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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Flüssigkeitszirkulation in Fahrzeuggetrieben.
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Fahrzeuggetriebe benötigen während des Betriebs eine Schmierung. In Abhängigkeit von den Leistungsanforderungen für das Getriebe kann eine Hydraulikflüssigkeit in verschiedenen Raten zu verschiedenen Abschnitten des Getriebes gelenkt werden. Üblicherweise besteht für Automatikgetriebe eine Notwendigkeit die Schmierung zwischen einem Stator in dem Drehmomentwandler und anderen Getriebekomponenten zu erleichtern. In der Vergangenheit wurden hauptsächlich ziemlich komplizierte Lager (z.B. ein Nadellager) eingesetzt, um die Reibung zwischen dem Stator und anderen Getriebekomponenten zu verringern. Dies ist eine relativ kostenaufwendige Art und Weise die Reibung in einem Getriebe zu vermindern. Gewöhnliche Anlaufscheiben können auch die Reibung verringern, aber es sind trotzdem noch Nadellager für die vorgegebene Reibungsverringerung am Stator erforderlich. Siehe zum Beispiel das
U.S.-Patent 5.308.266 mit dem Titel “Variable Stator Vane Assembly for an Axial Flow Compressor of a Gas Turbine Engine.” Diese Teile können auch das Gesamtgewicht des Fahrzeugs vergrößern, und somit die Kraftstoffeffizienz verringern.
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Daher ist es wünschenswert, eine verbesserte und kostengünstigere Getriebeschmierung zu erreichen.
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Die vorliegende Offenbarung behandelt eines oder mehrere der oben erwähnten Probleme. Andere Merkmale und/oder Vorteile werden aus der nachfolgenden Beschreibung offensichtlich.
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Ein Vorteil der vorliegenden Offenbarung ist, dass sie eine kostengünstigere Art und Weise für das Schmieren eines Fahrzeuggetriebes bereitstellt.
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Mit der vorliegenden Offenbarung wird eine verbesserte Gewichtsreduzierung gelehrt. Getriebekomponenten mit einem geringeren Gewicht bewirken auch eine größere Kraftstoffeffizienz.
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Eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung bezieht sich auf ein Automatikgetriebe, das einen Drehmomentwandler, einen Stator in dem Drehmomentwandler und eine Anlaufscheibe in der Nähe des Stators aufweist. Zu der Anlaufscheibe gehört ein Zirkulationskreislauf, der in der Scheibe so gebildet ist, dass eine Flüssigkeitsbewegung von einer Seite der Scheibe auf die andere Seite der Scheibe erleichtert wird.
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Eine weitere beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung bezieht sich auf eine Anlaufscheibe für einen Getriebedrehmomentwandler und weist einen Zirkulationskreislauf auf, der konfiguriert ist, eine Flüssigkeitsbewegung von einer Seite der Scheibe auf die andere Seite der Scheibe zu erleichtern. Die Anlaufscheibe besteht aus einem Verbundmaterial.
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Eine weitere beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung bezieht sich auf ein Verfahren für das Herstellen eines Getriebes, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: (i) Bilden einer Anlaufscheibe, die aus einem Verbundmaterial besteht; (ii) Bilden eines Zirkulationskreislaufs in der Scheibe, um eine Flüssigkeitsbewegung von einer Seite der Scheibe auf die andere Seite der Scheibe zu erleichtern; und (iii) Zusammenbauen eines Drehmomentwandlers, das Folgendes aufweist: (a) Aufsetzen eines Stators auf eine Antriebswelle; und (b) Aufsetzen einer Anlaufscheibe in der Nähe des Stators auf die Antriebswelle.
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Die Erfindung wird unten als Beispiel unter Bezugnahme auf die Figuren ausführlicher erläutert, wobei in den Figuren die gleichen Bezugszeichen für identische oder im Wesentlichen identische Elemente verwendet werden. Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Lehren werden auf einfache Weise offensichtlich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der besten Ausführungsformen der Erfindung, wenn sie in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet werden. In den Figuren:
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1 ist eine Seitenansicht eines Getriebes mit einem Drehmomentwandler.
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2a ist eine Montageansicht des Stators und der Anlaufscheibe aus 1.
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2b ist eine perspektivische Ansicht eines Teils der Anlaufscheibe aus 2a am Kreis 2b.
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3 ist eine Vorderansicht der Anlaufscheibe aus 2a.
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4 ist eine perspektivische Querschnittsansicht der Anlaufscheibe aus 2a entlang der Linie 4-4.
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5 ist eine perspektivische Rückansicht der Anlaufscheibe aus 2a.
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6 ist eine Rückseitenansicht der Anlaufscheibe aus 2a.
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In Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen in allen Ansichten gleiche Bezugszeichen Beispiele der gleichen oder entsprechender Bauteile darstellen, wird ein beispielhaftes Fahrzeuggetriebe mit einem Drehmomentwandler gezeigt, das eine verbesserte Schmierung aufweist. Zu dem dargestellten Drehmomentwandler gehört eine Statorbaugruppe, die eine Anlaufscheibe aufweist, in der ein Zirkulationskreislauf gebildet ist. Der Zirkulationskreislauf erleichtert den Strom eines Schmiermittels, z.B. Öl oder eine andere Flüssigkeit von einem zentralen Abschnitt des Getriebes zu den Statorblättern. Der gezeigte Drehmomentwandler beinhaltet auch Gewichts- und Kraftstoffeinsparungen. Eine Anlaufscheibe; die in einer Statorbaugruppe für den Drehmomentwandler enthalten ist, besteht aus einem Material mit einem geringeren Gewicht.
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Die Lehren der vorliegenden Offenbarung sind kompatibel mit verschiedenen Arten von Fahrzeuggetrieben insbesondere mit Automatikgetrieben. Elektrische stufenlose Getriebe, mechanische stufenlose Getriebe und/oder Getriebe mit einer beliebigen Anzahl von Geschwindigkeitsbereichen können die vorliegenden Lehren einsetzen.
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In 1 wird jetzt eine teilweise Querschnittsansicht eines Fahrzeuggetriebes 10 gezeigt, das kompatibel ist mit den Lehren der vorliegenden Offenbarung. Das Getriebe 10 ist ein Automatikgetriebe. Es wird nur ein Teil des Getriebegehäuses 20 gezeigt. In dem Glockengehäuse 30 des Getriebes 10 ist ein Drehmomentwandler 40 konfiguriert, eine Motorkurbelwelle 50 einzurasten. Zu dem Drehmomentwandler 40 gehören eine Turbine 60 auf einer Motorseite des Drehmomentwandlers 40 und eine Turbine 70 auf einer Antriebswellenseite des Drehmomentwandlers. Der Drehmomentwandler 40 ist aufgesetzt auf und verzahnt mit einer Eingangswelle 80. Wie in 1 gezeigt, verläuft die Eingangswelle 80 entlang einer Mittellinie C des Getriebes. Die Mittellinie C bezeichnet eine axiale Richtung des Getriebes und der Teilbaugruppen.
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Eine Statorbaugruppe 90, die im Inneren eine Anlaufscheibe 100 gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung aufweist, befindet sich eingenistet im Innenraum des Drehmomentwandlers 40.
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In 2a wird die Statorbaugruppe 90 aus 1 in einer Montageansicht gezeigt. Zu der Statorbaugruppe 90 gehört ein Stator 110, der Turbinenblätter 120 aufweist, die mit Abstand zueinander auf dem gesamten äußeren Kreisumfang des Stators angeordnet sind. An einem inneren Kreisumfang des Stators 110 sind eine Reihe von Zähnen 125 gebildet für die Befestigung an der Eingangswelle (z.B. 80, wie in 1 gezeigt). Der Stator 110 besitzt eine kreisförmige Vertiefung 130 in axialer Richtung, in welche die Anlaufscheibe 100 platziert werden kann. Die Anlaufscheibe 100 sitzt in der Nähe des Stators 110 in der Vertiefung 130 auf der Motorseite des Stators.
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Die in 2a gezeigte Anlaufscheibe 100 besitzt mehrere Zirkulationskreisläufe 140, die in der Scheibe gebildet sind. Der Zirkulationskreislauf 140 erleichtert den Ölfluss von der Eingangswelle 80 zu dem Stator 110. Der Zirkulationskreislauf 140 besitzt in dieser Ausführungsform eine axiale Öffnung 150, die in der Anlaufscheibe 100 gebildet ist und zwei vertiefte Oberflächen (oder Rillen) 160, 170, die in der Anlaufscheibe gebildet sind, um den Ölfluss zusätzlich zu erleichtern, wie weiter unten in Bezug auf 3 erörtert wird. Die benachbarte vertiefte Oberfläche 160 ist eine Rampe 165, die, wie in 2b gezeigt wird, auf der Fläche der Scheibe gebildet ist. Die Rampe 165 besitzt eine Neigung von der Oberfläche 160 zur Oberfläche 170. Bei dieser Ausführungsform ist die Rampe 165 in der Nähe der Oberfläche 160 dicker und in der Nähe der Oberfläche 170 ist sie dünner. Bei weiteren Ausführungsformen besitzt die Rampe eine Neigung in umgekehrter Richtung. Die Rampe 165 unterstützt das Bilden eines Ölfilms auf der Fläche der Scheibe 100. Das Öl fließt, wie durch die Pfeile angezeigt wird, aus der Öffnung 150 und in Richtung auf den äußeren Kreisumfang der Anlaufscheibe 100 und in Richtung auf die Statorblätter 120.
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Zu der Scheibe 100 gehört, wie in den 2a und 3 gezeigt wird, eine Gruppe von Schlüsseln 180, die auf einem inneren Kreisumfang gebildet wird. Wie in 2a gezeigt wird, sind die Schlüssel (oder Schlüsselnasen) 180 kompatibel mit sich axial erstreckenden Aussparungen 190, die in dem inneren Kreisumfang des Stators 110 ausgebildet sind. Bei der dargestellten Ausführungsform sind sechs (6) Schlüssel 180 auf dem inneren Kreisumfang der Anlaufscheibe 100 integriert. Bei weiteren Ausführungsformen können weniger oder mehr kompatible Schlüssel und Aussparungen auf der Scheibe und dem Stator enthalten sein.
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3 zeigt eine Vorderansicht der Anlaufscheibe. Wie in 3 gezeigt wird, enthält diese Ausführungsform der Scheibe 100 sechs (6) Öffnungen 150 für eine Zirkulation. Die Öffnungen 150 haben eine längliche Gestalt. Alle Öffnungen 150 sind in den vertieften Oberflächen 160, 170 der Anlaufscheibe angeordnet. Die Öffnungen 150 weisen auf dem Kreisumfang einen räumlichen Abstand zueinander auf und sind durch einen Winkel Theta, θ, voneinander getrennt. Bei dieser Ausführungsform ist Theta ungefähr gleich 60 Grad. Bei weiteren Ausführungsformen kann Theta kleiner oder größer sein. Auch die Öffnungen und vertieften Oberflächen können andere Größen oder Konfigurationen aufweisen.
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Wie in 3 gezeigt wird, ist die vertiefte Oberfläche 160 auf der Anlaufscheibe in einer rechteckigen Konfiguration konfiguriert und stellt einen direkten Strömungspfad für ein Dienstgut bereit, mit dem ein Ölvorrat auf der Oberfläche der Scheibe und ein Ölfluss von der Öffnung 150 zu einem äußeren Kreisumfang der Anlaufscheibe 100 aufrechterhalten werden. Die vertiefte Oberfläche 170 stellt eine sich verengende Rille dar, die eine winkelförmige Anordnung in Bezug auf den Durchmesser (bezeichnet als „Durchm.“) der Anlaufscheibe 100 aufweist. Die Neigung an einem Ausgangsende der vertieften Oberfläche 170 wird durch Beta, β, dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist Beta ungefähr gleich 15 Grad.
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In den 4 bis 6 wird die Anlaufscheibe 100 von einer Seite der Antriebswelle gezeigt. 4 zeigt eine Querschnittansicht einer Scheibe 100 entlang der Linie 4-4 in 3. Wie gezeigt wird, erstreckt sich die Öffnung 150 entlang einer Achse der Scheibe, z.B. entlang der Mittellinie des Getriebes, wie sie in den 1 und 2a gezeigt wird. 5 ist eine vollständige perspektivische Rückansicht und 6 ist eine Rückseitenansicht der Anlaufscheibe 100 in Bezug auf das Getriebe. Die Scheibe 100 stellt zusätzliche Einsparungen bei Gewicht und Materialkosten bereit, da die Scheibe Kerben 200 enthält, die entlang einem äußeren Kreisumfang der Scheibe gebildet sind. Wie in 3 gezeigt wird, unterstützen die Kerben 200 auch den Rückfluss des Öls von der Motorseite der Scheibe 100 zu der Öffnung 150. Die Kerben 200 erstrecken sich über den Kreisumfang in Bezug auf die Scheibe und unterstützen die Bewegung des Öls von einem Kreislauf zu einem anderen. Wie in 4 gezeigt wird, kann Öl auch in der Rille 210 fließen.
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Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Anlaufscheibe 100 ein Spritzgussbauteil, das aus einem Verbundmaterial wie zum Beispiel einem Polymer besteht. Die Anlaufscheibe 100 ist in der Lage axiale Lasten zu tragen, die auf den Stator 110 wirken. Die Anlaufscheibe 100 wird mithilfe eines Spritzgussprozesses hergestellt. Es können auch andere Herstellungsprozesse verwendet werden wie zum Beispiel Druckgießen, Stanzen oder Fräsen. Die Anlaufscheibe 100 kann aus anderen Materialien bestehen wie zum Beispiel aus Leichtmetallen oder aus Metall enthaltenden leichten Verbundmaterialien wie zum Beispiel Aluminiumlegierungen.
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Ein Verfahren zum Herstellen eines Fahrzeuggetriebes umfasst: Bilden einer Anlaufscheibe, die aus einem Verbundmaterial besteht; Bilden eines Zirkulationskreislaufes in der Scheibe, um die Bewegung einer Flüssigkeit von einer Seite der Scheibe auf die andere Seite der Scheibe zu erleichtern, wie z.B. in den 2a bis 6 gezeigt wird; und Zusammenbauen eines Drehmomentwandlers umfassend: Aufsetzen eines Stators auf die Eingangswelle; und Aufsetzen einer Anlaufscheibe in der Nähe des Stators auf die Eingangswelle.
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Zu diesem Verfahren kann ein Bilden des Zirkulationskreislaufes mit einer axialen Öffnung gehören, die in der Anlaufscheibe, z.B. 140 gebildet ist, wie in den 2a und 3 gezeigt wird. Das Verfahren kann umfassen, dass das Bilden des Zirkulationskreislaufes ein Bilden der axialen Öffnung in einer länglichen Konfiguration und ein Bilden einer vertieften Oberfläche auf einer Fläche der Anlaufscheibe umfasst, wie z.B. in Bezug auf die 2a bis 6 erörtert wird.
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Die Anlaufscheibe kann eine beliebige Art eines ringförmigen Elements sein, das konfiguriert ist, auf eine Getriebekomponente wie zum Beispiel die Eingangswelle aufgesetzt zu werden. Bei einigen der unterschiedlichen Ausführungsformen hat die Anlaufscheibe verschiedene Dicken. Bei einer Ausführungsform ist die Anlaufscheibe eine Buchse. Die Anlaufscheibe kann auch ein Teil der Lagerbaugruppe sein. In den 1 bis 2a wird die Anlaufscheibe in der Nähe des Stators platziert; bei weiteren Ausführungsformen wird die Anlaufscheibe jedoch in einer Abdeckungsbaugruppe für den Drehmomentwandler platziert.
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Der Fachmann, der mit dem Stand der Technik vertraut ist, auf den sich diese Erfindung bezieht, wird zahlreiche alternative Auslegungen und Ausführungsformen erkennen, um die Erfindung innerhalb des Umfangs der angefügten Patentansprüche in die Praxis umzusetzen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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