DE102005033466A1

DE102005033466A1 - Mechanismus und Verfahren zur Steuerung eines Schmierstroms

Info

Publication number: DE102005033466A1
Application number: DE102005033466A
Authority: DE
Inventors: Ted T. Farmington Hills Selever; William J. Ann Arbor Crecelius
Original assignee: General Motors Corp
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 2004-07-20
Filing date: 2005-07-18
Publication date: 2006-02-16
Also published as: CN1844713A; US7748499B2; CN1844713B; US20060054414A1

Abstract

Ein Mechanismus zur Steuerung eines Schmierstroms für ein Lastschaltgetriebe weist ein Lagerglied und eine Feder auf, die das Lagerglied in eine Richtung vorspannt. Das Lagerglied und die Feder wirken dahingehend zusammen, einen Strom am Lager vorbei ausreichend zu drosseln, um einen erhöhten Fluidstrom zu einem eine Schmierung benötigenden Glied zu veranlassen, das stromabwärts des Lagers liegt. Ein Verfahren zum Begrenzen eines Schmierstroms in einem Getriebe ist ebenfalls vorgesehen.

Description

Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der am 20. Juli 2004 eingereichten vorläufigen US-Anmeldung, die in ihrer Gesamtheit durch Verweis hierdurch einbezogen ist.
Diese Erfindung bezieht sich auf die Schmierung eines Lastschaltgetriebes.

Ein Schmierfluid innerhalb eines Lastschaltgetriebes folgt einem Weg des geringsten Widerstands. Dies macht es schwierig, Getriebekomponenten ausreichend zu schmieren, die erfordern, dass ein Fluid entlang einem gedrosselteren bzw. eingeschränkteren Weg strömt, wenn ein weniger gedrosselter Weg ebenfalls zur Verfügung steht. Aufgrund von zwischen Getriebekomponenten ausgebildeten Montagespalten werden unbeabsichtigte Stromwege geschaffen, mit denen man sich befassen muss, um einen ausreichenden Strom zu Komponenten sicherzustellen, die entlang gedrosselteren Wegen angeordnet sind.

Vorgesehen ist ein Mechanismus zur Steuerung eines Schmierstroms für ein Lastschaltgetriebe, der einen ausreichenden Strom eines Schmierfluids zu Schmierung benötigenden Gliedern sicherstellt, die an gedrosselten Stromwegen liegen. Dementsprechend umfasst ein Mechanismus zur Steuerung eines Schmierstroms ein Lager und eine Feder, die das Lager in eine Richtung vorspannt. Das Lagerglied und die Feder wirken dahingehend zusammen, einen ersten Stromweg ausreichend zu drosseln, um einen erhöhten Fluidstrom zu einem zweiten Stromkanal zu veranlassen. Das Lager und die Feder drosseln einen Strom am Lager vorbei ausreichend, um einen erhöhten Fluidstrom zu einem eine Schmierung benötigenden Glied zu veranlassen, das stromabwärts des Lagers liegt.

In einem Gesichtspunkt der Erfindung wirken das Lager und die Feder dahingehend zusammen, einen Strom in einem ersten Stromkanal zu drosseln, der zwischen einem Differenzialmechanismus und einem Getriebezahnrad wie z.B. einem Sonnenrad definiert ist. Das Lager und die Feder sind zwischen dem Differenzialmechanismus und dem Zahnrad im ersten Stromkanal angeordnet. Das Lager kann einen inneren Lagerlaufring aufweisen, der mit dem Getriebezahnrad für eine gemeinsame Drehung verbunden ist, sowie einen äußeren Lagerlaufring, der mit dem Differenzialmechanismus für eine gemeinsame Drehung verbunden ist. Der äußere Lagerlaufring weist vorzugsweise einen axialen Flansch auf, der mit in Umfangsrichtung beabstandeten Schlitzen ausgebildet ist. Die Feder weist in Umfangsrichtung beabstandete Nasen auf, die in die Schlitze eingepasst werden können, so dass die Feder am äußeren Laufring des Lagers für eine gemeinsame Drehung gesichert bzw. befestigt ist. Die Nasen gehen vorzugsweise vom Ende mit kleinem Durchmesser der Feder aus. Die Feder ist kompressibel und dehnbar, so dass ein Ende mit großem Durchmesser der Feder den Differenzialmechanismus berührt, wenn die Nasen in die Schlitze eingepasst sind.

In einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung umfasst der Differenzialmechanismus ein Differenzialgehäuse und ein Seiten- bzw. Ausgleichskegelrad, das in Bezug auf das Gehäuse drehbar ist. Das Differenzialgehäuse definiert teilweise den ersten Stromkanal, und das Ausgleichskegelrad definiert teilweise den zweiten Stromkanal. Der zweite Stromkanal ist speziell zwischen ineinandergreifenden Zähnen des Ausgleichskegelrades in der drehbaren Welle definiert.

Ein Verfahren zum Begrenzen eines Schmierstroms in einem Getriebe umfasst die Schritte Vorsehen eines Axiallagers und Verbinden einer Feder mit dem Axiallager. In einem weiteren Schritt werden das Axiallager und die Feder zwischen benachbarten Getriebekomponenten angeordnet. In einem weiteren Schritt wird Fluid in Richtung auf das Axiallager und die Feder geleitet. Ein radialer Strom des geleiteten Fluids zwischen den benachbarten Getriebekomponenten wird gesperrt, und der Fluidstrom wird stromabwärts des Axiallagers und der Feder über den Positionierschritt erhöht. Folglich kann das Verfahren das Schmieren einer stromabwärtigen Getriebekomponente (wie z.B. des Ausgleichskegelrades) mit dem erhöhten stromabwärtigen Fluidstrom einschliessen.

Die obigen Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung des besten Verfahrens zum Ausführen der Erfindung ohne weiteres ersichtlich, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen vorgenommen wird.

Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben; in diesen ist:
1 eine schematische Seitendarstellung eines Fahrzeugs, das ein Getriebe enthält
2 ein in schematischer Querschnitt in fragmentarischer Darstellung des Getriebes von 1, das ein Nadelaxiallager enthält;
3 ein schematischer Querschnitt in fragmentarischer Darstellung des Getriebes von 1 und 2, die eine an das Lager von 2 stoßende Feder zeigt; und
4 eine schematische perspektivische Darstellung in einer fragmentarischen Querschnittansicht der Feder von 3, die mit dem Lager der 2 und 3 verbunden ist.
Bezugnehmend auf die Zeichnungen, worin gleiche Bezugsziffern auf gleiche Komponenten verweisen, enthält ein Fahrzeug 10 einen Motor 12, der mit einem Getriebe 14 wirksam verbunden ist, um Kraft auf Räder 16 zum Antreiben des Fahrzeugs zu übertragen, wie in der Technik bekannt ist.
Bezugnehmend auf 2 und 3 umfasst das Lastschaltgetriebe 14 einen Planetengetriebesatz 17, der ein Abtriebssonnenrad 18 aufweist, das einer Abtriebswelle 20 des Getriebes benachbart angeordnet und mit der Welle 20 drehbar ist, wobei dazwischen ein dazwischenliegender Stromkanal 22 ausgebildet wird. Fluid wird dem dazwischenliegenden Stromkanal 22 durch einen Zufuhrkanal 24 zugeführt, der zumindest teilweise von einem Getriebegehäuse 26 gebildet wird. Eine Fluidquelle wie z.B. eine (nicht dargestellte) Pumpe liefert in einer (nicht dargestellten) Ölwanne gesammeltes Fluid an den Zufuhrkanal 24, wie der Fachmann ohne weiteres versteht. (Ein Fluidstrom wird durch mit F bezeichnete Pfeile repräsentiert, die in den hierin beschriebenen verschiedenen Stromkanälen dargestellt sind.)
Das zwischen dem Sonnenrad 18 und der Abtriebswelle 20 über den dazwischenliegenden Stromkanal 22 durchgehende Fluid wird schließlich an ein Ausgleichskegelrad 28 eines Differenzialmechanismus 30 geliefert.
Das durch den dazwischenliegenden Stromkanal 22 gelangende Schmierfluid trifft auch auf das Nadelaxiallager 32, welches zwischen dem Abtriebssonnenrad 18 und einem Differenzialgehäuse 34 angeordnet ist. Um einen ersten Stromkanal 36 am Lager 32 vorbei in einem axialen Raum zwischen dem Sonnenrad 18 und dem Differenzialgehäuse 34 einzuschränken bzw. zu drosseln, ist zwischen dem Axiallager 32 und dem Differenzialgehäuse 34 eine Wellen- oder Belleville-Feder 38 positioniert. Dies verstärkt die Enge in Axialrichtung des Raums, der vom Axiallager 32 eingenommen wird, wodurch ein direkter radialer Strom am Axiallager 32 vorbei (d.h. durch den Raum zwischen dem Sonnenrad 18 und dem Differenzialgehäuse 34) gedrosselt wird. Eine Zentrifugalkraft wird einen derartigen nach außen gerichteten Strom fördern.
Das Lager 32 enthält ein Wälzelement 39, das zwischen einem im Wesentlichen ringförmigen inneren Laufring 40 des Lagers und einem im Wesentlichen ringförmigen äußeren Laufring 42 des Lagers angeordnet ist. Der innere Lagerlaufring 40 ist über Schweißen oder irgendein anderes bekanntes Verbindungsmittel am Sonnenrad 18 befestigt. Der äußere Laufring 42 des Lagers ist durch irgendein bekanntes Verbindungsmittel am Differenzialgehäuse 34 befestigt. Wie in 4 am besten dargestellt ist, weist der äußere Laufring 42 des Lagers einen axialen Flansch 43 auf, der mit mehreren, in Umfangsrichtung beabstandeten Schlitzen 44 ausgebildet ist. Die Feder 38 weist mehrere, in Umfangsrichtung beabstandete Nasen 46 auf, die von einem Innendurchmesser 48 ausgehen. Die Nasen 46 passen in entsprechende Schlitze 44, um die Feder 38 am äußeren Laufring 42 des Lagers für eine gemeinsame Drehung zu befestigen. Ein Aussendurchmesser 50 der Feder 38 liegt am (in 3 dargestellten) Differenzialgehäuse 34 an. Die Feder 38 biegt sich axial zwischen ihrem Innen- und Aussendurchmesser, so dass das Lager 32 und die Feder 38 zusammen den axialen Raum zwischen dem Sonnenrad 18 und dem Differenzialgehäuse 34 füllen und einen Fluidstrom radial vorbei am Lager 32 durch den ersten Stromkanal 36 verhindern, der zwischen dem Sonnenrad 18 und dem Differenzialgehäuse 34 definiert ist.
Bei normaler Funktion eines Axiallagers ist das Lager 32 nicht immer voll belastet und kann daher eine große Stromfläche für das Schmierfluid darbieten. Die Feder 38 verhindert, dass diese große Stromfläche dem Schmierstrom dargeboten wird, indem die Ausströmung von Fluid radial durch den Planetengetriebesatz 17 über den ersten Stromkanal 36 begrenzt wird. Das Lager 32 und die Feder 38 bilden zusammen eine einen Schmierstrom begrenzende Anordnung 32, 38, welche als Damm dient, um Fluid zum Beispiel in Richtung auf einen zweiten Stromkanal 52 zu zwingen, der zwischen jeweiligen ineinandergreifenden Zähnen 54, 56 des ineinandergreifenden Ausgleichskegelrades 28 und der Abtriebswelle 20 ausgebildet ist. Folglich bewirkt die einen Schmierstrom begrenzende Anordnung 32, 38 aufgrund der Vorspannfunktion der Feder 38 einen effizienteren Fluidstrom zu Stromflächen mit höherem Widerstand wie z.B. dem zweiten Stromkanal 52, wodurch eine bessere Schmierung zu Komponenten bei solchen Stromflächen mit hohem Widerstand wie z.B. dem Ausgleichskegelrad 28 geliefert wird.
Obgleich das beste Verfahren zum Ausführen der Erfindung im Detail beschrieben wurde, erkennt der Fachmann für die Technik, auf die sich die Erfindung bezieht, verschiedene alternative Entwürfe und Ausführungsformen, um die Erfindung innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche in die Praxis umzusetzen.
Ein Mechanismus zur Steuerung eines Schmierstroms für ein Lastschaltgetriebe weist ein Lagerglied und eine Feder auf, die das Lagerglied in eine Richtung vorspannt. Das Lagerglied und die Feder wirken dahingehend zusammen, einen Strom am Lager vorbei ausreichend zu drosseln, um einen erhöhten Fluidstrom zu einem eine Schmierung benötigenden Glied zu veranlassen, das stromabwärts des Lagers liegt. Ein Verfahren zum Begrenzen eines Schmierstroms in einem Getriebe ist ebenfalls vorgesehen.

Claims

Mechanismus zur Steuerung eines Schmierstroms für ein Lastschaltgetriebe, mit: einem Lager; einer Feder, die das Lagerglied in eine Richtung vorspannt; und worin das Lager und die Feder dahingehend zusammenwirken, einen Strom am Lager vorbei ausreichend zu drosseln, um einen erhöhten Fluidstrom zu einem eine Schmierung benötigenden Glied zu veranlassen, das stromabwärts des Lagers liegt.
Mechanismus zur Steuerung eines Schmierstroms nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager und die Feder dahingehend zusammenwirken, einen Strom in einem ersten Stromkanal zu drosseln, der zwischen einem Differenzialmechanismus und einem Getriebezahnrad definiert ist, wobei das Lager und die Feder zwischen dem Differenzialmechanismus und dem Zahnrad im ersten Stromkanal angeordnet sind.
Mechanismus zur Steuerung eines Schmierstroms nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager einen im wesentlichen ringförmigen inneren Lagerlaufring aufweist, der mit dem Getriebezahnrad für eine gemeinsame Drehung verbunden ist; und das Lager einen im Wesentlichen ringförmigen äußeren Lagerlaufring aufweist, der mit dem Differenzialmechanismus für eine gemeinsame Drehung verbunden ist.
Mechanismus zur Steuerung eines Schmierstroms nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Lagerlaufring einen axialen Flansch aufweist, der mit in Umfangsrichtung beabstandeten Schlitzen ausgestattet ist, und die Feder im Wesentlichen ringförmig ist und in Umfangsrichtung beabstandete Nasen aufweist, die in die Schlitze eingepasst werden können, so dass die Feder am äußeren Lagerlaufring für eine gemeinsame Drehung befestigt ist.
Mechanismus zur Steuerung eines Schmierstroms nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder ein Ende mit kleinem Durchmesser, von welchem die Nasen ausgehen, und ein Ende mit großem Durchmesser hat; und die Feder kompressibel und dehnbar ist, so dass das Ende mit großem Durchmesser den Differenzialmechanismus berührt, wenn die Nasen in die Schlitze eingepasst sind.
Mechanismus zur Steuerung eines Schmierstroms nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Stromkanal zwischen dem Differenzialmechanismus und einer drehbaren Welle definiert ist, die mit dem Differenzialmechanismus ineinandergreift; der zweite Stromkanal stromabwärts des ersten Stromkanals liegt; und das eine Schmierung benötigende Glied der Differenzialmechanismus ist, wobei der erhöhte Fluidstrom im zweiten Stromkanal vorliegt.
Mechanismus zur Steuerung eines Schmierstroms nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Differenzialmechanismus ein Differenzialgehäuse und ein Ausgleichskegelrad aufweist, das in Bezug auf das Gehäuse drehbar ist; und das Differenzialgehäuse zum Teil den ersten Stromkanal definiert und das Ausgleichskegelrad zum Teil den zweiten Stromkanal definiert.
Mechanismus zur Steuerung eines Schmierstroms nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Stromkanal zwischen ineinandergreifenden Zähnen des Ausgleichskegelrades und der drehbaren Welle definiert ist.
Mechanismus zur Steuerung eines Schmierstroms für ein Lastschaltgetriebe, mit: einer drehbaren Welle; einem mit der Welle drehbaren Getriebezahnrad; einem Differenzialmechanismus, der ein Differenzialgehäuse und ein Ausgleichskegelrad aufweist, das mit der Welle in Eingriff stehen kann; einem Axiallager; einer ringförmigen Feder, die mit dem Axiallager verbunden ist; wobei das Axiallager und die Feder axial zwischen dem Getriebezahnrad und dem Differenzialgehäuse angeordnet sind, um einen radialen Fluidstrom an dem Lager und der Feder vorbei durch einen durch das Getriebezahnrad und das Differenzialgehäuse definierten ersten Stromkanal wesentlich zu sperren; worin das Getriebezahnrad und die Welle einen dazwischenliegenden Stromkanal definieren; das Ausgleichskegelrad und die Welle dazwischen einen stromabwärts des dazwischenliegenden Stromkanals und des ersten Stromkanals gelegenen zweiten Stromkanal definieren; wobei das Axiallager und die Feder eine ausreichende Schmierung des Ausgleichskegelrades gestatten, indem ein Fluidstrom durch den ersten Stromkanal gedrosselt und dadurch ein Fluidstrom zum Ausgleichskegelrad durch den zweiten Stromkanal erhöht wird.
Verfahren zum Begrenzen eines Schmierstroms in einem Getriebe, mit den Schritten: Vorsehen eines Axiallagers; Verbinden einer Feder mit den Axiallager; Positionieren des Axiallagers und der Feder axial zwischen benachbarten Getriebekomponenten; und Leiten von Fluid in Richtung auf das Axiallager und die Feder; wobei der Positionierschritt dadurch einen radialen Strom des geleiteten Fluid zwischen den benachbarten Getriebekomponenten sperrt und einen Fluidstrom stromabwärts des Axiallagers und der Feder erhöht.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner mit dem Schritt: Schmieren einer stromabwärtigem Getriebekomponente mit dem erhöhten stromabwärtigen Fluidstrom.