Title:
Getriebekomponenten mit einer magnetischen Beschichtung
Kind Code:
A1


Abstract:

Ein Getriebe umfasst eine Getriebekomponente mit einem integrierten Tonrad und eine magnetische Beschichtung auf dem integrierten Tonrad.




Inventors:
Mcguire, Michael S., Mich. (Pontiac, US)
Caulton, Jonathan T., Mich. (Pontiac, US)
Application Number:
DE102017118522A
Publication Date:
02/15/2018
Filing Date:
08/14/2017
Assignee:
GM Global Technology Operations LLC (Mich., Detroit, US)
International Classes:



Attorney, Agent or Firm:
Manitz Finsterwald Patentanwälte PartmbB, 80336, München, DE
Claims:
1. Getriebe, umfassend:
eine Getriebekomponente mit einem integrierten Tonrad; und
eine magnetische Beschichtung auf dem integrierten Tonrad.

2. Getriebe nach Anspruch 1, worin die magnetische Beschichtung ein Magnetband umfasst.

3. Getriebe nach Anspruch 1, worin die magnetische Beschichtung eine Magnetfarbe umfasst.

4. Getriebe nach Anspruch 1, worin die Getriebekomponente nicht-eisenhaltig ist.

5. Getriebe nach Anspruch 1, worin die Getriebekomponente nichtmagnetisch ist.

Description:
TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Getriebekomponenten und insbesondere auf eine Getriebekomponente mit einem Tonrad mit einer magnetischen Beschichtung.

EINLEITUNG

Diese Einleitung stellt im Allgemeinen den Kontext der Offenbarung dar. Die Arbeit der gegenwärtig genannten Erfinder in dem in dieser Einleitung beschriebenen Umfang, sowie Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt der Anmeldung ansonsten nicht als Stand der Technik gelten, gelten gegenüber dieser Offenbarung weder ausdrücklich noch implizit als Stand der Technik.

Ein typisches und konventionelles Automatikgetriebe umfasst eine Vielzahl von Planetenradanordnungen und Reibungskupplungsanordnungen. Die Reibungskupplungen umfassen eine Vielzahl von alternierenden Reibungsplatten und Reaktionsplatten, die zwischen einer inneren Nabe, mit der sich die Reibungsplatten drehen, und einem äußeren Gehäuse, mit dem sich die Reaktionsplatten drehen, angeordnet sind. Wenn die Reibungsplatten und Reaktionsplatten zusammengedrückt werden, wird ein Drehmoment zwischen der inneren Nabe und dem äußeren Gehäuse übertragen.

Es ist häufig entweder wünschenswert oder notwendig, die Drehzahl des äußeren Gehäuses, der Nabe oder des Trägers zu erfassen, um den Betrieb des Getriebes zu überwachen, was mit einem Halleffekt-Sensor erreicht werden kann. Ein Halleffekt-Sensor ist ein Wandler, der eine Spannung als Reaktion auf die Einwirkung eines Magnetfeldes ausgibt. Typischerweise kann eine Getriebekomponente ein Tonrad auf dem Gehäuse umfassen und einen Wandler nahe dem Tonrad anordnen. Das Tonrad umfasst eine Vielzahl von Zähnen, ähnlich einer Verzahnung, oder eine Umfangsspur oder eine Anordnung von Schlitzen oder Öffnungen.

Das Gehäuse, die Nabe oder der Träger wird typischerweise aus verschiedenen Stählen aufgrund der Festigkeit und Haltbarkeit dieses Materials hergestellt. Das Tonrad kann auch aus Stahl gefertigt sein und kann ein separates Teil sein, das an dem Gehäuse, der Nabe oder dem Träger befestigt ist, indem er beispielsweise in das Gehäuse eingesteckt oder integral gegossen oder geformt wird, in diesem Fall jedoch nicht wegen der Festigkeit oder Haltbarkeit, sondern wegen der Eigenschaften von Stahl, die mit dem Magnetfeld des Halleffekt-Wandlers zusammenwirken.

Während verschiedene Stähle die notwendige Festigkeit, Haltbarkeit und magnetische Erfassung für diese Aufgabe bieten, sind sie nicht ohne Nachteile. Das primäre Problem mit Stahlkomponenten ist deren Gewicht. Da diese Komponenten sowohl als Teil des Gesamtgewichtes des Fahrzeugs getragen und übersetzt werden, und sich drehen und daher zum gesamten Energieverlust des Antriebsstrangs beitragen, da sie häufig beschleunigt werden, tragen sie doppelt zum Kraftstoffverbrauch bei. Demgemäß beeinflusst jede Gewichtseinsparung einer sich drehenden Komponente, wie einem Kupplungsgehäuse oder einer Nabe, den Kraftstoffverbrauch positiv, sowohl vom Standpunkt des Gesamtgewichts als auch von dem Wirkungsgrad des Antriebsstrangs.

Eine Lösung für das Gewichtsproblem ist der Ersatz durch ein leichtgewichtigeres Material wie Aluminium. Aluminium hat etwa ein Drittel der Dichte von Stahl und weist gute Wärmeleiteigenschaften auf, wobei beide Eigenschaften für Getriebeanwendungen vorteilhaft sind. Es wurde jedoch festgestellt, dass ein Aluminiumgehäuse oder eine Aluminiumnabe mit einem Tonrad ungeeignet ist, da die Drehung eines Aluminiumtonrades nicht durch einen herkömmlichen Geschwindigkeitssensor, wie beispielsweise einen Halleffekt-Sensor, einen magnetoresistiven Sensor oder ähnliches, wahrgenommen werden kann.

Eine Lösung für dieses Problem beinhaltet die Herstellung des Gehäuses oder der Nabe aus Aluminium, des Tonrades aus einem magnetischen Material und das Anpressen und Einstecken des Tonrades an das Gehäuse der Nabe. Die Herstellung von zwei getrennten Komponenten und der Montagevorgang macht diese Alternative jedoch unattraktiv.

ZUSAMMENFASSUNG

Ein Getriebe umfasst eine Komponente mit einem integrierten Tonrad mit einer magnetischen Beschichtung. Die magnetische Beschichtung kann ein Magnetband oder eine Magnetfarbe sein. Die Komponente kann nicht-eisenhaltige und/oder nichtmagnetisch sein. Auf diese Weise wird ein separates, zusätzliches Teil- und Montageverfahren vermieden, wodurch die Fertigung vereinfacht, die Komplexität verringert und die Kosten gesenkt werden. Weiterhin kann auch das Gewicht des Zusatzteils vermieden werden, was den Gesamtwirkungsgrad und die Kraftstoffeinsparung verbessert. Zusätzlich ermöglicht die Bereitstellung einer magnetischen Beschichtung die Verwendung anderer Arten von Sensoren, wie beispielsweise eines magnetoresistiven Sensors, und begrenzt den Wandler nicht nur auf einen Halleffekt-Typ.

In einem anderen Aspekt umfasst ein Gehäuse für eine Kupplung eines Automatikgetriebes einen ringförmigen Abschnitt mit einem ersten Ende und einem axial abgetrennten zweiten Ende, wobei sich ein radial verlaufendes Endglied mit dem zweiten Ende des ringförmigen Abschnitts verbindet, und eine Befestigungsbuchse, die auf dem Endmitglied zentriert ist. Der ringförmige Abschnitt des Gehäuses definiert eine Vielzahl von in Umfangsrichtung angeordneten und beabstandeten Öffnungen und eine magnetische Beschichtung auf dem ringförmigen Abschnitt angrenzend zu den Öffnungen.

In einem anderen Aspekt umfasst ein Kupplungsgehäuse, das zur Verwendung in einem Automatikgetriebe angepasst ist, einen zylindrischen Abschnitt mit einer Außenfläche, einem ersten Ende und einem axial beabstandeten zweitem Ende und eine sich radial erstreckende Endplatte, die sich mit dem zweiten Ende des zylindrischen Abschnitts verbindet, und eine Montageöffnung in der Endplatte. Der zylindrische Abschnitt des Gehäuses definiert eine Vielzahl von umlaufenden, beabstandeten Öffnungen und eine magnetische Beschichtung auf dem zylindrischen Abschnitt angrenzend zu den Öffnungen.

Weitere Anwendungsbereiche der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung. Es ist zu beachten, dass die ausführliche Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur dem Zweck der Veranschaulichung dienen und nicht dazu beabsichtigt sind, den Umfang der vorliegenden Offenbarung zu begrenzen.

Die oben genannten Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus der folgenden ausführlichen Beschreibung einschließlich der Ansprüche und der Ausführungsformen leicht ersichtlich, wenn sie zusammen mit den beigefügten Zeichnungen genommen werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die vorliegende Offenbarung wird verständlicher unter Zuhilfenahme der ausführlichen Beschreibung und der zugehörigen Zeichnungen, worin:

1 ist eine fragmentarische Schnittansicht eines Teils eines Automatikgetriebes mit einem Geschwindigkeitssensor und einer angrenzenden sich drehenden Komponente mit einer magnetischen Beschichtung;

2 ist eine vergrößerte fragmentarische perspektivische Ansicht einer Aluminiumnabe, eines Gehäuses oder eines Trägers, die. bzw. das, bzw. der ein Tonrad mit einer magnetischen Beschichtung aufweist, die auf eine diskontinuierliche Fläche aufgebracht ist;

3 ist eine fragmentarische perspektivische Ansicht, wobei ein Abschnitt einer kontinuierlichen Fläche einer Kupplungsnabe, eines Kupplungsgehäuses oder eines Kupplungsträgers vor dem Aufbringen eines magnetischen Materials auf eine kontinuierliche Fläche maskiert ist; und

4 ist eine fragmentarische perspektivische Ansicht einer Aluminiumnabe, eines Gehäuses oder eines Trägers, die, bzw. das, bzw. der ein Tonrad mit einer magnetischen Beschichtung aufweist, die in diskontinuierlichen Bereichen auf eine Umfangsfläche aufgebracht ist.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG

Diese Beschreibung ist rein illustrativ und soll die vorliegende Offenbarung sowie ihre Ausführungen oder Verwendungen keineswegs einschränken. Die umfassenden Lehren der Offenbarung können in zahlreichen Formen umgesetzt werden. Obwohl die vorliegende Offenbarung also bestimmte Beispiele beinhaltet, ist der eigentliche Umfang der Offenbarung hierdurch in keiner Weise eingeschränkt und weitere Modifikationen gehen aus dem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und den folgenden Patentansprüchen hervor.

Bezugnehmend auf 1 ist ein Abschnitt eines Kraftfahrzeug-Automatikgetriebes dargestellt, im Allgemeinen mit der Nummer 10 bezeichnet. Das Automatikgetriebe 10 beinhaltet ein Gehäuse 12, das verschiedene Komponenten beinhaltet, positioniert und schützt, wie eine Vielzahl von Wellen oder Hohlwellen 14, von denen eine in 1 dargestellt ist, eine Vielzahl von Lagern 18 und eine Vielzahl von Reibungskupplunganordnungen 22, eine Vielzahl von hydraulischen Kupplungsbetätigungsanordnungen 24 und eine Vielzahl von Fluiddurchgängen 26.

Zwischen zwei der Reibungskupplungsanordnungen 22 ist ein Gehäuse, eine Nabe oder ein Träger 30 funktionsfähig und verbunden mit diesen angeordnet, das, bzw. die, bzw. der sich um die Achse der Welle 14 dreht. Das Gehäuse, die Nabe oder der Träger 30 weist einen ringförmigen oder zylindrischen Abschnitt 32 auf, der innere oder weibliche Kerbverzahnungen 34 aufweist, die Reibungsplatten 36 in einer der Reibungskupplungen 22 ergreifen und Außen- oder Kerbverzahnungen 38, die Reibungsplatten 42 in einer anderen der Reibungskupplungen 22 ergreifen.

Bezugnehmend auf 1 und 2 beinhaltet das Gehäuse, die Nabe oder der Träger 30 eine Endplatte 44, die den ringförmigen Abschnitt 32 mit einer Montagebuchse oder einem Lagergehäuse 46 verbindet, das die Welle 14 aufnimmt. Die Endplatte 44 kann entweder fest sein oder, um Gewicht zu sparen und wie in 2 dargestellt, eine Vielzahl von sich radial erstreckenden Speichen 48 aufweisen.

Der ringförmige Abschnitt 32 des Gehäuses, der Nabe oder des Trägers 30 beinhaltet auch ein Tonrad 50, das eine Vielzahl von Öffnungen oder Schlitzen 52 definiert, die in Umfangsrichtung um und angrenzend an die offene Endkante 54 des ringförmigen Abschnitts 32 des Gehäuses, der Nabe oder des Trägers 30 angeordnet sind. In Erfassungsbeziehung mit dem Tonrad 50 des Gehäuses, der Nabe oder des Trägers ist ein Geschwindigkeitssensor 60, wie ein Halleffekt-Sensor, ein magnetoresistiver Sensor oder dergleichen, angeordnet. Der Ausgang des Geschwindigkeitssensors 60 ist an einem Getriebesteuermodul (TCM) oder einer anderen ähnlichen Fahrzeug- oder Motorsteuereinrichtung (nicht dargestellt) vorgesehen.

Das Gehäuse, die Nabe oder der Träger 30 ist aus Aluminium gefertigt. Die Innenfläche 56 des ringförmigen Abschnitts 32 des Gehäuses, der Nabe oder des Trägers 30, angrenzend an die offene Endkante 54 und axial geringfügig über den Öffnungen oder Schlitzen 52, ist mit einem magnetischen Material 58, wie beispielsweise mit einem Magnetband oder Magnetfarbe beschichtet.

Vor dem Beschichten der Innenfläche 56 wird die Innenfläche 56 des ringförmigen Abschnitts 32 des Gehäuses, der Nabe oder des Trägers 30 angrenzend an die offene Endkante 54 vorzugsweise einer Behandlung unterworfen, um eine unregelmäßige Oberflächenveredelung zu schaffen, die die Haftung der magnetischen Beschichtung 58 verbessert.

Das Gehäuse, die Nabe oder der Träger 30 der vorliegenden Erfindung, das, bzw. die, bzw. der aus einem leichten Material hergestellt ist, wie beispielsweise Aluminium, ergibt somit eine signifikante Gewichtseinsparung, die sowohl das Gesamtgewicht als auch das Rotationsgewicht (Antriebsstrang) verringert, während es auch als Tonrad mit einem herkömmlichen magnetischen Drehzahlsensor dient. Zusätzlich kann das Gehäuse 30 als ein dimensionsmäßig identischer Ersatz hergestellt werden, sodass es in vorhandene Vorrichtungen und Anwendungen nachgerüstet werden kann.

Unter Bezugnahme auf 3 und 4, ist zu erkennen, dass gestalterische und technische Anforderungen die Verwendung eines Gehäuses, einer Nabe, eines Trägers oder einer ähnlichen Komponente erfordern, die keine herkömmlichen Tonradöffnungen oder -schlitze enthalten kann, d. h. die sich drehende zylindrische oder ringförmige Komponente muss ohne Unterbrechung eine massive Wand definieren. Die in 3 dargestellte ringförmige oder zylindrische Komponente 70, die ein Gehäuse, eine Nabe oder ein Träger oder eine andere rotierende Komponente eines Automatikgetriebes sein kann, ist so beschränkt und umfasst eine feste, d. h. ununterbrochene äußere zylindrische Wand und Fläche 72. Die ringförmige oder zylindrische Komponente 70 ist ansonsten im Allgemeinen wie das Gehäuse, die Nabe oder der Träger 30 gestaltet, beinhaltet ein offenes Ende 74, ein geschlossenes Ende 76 mit oder ohne Speichen, mit einer Buchse oder Lageraufnahme 78 und ist aus einem leichten Material hergestellt.

Vor dem Aufbringen der magnetischen Beschichtung 80 wird die äußere zylindrische Fläche 72 des ringförmigen oder zylindrischen Bauteils 70 neben dem offenen Ende 74 oder dem geschlossenen Ende 76 vorzugsweise einer Behandlung unterworfen, um eine unregelmäßige Flächenveredelung bereitzustellen, die die Haftung der magnetischen Beschichtung 80 verbessert. Außerdem kann vor dem Aufbringen der Beschichtung 80 eine Maske 82, die entweder eine physikalische Vorrichtung mit einer Vielzahl von Zähnen oder Fingern 84 oder ein chemisches Resistmittel sein kann, angrenzend an das offene Ende 74 oder das geschlossene Ende 76 angeordnet sein, um ein Muster von in Umfangsrichtung gleichmäßigen, alternierenden Bereichen oder Stellen 86 bereitzustellen, auf denen die magnetische Beschichtung 80 haftet und aufliegt und keine magnetische Beschichtung 80 vorhanden ist.

Alternativ kann ein Umfangsbereich oder die zylindrische Fläche 72 oder die radiale Endfläche 76 der zylindrischen Komponente 70, wie ein Gehäuse, eine Nabe oder ein Träger ohne Tonradöffnungen, mit einer magnetischen Beschichtung 80 versehen sein. Die magnetische Beschichtung 80 kann auch nach dem Auftragen verarbeitet werden, um Stellen oder Bereiche der magnetischen Beschichtung 80 zu entfernen.

4 zeigt ein exemplarisches Endprodukt von 3, bei der die ringförmige oder zylindrische Komponente 70, die aus einem leichten Material hergestellt ist und eine feste, d. h. ununterbrochene, äußere zylindrische Fläche 72 aufweist, auch eine Vielzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten Bereichen oder Stellen 86 einer magnetischen Beschichtung enthält, die in Kooperation mit einem Geschwindigkeitssensor 60 (dargestellt in 1) als Tonrad funktioniert. So wird wiederum die Gewichtseinsparung eines leichten Materials in einer Getriebekomponente kombiniert, die mit einem vorhandenen Teil maßgleich identisch sein kann, sodass sie nachgerüstet werden kann und die die Möglichkeit beinhaltet, die Drehzahl mit einem herkömmlichen Geschwindigkeitssensor zu erfassen.

Die obige Beschreibung ist nur als Beispiel zu verstehen und Variationen, die nicht vom Kern der Erfindung abweichen, werden als im Rahmen der Erfindung befindlich vorausgesetzt. Diese Variationen sollen nicht als eine Abweichung vom Sinn und Umfang der Erfindung betrachtet werden.