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Dokumentenidentifikation DE102007011697A1 20.09.2007
Titel Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen und Schmieren einer Lagereinrichtung
Anmelder GM Global Technology Operations, Inc., Detroit, Mich., US
Erfinder Grochowski, Edwin T., Howell, Mich., US;
Stevenson, Paul D., Ann Arbor, Mich., US;
Wooden, Elizabeth I., Farmington Hills, Mich., US
Vertreter Manitz, Finsterwald & Partner GbR, 80336 München
DE-Anmeldedatum 09.03.2007
DE-Aktenzeichen 102007011697
Offenlegungstag 20.09.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.09.2007
IPC-Hauptklasse F16H 57/04(2006.01)A, F, I, 20070530, B, H, DE
Zusammenfassung Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen und Schmieren eines Ritzellagers eines Automatikgetriebes bereit. Die Vorrichtung umfasst vorzugsweise eine Trägeranordnung, die teilweise ein Fliehkraftkompensations-Ölreservoir definiert. Eine Ritzelwelle ist durch die Trägeranordnung unterstützt. Die Ritzelwelle definiert einen inneren Kanal in Fluidverbindung mit dem Ölreservoir. Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst auch ein im Allgemeinen kreisringförmiges Ritzelelement, das zumindest einen Abschnitt der Ritzelwelle umgibt, und ein Ritzellager ist radial zwischen der Ritzelwelle und dem Ritzelelement angeordnet. Das Ritzellager ist eingerichtet, um eine Rotation des Ritzelelements relativ zu der Ritzelwelle zu erleichtern. Das Ritzellager ist mit dem Kanal ausgerichtet, so dass Öl, das dort hindurch übertragen wird, auf das Ritzellager aufgebracht wird und das Ritzellager dementsprechend durch das Öl gekühlt und geschmiert wird. Es ist auch ein entsprechendes Verfahren zum Kühlen und Schmieren des Ritzellagers vorgesehen.

Beschreibung[de]
TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen und Schmieren einer Lagereinrichtung eines Automatikgetriebes.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Es ist gut bekannt, Lagereinrichtungen, wie etwa Kugellager oder Wälzlager, bereitzustellen, die zwischen rotierenden Bauteilen angeordnet sind, um Reibung zu vermindern und dadurch den betrieblichen Wirkungsgrad einer gegebenen Vorrichtung zu verbessern. Schmiermittel, wie etwa Öl, werden üblicherweise auf derartige Lagereinrichtungen aufgebracht, um Reibung weiter zu vermindern und Wärme abzuführen. Während des Betriebes können Lagereinrichtungen übermässige Wärme erzeugen, die das Leistungsvermögen des Lagers verschlechtern kann. Dementsprechend kann es bei einigen Anwendungen notwendig sein, die Lagereinrichtung zu kühlen, um das optimale Leistungsvermögen aufrecht zu erhalten. Es ist auch gut bekannt, ein Ölvolumen in einem Ausgleichsdamm oder einer Ausgleichskammer bereitzustellen, dessen zentrifugal erzeugter Druck gegen einen Kupplungskolben drückt, um die Wirkung von zentrifugal erzeugtem Druck in dem Öl zwischen dem Kupplungskolben und einem Kupplungsgehäuse zu kompensieren und aufzuheben.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Vorrichtung zum Kühlen und Schmieren einer Lagereinrichtung umfasst vorzugsweise eine Trägeranordnung, die zumindest teilweise ein Ölreservoir definiert. Eine Getrieberad- oder Ritzelwelle ist durch die Trägeranordnung nicht drehbar unterstützt. Die Ritzelwelle definiert vorzugsweise einen axialen Kanal und einen radialen Kanal. Der axiale Kanal weist einen Einlassabschnitt in Fluidverbindung mit dem Ölreservoir und einen Auslassabschnitt auf. Der radiale Kanal steht mit dem Auslassabschnitt des axialen Kanals in Fluidverbindung. Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst vorzugsweise auch ein im Allgemeinen kreisringförmiges Getrieberad- oder Ritzelelement, das zumindest einen Abschnitt der Ritzelwelle umgibt, und ein Getrieberad- oder Ritzellager, das radial zwischen der Ritzelwelle und dem Ritzelelement angeordnet ist. Das Ritzellager ist eingerichtet, um eine Drehung des Ritzelelements relativ zu der Ritzelwelle zu erleichtern. Das Ritzellager ist mit dem radialen Kanal ausgerichtet, so dass Öl, das durch den axialen Kanal und den radialen Kanal übertragen wird, auf das Ritzellager aufgebracht wird und das Ritzellager dementsprechend durch das Öl gekühlt und geschmiert wird.

Das bevorzugte Verfahren der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise eingeleitet, indem der Träger verwendet wird, um eine Oberfläche zu bilden, die das Zentrifugaldruck-Kompensationsreservoir definiert, um eine bessere Kupplungsschaltsteuerung bereitzustellen, und indem Öl aus dem Reservoir in den axialen Kanal der Ritzelwelle übertragen wird. Das Öl wird dann aus dem axialen Kanal in den radialen Kanal übertragen. Danach wird das Öl aus dem radialen Kanal auf das Ritzellager übertragen, so dass das Ritzellager durch das Öl gekühlt und geschmiert wird.

Die Lagereinrichtung ist vorzugsweise eine Nadellagereinrichtung.

Die Trägeranordnung definiert vorzugsweise eine Dichtungsnut, die eine Dichtung enthält, die derart gestaltet ist, dass sie das Öl in dem Ölreservoir, das bereits für die Zentrifugalkompensationsfunktion eingesetzt wird, festhält.

Es ist vorzugsweise eine Buchse vorgesehen, um die Trägeranordnung zu unterstützen und das Ölreservoir abzudichten.

Das Öl in dem Ölreservoir wird vorzugsweise unter Druck gesetzt, um die Übertragung des Öls durch die axialen und radialen Kanäle und auf die Lagereinrichtung zu erleichtern.

Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Ausführungsarten der Erfindung in Verbindung genommen mit den begleitenden Zeichnungen leicht deutlich werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine Teilschnittansicht eines Getriebes, das die Kühl- und Schmiervorrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

In den Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Bauteile beziehen, zeigt 1 eine Teilschnittansicht eines 7-Gang-Getriebes 10. Es ist festzustellen, dass das Getriebe 10 zu Beispielzwecken gezeigt ist, und dass die vorliegende Erfindung auch bei alternativen Getriebeanordnungen angewandt werden kann. Das Getriebe 10 umfasst eine Ritzelwelle 12, die durch eine Trägeranordnung 14 gelagert ist, so dass die Ritzelwelle 12 nicht relativ zu der Trägeranordnung 14 rotiert. Ein im Allgemeinen kreisringförmiges Ritzelement 16 umgibt zumindest einen Abschnitt der Ritzelwelle 12. Das Ritzel 16 umfasst mehrere Ritzelzähne 20, die eingerichtet sind, um mit mehreren Sonnenradzähnen 22 an einem Sonnenrad 18 und mehreren Hohlradzähnen 23 an einem Hohlrad 19 in Eingriff zu stehen, so dass dazwischen Drehmoment übertragen werden kann. Eine Ritzellagereinrichtung 25 ist zwischen der Ritzelwelle 12 und dem Ritzel 16 angeordnet, um Reibungsverluste zu minimieren, wenn das Ritzel 16 um die Ritzelwelle 12 rotiert. Die Lagereinrichtung 25 umfasst vorzugsweise mehrere Lager 27, die durch einen Lagerkäfig 24 festgehalten sind. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Lagereinrichtung 25 eine Nadellagereinrichtung; jedoch können andere bekannte Lageranordnungen in Betracht gezogen werden. Es ist wohlbekannt, dass die Lagereinrichtung 25, die auf die beschriebene Weise eingesetzt wird, kalt und gut geschmiert bleiben muss, um das Leistungsvermögen zu optimieren.

Das Getriebe 10 umfasst auch eine Kupplungsanordnung 26, die eingesetzt werden kann, um mehrere unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse zu erzeugen. Ein Einrückkolben 28 ist derart angeordnet, dass er die Kupplungsanordnung 26 selektiv einrückt oder ausrückt. Der Einrückkolben 28 ist zwischen einer gezeigten Ausgangsposition und einer eingerückten Position (nicht gezeigt) umsetzbar, an der der Einrückkolben 28 mit der Kupplungsanordnung 26 in Eingriff steht und diese dadurch betätigt. Eine Rückstellfeder 30 spannt den Einrückkolben 28 in die Ausgangsposition vor, an der die Kupplungsanordnung 26 ausgerückt ist. Eine Einrückkammer 32 ist im Wesentlichen benachbart zu dem Einrückkolben 28 angeordnet.

Die Kupplungsanordnung 26 wird vorzugsweise betätigt, indem Öl 36 in die Einrückkammer 32 übertragen wird, bis der Druck genug zunimmt, um die Vorspannung der Rückstellfeder 30 zu überwinden, und der Einrückkolben 28 wird von der Ausgangsposition in die eingerückte Position umgesetzt. Es ist gut bekannt, dass die Rotation des Öls 36 in der Einrückkammer 32 Fliehkräfte erzeugen kann, die es schwierig machen, die Position des Einrückkolbens 28 und dementsprechend die Aufbringung der Kupplungsanordnung 26 genau zu steuern. Um dieses Problem anzusprechen, ist Fliehkraftdammöl 40 vorgesehen, um die Zentrifugal- oder Fliehkraft, die durch das Öl 36 erzeugt wird, auszugleichen und dadurch die Steuerfähigkeit der Kupplungsanordnung 26 zu verbessern. Das Fliehkraftdammöl 40 ist in einer Ausgleichsdammkammer oder einem Ausgleichsdammreservoir 42 angeordnet, das teilweise zwischen dem Einrückkolben 28 und der Trägeranordnung 14 definiert ist.

Um das Reservoir 42 zu bilden, umfasst die Trägeranordnung 14 einen Trägerflansch 60, der sich in Eingriff mit dem Einrückkolben 28 erstreckt. Der Trägerflansch 60 definiert vorzugsweise eine Dichtungsnut 62, die eine Kolbendichtung 64 festhält, welche ausgestaltet ist, um mit dem Einrückkolben 28 derart in Eingriff zu stehen, dass das Fliehkraftdammöl 40 nicht aus dem Reservoir 42 ausläuft. Es ist eine zweite Kolbendichtung 66 vorzugsweise zwischen der Dichtungsnut 68, die durch ein Kupplungsgehäuse 70 definiert ist, angeordnet und bewirkt, dass die Grenzfläche zwischen dem Einrückkolben 28 und dem Kupplungsgehäuse 70 abgedichtet wird. Eine Buchse 72 ist vorzugsweise zwischen der Trägeranordnung 14 und der Welle 74 angeordnet und ausgestaltet, um die Trägeranordnung 14 abzustützen. Die Buchse 72 ist zusätzlich eingerichtet, um die Träger/Wellen-Grenzfläche abzudichten und somit zu verhindern, dass Fliehkraftdammöl 40 aus dem Reservoir 42 ausläuft.

Der Träger 14 definiert eine Öffnung 44, die ausgestaltet ist, die Ritzelwelle 12 aufzunehmen. Die Ritzelwelle 12 erstreckt sich durch die Öffnung 44 des Trägers 14, so dass ein Endabschnitt 46 der Ritzelwelle 12 in Kontakt mit dem Fliehkraftdammöl 40 gelangt. Die Ritzelwelle 12 definiert einen inneren axialen Kanal 48, der einen Einlassabschnitt 50 in der Nähe des Endabschnitts 46 der Ritzelwelle 12 aufweist und in Fluidverbindung mit dem Fliehkraftdammöl 40 steht. Der axiale Kanal 48 erstreckt sich von dem Einlassabschnitt 50 entlang der Achse der Ritzelwelle 12 zu einem Auslassabschnitt 52, der etwa auf halber Strecke entlang der Länge der Kolbenwelle 12 angeordnet ist. Die Ritzelwelle 12 definiert auch einen oder mehrere radiale Kanäle 54, die sich von dem Auslassabschnitt 52 des axialen Kanals 48 in eine radiale Richtung aus der Ritzelwelle 12 erstrecken. Die radialen Kanäle 54 sind derart angeordnet, dass sie sich mindestens mit einem Abschnitt der Lagereinrichtung 25 ausrichten, so dass Fliehkraftdammöl 40 durch die radialen Kanäle 54 und auf die Lagereinrichtung 25 übertragen werden kann, so dass die Lagereinrichtung 25 geschmiert und gekühlt wird. Obgleich die Kanäle 48 und 54 anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben worden sind, ist festzustellen, dass alternative Größen und/oder Ausgestaltungen von Kanälen in Betracht gezogen werden können.

Gemäß dem bevorzugten Verfahren der vorliegenden Erfindung wird unter Druck stehendes Fliehkraftdammöl 40 in dem Reservoir 42, das teilweise zwischen dem Einrückkolben 28 und dem Träger 14 definiert ist, angeordnet. Der Druck im Reservoir 42 bewirkt, dass Fliehkraftdammöl 40 in den axialen Kanal 48, durch die radialen Kanäle 54 und auf die Lagereinrichtung 25 übertragen wird. Dementsprechend wird Öl 40 aus dem Reservoir 42 bereitgestellt, um die Lagereinrichtung 25 zu kühlen und zu schmieren, so dass deren Betrieb optimiert wird, und das Ritzel 16 kann um die Ritzelwelle 12 mit minimalen Reibungsverlusten rotieren. Die Menge an Fliehkraftdammöl 40, das auf die Lagereinrichtung 25 übertragen wird, ist steuerbar, indem die Größe und Geometrie der Kanäle 48, 54 verändert wird. Es ist beobachtet worden, dass genug Öl 40 übertragen werden kann, um die Lagereinrichtung 25 zu kühlen und zu schmieren, ohne die primäre Fliehkraftausgleichsfunktion des Öls 40 zu beeinflussen.

Obgleich die besten Arten zur Ausführung der Erfindung ausführlich beschrieben worden sind, werden Fachleute auf dem Gebiet, das die Erfindung betrifft, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur praktischen Ausführung der Erfindung innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche erkennen.


Anspruch[de]
Schmier- und Kühlvorrichtung für ein Ritzellager für ein Automatikgetriebe, umfassend:

ein Ölreservoir, das Öl enthält;

eine Ritzelwelle, die einen Kanal definiert, wobei der Kanal einen Einlassabschnitt in Fluidverbindung mit dem Öl und einen Auslassabschnitt aufweist;

ein im Allgemeinen kreisringförmiges Ritzelelement, das zumindest einen Abschnitt der Ritzelwelle umgibt; und

ein Ritzellager, das radial zwischen der Ritzelwelle und dem Ritzelelement angeordnet ist, um eine Rotation des Ritzelelements relativ zu der Ritzelwelle zu erleichtern, wobei das Ritzellager mit dem Auslassabschnitt des Kanals ausgerichtet ist, so dass Öl, das durch den Kanal übertragen wird, auf das Ritzellager aufgebracht wird, wobei das Ritzellager durch das Öl gekühlt und geschmiert wird.
Schmier- und Kühlvorrichtung für ein Ritzellager nach Anspruch 1, wobei der Kanal einen sich axial erstreckenden Kanal und einen sich radial erstreckenden Kanal umfasst. Schmier- und Kühlvorrichtung für ein Ritzellager nach Anspruch 1, wobei das Ritzellager ein Nadellager ist. Schmier- und Kühlvorrichtung für ein Ritzellager nach Anspruch 1, wobei das Öl unter Druck gesetztes Fliehkraftdammöl ist. Schmier- und Kühlvorrichtung für ein Ritzellager nach Anspruch 1, die ferner eine Trägeranordnung umfasst, die die Ritzelwelle unterstützt. Schmier- und Kühlvorrichtung für ein Ritzellager nach Anspruch 5, wobei die Trägeranordnung eine Dichtungsnut definiert, die eine Dichtung enthält, die eingerichtet ist, um das Öl in dem Ölreservoir zurückzuhalten. Schmier- und Kühlvorrichtung für ein Ritzellager nach Anspruch 5, die ferner eine Buchse umfasst, die eingerichtet ist, um die Trägeranordnung zu unterstützen und das Ölreservoir abzudichten. Schmier- und Kühlvorrichtung für ein Ritzellager eines Automatikgetriebes, umfassend:

eine Trägeranordnung, die zumindest teilweise ein Ölreservoir definiert;

Öl, das in dem Ölreservoir angeordnet ist;

eine Ritzelwelle, die durch die Trägeranordnung unterstützt ist, wobei die Ritzelwelle einen sich axial erstreckenden Kanal und einen sich radial erstreckenden Kanal definiert, wobei der sich axial erstreckende Kanal einen Einlassabschnitt in Fluidverbindung mit dem Öl und einen Auslassabschnitt aufweist, und der sich radial erstreckende Kanal mit dem Auslassabschnitt des axialen Kanals in Fluidverbindung steht;

ein im Allgemeinen kreisringförmiges Ritzelelement, das zumindest einen Abschnitt der Ritzelwelle umgibt; und

ein Ritzellager, das radial zwischen der Ritzelwelle und dem Ritzelelement angeordnet ist, um eine Rotation des Ritzelelements relativ zu der Ritzelwelle zu erleichtern, wobei das Ritzellager mit dem radialen Kanal ausgerichtet ist, so dass Öl, das durch den axialen Kanal und den radialen Kanal übertragen wird, auf das Ritzellager aufgebracht wird, wobei das Ritzellager durch das Öl gekühlt und geschmiert wird.
Schmier- und Kühlvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Lagereinrichtung ein Nadellager ist. Schmier- und Kühlvorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Öl unter Druck gesetztes Fliehkraftdammöl ist. Schmier- und Kühlvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Trägeranordnung eine Dichtungsnut definiert, die eine Dichtung enthält, die eingerichtet ist, um das Öl in dem Ölreservoir zurückzuhalten. Schmier- und Kühlvorrichtung nach Anspruch 8, die ferner eine Buchse umfasst, die eingerichtet ist, die Trägeranordnung zu unterstützen und das Ölreservoir abzudichten. Verfahren zum Kühlen und Schmieren einer Ritzellagereinrichtung eines Automatikgetriebes, das umfasst, dass:

ein Ölreservoir bereitgestellt wird, das Öl enthält;

eine Ritzelwelle bereitgestellt wird, die wirksam mit einem Ritzellager verbunden wird, wobei die Ritzelwelle einen sich axial erstreckenden Kanal und einen sich radial erstreckenden Kanal definiert, wobei der sich axial erstreckende Kanal einen Einlassabschnitt in Fluidverbindung mit dem Öl und einen Auslassabschnitt aufweist, wobei der sich radial erstreckende Kanal mit dem Auslassabschnitt des sich axial erstreckenden Kanals in Fluidverbindung steht;

Öl aus dem Reservoir in den axialen Kanal übertragen wird;

Öl aus dem axialen Kanal in den radialen Kanal übertragen wird; und

Öl aus dem radialen Kanal auf das Ritzellager übertragen wird, sodass das Ritzellager durch das Öl gekühlt und geschmiert wird.
Verfahren nach Anspruch 13, das ferner umfasst, dass ein im Allgemeinen kreisringförmiges Ritzelelement bereitgestellt wird, das wirksam mit dem Ritzellager verbunden ist, um die Rotation des Ritzelelements relativ zu der Ritzelwelle zu erleichtern. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Bereitstellen eines Ölreservoirs, das Öl enthält, umfasst, das ein Ölreservoir bereitgestellt wird, das unter Druck gesetztes Fliehkraftdammöl enthält.






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