschmiedete oder druckgegossene Kupplungsnabe und eine walzgeformte, gestanzte oder kaltgewalzte Kupplungstrommel hat, die miteinander laser- oder reibverschweißt sind.
-
Es ist noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein zweiteiliges Aluminium-Kupplungsgehäuse für ein Automatikgetriebe vorzustellen, das eine Kupplungsnabe aus Aluminium 6082-T6 und eine Kupplungstrommel aus Aluminium 7075-T6 hat, die miteinander verschweißt sind.
-
Es ist noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein zweiteiliges Aluminium-Kupplungsgehäuse für ein Automatikgetriebe vorzustellen, das eine Kupplungsnabe aus Aluminium 6082-T6 und eine Kupplungstrommel aus Aluminium 7075-T6 hat, die miteinander laser- oder reibverschweißt sind.
-
Weitere Aspekte, Vorabschnitte und Anwendungsgebiete werden aus der hier vorgestellten Beschreibung offensichtlich. Es versteht sich, dass die Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur dem Zweck der Veranschaulichung dienen und nicht dazu beabsichtigt sind, den Umfang der vorliegenden Offenbarung zu begrenzen.
-
ZEICHNUNGEN
-
Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen nur dem Zweck der Veranschaulichung und sind nicht dazu beabsichtigt, den Umfang der vorliegenden Offenbarung auf irgendeine Weise zu begrenzen.
-
1 ist eine halbe Querschnittsansicht eines Teils eines Kraftfahrzeug-Automatikgetriebes mit einer Kupplungsgehäuse-Baugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung;
-
2 ist eine perspektivische Ansicht einer Kupplungsgehäuse-Baugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung; und
-
3 ist eine vollständige Schnittansicht einer Kupplungsgehäuse-Baugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung.
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
-
Die folgende Beschreibung ist ihrer Art nach rein beispielhaft und beabsichtigt nicht, die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder Verwendungen zu begrenzen.
-
Mit Bezug auf 1 ist ein Abschnitt eines Kraftfahrzeug-Automatikgetriebes dargestellt, im Allgemeinen mit der Nummer 10 bezeichnet. Das Automatikgetriebe 10 beinhaltet ein gegossenes Metallgehäuse 12 und eine Trennwand 14. Das Gehäuse und die Trennwand 14 nehmen zusammenwirkend verschiedene Komponenten des Getriebes 10 auf und tragen und schützen diese, wie eine Antriebswelle 16, mehrere Reibungskupplungsbaugruppen 20A, 20B und 20C mit jeweiligen Reibungskupplungspaketen 22A, 22B und 22C und entsprechenden hydraulischen Stellgliedern 24A, 24B und 24C. Den beiden Reibungskupplungsbaugruppen 20B und 20C sind den jeweiligen Planetengetriebe-Baugruppen 30B und 30C zugeordnet. Die Planetengetriebe-Baugruppen 30B und 30C sind konventionell ausgebildet und beinhalten Sonnenräder 32B und 32C, Planetenradträger 34B und 34C, Planetenräder 36B und 36C, und Hohlräder 38B und 38C. Wie in dem Automatikgetriebe 10 dargestellt, ist das Sonnenrad 32B mit dem Hohlrad 38C gekoppelt, das mit den Reibungsscheiben 26C im Reibungskupplungspaket 22C gekoppelt ist, und das Hohlrad 38B ist mit den Reibungsscheiben 26B im Reibungskupplungspaket 22B gekoppelt. Dabei wird deutlich, dass derartige Verbindungen rein beispielhafte Darstellungen sind, und dass andere und unterschiedliche Verbindungen in anderen Getriebekonfigurationen, welche die vorliegende Erfindung verkörpern, zur Anwendung kommen können und werden.
-
Mit Bezug auf die 1, 2 und 3 werden diese verschiedenen Komponenten durch eine Getriebekupplungs-Gehäusebaugruppe 40 miteinander verbunden. Die Getriebekupplungs-Gehäusebaugruppe 40 beinhaltet im Allgemeinen eine Nabe 50 von geringerem Durchmesser, einen abgestuften Innenbund 60, der in seiner Gesamtheit mit der Nabe 50 von geringerem Durchmesser und einer Trommel 80 von größerem Durchmesser ausgebildet ist, befestigt an der Nabe 50 und dem Innenbund 60. Wie in 2 deutlich erkennbar, beinhaltet die Nabe 50 von geringerem Durchmesser der Getriebekupplungs-Gehäusebaugruppe 40 einen zylindrischen Bereich 52 mit Außenverzahnungen oder Zähnen 54 an seiner Peripherie, die beispielsweise mit den Reibscheiben 26A im Reibungskupplungspaket 22A der Reibungskupplungs-Baugruppe 20A im Eingriff stehen. Ein innerer Bereich 56 ist konfiguriert zur Aufnahme des hydraulischen Stellglieds 24A der Reibungskupplungs-Baugruppe 20A. Der abgestufte Innenbund 60 beinhaltet schrägstehende Hydraulikflüssigkeits-Durchlässe 62B und 62C, die mit ringförmigen Kanälen oder Nuten 64B und 64C in Verbindung stehen und Hydraulikflüssigkeit zu den hydraulischen Stellgliedern 24B und 24C leiten. Diese schrägstehenden Durchlässe 62B und 62C stehen in Verbindung mit unabhängigen, d. h. isolierten axialen Leitungen 66B und 66C in und neben der Antriebswelle 16. Der abgestufte Innenbund 60 kann auch einen oder mehrere Absätze oder Einbuchtungen 72 beinhalten, die mit Lagern 74 oder anderen Einrichtungen im Getriebe 10 zusammenwirken. Schließlich beinhaltet die Nabe 50 eine äußere abgeschrägte umlaufende Fläche 76, die einer ergänzend konfigurierten abgeschrägten Fläche 78 an der zylindrischen Trommel 80 angeglichen ist. Die Nabe 50 und der abgestufte Innenbund 60 sind bevorzugt aus Aluminium 6082-T6 oder einem Werkstoff von ähnlicher Festigkeit und Formbarkeit gefertigt. Dabei ist jedoch zu beachten, dass die Nabe 50 und der abgestufte Bund 60 aus Aluminium der Güteklasse 380 oder 390 gefertigt sein können, obwohl die Vorteile der vorliegenden Erfindung in diesem Fall nicht realisiert werden können. Die Nabe 50 und der abgestufte Innenbund 60 sind bevorzugt geschmiedet oder druckgegossen.
-
Der Trommelteil 80 der Kupplungsgehäuse-Baugruppe 40 beinhaltet einen zylindrischen Körper 82 mit sich axial erstreckenden Innenverzahnungen oder Zähnen 84, angeordnet auf seiner zylindrische Innenfläche 86 und dieselbe bildend. Einer oder mehrere kreisförmige innere Kanäle 88 sind in den Verzahnungen oder Zähnen 84 ausgebildet und nehmen Sprengringe 92 auf, welche in axialer Richtung Reaktionsscheiben 28B und 28C und andere Komponenten der Reibungskupplungspakete 22B und 22C festhalten. Die Reaktionsscheiben 28B und 28C greifen in die Innenverzahnungen oder Zähne 84 der Trommel 80 ein und rotieren mit denselben. Die Trommel 80 beinhaltet weiterhin eine Vielzahl von im Allgemeinen radial orientierten Schmiermittelöffnungen oder Schlitzen 94, die einen Durchlass für das Schmiermittel von der Innen- nach der Außenseite der Trommel 80 gewähren. Die zylindrische Trommel 80 wird bevorzugt aus Aluminium 7075-T6 oder einem Werkstoff von ähnlicher oder höherer Festigkeit und ähnlicher Formbarkeit gefertigt. Die Trommel 80 ist bevorzugt walzgeformt, gestanzt oder kaltgewalzt, d. h. mit dem Grob-Verfahren hergestellt. Das Grob-Verfahren ist eine Kaltumformung, d. h. ein Kaltwalzverfahren zur nicht-spangebenden Herstellung von Verzahnungen, Zähnen und ähnlichen Strukturen in Blechen. Es wurde von der Fa. Ernst Grob AG aus Mannedorf, Schweiz, entwickelt. Dabei ist zu beachten, dass die gerillte oder geriffelte Außenfläche 96 und der gerippte zylindrische Körper 82 des Trommelteils 80 das Ergebnis der Bearbeitung mittels des Grob-Verfahrens und weiterer Fertigungsverfahren ist. Während diese Konfiguration bevorzugt für einen Zylinder mit axialen Verzahnungen 84 ist, die in der zylindrischen Innenfläche 86 geformt oder eingearbeitet sind, kann die Außenfläche 96 glatt sein oder andere Konfigurationen annehmen, um das Gewicht des Trommelteils 80 zu senken.
-
Mit Bezug auf 3 wird die Nabe 50, einschließlich des abgestuften Innenbunds 60, mit der zylindrischen Trommel 80 durch Aufeinandersetzen der abgeschrägten, ringförmig umlaufende Fläche 76 an der Nabe 50 mit der abgeschrägten, umlaufenden Fläche 78 an der zylindrischen Trommel 80 und mittels Laser-, Reib-, Lichtbogen-, Elektronenstrahl- oder MIG-(Metall-Schutzgas)-Schweißen der beiden Komponenten zusammengefügt, wodurch eine ringförmig umlaufende Schweißnaht 98 zwischen den abgeschrägten, ringförmig umlaufenden Flächen 76 und 78 entsteht, welche die Nabe 50 an der zylindrischen Trommel 80 befestigt und somit die Herstellung der Kupplungsgehäuse-Baugruppe 40 fertigstellt.
-
Die Beschreibung der Erfindung ist nur als Beispiel zu verstehen und Variationen, die sich nicht vom Kern der Erfindung entfernen, werden als im Rahmen der Erfindung befindlich vorausgesetzt. Solche Variationen sollen nicht als eine Abweichung von dem Sinn und Umfang der Erfindung betrachtet werden.
