DE10152008B4

DE10152008B4 - Hydraulische Kupplung mit einem Turbinentorsionsschwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE10152008B4
Application number: DE10152008A
Authority: DE
Inventors: Thomas Bauer; Dipl.-Ing. Peter (FH) Frey; Dipl.-Ing. Rönnebeck Ralf
Original assignee: ZF Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2001-10-22
Filing date: 2001-10-22
Publication date: 2011-12-08
Anticipated expiration: 2021-10-23
Also published as: DE10152008A1; US6758315B2; US20030075409A1

Abstract

Hydraulische Kupplung mit einem Pumpenrad (1), einem Turbinenrad (2) mit einer Turbinenradschale (3) und einem Torsionsschwingungsdämpfer (5),
– wobei das Turbinenrad (2) von dem Pumpenrad (1) antreibbar ist und die Turbinenradschale (3) bezüglich einer Turbinenradnabe (10) in einer axialen und radialen Gleitlagerung (18, 19) drehbar gelagert ist,
– wobei der Torsionsschwingungsdämpfer (5) auf der Turbinenradnabe (10) drehfest angeordnet ist und die Turbinenradnabe (10) von dem Turbinenrad (2) über die Turbinenradschale (3) und den Torsionsschwingungsdämpfer (5) antreibbar ist,
– wobei die Turbinenradschale (3) über ein Verbindungselement (12) auf den Torsionsschwingungsdämpfer (5) einwirkt,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Gleitlagerung (18, 19) ein axiales Gleitlager (18) und ein radiales Gleitlager (19) aufweist, wobei das axiale Gleitlager (18) gegenüber dem radialen Gleitlager (19) mit räumlichem Versatz angeordnet ist, und dass das axiale Gleitlager (18) sich gegenüber dem radialen Gleitlager (19) weiter nach radial innen erstreckt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Kupplung mit einem Pumpenrad, einem Turbinenrad mit einer Turbinenradschale und einem Torsionsschwingungsdämpfer,

– wobei das Turbinenrad von dem Pumpenrad antreibbar ist und die Turbinenradschale bezüglich einer Turbinenradnabe in einer axialen und radialen Gleitlagerung drehbar gelagert ist,
– wobei der Torsionsschwingungsdämpfer auf der Turbinenradnabe drehfest angeordnet ist und die Turbinenradnabe von dem Turbinenrad über die Turbinenradschale und den Torsionsschwingungsdämpfer antreibbar ist,
– wobei die Turbinenradschale über ein Verbindungselement auf den Torsionsschwingungsdämpfer einwirkt.

Eine derartige hydraulische Kupplung ist beispielsweise aus der DE 43 33 562 A1 bekannt.
Die hydraulische Kupplung des Standes der Technik arbeitet bereits recht zufrieden stellend, ist aber noch verbesserungsfähig.
Durch die US 4,924,977 A ist eine Kupplung in Form eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers bekannt, dessen hydrodynamischer Kreis mit einem Pumpenrad, einem Hauptturbinenrad, einem Zusatzturbinenrad und einem Leitrad ausgebildet ist. Das Hauptturbinenrad ist an einer Turbinenradnabe befestigt, die ihrerseits drehfest mit einer ersten Abtriebswelle ist. Das Zusatzturbinenrad ist drehfest mit dem Kolben einer Überbrückungskupplung und bildet gemeinsam mit diesem sowie mit an dem Kolben befestigten Deckblechen eines Torsionsschwingungsdämpfers dessen antriebsseitiges Übertragungselement. Das antriebsseitige Übertragungselement steht über eine Dämpfungseinrichtung in Verbindung mit einem abtriebsseitigen Übertragungselement des Torsionsschwingungsdämpfers, das durch eine Nabenscheibe sowie eine zweiteilige Torsionsdämpfernabe gebildet ist. Der abtriebsseitige Teil der Torsionsdämpfernabe ist drehfest mit einer zweiten Abtriebswelle, und ist zudem über eine Gleitlagerung gegenüber der Turbinenradnabe des Hauptturbinenrades radial zentriert und axial positioniert. Wie insbesondere in 2 deutlich gezeigt ist, besteht die Gleitlagerung aus einem axialen Gleitlager und einem radialen Gleitlager, wobei das axiale Gleitlager mit seinem radial inneren Ende zwar im wesentlichen im gleichen radialen Bereich wie das radiale Gleitlager endet, aber dennoch gegenüber diesem mit räumlichem Versatz angeordnet ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine gattungsgemäße hydraulische Kupplung derart auszugestalten, dass sie bei gleicher oder besserer Funktionserfüllung kostengünstiger realisierbar ist.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Gleitlagerung ein axiales Gleitlager und ein radiales Gleitlager aufweist, wobei sich das axiale Gleitlager gegenüber dem radialen Gleitlager weiter nach radial innen erstreckt.
Wenn die Turbinenradschale und die Turbinenradnabe im Bereich der Turbinenradnabe in einem ersten Teilabschnitt einen kleinen und in einem zweiten Teilabschnitt einen großen Abstand voneinander aufweisen und das axiale Gleitlager im zweiten Teilabschnitt angeordnet ist, weist die hydraulische Kupplung eine noch kleinere Axialerstreckung auf. Der zweite Teilabschnitt ist dabei vorzugsweise radial weiter innen angeordnet als der erste Teilabschnitt.
Wenn die Turbinenradschale im Bereich des radialen Gleitlagers radial weiter innen verläuft als die Turbinenradnabe, ist die hydraulische Kupplung kompakter aufbaubar und arbeitet besonders zuverlässig.
Wenn die Turbinenradschale im Bereich des radialen Gleitlagers eine vom radialen Gleitlager weg gerichtete Ausbuchtung aufweist, kann die Kompaktheit noch weiter erhöht werden.
Vorzugsweise ist zwischen der Turbinenradschale und einer Leitradnabe ein Wälzlager angeordnet.
Wenn dieses Wälzlager in Höhe des axialen Gleitlagers angeordnet ist, werden durch das axiale Gleitlager und das Wälzlager keine Scher- und Kippmomente auf die Turbinenradschale ausgeübt.
Ebenso ist vorzugsweise zwischen der Turbinenradnabe und einem antriebsseitigen Gehäuseelement ein Wälzlager angeordnet. Das Wälzlager kann dabei insbesondere als Rillenkugellager ausgebildet sein.
Moderne hydraulische Kupplungen weisen in der Regel eine Überbrückungskupplung auf, die mit dem Verbindungselement in Wirkverbindung steht.
Wenn die Überbrückungskupplung mehrere axial hintereinander angeordnete Kupplungslamellen aufweist, sind mittels der Überbrückungskupplung besonders große Momente übertragbar.
Wenn der Lamellenträger in einen Haltebügel übergeht, der in einem Haltebereich an die Turbinenradschale angebunden ist, der von dem Turbinenradschalenbereich verschieden ist, ergibt sich wieder eine noch kompaktere Realisierung der hydraulischen Kupplung.
Der Haltebereich kann weiter radial innen angeordnet sein als der Turbinenradschalenbereich.
Der Haltebügel ist vorzugsweise mit der Turbinenradschale verschweißt.
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen. Dabei zeigen in Prinzipdarstellung
1 einen Teilschnitt durch einen Drehmomentwandler,
2 ein Detail von 1 und
3 und 4 Abwandlungen des Drehmomentwandlers von 1.
Gemäß 1 weist ein Drehmomentwandler ein Pumpenrad 1, ein Turbinenrad 2 mit einer Turbinenradschale 3, ein Leitrad und einen Torsionsschwingungsdämpfer 5 auf. Der Torsionsschwingungsdämpfer 5 ist dabei ersichtlich radial innen angeordnet. Er weist zwei Federpakete 6, 7 auf, die konzentrisch ineinander verschachtelt sind.
Wie allgemein üblich, ist eine der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellte Antriebswelle, z. B. die Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine, mit einem antriebsseitigen Gehäuseelement 8 drehfest verbindbar. Das antriebsseitige Gehäuseelement 8 ist mit einer Pumpenradschale 9 verbunden, z. B. verschweißt. Das Turbinenrad 2 ist dann von dem Pumpenrad 1 antreibbar.
Der Torsionsschwingungsdämpfer ist auf einer Turbinenradnabe 10 drehfest angeordnet. Über ihn und die Turbinenradschale 3 ist die Turbinenradnabe 10 von dem Turbinenrad 2 antreibbar.
Die Turbinenradschale 3 ist bezüglich der Turbinenradnabe 10 in einer Lagerung 11 drehbar gelagert. An der Turbinenradschale 3 ist ein Verbindungselement 12 angeordnet. Gemäß 1 ist es an die Turbinenradschale 3 angeschweißt. Mittels des Verbindungselements 12 wirkt die Turbinenradschale 3 auf den Torsionsschwingungsdämpfer 5 ein. Der Torsionsschwingungsdämpfer 5 wirkt also als Turbinentorsionsschwingungsdämpfer.
Gemäß 1 ist das Verbindungselement 12 radial innen von der Turbinenradschale 3 aufgenommen. Gemäß 1 ist das Verbindungselement 12 mit der Turbinenradschale 3 verscheißt. Der Begriff „radial innen” bedeutet dabei, dass das Verbindungselement 12 in einem Verbindungsbereich von der Turbinenradschale 3 aufgenommen ist, der weiter radial innen angeordnet ist als ein Turbinenradschalenbereich, in dem die Turbinenradschale 3 ihre größte axiale Erstreckungsweite aufweist.
Das Verbindungselement 12 greift ferner nicht direkt in den Torsionsschwingungsdämpfer 5 ein, sondern ist mit einem Eingriffelement 13 verzahnt, das in den Torsionsschwingungsdämpfer 5 eingreift. Das Verbindungselement 12 wirkt also direkt nur auf das Eingriffelement 13 ein. Zur Realisierung einer kompakteren Bauform des Drehmomentwandlers weist das Eingriffelement 13 dabei eine Abkröpfung 14 auf.
Wie ferner aus 1 und noch deutlicher aus 2 ersichtlich ist, ist zwischen der Turbinenradnabe 10 und dem antriebsseitigen Gehäuseelement 8 ein erstes Wälzlager 15 angeordnet. Zwischen der Turbinenradschale 3 und einer Leitradnabe 16 ist ein zweites Wälzlager 17 angeordnet. Das erste Wälzlager 15 ist als Rillenkugellager ausgebildet, das zweite Wälzlager 17 als Nadellager.
Die Lagerung 11 weist gemäß 2 ein axiales Gleitlager 18 und als hiervon verschiedenes Bauteil ein radiales Gleitlager 19 auf. Das axiale Glutlager 18 weist gegenüber dem radialen Gleitlager 19 sowohl einen Radial- als auch einen Axialversatz auf. Ersichtlich erstreckt sich das axiale Gleitlager 18 gegenüber dem radialen Gleitlager 19 weiter nach radial innen. Die Lagerung 11 ist also als axiale und radiale Gleitlagerung 18, 19 ausgebildet.
Im Bereich des radialen Gleitlagers 19 verläuft die Turbinenradschale 3 radial weiter innen als die Turbinenradnabe 10. in diesem Bereich weist ferner die Turbinenradschale 3 eine Ausbuchtung 20 auf, die vom radialen Gleitlager 19 weg gerichtet ist.
Die Turbinenradschale 3 und die Turbinenradnabe 10 weisen im Bereich der Turbinenradnabe 10 in einem ersten Teilabschnitt 21 einen kleinen Abstand auf. In einem zweiten, radial weiter innen angeordneten Teilabschnitt 22 weisen sie einen großen Abstand voneinander auf. Dies wird dadurch erreicht, dass die Turbinenradnabe 10 eine Stufe 23 aufweist, die den Übergang vom ersten zum zweiten Teilabschnitt 21, 22 bildet. Das axiale Gleitlager 18 ist dabei im zweiten Teilabschnitt 22 angeordnet. Das Nadellager 17 ist somit ersichtlich in Höhe des axialen Gleitlagers 18 angeordnet.
Der Drehmomentwandler weist ferner eine Überbrückungskupplung 24 auf. Die Überbrückungskupplung 24 und das Verbindungselement 12 stehen miteinander in Wirkverbindung. Hierzu weist die Überbrückungskupplung 24 einen Lamellenträger 25 auf, an dem mindestens eine Kupplungslamelle 26 angeordnet ist. Gemäß 1 weist die Überbrückungskupplung 24 sogar mehrere Kupplungslamellen 26 auf, die axial hintereinander angeordnet sind. Der Lamellenträger 25 ist mit dem Verbindungselement 12 drehfest verbunden.
Zum Bewerkstelligen der drehfesten Verbindung des Lamellenträgers 25 mit dem Verbindungselement 12 geht der Lamellenträger 25 in einen Haltebügel 27 über, der radial außermittig mit der Turbinenradschale 3 verschweißt ist. Gemäß 1 ist der Haltebügel 27 radial innen an die Turbinenradschale 3 angebunden ist. Gemäß 1 ist der Haltebügel 27 mit der Turbinenradschale 3 verschweißt. Der Begriff „radial innen” bedeutet dabei, dass die Anbindung an die Turbinenradschale 3 in einem Haltebereich erfolgt, der weiter radial innen angeordnet ist als der Turbinenradschalenbereich. Gemäß 1 erfolgt dabei die Verschweißung über eine Schweißnaht 28, mit der auch das Verbindungselement 12 mit der Turbinenradschale 3 verschweißt ist. Zum Erreichen der radial innen gelegenen Schweißnaht 28 weist der Haltebügel 27 eine nach radial innen gerichtete Radialabbiegung 29 auf.
Die in den 3 und 4 dargestellten Drehmomentwandler entsprechen im wesentlichen dem in Verbindung mit den 1 und 2 beschriebenen Drehmomentwandler. Im Unterschied zu dem Drehmomentwandler gemäß den 1 und 2 ist der Haltebügel 27 gemäß den 3 und 4 aber radial außen mit der Turbinenradschale 3 verschweißt. Die Radialabbiegung 29 ist daher in diesem Fall nach radial außen gerichtet. Der Begriff „radial außen” bedeutet dabei, dass der Haltebereich, in dem der Haltebügel 27 an die Turbinenradschale 3 angebunden ist, werter radial außen angeordnet ist als der Turbinenradschalenbereich. Bei der Ausführungsform gemäß 4 greift ferner das Verbindungselement 12 direkt in den Torsionsschwingungsdämpfer 5 ein. Ein vom Verbindungselement 12 verschiedenes Eingriffelement 13 wird bei dieser Ausführungsform nicht verwendet.
Mittels des erfindungsgemäßen Drehmomentwandlers ist ein äußerst kompakter Aufbau realisierbar. Durch die Schweißnaht 28 (bzw. bei getrennter Verschweißung durch die Schweißnähte) wird dabei zusätzlich eine Versteifung des Turbinenrades 2 bzw. der Turbinenradschale 3 erreicht
Bezugszeichenliste

1: Pumpenrad
2: Turbinenrad
3: Turbinenradschale
5: Torsionsschwingungsdämpfer
6, 7: Federpakete
8: antriebsseitiges Gehäuseelement
9: Pumpenradschale
10: Turbinenradnabe
11: Lagerung
12: Verbindungselement
13: Eingriffelement
14: Abkröpfung
15, 17: Wälzlager
16: Leitradnabe
18, 19: Gleitlager
20: Ausbuchtung
21, 22: Teilabschnitte
23: Stufe
24: Überbrückungskupplung
25: Lamellenträger
26: Kupplungslamellen
27: Haltebügel
28: Schweißnaht
29: Radialabbiegung

Claims

Hydraulische Kupplung mit einem Pumpenrad (1), einem Turbinenrad (2) mit einer Turbinenradschale (3) und einem Torsionsschwingungsdämpfer (5), – wobei das Turbinenrad (2) von dem Pumpenrad (1) antreibbar ist und die Turbinenradschale (3) bezüglich einer Turbinenradnabe (10) in einer axialen und radialen Gleitlagerung (18, 19) drehbar gelagert ist, – wobei der Torsionsschwingungsdämpfer (5) auf der Turbinenradnabe (10) drehfest angeordnet ist und die Turbinenradnabe (10) von dem Turbinenrad (2) über die Turbinenradschale (3) und den Torsionsschwingungsdämpfer (5) antreibbar ist, – wobei die Turbinenradschale (3) über ein Verbindungselement (12) auf den Torsionsschwingungsdämpfer (5) einwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitlagerung (18, 19) ein axiales Gleitlager (18) und ein radiales Gleitlager (19) aufweist, wobei das axiale Gleitlager (18) gegenüber dem radialen Gleitlager (19) mit räumlichem Versatz angeordnet ist, und dass das axiale Gleitlager (18) sich gegenüber dem radialen Gleitlager (19) weiter nach radial innen erstreckt.
Hydraulische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbinenradschale (3) und die Turbinenradnabe (10) im Bereich der Turbinenradnabe (10) in einem ersten Teilabschnitt (21) einen kleinen und in einem zweiten Teilabschnitt (22) einen großen Abstand voneinander aufweisen und dass das axiale Gleitlager (18) im zweiten Teilabschnitt (22) angeordnet ist.
Hydraulische Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teilabschnitt (22) radial weiter innen angeordnet ist als der erste Teilabschnitt (21).
Hydraulische Kupplung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbinenradschale (3) im Bereich des radialen Gleitlagers (19) radial weiter innen verläuft als die Turbinenradnabe (10).
Hydraulische Kupplung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Turbinenradschale (3) im Bereich des radialen Gleitlagers (19) eine vom radialen Gleitlager (19) weg gerichtete Ausbuchtung (20) aufweist.
Hydraulische Kupplung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Turbinenradschale (3) und einer Leitradnabe (16) ein Wälzlager (17) angeordnet ist, das in Höhe des axialen Gleitlagers (18) angeordnet ist.
Hydraulische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Turbinenradnabe (10) und einem antriebsseitigen Gehäuseelement (8) ein Wälzlager (15) angeordnet ist.
Hydraulische Kupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (15) als Rillenkugellager ausgebildet ist.
Hydraulische Kupplung nach Anspruch 1 mit einer Überbrückungskupplung (24), die mit einem Verbindungselement (12) in Wirkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Überbrückungskupplung (24) mehrere axial hintereinander angeordnete Kupplungslamellen (26) aufweist.
Hydraulische Kupplung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Lamellenträger (25) in einen Haltebügel (27) übergeht, der in einem Haltebereich an die Turbinenradschale (3) angebunden ist, der von dem Turbinenradschalenbereich verschieden ist.
Hydraulische Kupplung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltebereich weiter radial innen angeordnet ist als der Turbinenradschalenbereich.
Hydraulische Kupplung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltebügel (27) mit der Turbinenradschale (3) verschweißt ist.