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Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydrodynamische Kopplungseinrichtung, insbesondere Drehmomentwandler oder Fluidkupplung, umfassend eine Gehäuseanordnung, ein in der Gehäuseanordnung vorgesehenes Turbinenrad, eine Überbrückungskupplungsanordnung, durch welche wahlweise eine Drehmomentübertragungsverbindung zwischen dem Turbinenrad und der Gehäuseanordnung herstellbar ist, wobei die Überbrückungskupplungsanordnung umfasst: wenigstens zwei mit einer Baugruppe von Gehäuseanordnung und Turbinenrad drehbare Reiborgane, zwischen jeweils zwei Reiborganen wenigstens ein mit der anderen Baugruppe von Gehäuseanordnung und Turbinenrad drehbares Gegen-Reiborgan, welches in Reibflächenbereichen desselben in Anlagekontakt mit Reibflächenbereichen der Reiborgane bringbar ist. Das wenigstens eine Gegen-Reiborgan ist wenigstens in seinem zwischen den Reiborganen liegenden Bereich wenigstens bereichsweise mit einem Hohlraum ausgebildet, der wenigstens eine sich vorzugsweise im Wesentlichen radial erstreckende kanalartige Öffnung umfasst.
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Aus der
DE 196 03 596 A1 ,
3 und
4, ist eine hydrodynamische Kopplungseinrichtung in Form eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers bekannt. Bei diesem hydrodynamischen Drehmomentwandler bilden ein Bereich einer Gehäuseanordnung und ein Kupplungskolben einer Überbrückungskupplungsanordnung jeweils Reiborgane, die mit einem zwischen Gehäuseanordnung und ein Kupplungskolben eingreifenden Gegen-Reiborgan in Wirkverbindung bringbar sind. Das Gegen-Reiborgan hat die Form einer reibscheibenartigen Lamelle und ist mit dem Turbinenrad zur gemeinsamen Drehung gekoppelt. Als Besonderheit ist das Gegen-Reiborgan an seinen jeweils einem Reibbelag an der Gehäuseanordnung sowie an dem Kupplungskolben zugewandten äußeren Seitenflächen ebenflächig ausgebildet, und weist im Inneren, also axial zwischen diesen beiden äußeren Seitenflächen, einen Hohlraum auf, der als kanalartige Öffnung ausgebildet ist, die sich wenigstens vorzugsweise radial erstreckt. Das Gegen-Reiborgan kann einteilig, alternativ aber auch in Achsrichtung zweiteilig ausgebildet sein. Im letztgenannten Fall weisen die Gegen-Reiborganhälften an einander zugewandten Innenseiten jeweils eine Ausnehmung auf. Die beiden Ausnehmungen bilden gemeinsam die kanalartige Öffnung innerhalb des Gegen-Reiborgans.
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Bei Verlagerung des Kupplungskolbens in Richtung zur Gehäuseanordnung wird das Gegen-Reiborgan zwischen Kupplungskolben und Gehäuseanordnung gepresst, so dass die Reibbeläge an Kupplungskolben und Gehäuseanordnung mit den äußeren Seitenflächen des Gegen-Reiborgans in Reibkontakt treten können. Dies bedeutet, dass im Bereich von Kupplungskolben und Gehäuseanordnung die dort vorgesehenen Reibflächenbereiche jeweils durch Oberflächenbereiche der Reibbeläge gebildet sind, während im Bereich des Gegen-Reiborgans Metalloberflächen die Reibflächenbereiche bilden. Dadurch soll die im Bereich der Überbrückungskupplungsanordnung vorhandene Wärme in Richtung zur kanalartigen Öffnung transportiert werden, und nicht in Richtung zu den Reibbelägen, die über eine schlechte Wärmeleitfähigkeit verfügen. Über die kanalartige Öffnung wird die Wärme auf kurzem Weg von der Überbrückungskupplungsanordnung entfernt.
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Bei einer derartig ausgebildeten hydrodynamischen Kopplungseinrichtung besteht das Problem, dass bei im Schlupfbetrieb der Überbrückungskupplungsanordnung entstehender Reibwärme diese zwar aus dem unmittelbaren Erstreckungsbereich der Überbrückungskupplungsanordnung nach radial innen abtransportiert wird, dort allerdings aufgrund spezieller Strömungszonen nicht unverzüglich aus der Gehäuseanordnung herausgebracht wird, sondern statt dessen ein Wärmenest insbesondere in dem Bereich unmittelbar radial innerhalb der Überbrückungskupplungsanordnung bildet. Es können dadurch lokale Überhitzungen entstehen, so dass trotz der Tatsache, dass andere Bereiche thermisch nicht überlastet sind, in diesem überhitzten Bereich eine Beschädigung bzw. ein Ausfall der gesamten Überbrückungskupplungsanordnung induziert werden kann.
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Ein vergleichbares Problem stellt sich bei der hydrodynamischen Kopplungseinrichtung gemäß der
DE 44 23 640 A1 die gemäß
1 über einen Aufbau verfügt, der grundsätzlich demjenigen der zuvor gewürdigten
DE 196 03 596 A1 entspricht, zumal die Kopplungseinrichtung entsprechend der
DE 44 23 640 A1 in
17 die Maßnahme aufzeigt, ein Gegen-Reiborgan zu verwenden, das zwischen axial äußeren Seitenflächen über eine kanalartige Öffnung verfügt.
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Die
JP-Veröffentlichung 61-175 322 schließlich zeigt eine Kupplungsanordnung mit einer Mehrzahl von Reiborganen, die jeweils in Erstreckungsrichtung von einer Radialbohrung und senkrecht zur Erstreckungsrichtung von einer Axialbohrung durchdrungen sind. Fluid von einer Fluidquelle dringt in die Radialbohrungen ein, um über die jeweilige Axialbohrung zu den Reibflächen der jeweils benachbarten Gegen Reiborganen zu gelangen. Die Axialbohrungen versorgen somit die Reibflächen zwischen Reib- und Gegen-Reiborganen mit Fluid zur Kühlung, vermögen ihre Wirkung aber nicht radial benachbart dieser Reibflächen zu entfalten, wie radial außerhalb oder innerhalb derselben. Somit leistet auch diese Veröffentlichung keinen Beitrag, um die Bildung von Wärmenestern radial unmittelbar innerhalb einer Kupplungsanordnung zu vermeiden.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße hydrodynamische Kopplungseinrichtung derart weiterzubilden, dass durch im Bereich der Überbrückungskupplungsanordnung erzeugte Wärme die Gefahr einer lokalen Überhitzung verringert bzw. ausgeschlossen werden kann.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine hydrodynamische Kopplungseinrichtung, insbesondere Drehmomentwandler oder Fluidkupplung, umfassend eine Gehäuseanordnung, ein in der Gehäuseanordnung vorgesehenes Turbinenrad, eine Überbrückungskupplungsanordnung, durch welche wahlweise eine Drehmomentübertragungsverbindung zwischen dem Turbinenrad und der Gehäuseanordnung herstellbar ist, wobei die Überbrückungskupplungsanordnung umfasst: wenigstens zwei mit einer Baugruppe von Gehäuseanordnung und Turbinenrad drehbare Reiborgane, zwischen jeweils zwei Reiborganen wenigstens ein mit der anderen Baugruppe von Gehäuseanordnung und Turbinenrad drehbares Gegen Reiborgan, welches in Reibflächenbereichen desselben in Anlagekontakt mit Reibflächenbereichen der Reiborgane bringbar ist. Es ist dabei weiter vorgesehen, dass das wenigstens eine Gegen-Reiborgan wenigstens in seinem zwischen den Reiborganen liegenden Bereich wenigstens bereichsweise mit einem Hohlraum ausgebildet ist.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Hohlraum wenigstens eine sich vorzugsweise im Wesentlichen radial erstreckende kanalartige Öffnung umfasst, die radial innen in eine Verbindungsöffnung einmündet, welche zu wenigstens einer axialen Seitenfläche des wenigstens einen Gegen-Reiborgans offen ist.
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Das Vorsehen eines Hohlraums in dem wenigstens einen Gegen-Reiborgan führt zur Vergrößerung der Gesamtoberfläche desselben mit der Folge, dass die im Reibbetrieb aufgenommene Wärme verbessert bzw. schneller abgegeben werden kann.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Hohlraum wenigstens eine sich vorzugsweise im Wesentlichen radial erstreckende kanalartige Öffnung umfasst. Radial außen kann die wenigstens eine kanalartige Öffnung zu einer Außenumfangsfläche des wenigstens einen Gegen-Reiborgans offen sein. In ihrem radial inneren Bereich kann weiter die wenigstens eine kanalartige Öffnung in eine Verbindungsöffnung einmünden, welche zu wenigstens einer axialen Seitenfläche des wenigstens einen Gegen-Reiborgans offen ist.
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Erfindungsgemäß ist dabei weiter vorgesehen, dass das wenigstens eine Gegen Reiborgan in einem nicht zur Reibwechselwirkung vorgesehenen Bereich wenigstens eine Durchgangsöffnung aufweist.
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Durch das Bereitstellen der Durchgangsöffnung in einem Bereich, der nicht reibmäßig beaufschlagt wird, wird dafür gesorgt, dass die in der Gehäuseanordnung vorhandene Flüssigkeit zum einen die gesamte Oberfläche des Gegen-Reiborgans besser umströmen kann, und dass zum anderen für diese Umströmung eine noch weiter vergrößerte Oberfläche bereitgestellt ist.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert beschrieben. Es zeigen:
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1 eine Teil-Längsschnittansicht einer hydrodynamischen Kopplungseinrichtung in Form eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers;
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2 eine Teil-Längsschnittansicht einer erfindungsgemäßen hydrodynamischen Kopplungseinrichtung;
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Bevor nachfolgend detailliert auf die erfindungsgemäßen Maßnahmen eingegangen wird, wird mit Bezug auf die 1 allgemein der Aufbau einer hydrodynamischen Kopplungseinrichtung der gattungsgemäßen Art beschrieben.
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Die in Form eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers 10 ausgebildete hydrodynamische Kopplungseinrichtung umfasst eine allgemein mit 12 bezeichnete Gehäuseanordnung. Die Gehäuseanordnung 12 wiederum umfasst einen Gehäusedeckel 14, der in seinem zentralen Bereich mit einer Gehäusenabe 53 verbunden ist, welche einen Lagerzapfen 16 trägt, und der über eine Ankoppelanordnung 18 an eine Antriebswelle, beispielsweise Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, angebunden werden kann. Im radial äußeren Bereich ist mit diesem Gehäusedeckel 14 eine Pumpenradschale 20 beispielsweise durch Verschweißung fest verbunden. Die Pumpenradschale 20 ist in ihrem radial äußeren Bereich ausgebaucht und trägt dort eine Mehrzahl von Pumpenradschaufeln 22. In ihrem radial inneren Bereich ist die Pumpenradschale 20 mit einer zu einer Drehachse A konzentrisch angeordneten Pumpenradnabe 24 fest verbunden. Die Pumpenradschale 20 bildet zusammen mit der Pumpenradnabe 24 und den Pumpenradschaufeln 16 im Wesentlichen ein allgemein mit 26 bezeichnetes Pumpenrad.
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Im Inneren 28 der Gehäuseanordnung 12 ist ein Turbinenrad 30 angeordnet. Dieses Turbinenrad 30 umfasst eine Turbinenradschale 32, die an ihrem radial äußeren, ausgebauchten Bereich eine Mehrzahl von Turbinenradschaufeln 34 trägt. Im inneren Bereich ist die Turbinenradschale 32 mit einer Turbinenradnabe 36 verbunden. Über die Turbinenradnabe 36 ist ein nicht dargestelltes Antriebsglied, beispielsweise eine Getriebeeingangswelle, durch den erfindungsgemäßen Drehmomentwandler 10 zur Drehung antreibbar.
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Zwischen dem Pumpenrad 26 und dem Turbinenrad 30 liegt ein Leitrad 38. Dieses umfasst eine Mehrzahl von Leitradschaufeln 40, die auf einem Leitradring 42 getragen sind. Der Leitradring 42 ist über eine allgemein mit 44 bezeichnete Freilaufanordnung auf einem nicht dargestellten und zur Pumpenradnabe 24 und der ebenfalls nicht dargestellten Abtriebswelle konzentrischen und zwischen diesen beiden Bauelementen angeordneten Stützelement derart getragen, dass er um die Drehachse A in einer Richtung drehbar, gegen Drehung in der anderen Richtung jedoch blockiert ist.
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Der Drehmomenwandler 10 weist ferner eine Überbrückungskupplungsanordnung 46 auf. Diese umfasst einen Kupplungskolben 48, der über eine Mitnahmeanordnung 50 an der Gehäusenabe 52 drehfest, bezüglich dieser jedoch axial verlagerbar gehalten ist. An der Turbinenradschale 32 ist ein Mitnehmerring 52 drehfest angebracht. Mit diesem Mitnehmerring 52 sind über entsprechende Verzahnungen zwei im Wesentlichen ringartige Lamellen als Reiborgane 56, 58 drehfest verbunden. Jede dieser Lamellen trägt zwei Reibbeläge 60, 62, 64, 66. Der Reibbelag 60 der dem Gehäusedeckel 14 am nächsten liegenden Lamelle 56 ist in Reibanlage an einem gegenüber liegenden Innenoberflächenbereich des Gehäusedeckels 14 bringbar, und der Reibbelag 66 der dem Kupplungskolben 48 am nächsten liegenden Lamelle 58 ist in Reibanlage mit einem entsprechenden Reibflächenbereich des Kupplungskolbens 48 bringbar. Zwischen diesen beiden als Lamellen ausgebildeten und mit dem Turbinenrad 30 drehbaren Reiborganen 56, 58 liegt ein im Wesentlichen ringscheibenartig ausgebildetes Gegen-Reiborgan 68. Dieses ist über einen weiteren mit Verzahnung versehenen Mitnehmerring 70 drehfest an die Gehäuseanordnung 12 bzw. den Gehäusedeckel 14 angekoppelt und kann in seinem radial äußeren Bereich in den den Reibbelägen 62, 64 gegenüber liegenden Reiboberflächenbereichen in Anlagekontakt mit diesen Reibbelägen 62, 64 gebracht werden.
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Durch Erhöhung des Fluiddrucks in dem im Wesentlichen zwischen dem Kupplungskolben 48 und der Pumpenradschale 20 gebildeten Raumbereich 72 bezüglich des Fluiddrucks, welcher in dem im Wesentlichen zwischen dem Kupplungskolben 48 und dem Gehäusedeckel 14 gebildeten Raumbereich 74 vorgesehen ist, wird der Kupplungskolben 48 in Richtung auf den Gehäusedeckel 14 zu gepresst. Dabei kommen die einander gegenüber liegenden Reibflächenbereiche des Kupplungskolbens 48, der Lamellen 56, 58 bzw. der Reibbeläge 60, 62, 64, 66 derselben, der im Wesentlichen das Gegen-Reiborgan 68 bildenden Gegen-Reibscheibe und des Gehäusedeckels 14 in Reibwechselwirkung, so dass über die Überbrückungskupplungsanordnung 46 ein Drehmoment vom Gehäusedeckel 14 bzw. der Gehäuseanordnung 12 auf das Turbinenrad 30 übertragen werden kann.
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Es sei darauf hingewiesen, dass vorangehend lediglich der prinzipielle Aufbau einer hydrodynamischen Kopplungseinrichtung insofern beschrieben worden ist, als er für das Verständnis der vorliegenden Erfindung relevant ist. Es ist selbstverständlich, dass in verschiedensten Bereichen andere Ausgestaltungen vorgesehen sein können.
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In 2 erkennt man, dass in der Gegen-Reibscheibe 68 eine sich im Wesentlichen radial erstreckende kanalartige Öffnung 80 vorgesehen ist. Diese ist in ihrem radial äußeren Endbereich zu einer Außenumfangsfläche 82 der Gegen-Reibscheibe 68 offen. Im radial inneren Bereich mündet die Öffnung 80 in eine sich im Wesentlichen axial erstreckende Verbindungsöffnung 84 ein. Diese ist zu den beiden axialen Seitenflächen 86, 88 der Gegen-Reibscheibe 68 offen. Über die Öffnungen 80, 84 ist ein Fluidaustausch zwischen den beiden Raumbereichen 72, 74 möglich. Durch das diese Öffnungen 80, 84 durchströmende flüssige Medium kann also aus dem Bereich der Gegen-Reibscheibe 88 Wärme abgeführt werden.
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Es sei darauf hingeweisen, dass selbstverständlcih in Umfangsrichtung um die Drehachse verteilt mehrere derartige Öffnungen 80 bzw. 84 vorgesehen sein können, die letztendlich in ihrer Gesamtheit einen Hohlraum in der Gegen-Reibscheibe 68 bilden. Von Bedeutung ist, dass ein wesentlicher Bereich dieses Hohlraums, umfassend die Öffnungen 80, 84, in demjenigen Bereich der Gegen-Reibscheibe 68 liegt, der zwischen den beiden Lamellen 56, 58 bzw. den Reibbelägen 62, 64 liegt und somit reibmäßig beaufschlagt wird.
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Die Öffnungen 80, 84 können in besonders einfacher Weise beispielsweise durch Bohren in der beispielsweise aus Metall gebildete Gegen-Reibscheibe 68 gebildet werden.
