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Die vorliegende Erfindung betrifft einen hydrodynamischen Momentwandler, insbesondere für Kraftfahrzeuge, wie er beispielsweise in der
WO-A-99/45294 beschrieben und dargestellt ist.
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In dieser Druckschrift wird ein Momentwandler beschrieben und dargestellt, umfassend eine insgesamt quer ausgerichtete Wand, die drehfest mit einer treibenden Welle verbunden werden kann und die eine mittig befestigte mittlere Buchse trägt, ein Turbinenrad, das drehfest mit einer Nabe verbunden ist, die drehfest mit einer getriebenen Welle verbunden werden kann, einen axial verschiebbaren Kolben, der dicht entlang einer axial zwischen der Gehäusequerwand und der Nabe des Turbinenrads eingefügten mittleren Buchse gelagert ist, und einen hinteren Anschlag, der die axialen Bewegungen des Kolbens im Verhältnis zur mittleren Buchse in der Richtung begrenzt, die seiner Entfernung von der Innenfläche der Querwand entspricht, und der einen direkten Reibkontakt zwischen dem Kolben und der Nabe des Turbinenrads verhindert.
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In dieser Druckschrift ist ein zusätzliches Teil, das im wesentlichen aus einer Platte in Form eines flachen Rings besteht, an einer Buchse angebracht, um ein axiales Auflageteil einerseits für die vorderseitige Fläche der Buchse und andererseits für die vordere ringförmige Abschlußfläche einer Führungshülse zur Führung der Verschiebung des Kolbens zu bilden.
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Dieses Teil bildet daher eine Anschlagplatte des Kolbens, die jeden Kontakt Metall auf Metall zwischen dem Kolben und dem Nabenflansch verhindert, die einander gegenüber angeordnet sind. Denn die Buchse ist aus Metall ausgeführt, um ihre durch Schweißen vorgenommene Verbindung mit der insgesamt quer ausgerichteten Wand des Gehäuses zu ermöglichen.
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Nach einer bekannten Ausführungsart, die beispielsweise in den französischen Patentanmeldungen
FR-A-2 734 037 oder
FR-A-2 738 890 auf den Namen der Anmelderin beschrieben und dargestellt ist, handelt es sich bei der quer ausgerichteten Wand um ein Teil aus tiefgezogenem Blech, das in seinem Mittelteil eine durch Tiefziehen einstückig ausgeführte Muffe trägt, die an ihrem freien axialen Ende offen ist, durch das die mittlere Buchse hindurchgeht, wobei letztere axial nach vorn, über die zylindrische Zentrierauflagefläche der mittleren Muffe hinaus, durch einen Lagerzapfen für die drehfeste Verbindung der mittleren Buchse mit der treibenden Welle, insbesondere mit der Kurbelwelle eines mit einem hydrodynamischen Momentwandlers ausgerüsteten Kraftfahrzeugmotors, verlängert wird.
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Der vordere axiale Rand der Befestigungsmuffe erstreckt sich in etwa in Höhe einer Querfläche der mittleren Buchse, die die zylindrische Zentrierauflagefläche axial begrenzt.
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Die Befestigung der Querwand an der mittleren Buchse erfolgt mittels eines Schweißvorgangs, der im Anschlußbereich zwischen der ringförmigen vorderen Abschlußquerfläche der mittleren Muffe der Querwand und der Querfläche der mittleren Buchse stattfindet.
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Eine solche Konstruktion erfordert die Ausführung des Anschlags in Form eines angefügten Bauteils, wobei außerdem Mittel für seine Positionierung und seine Befestigung vorzusehen sind.
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Aus der
DE 196 80 644 T1 ist ein hydrodynamischer Momentwandler für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei dem ein Zentrierstück zwischen der Nabe des Turbinenrads und dem radial inneren Fuß des Kolbens eingefügt ist. Dieses Zentrierstück liegt axial zwischen der Querwand des Wandlergehäuses und einem Flansch der Turbinenradnabe.
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Ein hydrodynamischer Momentwandler mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 ist aus der
DE 693 04 041 T2 bekannt. Der Kolben ist hier axial entlang einer mittleren Buchse verschiebbar, die axial zwischen der Gehäusequerwand und dem Flansch der Turbinenradnabe eingefügt ist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Momentwandler der vorgenannten Art vorzuschlagen, der eine verbesserte Verschiebbarkeit des Kolbens aufweist. Dabei soll ein einfacher Zusammenbau der verschiedenen Bestandteile des Momentwandlers ermöglicht werden und die Anzahl der Bauteile sowie das Gewicht und die Kosten der Baugruppe sollen möglichst gering ausfallen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen hydrodynamischen Momentwandler nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Wesentlich bei der erfindungsgemäßen Lösung ist es, dass eine hintere Querfläche der mittleren Buchse wenigstens eine Schmiernut, vorzugsweise eine Reihe von Schmiernuten enthält.
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Hierdurch wird eine bessere Schmierung und somit eine verbesserte Verschiebbarkeit des Kolbens erreicht.
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Nach anderen Merkmalen von Ausführungsbeispielen der Erfindung ist folgendes vorgesehen:
- – Die mittlere Buchse ist axial an den Kolben angefügt.
- – Die mittlere Buchse ist als Formteil, insbesondere aus Kunststoff, ausgeführt.
- – Die mittlere Buchse ist im Verhältnis zum Kolben radial zentriert.
- – Die mittlere Buchse ist im Verhältnis zur Gehäusequerwand radial zentriert.
- – Die mittlere Buchse ist im Verhältnis zur Nabe des Turbinenrads radial zentriert.
- – Der Anschlag ist insgesamt in Form eines radial ausgerichteten durchgehenden oder unterbrochenen flachen Rings ausgeführt, der sich radial nach außen über den allgemein rohrförmigen Hauptkörper der mittleren Buchse hinaus erstreckt.
- – Die mittlere Buchse ist im Verhältnis zur Gehäusequerwand oder im Verhältnis zur Nabe des Turbinenrads radial zentriert und axial gesichert.
- – Eine hintere Querfläche der mittleren Buchse umfaßt wenigstens eine Schmiernut. Und:
- – Das freie Ende der getriebenen Welle erstreckt sich axial im Innern einer Bohrung der mittleren Buchse unter Einfügung einer Dichtung.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, zu deren Verständnis auf die beigefügten Zeichnungen verwiesen wird. Darin zeigen im einzelnen:
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1 eine Axialteilschnittansicht eines hydrodynamischen Momentwandlers nach einem ersten Ausführungsbeispiel gemäß den Lehren der Erfindung, bei dem die mittlere Buchse und der Anschlag um den inneren Umfang des Kolbens herum aufgeformt sind;
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2 eine vergrößerte Ansicht des unteren Teils von 1 zur Veranschaulichung einer anderen Ausführungsvariante, bei der die mittlere Buchse mit dem Anschlag durch Aufpressen am äußeren radialen Umfang des Kolbens angefügt ist;
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3 eine vergrößerte Ansicht des unteren Teils von 1 zur Veranschaulichung einer anderen Ausführungsvariante, bei der die mittlere Buchse mit dem Anschlag durch Aufpressen am äußeren radialen Umfang angefügt ist;
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4 eine vergrößerte Ansicht des unteren Teils von 1 zur Veranschaulichung eines anderen Ausführungsbeispiels, bei dem die mittlere Buchse mit dem Anschlag durch elastische Einpassung am inneren radialen Umfang des Kolbens angefügt ist;
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5 eine ähnliche Ansicht wie 1 zur Veranschaulichung eines axial verschiebbaren Kolbens, der dicht entlang einer erfindungsgemäßen mittleren Buchse gelagert ist, die im Verhältnis zum Gehäuse und zum Turbinenrad axial frei gelagert ist;
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die 6 und 7 vergrößerte Ansichten des unteren Teils von 5 zur Veranschaulichung von zwei Ausführungsvarianten der mittleren Buchse;
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8 eine ähnliche Ansicht wie die 1 und 5 zur Veranschaulichung eines anderen Ausführungsbeispiels der Prinzipien der Erfindung, bei dem der Kolben axial verschiebbar dicht entlang der mittleren Buchse gelagert ist, die im Verhältnis zum Gehäuse radial zentriert ist;
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die 9 bis 19 vergrößerte Ansichten des unteren Teils von 8 zur Veranschaulichung von Ausführungsvarianten der Mittel zur radialen Zentrierung und gegebenenfalls zur axialen Anfügung der mittleren Buchse im Verhältnis zum Gehäuse oder zum Turbinenrad.
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Nach einer Konstruktion, die beispielsweise aus der
WO-A-99/45294 bekannt ist, auf die zu weiteren Einzelheiten verwiesen werden kann, umfaßt ein hydrodynamischer Momentwandler
50, in ein und demselben, mit Öl befüllten und als Ölwanne
52 ausgebildeten dichten Gehäuse angeordnet, einen Drehmomentwandler und eine üblicherweise als ”Lock-up” bezeichnete Überbrückungskupplung
54. Als Variante kann der Drehmomentwandler durch eine hydrodynamische Kupplung ersetzt werden, die sich vom Drehmomentwandler, wie hinreichend bekannt ist, dadurch unterscheidet, daß sie kein Leitrad umfaßt.
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In der nachstehend als Vergleich angeführten Beschreibung werden identische, gleichartige oder einander entsprechende Bestandteile jeweils durch die gleichen Bezugszahlen bezeichnet.
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Das hier aus Metall ausgeführte Gehäuse 52 bildet ein treibendes Element und kann drehfest mit einer (nicht dargestellten) treibenden Welle verbunden werden, und zwar zum Beispiel mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors im Falle einer kraftfahrzeugtechnischen Anwendung.
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Das allgemein ringförmige Gehäuse 52 besteht aus zwei Halbschalen, die gegenüberliegend angeordnet und an ihrem äußeren Umfang, üblicherweise durch einen Schweißvorgang, dicht befestigt sind.
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Die in den Figuren dargestellte vordere erste Halbschale 56 kann drehfest mit der treibenden Welle verbunden werden und besteht im wesentlichen aus einer ringförmigen vorderen Wand 58, die insgesamt quer ausgerichtet ist, das heißt, die sich in einer zur Achse X-X des Momentwandlers senkrechten radialen Ebene erstreckt und die an ihrem äußeren Umfang durch eine zylindrische Wand in Form einer insgesamt axial ausgerichteten ringförmigen Einfassung 60 verlängert wird.
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Die hintere zweite Halbschale (die in den Figuren aus Gründen der Übersichtlichkeit ebenso wie das Leitrad des Drehmomentwandlers nicht dargestellt wurde) ist so gestaltet, daß sie ein Pumpenrad definiert und dazu Schaufeln an ihrer Innenfläche umfaßt.
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Diese Pumpenradschaufeln liegen den Schaufeln 62 eines Turbinenrads 64 gegenüber, das durch Aufnieten oder als Variante durch Schweißen an einem Nabenflansch 68 befestigt ist, der einstückig mit einer Nabe 70 ausgeführt ist, die für die drehfeste Verbindung mit einer getriebenen Welle 72, und zwar mit der Eingangswelle des Getriebes im Falle einer kraftfahrzeugtechnischen Anwendung, innen genutet ist.
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Die getriebene Welle 72 ist innen ausgebohrt, um einen Kanal 73 zu bilden, so daß Drucköl durch die Welle hindurchströmen kann.
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Nach einer bekannten Gestaltung begrenzt ein Kolben 74 zusammen mit einer mittleren Buchse 76, der ringförmigen Querwand 58 und einer ringförmigen Kupplungsscheibe 78 eine Kammer 82 mit veränderlichem Volumen, die durch die getriebene Welle 72 hindurch befüllt wird. Die ringförmige Kupplungsscheibe 78 trägt, beispielsweise durch Verkleben auf jeder ihrer gegenüberliegenden Querflächen befestigte Reibbeläge 80.
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Die Kupplungsscheibe 78 ist am äußeren Umfang des Kolbens angeordnet und weist an ihrem äußeren Umfang, radial jenseits des Kolbens 74, Ansätze mit einem axial ausgerichteten Teil auf, die jeweils in eine Ausnehmung eingreifen, die eine Führungsscheibe 84 an ihrem äußeren Umfang aufweist.
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Die Kupplungsscheibe 78 ist dadurch drehfest und axial beweglich mit der Führungsscheibe 84 unter Einfügung von umfangsmäßig wirksamen Schraubenfedern 86 verbunden.
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Die Führungsscheibe 84 der Federn 86 wird radial nach innen durch einen quer ausgerichteten ringförmigen Flansch 88 verlängert, der eine Reihe von Löchern 90 für die Ölzirkulation zwischen dem Kolben 74 und dem Turbinenrad 64 aufweist.
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Die Überbrückungskupplung 54 umfaßt somit einen Torsionsdämpfer, der zum größten Teil zwischen dem Turbinenrad 64 und der ringförmigen Querwand 58 am äußeren Umfang der ersten Schale 16 angeordnet ist. Der Torsionsdämpfer umfaßt einen radial oberhalb des Kolbens 74 und der Reibbeläge 80 angeordneten Eingangsteil, der durch die nach hinten gerichtete axiale Verlängerung der Kupplungsscheibe 78 gebildet wird, die Schraubenfedern 86 und einen Ausgangsteil, der aus dem Flansch 88 und aus der Führungsscheibe 84 besteht. Der Ausgangsteil ist drehfest mit dem Turbinenrad 64, genauer gesagt: mit dessen genuteter Nabe 70 verbunden, während der Eingangsteil drehfest mit der im Verhältnis zum Kolben 74 radial vorstehenden Kupplungsscheibe 78 verbunden ist.
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Der Eingangsteil ist daher über die Kupplungsscheibe 78 und die Reibbeläge 80 ausrückbar mit der treibenden Welle verbunden, wobei die Kupplungsscheibe 78 mit ihren Reibbelägen 80 ausrückbar zwischen dem Kolben 74 und dem gegenüberliegenden Abschnitt der Innenfläche 92 der einen Gegenkolben bildenden Querwand 58 eingespannt werden kann. Die Kupplungsscheibe 78 ist daher elastisch mit der genuteten Nabe 70 und mit dem Turbinenrad 64 verbunden.
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Im einzelnen wird das Turbinenrad 64 durch das Pumpenrad dank der Zirkulation des im Gehäuse bzw. in der dichten Ölwanne enthaltenen Öls drehend angetrieben, und nach dem Anfahren des Fahrzeugs ermöglicht die Überbrückungskupplung 54 zur Vermeidung von Schlupferscheinungen zwischen dem Turbinenrad und dem Pumpenrad eine direkte feste Verbindung (oder Überbrückung) der getriebenen Welle mit der treibenden Welle, und zwar durch Einspannung der Reibbeläge 80 und der Kupplungsscheibe 78 zwischen dem Kolben 74 und dem Gegenkolben 58, 92, wobei die getriebene Welle direkt durch die Gehäuseschale angetrieben wird. Die Betätigung der Überbrückungskupplung 54 kann vorteilhafterweise mit einem kontrollierten Schlupf erfolgen.
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Zum Ausrücken der Kupplung (Öffnen) wird Druck in die Kammer 82 mit veränderlichem Volumen eingeleitet. In der Position mit eingerückter Kupplung, das heißt mit eingespannten Reibbelägen 80, ist die Kammer mit veränderlichem Volumen 82 druckentlastet. Diese Kammer 82 wird daher außen durch die Kupplungsscheibe 78 und die Reibbeläge 80 begrenzt, wobei der Kolben 74 und die Wand 58 an ihrem äußeren Umfang jeweils eine ebene Querreibfläche für die Reibbeläge 80 aufweisen.
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Es ist zu beachten, daß der Kolben 74 drehfest mit der Querwand 58 der ersten Halbschale durch tangential ausgerichtete elastische Zungen 94 verbunden ist, die in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt sind, wobei diese Zungen 94 eine axiale Bewegung des Kolbens 74 zulassen. Die Zungen können an die Querwand 58 über ein ringförmiges Metallteil 96 angefügt sein, das fest mit der Querwand 58 verbunden ist. Zur Anfügung der Zungen 94 an den Kolben 74 werden Befestigungsmittel bekannter Art verwendet.
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Die Zungen 94 erstrecken sich in dem Volumen, das radial durch die Reibbeläge 80 und die Achse X-X der Baugruppe begrenzt wird, das heißt in der Kammer mit veränderlichem Volumen 82.
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Gemäß den Lehren der Erfindung ist die mittlere Buchse 76 ein von der Querwand 58 des Gehäuses unabhängiger Bestandteil, und sie ist axial zwischen der Innenfläche 92 der Querwand 58 und einer vorderen Querfläche 98 der Nabe 70 eingefügt, wobei die Nabe 70 radial nach außen durch den Flansch 68 verlängert wird. Das freie Endstück 100 der getriebenen Welle 72, dessen Durchmesser kleiner als der Durchmesser ihres genuteten hinteren Teils ist, dringt unter Einfügung einer Dichtung 104 axial in das Innere einer inneren radialen Bohrung 102 der Buchse 76 ein. Bei der dynamischen Dichtung 104 handelt es sich hier um ein Segment, als Variante um einen Dichtring.
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Nach der in 1 veranschaulichten ersten Ausführungsart handelt es sich bei der mittleren Buchse 76 um ein Formteil aus Kunststoff, das am inneren radialen Umfang 103 des Kolbens 74 angefügt ist.
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Im einzelnen ist die Buchse 76 in Form eines als Formteil, hier vorzugsweise aus Kunststoff, hergestellten ringförmigen Teils ausgeführt, das axial durch eine der Innenfläche 92 der Gehäusewand 58 zugekehrte vordere Querfläche 106 und durch eine der vorderen Querfläche 98 des Flansches 58 der Nabe 70 zugekehrte hintere Querfläche 108 begrenzt wird. Die ringförmige mittlere Buchse 76 wird außerdem radial nach innen durch ihre Bohrung 102 und nach außen durch eine zylindrische Außenfläche 110 begrenzt.
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Die mittlere Buchse 76 ist vorzugsweise durch Aufformen um den inneren radialen Umfang 103 des Kolbens 74 herum ausgeführt, um sie fest mit dem Kolben 74 zu verbinden und außerdem eine vollkommen dichte Verbindung zwischen diesen beiden Teilen herbeizuführen.
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Die Buchse 76 ist am Kolben 74 aufgrund ihrer Form und aufgrund ihrer Aufformung um den inneren radialen Umfang 103 mit vorderen 112 und hinteren 114 Seitenwangen axial angefügt, die radial nach außen entlang den gegenüberliegenden Seitenflächen des radialen Umfangs 103 des Kolbens 74 verlängert werden.
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Die hintere Seitenwange 114 bildet hier einen Anschlag 178 in Form eines flachen Rings, der die axiale Verschiebung der Baueinheit aus Buchse und Kolben 76, 74 im Verhältnis zur getriebenen Welle 72 nach hinten, das heißt zum Flansch 68 hin, axial dicht begrenzt.
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Der Anschlag 178 ist dabei einstückig mit der mittleren Buchse 76 ausgeführt, wodurch jeder direkte Kontakt, insbesondere eine Reibung Metall an Metall, zwischen dem Kolben 74 und dem gegenüberliegenden Flansch 68 verhindert wird.
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Es können natürlich auch andere Ausführungsvarianten des Anschlags 178 in Betracht gezogen werden. So kann es sich bei dem Anschlag zum Beispiel um einen unterbrochenen Ring, das heißt eine Abfolge von Segmenten, handeln, wodurch sich außerdem der für seine Ausführung erforderliche Werkstoff reduzieren läßt.
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Wie verständlich geworden sein dürfte, bietet die Ausführung des Anschlags 178 durch Formen oder Aufformen, insbesondere von Kunststoff, eine einfache Ausführbarkeit und eine ausgeprägte Anpassungsfähigkeit bei den umgebenden Teile, etwa beim Kolben oder bei der Baueinheit aus Turbinenrad und Nabe, und zwar unabhängig von den jeweiligen radialen oder axialen Abmessungen.
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Um eine einwandfreie drehfeste Anfügung der Buchse 76 am Kolben 74 zu gewährleisten, kann dessen innerer radialer Umfang 103 Mittel, wie etwa Zähne oder Auszackungen 116, enthalten die, insbesondere gleichmäßig, winklig um die Achse X-X verteilt sind. Als nicht dargestellte Variante können die Auszackungen durch axiale Löcher ersetzt werden, die im radial inneren Teil 103 des Kolbens 74 ausgebildet sind und durch die der Formwerkstoff hindurchgeht.
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Als Variante gehören die Anfügemittel zur mittleren Buchse 76.
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Um die Befüllung der Betätigungskammer 82 durch den in der getriebenen Welle 72 ausgebildeten Kanal 73 zu ermöglichen, enthält die Querfläche 106 der Buchse 76 eine Reihe von Durchgängen 118, die eine Verbindung zwischen einer mittleren Kammer 120, die mittels einer mittigen Vertiefung 122, ausgeführt ist, die axial zur Vorderseite der Querwand 58 des Gehäuses hin verlängert wird, und der zwischen dem Kolben 74 und der Wand 58 begrenzten Betätigungskammer 82 herstellen.
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Jeder Durchgang 118 besteht beispielsweise aus einer an ihren beiden gegenüberliegenden Enden radial durchgehenden Nut, wobei die vordere Querfläche 106 der Buchse 76 eine Reihe von winklig gleichmäßig um die Achse X-X verteilten Nuten 118 umfaßt.
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Die Abdichtung der Kammer 82, 120 nach hinten erfolgt durch die Dichtung 104, bei der es sich in diesem ersten Ausführungsbeispiel um ein Segment handelt, das in eine Auskehlung 124 eingesetzt wird, die in den äußeren radialen Umfang 126 des vorderen freien Endstücks 100 der getriebenen Welle 72 eingearbeitet ist.
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Dadurch kann sich die Buchse 76 mit dem Kolben 74, an den sie angefügt ist, frei und dicht im Verhältnis zur getriebenen Welle 72 verschieben, um die Durchführung des Vorgangs zum Schließen oder Öffnen der Kupplung zu ermöglichen.
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Um die gleitende Verschiebung durch eine bessere Schmierung zu verbessern, ist erfindungsgemäß eine Reihe von Nuten 128 in der hinteren Querfläche 108 der mittleren Buchse 76 ausgebildet.
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Die Nuten 128 sind hier beispielsweise winklig gleichmäßig verteilt, wobei sie ebenso wie die Nuten 118 vorteilhafterweise durch Formung bei der Ausführung der Buchse 76 hergestellt werden.
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Die Ausführung der Buchse 76 als Formteil aus Kunststoff ermöglicht eine Gewichtsreduzierung, vereinfacht die Zusammenbauvorgänge, insofern sie an den Kolben 74 angefügt wird, und ermöglicht es, eine ein wandfreie Abdichtung der Betätigungskammer 82 dank des Vorhandenseins nur einer einzigen Dichtung 104 sicherzustellen, wobei die Querwand 58 im übrigen eine einfachere Gestaltung als nach dem Stand der Technik aufweist, insofern ihr mittlerer Teil 122 keine Öffnung enthält, wodurch die Abdichtung der Baugruppe hier noch weiter verbessert wird, und keine besondere Bearbeitung erforderlich ist.
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Bei der in 2 veranschaulichten Variante handelt es sich bei der Dichtung 104, die zwischen der mittleren Buchse 76 und der getriebenen Welle 72 zum Einsatz kommt, um eine Dichtung, die in eine Auskehlung 124 eingesetzt ist, die hier durch Formung einstückig mit der Buchse 76 ausgeführt und in der inneren Bohrung 102 dieser Buchse ausgebildet ist.
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Als Variante handelt es sich bei der Dichtung 104 um eine Dichtung, die in der Auskehlung 124 eingeformt oder zusammen mit der Buchse 76 nach einer Koform- oder Koextrusionstechnik ausgeführt ist.
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Als Variante nimmt die in der Innenbohrung 102 der mittleren Buchse 76 ausgebildete Auskehlung 124 einen Steg einer Dichtung 104 auf, bei der es sich hier um eine asymmetrische Lippendichtung handelt.
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Die Dichtung 104 umfaßt dann eine hintere Dichtlippe mit großer axialer Länge und entsprechender Biegsamkeit, die mit dem gegenüberliegenden Teil des äußeren Umfangs 126 des vorderen freien Endstücks der getriebenen Welle 72 zusammenwirkt, und sie umfaßt außerdem eine axial kürzere vordere Dichtlippe, wobei eine dritte Dichtlippe oder Zwischenrippe 138 zwischen den beiden Dichtlippen, d. h. zwischen der hinteren und der vorderen Dichtlippe, vorgesehen ist.
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Als Alternative umfaßt die Dichtung 104 zwei symmetrische Dichtlippen, eine hintere und eine vordere, mit großer axialer Länge, wobei der Steg hier, wie zuvor, in die Auskehlung 124 eingepaßt oder darin eingeformt ist, was gegebenenfalls bei einem Koformvorgang zum Formen der Dichtung 104 zusammen mit der Buchse 76 erfolgt.
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Als Variante umfaßt die Dichtung 104 eine einzige hintere Dichtlippe, die unter der Einwirkung einer ringförmigen Spannfeder dicht mit dem äußeren radialen Umfang 126 des vorderen freien Endstücks der getriebenen Welle 72 zusammenwirkt.
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Als Variante weist die Dichtung 104 im Querschnitt einen U-förmigen Schnitt auf, dessen vertikaler Seitenschenkel den Steg zum Einsetzen der Dichtung 104 an der mittleren Buchse 76 bildet und dessen hinterer vertikaler Seitenschenkel 144 sich in einer formschlüssigen inneren radialen Auskehlung erstreckt, die in der Innenbohrung 102 der Buchse 76 ausgebildet ist.
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Der mittlere Teil oder mittlere Schenkel der U-förmigen Dichtung wirkt dicht mit dem radial äußeren Umfang 126 des vorderen freien Endstücks der getriebenen Welle 72 zusammen, wobei axiale Löcher oder Durchgänge in dem ringförmigen Schenkel ausgebildet sind, um eine einwandfreie Funktionsweise der Dichtung zu ermöglichen.
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Ähnlich wie bei der vorangehenden Variante, was die allgemeine Gestaltung der Dichtung 104 betrifft, die mit ihrem U-förmigen Profil hier eine radial innere Rippe umgibt, die in der Wandung der Innenbohrung 102 der mittleren Buchse 152 ausgebildet ist, um eine bessere Abdichtung der Dichtung 104 herbeizuführen, sind ein oder mehrere Bohrungen schräg in die mittlere Buchse 76 eingearbeitet, um eine Verbindung zwischen dem Innern der U-förmigen Dichtung 104 und den Schmiernuten 128 herzustellen.
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Bei dem in 3 veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist die mittlere Buchse 76 ein Formteil aus Kunststoff, das durch Aufpressen zwischen dem radial inneren Teil 103 des Kolbens 74 und der getriebenen Welle 72 angebracht ist.
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Im Axialschnitt weist die mittlere Buchse 76 in etwa die Form eines ”L” mit einem vertikalen Schenkel und einem horizontalen Schenkel auf.
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Der vertikale Schenkel, der axial zwischen der dem Gehäuse 58 entgegengesetzten hinteren Seitenfläche des Kolbens 74 und gegenüber dem Flansch 68 eingefügt ist, bildet den in Form eines flachen Rings ausgeführten Anschlag 178, der die Verschiebung des Kolbens axial nach hinten begrenzt. Der Anschlag 178 enthält vorteilhafterweise Schmiernuten 128. Der Anschlag 178 kann aus einem durchgehenden oder als Variante aus einem unterbrochenem Kranz, das heißt aus einer Abfolge von Segmenten, bestehen. Der Anschlag 178 ist vorzugsweise aus verstärktem oder unverstärktem Kunststoff ausgeführt, wobei dieser Werkstoff entsprechend dem gewünschten Reibungskoeffizienten ausgewählt wird.
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Der horizontale Schenkel ist fest im radial inneren Teil 103 des Kolbens 74 nach einem Verfahren aufgepreßt, das die Abdichtung zwischen dem radial äußeren Umfang des horizontalen Schenkels und dem Kolben 74 gewährleistet. Die dynamische Abdichtung zwischen der Buchse 76, hier dem radial inneren Umfang des horizontalen Schenkels, und der getriebenen Welle 72 erfolgt durch Einfügung einer Dichtung 104, die wahlweise dem einen oder dem anderen dieser beiden Elemente zugeordnet sein kann. Die Buchse 76 mit ihren beiden ”L”-Schenkeln ist vorteilhafterweise aus Kunststoff, beispielsweise als Formteil, ausgeführt, und sie kann eine Verstärkungshülse 300, hier aus Metall, umfassen, die den radial äußeren Umfang des horizontalen Schenkels bildet, um das Aufpressen zu ermöglichen. Die Metallhülse 300 bildet dabei einen Verstärkungseinsatz für die Buchse.
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Erfindungsgemäß ist der Anschlag 178 einstückig mit der mittleren Buchse 76 ausgeführt.
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Somit kann durch eine entsprechende Auswahl des Werkstoffs der Reibungskoeffizient des als Anschlag 178 dienenden vertikalen Schenkels 178 optimiert werden.
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Die Hülse 300 umfaßt vorteilhafterweise einen radial ausgerichteten inneren Rand, der sich in den horizontalen Schenkel der Buchse 76 einfügt, um die axiale Verbindung zwischen diesen beiden Teilen herzustellen.
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Bei dem in 4 veranschaulichten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der mittleren Buchse 76 um ein Formteil aus Kunststoff, das am radial inneren Teil 103 des Kolbens 74 angebracht und angefügt ist; hier ist aber es durch elastische Einpassung befestigt.
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Dazu weist der radial innere Teil der mittleren Buchse 76 eine insgesamt ähnliche Gestaltung auf, wie sie in 1 veranschaulicht ist, während ihr oberer, das heißt radial äußerer Teil so gestaltet ist, daß er sich an die Form des radial inneren Teils 103 des Kolbens 64 anpaßt und seine Befestigung und seine Anfügung ermöglicht wird.
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Dazu erstreckt sich eine radial äußere und hintere Seitenwange 114 entlang der gegenüberliegenden hinteren Seitenfläche des Teils 103, während sich eine ringförmige Zwischeneinfassung 160 axial gegenüber dem radial inneren Rand des Teils 103 erstreckt.
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Wie bei den 1 und 2 bildet die hintere Seitenwange 114 einen Anschlag 178, der axial nach hinten, das heißt zum Flansch 68 hin, die Verschiebung des an die Buchse 76 angefügten Kolbens 74 im Verhältnis zur getriebene Welle 72 begrenzt.
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Ein ausgesparter ringförmiger Teil 162 verleiht der ringförmigen Wange 160 radial nach innen eine Elastizität, um ihre elastische Verformung im Hinblick auf die durch elastische Einpassung oder Verrastung erfolgende Befestigung des radial inneren Teils 103 des Kolbens 74 hinter einem Haltesteg 164 zu ermöglichen, der am vorderen axialen freien Abschlußrand der Einfassung 160 ausgebildet ist.
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Im Hinblick auf die drehfeste Verbindung der Buchse 76 mit dem Kolben 74 erstreckt sich die Wange 114 zwischen vertieften formschlüssigen Rippen 166 des radial inneren Teils 103 des Kolbens 74.
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Um die Dichtigkeit der Betätigungskammer 82–120 zu gewährleisten, ist ein Runddichtring 170 zwischen dem radial inneren Rand des Teils 103 des Kolbens 74 und dem gegenüberliegenden Teil der Einfassung 160 der mittleren Buchse 76 eingefügt, wobei die Dichtung 170 hier in einer formschlüssigen radialen Auskehlung 172 aufgenommen ist, die durch Formung zusammen mit der Buchse 76 im radial äußeren Umfang ihrer Befestigungseinfassung 160 ausgebildet ist.
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Außerdem ist die Buchse 76 hier vorteilhafterweise als Formteil aus Kunststoff ausgeführt.
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Es folgt nun unter Bezugnahme auf 5 die Beschreibung eines anderen Beispiels für die Umsetzung der Prinzipien der Erfindung mit einem ersten Ausführungsbeispiel, bei dem die mittlere Buchse 76 eine Führungsbuchse für die Verschiebung des Kolbens 74 darstellt, die in Form eines Bauteils ausgeführt ist, das axial frei zwischen der Gehäusewand 58 und der Nabe 68, 70 des Turbinenrads gelagert ist.
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Bei dieser Gestaltung ist der radial untere Teil 103 des Kolbens 74 im Verhältnis zur mittleren Führungsbuchse 76 des Kolbens axial verschiebbar gelagert.
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Dazu erstreckt sich der radial innere zylindrische Rand 174 des Teils 103 mit einem leichten radialen Spiel gegenüber einer radial äußeren zylindrischen Auflagefläche 176 der mittleren Führungsbuchse 76, die axial nach hinten durch einen Anschlag 178 begrenzt wird, der hier einstückig an der Buchse 76 in Form eines radial äußeren Flansches ausgeführt ist, an dem der gegenüberliegende Teil der hinteren Querfläche des radial inneren Teils 103 des Kolbens 74 axial zur Anlage kommen kann.
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Die Abdichtung der Kammer 83 erfolgt durch eine Dichtung 170, die in einer Auskehlung 172 aufgenommen ist, die hier in der mittleren Führungsbuchse 76 ausgebildet ist, wobei die Auskehlung 172 beispielsweise in die Buchse 176 eingeformt sein kann.
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Es ist natürlich auch möglich, die Dichtung 170 in einer anderen Form auszuführen oder sie in die Auskehlung 172 einzuformen oder aber sie durch Koformen mit der mittleren Buchse 76 auszuführen.
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Bei dem in 5 veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist die Buchse 76 daher im Verhältnis zur Gehäusewand 58 und im Verhältnis zum radial inneren Teilstück des Flansches 68 der Nabe 70 des Turbinenrads 64 axial frei gelagert.
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Darüber hinaus ist kein Mittel zur radialen Zentrierung der mittleren Führungsbuchse 76 des Kolbens 74 im Verhältnis zur Querwand oder im Verhältnis zum Turbinenrad 54 vorgesehen.
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Die Ausführungsvariante von 6 unterscheidet sich von der Variante von 5 dadurch, daß Mittel zur radialen Zentrierung der mittleren Buchse 76 im Verhältnis zur Gehäusewand 58 vorgesehen sind.
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Dazu wird die mittlere Buchse 76 radial nach innen und axial nach vorn durch einen ringförmigen Zentriersteg 180 verlängert, dessen Außenform 180 formschlüssig mit der Innenform der Abwinklung 184 ausgeführt ist, die den mittleren Teil 122 mit der Gehäusequerwand 58 verbindet.
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Wie in 7 dargestellt, ist es in symmetrischer Weise möglich, einen hinteren ringförmigen Steg 186 im radial inneren Teil der mittleren Buchse 76 vorzusehen, um sie im Verhältnis zum Turbinenrad radial zu zentrieren, wobei das Außenprofil 188 des hinteren Stegs 186 formschlüssig mit dem Innenprofil des Anschlußteils 190 zwischen der genuteten axialen Nabe 170 und dem radial inneren Teil des Flansches 68 des Turbinenrads ausgeführt ist.
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Es folgt nun die Beschreibung der dritten Reihe von Ausführungsbeispielen für die Umsetzung der Prinzipien der Erfindung, die in den 8 und folgende veranschaulicht ist.
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In diesen Figuren ist die allgemeine Gestaltung der mittleren Buchse 76 insgesamt identisch mit der insbesondere in 5 veranschaulichten Gestaltung ausgeführt, das heißt, daß der radial innere Teil 103 des Kolbens 74 unter Einfügung einer Dichtung 170 axial frei im Verhältnis zur mittleren Führungsbuchse 76 gelagert ist.
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Bei dem in 8 veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist die mittlere Führungsbuchse 76 am Deckel oder Gehäuse befestigt, und zwar insbesondere an dessen Querwand 58.
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Dazu umfaßt die Wand 58 eine Reihe von Befestigungsstiften 200 mit abgeschrägtem Kopf 202, die sich von der Innenfläche 92 der Wand 58 aus axial nach hinten erstrecken und die jeweils durch elastische Einpassung in ein formschlüssiges Loch 204 eingesetzt sind, das gegenüber ausgebildet ist und das axial nach vorn in der vorderen Querfläche 106 der mittleren Führungsbuchse 76 mündet.
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Um die Einpassung und die durch Verrastung vorgenommene Befestigung der Stifte 200 in den Löchern 204 zu ermöglichen, umfassen diese in der Nähe ihres freien Endes elastisch verformbare Befestigungslippen, die in Form von Stegen 206 ausgebildet sind, die ohne axiales Spiel in die formschlüssige Auskehlung 208 eingesetzt sind, die axial nach hinten durch den Kopf 202 begrenzt wird.
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Auf diese Weise ist es möglich, die mittlere Buchse 76 radial und axial am Deckel 58 durch elastische Einpassung der Stifte 200 in den Löchern 204 zu befestigen, wobei die axiale Befestigung hier spielfrei erfolgt.
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Die in 9 veranschaulichte Ausführungsvariante ist insgesamt mit der Variante von 8 identisch, mit Ausnahme der axialen Abmessung der Stege 206, die kleiner als diejenige der Auskehlung 208 ist, um eine axiale Auslenkung der mittleren Buchse 76 im Verhältnis zur Querwand 58 zu ermöglichen.
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Wie vorstehend sind die Stifte 200 mit ihren Köpfen 202 einstückig mit der Wand 58 ausgeführt.
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Die in 10 dargestellte Ausführungsvariante unterscheidet sich von der in 8 dargestellten Variante 8 durch die Art der Löcher 204, die durch eine einzige axiale Auskehlung ersetzt werden, die in die vordere Querfläche 106 der mittleren Buchse 76 eingearbeitet ist und die radial nach innen in der Nähe der vorderen Querfläche 106 durch einen elastisch verformbaren Steg 200 in Form eines durchgehenden Rings begrenzt wird, hinter dem sich die Köpfe 202 der Stifte 200 elastisch einpassen.
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Bei der in 11 veranschaulichten Ausführungsvariante ist die mittlere Führungsbuchse 76 des Kolbens 74, 103 am Turbinenrad befestigt, und zwar im einzelnen am Flansch 68 seiner Nabe 70.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel umfaßt die mittlere Buchse 76 dazu eine Reihe von elastisch verformbaren Stiften 210, die winklig gleichmäßig um die Achse X-X verteilt sind und die sich von der hinteren Querfläche 108 der mittleren Buchse 76 aus axial nach hinten erstrecken, wobei jeder Stift elastisch in ein formschlüssiges Loch 212 eingepaßt ist, das gegenüber im Flansch 68 ausgebildet ist.
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Dadurch erfolgt eine spielfreie Befestigung entlang der radialen Richtung und entlang der axialen Richtung der mittleren Buchse 76 im Verhältnis zum Flansch 68 des Turbinenrads.
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Bei den jeweils in den 12 und 13 veranschaulichten Ausführungsvarianten ist die mittlere Buchse 76 durch Verkleben an der Querwand 58 des Deckels bzw. am Flansch 68 der genuteten Nabe 70 befestigt, um die Buchse 76 im Verhältnis zu dem entsprechenden Element radial und axial zu befestigen.
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Dazu können Klebstoffstreifen 214 in entsprechenden Auskehlungen aufgetragen sein, die in die vordere 106 bzw. hintere Querfläche 108 der mittleren Buchse 76 eingearbeitet sind.
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Bei der in 14 veranschaulichten Ausführungsvariante ist die mittlere Buchse 76 radial im Verhältnis zur Querwand 58 des Gehäuses zentriert, die dazu eine Reihe von Stiften 200 ohne Köpfe ähnlich wie die Stifte 200 von 8 umfaßt, die jeweils in ein formschlüssiges Loch 204 des mittleren Teils 76 eingesetzt sind.
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Die Stifte 200 bewirken daher eine radiale Zentrierung der Buchse 76 im Verhältnis zum Gehäuse; die Buchse 76 kann sich jedoch im Verhältnis zu diesem durch Verschiebung der Stifte 200 in den Löchern 204 axial bewegen, wobei die Buchse 76 hier im übrigen im Verhältnis zur Nabe 68, 70 des Turbinenrads axial frei gelagert ist.
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Entsprechend der in 15 dargestellten Variante kann die mittlere Führungsbuchse 76 des Kolbens 74 auf symmetrische Weise radial im Verhältnis zum Turbinenrad zentriert sein, mit der Möglichkeit einer axialen Verschiebung im Verhältnis zu diesem Turbinenrad.
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Dazu umfaßt die mittlere Buchse 76 eine Reihe von Stiften ohne Köpfe, ähnlich wie die Stifte 210 von 11, die jeweils verschiebbar in einem gegenüber in den Flansch 68 der genuteten Nabe 70 eingearbeiteten formschlüssigen Loch 212 eingesetzt sind.
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Bei der in 16 veranschaulichten Ausführungsvariante ist die mittlere Buchse 76 erneut radial und axial im Verhältnis zur Querwand 58 nach einer Auf falztechnik befestigt.
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Dazu umfaßt der Körper der Buchse 76 eine ringförmige Auskehlung 204 oder eine axial ausgerichtete Einsenkung, die den Zugang nach innen zur Bildung von Köpfen 202 ermöglicht, die zu Stiften 200 gehören, die sich von der Wand 58 aus axial nach hinten erstrecken, wobei sie durch Löcher 201 hindurchgehen, die dazu in die vordere Querfläche 106 der mittleren Buchse 76 eingearbeitet sind.
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Wie dies in 17 dargestellt ist, kann die Befestigung der mittleren Buchse 76, hier am Turbinenrad 68, 70, auch anhand von Nieten 250 erfolgen, die durch Löcher 252 hindurchgehen, die dazu im Körper der mittleren Buchse 76 vorgesehen sind, wobei der Nietvorgang zum Beispiel von außen stattfindet, um die Nietköpfe 252 zu bilden.
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Wie dies in 18 dargestellt ist, können die Niete 250 durch Schrauben 254 ersetzt werden, die hier in den Flansch 68 der Nabe 70 eingeschraubt sind.
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Darüber hinaus besteht, wie in 19 dargestellt, die Möglichkeit, die Befestigung der mittleren Buchse 76, hier am Flansch 68 der genuteten Nabe 70, direkt bei ihrem Formvorgang auszuführen, indem sie auf dem zugehörigen Teil aufgeformt wird, um insbesondere Stifte 210 zur radialen und axialen Befestigung mittels entsprechender Löcher 212 zu bilden, die hier in den Flansch 68 eingearbeitet sind. Als Variante sind die Stifte 210 zur radialen und axialen Befestigung durch Aufnieten, vorzugsweise mit Wärmezufuhr, mit dem Flansch 68 verbunden.
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Was die verschiedenen Ausführungsvarianten betrifft, die in den 8 bis 19 veranschaulicht sind, so kommen sie natürlich wahlweise und symmetrisch bei der Befestigung der mittleren Buchse 76 an der Gehäusequerwand 58 oder am Turbinenrad, insbesondere am Flansch 68 seiner genuteten Nabe 70, zur Anwendung, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Außerdem können bei jeder Ausführungsvariante oder Kombination bestimmter dieser Varianten die Dichtungen 104 und die Dichtung 170 jeweils eine unterschiedliche Gestaltung aufweisen, was ebenfalls für ihre Anordnung gilt, wobei die Dichtung 104 wahlweise der Welle 72 oder dem Körper der mittleren Buchse 76 zugeordnet sein kann.
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Die verschiedenen Ausführungsbeispiele der Erfindung mit dem Anschlag 178 in einstückiger Ausführung mit der Buchse veranschaulichen einerseits die große Gestaltungsfreiheit des Anschlags, insbesondere wenn er am Hauptkörper der Buchse angeformt oder darauf aufgeformt ist, und andererseits die verschiedenen Möglichen hinsichtlich der Anordnung der Buchse, und zwar insbesondere hinsichtlich ihrer radialen Zentrierung und ihrer axialen Anfügung, sowie die verschiedenen Zusammenbauverfahren, die sich daraus ergeben.
