DE10065872C2 - Hydrodynamische Kopplungseinrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydrodynamische Kopplungsein­ richtung, insbesondere hydrodynamischer Drehmomentwandler oder Fluid­ kupplung, umfassend eine Gehäuseanordnung, ein in der Gehäuseanord­ nung bezüglich dieser um eine Drehachse drehbar angeordnetes Turbinen­ rad, eine Überbrückungskupplungsanordnung, durch welche wahlweise eine Drehmomentübertragungsverbindung zwischen der Gehäuseanordnung und dem Turbinenrad herstellbar ist, wobei die Überbrückungskupplungs­ anordnung ein Kupplungselement umfasst, das durch eine Verbindungs­ anordnung mit der Gehäuseanordnung im Wesentlichen drehfest, bezüglich dieser jedoch axial verlagerbar verbunden ist, wobei die Verbindungsanord­ nung wenigstens ein elastisch verformbares Verbindungselement umfasst, das mit der Gehäuseanordnung einerseits und mit dem Kupplungselement andererseits fest verbunden ist.

Aus der DE 195 81 383 T1 ist eine hydrodynamische Kopplungseinrich­ tung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt, bei welcher eine Kupplungskomponente einer Überbrückungskupplungsanordnung, also beispielsweise ein Kupplungskolben, in seinem radial inneren Bereich axial beweglich, insbesondere abgedichtet, auf einem Gehäusenabenelement angeordnet ist. Im radial mittleren Bereich ist durch eine Verbindungsanord­ nung eine drehfeste Mitnahmeverbindung zwischen einem Gehäusedeckel der Gehäuseanordnung und dem Kupplungselement hergestellt. Zu diesem Zwecke ist ein elastisches Verbindungselement vorgesehen, das nähe­ rungsweise ringartig aufgebaut ist und von dem nach radial innen und in Umfangsrichtung einzelne Verbindungsarmabschnitte abstehen. Im Bereich der Verbindungsarmabschnitte ist eine Anbindung an das Kupplungsele­ ment durch Vernietung vorgesehen, im Bereich von dazwischen liegenden Körperabschnitten ist eine Nietanbindung an den Gehäusedeckel vorge­ sehen.

Aus der DE 199 10 049 A1 ist ein hydrodynamischer Drehmomentwandler bekannt, bei welchem an einer Außenseite eines Gehäusedeckels eine zur Anbindung an eine Antriebswelle vorgesehene Ankoppelanordnung ange­ bracht ist. Die Ankoppelanordnung ist am Gehäusedeckel grundsätzlich grundsätzlich durch Verschweißen festgelegt. Am Gehäusedeckel sind im Bereich der drehfesten Kopplung desselben mit einem Kupplungskolben einer Überbrückungskupplungsanordnung Ausformungen gebildet, die in zugeordnete Öffnungen der Ankoppelanordnung eingreifen.

Die DE 299 11 867 U1 offenbart einen hydrodynamischen Drehmomentwandler, bei welchem eine Ankoppelanordnung durch im Bereich eines Gehäusedeckels gebildete nietartige Ausformungen an die­ sem festgelegt ist.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine hydrodynamische Kopplungseinrichtung bereitzustellen, bei welcher im Bereich der Verbin­ dung zwischen der Gehäuseanordnung derselben und einer Ankoppelanord­ nung zur drehfesten Ankopplung der Gehäuseanordnung an ein Antriebs­ organ eine hohe Verbindungsstabilität vorhanden ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch eine hydrodynamische Kopplungseinrichtung, insbesondere hydrodynamischer Drehmomentwandler oder Fluidkupplung, umfassend eine Gehäuseanord­ nung, ein in der Gehäuseanordnung bezüglich dieser um eine Drehachse drehbar angeordnetes Turbinenrad, eine Überbrückungskupplungsanord­ nung, durch welche wahlweise eine Drehmomentübertragungsverbindung zwischen der Gehäuseanordnung und dem Turbinenrad herstellbar ist, wobei die Überbrückungskupplungsanordnung ein Kupplungselement umfasst, das durch eine Verbindungsanordnung mit der Gehäuseanordnung im Wesentlichen drehfest, bezüglich dieser jedoch axial verlagerbar ver­ bunden ist, wobei die Verbindungsanordnung wenigstens ein elastisch verformbares Verbindungselement umfasst, das mit der Gehäuseanordnung einerseits und mit dem Kupplungselement andererseits fest verbunden ist.

Dabei ist dann weiter vorgesehen, dass mit einem Gehäuseelement der Gehäuseanordnung eine Ankoppelanordnung zur drehfesten Kopplung der Gehäuseanordnung mit einem Antriebsorgan durch bereichsweise Um­ formung des Gehäuseelements verbunden ist, und dass das wenigstens eine Verbindungselement mit dem Gehäuseelement im Bereich wenigstens einer zur Verbindung des Gehäuseelements mit der Ankoppelanordnung gebildeten Umformung fest verbunden ist. Die sehr stabile Verbindung zwischen der Ankoppelanordnung und dem Gehäuseelement kann erhalten werden, wenn die Ankoppelanordnung mit einem zur Verbindung derselben mit dem Gehäuseelement umgeformten Bereich eine im Bereich der Um­ formung des Gehäuseelements gebildete Hinterschneidung hintergreift.

Hier kann also in ein- und demselben Bereich sowohl die Verbindung zwi­ schen der Gehäuseanordnung und der Ankopplungsanordnung als auch die Verbindung zwischen der Gehäuseanordnung und dem Verbindungselement hergestellt werden. Dies vereinfacht den Aufbau, da der Vorgang des Zusammensetzens dreier Baugruppen zusammengefasst werden kann.

Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Verbin­ dungselement wenigstens eine Durchgriffsaussparung aufweist, durch welche das Gehäuseelement mit seiner Umformung hindurchgreift und das wenigstens eine Verbindungselement an seiner vom Gehäuseelement abgewandten Seite hintergreift.

Weiter kann die Verbindungsstabilität erhöht werden, wenn die Ankoppel­ anordnung mit einem zur Verbindung derselben mit dem Gehäuseelement umgeformten Bereich in eine Durchgriffsaussparung des wenigstens einen Verbindungselements eingreift.

Auch im Bereich der Verbindung des wenigstens einen Verbindungsele­ ments mit dem Kupplungselement ist es aus Gründen der Stabilität und des einfachen Aufbaus bevorzugt, wenn das wenigstens eine Verbindungs­ element wenigstens einen Verbindungsarmabschnitt aufweist, in dessen Bereich es mit dem Kupplungselement verbunden ist, vorzugsweise durch Vernietung.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausgestaltungsformen detailliert beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine Teil-Längsschnittansicht einer hydrodynamischen Kopp­ lungseinrichtung;

Fig. 2 eine Teil-Längsschnittansicht einer erfindungsgemäßen hydro­ dynamischen Kopplungseinrichtung;

Fig. 3 eine erste Ausgestaltungsform eines elastischen Verbindungs­ elements;

Fig. 4 eine Ansicht des in Fig. 3 dargestellten Verbindungselements von radial außen;

Fig. 5 eine der Fig. 3 entsprechende Ansicht eines alternativen Ver­ bindungselements;

Mit Bezug auf die Fig. 1 wird zunächst der grundsätzliche Aufbau eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers beschrieben. Die konkreten erfindungsmäßigen Details werden dann mit Bezug auf die Fig. 2-5 be­ schrieben.

Der hydrodynamische Drehmomentwandler 10 umfasst eine allgemein mit 12 bezeichnete Gehäuseanordnung. Diese Gehäuseanordnung 12 weist eine Pumpenradschale 14 auf, die in einem radial inneren Bereich mit einer Pumpenradnabe 16 beispielsweise durch Verschweißung fest verbunden ist und an ihrer zum Innenraum 18 hin gewandten Seite eine Mehrzahl von Pumpenradschaufeln 20 trägt. Die Pumpenradschale 14 mit den daran getragenen Pumpenradschaufeln 20 und der Pumpenradnabe 16 bildet ein allgemein mit 22 bezeichnetes Pumpenrad.

Radial außen ist mit der Pumpenradschale 14 durch Verschweißung ein Gehäusedeckel 24 fest verbunden. Der Gehäusedeckel 24 erstreckt sich nach radial innen und ist in seinem zentralen, der Drehachse A nahen Bereich an seiner Außenseite mit einem Lagerzapfen 26 durch Verbindung oder integrale Ausbildung fest verbunden. Dieser Lagerzapfen 26 kann in einer nicht dargestellten Lagerausnehmung einer Antriebswelle, beispiels­ weise Kurbelwelle, drehbar aufgenommen sein, um eine Zentrierung des Drehmomentwandlers 10 bezüglich der Antriebswelle zu erhalten. Ferner ist an der Außenseite des Gehäusedeckels 14 eine Ankoppelanordnung 28 vorgesehen, durch welche die Gehäuseanordnung 12 beispielsweise über eine Flexplatte oder dergleichen drehfest an die angesprochene Antriebs­ welle angebunden werden kann. Diese Ankoppelanordnung 28 umfasst beispielsweise ein ringartiges Trägerteil 30, das einerseits an den Gehäuse­ deckel 24 angeschweißt ist, und das andererseits eine Mehrzahl von Befe­ stigungsmuttern 32 trägt. In diese Befestigungsmuttern 32 können dann die Flexplatte oder dergleichen an die Gehäuseanordnung 12 anbringende Schrauben eingeschraubt werden.

Im Innenraum 18 des Drehmomentwandlers 10 ist ferner ein Turbinenrad 34 angeordnet. Dieses umfasst eine Turbinenradsschale 36, das an einer dem Pumpenrad 22 zugewandten Seite eine Mehrzahl von Turbinenrad­ schaufeln 38 trägt. Radial innen ist die Turbinenradschale 36 mit einer Turbinenradnabe 40 beispielsweise durch Vernietung fest verbunden, wobei hier ggf. zwischen diesen beiden Komponenten ein Drehschwin­ gungsdämpfer wirken kann.

Axial zwischen dem Pumpenrad 22 und dem Turbinenrad 34 liegt im radial inneren Bereich ein allgemein mit 42 bezeichnetes Leitrad. Auf einem Leitrad-Außenring 44 sind mehrere Leitradschaufeln 46 getragen. Der Leitrad-Außenring 44 ist ferner über einen Freilauf 48 an einem nicht darge­ stellten Stützelement, beispielsweise einer Stützhohlwelle, abgestützt und ist bezüglich dieses Stützelements in einer Drehrichtung frei drehbar, gegen Drehung in der anderen Richtung jedoch blockiert. Axial ist das Leitrad 42 beispielsweise im Bereich des Freilaufs 48 durch Lageranordnungen, bei­ spielsweise Wälzkörperlager oder Gleitelementlager, am Pumpenrad 22 einerseits und an dem Turbinenrad 34 im Bereich der Turbinenradnabe 40 andererseits abgestützt. Die Turbinenradnabe 40 ihrerseits ist an der ande­ ren axialen Seite axial an einer Gehäusenabe oder Deckelnabe 50 abge­ stützt. Diese ist an der Innenseite des Gehäusedeckels 24 angeordnet und wie nachfolgend beschrieben, mit diesem verbunden.

Der Drehmomentwandler 10 weist ferner eine Überbrückungskupplungs­ anordnung 52 auf. Diese umfasst einen Kupplungskolben 54 als axial bewegbares, im Wesentlichen jedoch mit der Gehäuseanordnung 12 dreh­ fest verbundenes Kupplungselement. In seinem radial inneren Bereich ist mit einem zylindrischen Abschnitt 56 der Kupplungskolben 54 auf einer Außenumfangsfläche der Gehäusenabe 50 unter Zwischenlagerung eines Dichtungselements 58 axial bewegbar und fluiddicht geführt. Weiter außen weist das Kupplungselement 54 eine Reibfläche 60 auf, die einer Gegen­ reibfläche 62 an dem Gehäusedeckel 24 axial gegenüberliegt. Zwischen diesen beiden Flächen 60, 62 liegt eine Kupplungslamelle 64 mit ihren beiden Reibbelägen 66, 68. Die Kupplungslamelle 64 ist wiederum durch ein Mitnahmeelement 70 drehfest mit dem Turbinenrad 34 verbunden. Man erkennt also, dass hier zwei Flächenbereiche vorliegen, in welchen bei hergestelltem Überbrückungszustand oder bei Herstellung des Überbrüc­ kungszustands eine Reibkraft erzeugt wird. Es ist selbstverständlich mög­ lich, mehrere derartige Flächenpaarungen vorzusehen, wenn beispielsweise mit dem Turbinenrad 34 mehrere derartige Lamellen 64 verbunden sind, zwischen welchen jeweilige mit der Gehäuseanordnung 12 drehfest ver­ bundene Lamellen liegen.

Zur Herstellung einer drehfesten Verbindung zwischen dem Kupplungs­ kolben 54 und der Gehäuseanordnung 12 ist eine Verbindungsanordnung 72 vorgesehen, die im Wesentlichen ein elastisches Verbindungselement 74 umfasst. Dieses Verbindungselement 74, das beispielsweise als Blech­ teil oder dergleichen ausgebildet ist, ist in seinem radial äußeren Bereich 76 beispielsweise durch Vernietung mit dem Kupplungskolben 54 verbun­ den, und ist in seinem radial inneren Bereich 78 axial zwischen zwei ein­ ander zugewandt positionierten Oberflächen 80, 82 der Gehäusenabe 50 einerseits und des Gehäusedeckels 24 andererseits angeordnet. Durch eine schematisch angedeutete Laserschweißnaht 84 wird eine feste Verbindung zwischen der Gehäusenabe 50, dem Verbindungselement 74 und dem Gehäusedeckel 24 hergestellt.

Eine Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen hydrodynamischen Kopplungseinrichtung ist in Fig. 2 dargestellt. Komponenten, welche vor­ angehend beschriebenen Komponenten hinsichtlich Aufbau bzw. Funktion entsprechen, sind mit dem gleichen Bezugszeichen unter Hinzufügung eines Anhangs "b" beschrieben.

Man erkennt in Fig. 2, dass die Verbindungsanordnung 72b derart ausge­ staltet ist, dass in deren Bereich sowohl eine Verbindung zwischen der Ankoppelanordnung 24b und der Gehäuseanordnung 12b als auch eine Verbindung zwischen dem Verbindungselement 74b und der Gehäusean­ ordnung 12b, insbesondere dem Gehäusedeckel 24b, erzeugt wird. Das Verbindungselement 74b kann beispielsweise so wie in den Fig. 3 und 5 dargestellt ausgebildet sein, wobei die Öffnungen 11 2a hier vorzugsweise etwas größeren Durchmesser aufweisen, um den nachfolgend beschriebe­ nen Umformungsvorgang zu ermöglichen.

Zur Erzeugung dieser Verbindung wird wie folgt vorgegangen: Es werden der Gehäusedeckel 24b, der Träger 30b und das Verbindungselement 74b zunächst axial aufeinander gelegt. Danach wird durch Heranführung eines Werkzeugs eine axiale Presskraft erzeugt, durch welche einerseits der Gehäusedeckel 24b axial in die Öffnungen 11 2b eingepresst wird, um mit einem nietkopfartigen Materialabschnitt 130b das Verbindungselement 74b an der vom Gehäusedeckel 24 entfernt liegenden axialen Seite desselben zu hintergreifen. In diesen ungeformten Materialbereich 130b greift dann der Träger 30b mit einem bei diesem Umformvorgang gebildeten kopf­ artigen Materialabschnitt 132b ein, welcher Hinterschneidungen 134b, gebildet im Materialabschnitt 130b, hintergreift. Es ist somit auch eine axial formschlüssige Verbindung zwischen dem Träger 30b und dem Gehäuse­ deckel 24b bereitgestellt. Das Bilden dieser Hinterschneidungen 134b kann beispielsweise zunächst durch das axiale Drücken und dann das Verstem­ men der Bauteile erzeugt werden. Entweder vor oder nach diesem Ver­ bindevorgang kann dann der Kupplungskolben 54b mit den Verbindungs­ armabschnitten des Verbindungselements 74b verbunden. Dabei kann so vorgegangen werden, dass, nachdem der Kupplungskolben 54b aufgesetzt worden ist, Nietelemente in zugeordnete Öffnungen des Verbindungsele­ ments 74b einerseits und des Kupplungskolbens 54b andererseits einge­ setzt werden, die Nietverbindung dadurch hergestellt wird, dass bei Beauf­ schlagung durch ein Nietwerkzeug der Setzkopf sich direkt am Gehäuse­ deckel 24b abstützt und der Schließkopf an der anderen axialen Seite des Kupplungskolbens 54b gebildet wird. Dabei wird in vorteilhafter Weise die elastische Verformbarkeit des Kupplungskolbens 54b genutzt, da bei Erzeu­ gung der axialen Beaufschlagung zwischen dem Kupplungskolben 54b und dem Gehäusedeckel 24b auch, nachdem der Kupplungskolben 54b an einer Lamelle angestoßen ist, noch ein geringer Spalt verbleibt. Alternativ ist es selbstverständlich auch möglich, die Nietverbindung unter Einsatz von nachträglich eingesetzten Blindnieten zu realisieren.

Eine Ausgestaltungsform eines bei der hydrodynamischen Kopplungsein­ richtung 10b einsetzbaren Verbindungselements ist in den Fig. 3 und 4 gezeigt.

Man erkennt, dass das Verbindungselement 74a einen näherungsweise kreisringartigen Körperbereich 86a aufweist, in welchen in Umfangsrich­ tung aufeinander folgend mehrere U-förmige Einschnitte 110a eingebracht sind, welche letztendlich die in einem Endbereich an dem Körperbereich 86a angeschlossenen Verbindungsarmabschnitte 88a bereitstellen. Diese werden axial abgebogen, so wie in Fig. 4 erkennbar, um den axialen Zwi­ schenraum zwischen dem Gehäusedeckel 24a und dem Kupplungskolben 55a zu überbrücken. Jeweils radial innerhalb und radial außerhalb der Verbindungsarmabschnitte 88a liegen jeweilige Materialabschnitte 116a, 118a des Körperbereichs 86a, so dass hier eine an beiden radialen Seiten der Verbindungsarmabschnitte 88a in Umfangsrichtung geschlossene Konfiguration des Körperbereichs 86a mit entsprechender Stabilität bereit­ gestellt wird. In den Umfangsbereichen zwischen jeweiligen Verbindungs­ armabschnitten 88a sind Durchtrittsöffnungen 112a vorgesehen, durch welche hindurch sich Nietelemente zur Anbindung des Verbindungsele­ ments 74a an den Gehäusedeckel 24a erstrecken können.

Eine abgewandelte Ausgestaltungsform des Verbindungselements 74a ist in Fig. 5 gezeigt. Man erkennt hier, dass, im Gegensatz zu der in Fig. 3 dargestellten Ausgestaltungsvariante, die U-förmigen Einschnitte 110a sich nicht tangential, sondern in Umfangsrichtung gekrümmt erstrecken, so dass entsprechend gekrümmte Verbindungsarmabschnitte 88a erzeugt werden.

Vorangehend ist eine hydrodynamische Kopplungseinrichtung beschrieben worden, die insbesondere durch die Art und Weise der drehfesten Ver­ bindung zwischen dem Kupplungskolben und der Gehäuseanordnung einen einfach herzustellenden, gleichwohl jedoch stabil wirkenden Aufbau bereit­ stellt. Es sei abschließend noch darauf hingewiesen, dass selbstverständ­ lich bei derartigen hydrodynamischen Kopplungseinrichtungen die Fluidzu­ fuhr und die Fluidabfuhr so wie aus dem Stand der Technik bekannt erfol­ gen kann. Beispielsweise kann eine Fluidzufuhr im Bereich zwischen dem Kupplungskolben und der Pumpenradschale erfolgen, eine Fluidabfuhr kann aus diesem Raumbereich und auch aus dem Raumbereich zwischen dem Gehäusedeckel und dem Kupplungskolben erfolgen, wobei dann beispiels­ weise in der Gehäusenabe von radial innen nach radial außen sich er­ streckende Fluidkanäle vorgesehen sind oder in Verbindung mit dem Ge­ häusedeckel geschaffen werden, um den Fluiddurchtritt zu ermöglichen. Die Reibbeläge der Lamelle oder der Lamellen können mit Belagsnuten versehen sein, welche auch im eingerückten Zustand der Überbrückungs­ kupplungsanordnung einen Fluiddurchtritt ermöglichen. Ferner ist es mög­ lich, im Kupplungskolben selbst mehrere Drosselöffnungen bereitzustellen, welche den angesprochenen Fluidaustausch ermöglichen.

Claims (4)

1. Hydrodynamische Kopplungseinrichtung, insbesondere hydrodyna­ mischer Drehmomentwandler oder Fluidkupplung, umfassend eine Gehäuseanordnung, ein in der Gehäuseanordnung (12b) bezüglich dieser um eine Drehachse (A) drehbar angeordnetes Turbinenrad (34b), eine Überbrückungskupplungsanordnung (52b), durch welche wahlweise eine Drehmomentübertragungsverbindung zwischen der Gehäuseanordnung (12b) und dem Turbinenrad (34b) herstellbar ist, wobei die Überbrückungskupplungsanordnung (52b) ein Kupplungs­ element (54b) umfasst, das durch eine Verbindungsanordnung (72b) mit der Gehäuseanordnung (12b) im Wesentlichen drehfest, bezü­ glich dieser jedoch axial verlagerbar verbunden ist, wobei die Ver­ bindungsanordnung (72b) wenigstens ein elastisch verformbares Verbindungselement (74b) umfasst, das mit der Gehäuseanordnung (12b) einerseits und mit dem Kupplungselement (54b) andererseits fest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem Gehäuseelement (24b) der Gehäuseanordnung (12b) eine Ankoppelanordnung (28b) zur drehfe­ sten Kopplung der Gehäuseanordnung (12b) mit einem Antriebs­ organ durch bereichsweise Umformung des Gehäuseelements (24b) verbunden ist, dass das wenigstens eine Verbindungselement (74b) mit dem Gehäuseelement (24b) vermittels wenigstens einer zur Verbindung des Gehäuseelements (24b) mit der Ankoppelanordnung (28b) gebildeten Umformung fest verbunden ist, und dass die An­ koppelanordnung (28b) mit einem zur Verbindung derselben mit dem Gehäuseelement (24b) umgeformten Bereich (132b) eine im Bereich der Umformung des Gehäuseelements (24b) gebildete Hinterschnei­ dung (134b) hintergreift.

2. Hydrodynamische Kopplungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Verbindungsele­ ment (74b) wenigstens eine Durchgriffsaussparung (112b) aufweist, durch welche das Gehäuseelement (24b) mit seiner Umformung hin­ durchgreift und das wenigstens eine Verbindungselement (74b) an seiner vom Gehäuseelement (24b) abgewandten Seite hintergreift.

3. Hydrodynamische Kopplungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankoppelanordnung (28b) mit einem zur Verbindung derselben mit dem Gehäuseelement (24b) umgeformten Bereich (132b) in eine Durchgriffsaussparung (112b) des wenigstens einen Verbindungselements (74b) eingreift.

4. Hydrodynamische Kopplungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Verbindungsele­ ment (74b) wenigstens einen Verbindungsarmabschnitt aufweist, in dessen Bereich es mit dem Kupplungselement (54b) verbunden ist, vorzugsweise durch Vernietung.