DE102004062080A1

DE102004062080A1 - Hydrodynamischer Drehmomentwandler

Info

Publication number: DE102004062080A1
Application number: DE102004062080A
Authority: DE
Inventors: Rüdiger Dipl.-Ing. Hinkel (FH)
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2004-12-23
Filing date: 2004-12-23
Publication date: 2006-07-06
Also published as: US7621384B2; US20060137952A1

Abstract

Ein hydrodynamischer Drehmomentwandler ist mit einem Pumpenrad, einem Turbinenrad und einem Leitrad zur Bildung eines hydrodynamischen Kreises versehen, wobei das Leitrad gegenüber einer Drehachse zentriert ist und zur Aufnahme an einem Freilauf über eine Freilaufnabe verfügt, die von einem radial äußeren Freilauf-Bauteil getragen und mittels eines Übertragungselemententeils mit einem radial inneren Freilauf-Bauteil relativ verdrehbar verbunden ist. Zumindest einem ersten dieser Freilauf-Bauteile ist eine Dämpfungseinrichtung zugeordnet, die zur Reduzierung der Drehbewegungsbefähigung dieses Freilauf-Bauteiles gegenüber dem anderen, zweiten Freilauf-Bauteil dient und wenigstens hierzu mit dem zweiten Freilauf-Bauteil in Wirkverbindung bringbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen hydrodynamischen Drehmomentwandler gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Durch die DE 101 31 768 A1 ist ein hydrodynamischer Drehmomentwandler mit einem Pumpenrad, einem Turbinenrad und einem Leitrad zur Bildung eines hydrodynamischen Kreises bekannt. Das Turbinenrad ist aufgrund von Strömungsbedingungen im hydrodynamischen Kreis bei Zugbetrieb in Richtung des Pumpenrades und bei Schubbetrieb in Gegenrichtung axial auslenkbar und steht über zumindest eine gegenüber dem Freilauf antriebsseitige Axiallagerung sowie wenigstens eine antriebsseitige Druckscheibe in axialer Wirkverbindung mit einem eine Leitradnabe aufnehmenden, durch einen Außenkörper gebildeten ersten Bauteil des Freilaufes, das sich anderenseits über eine abtriebsseitige Druckscheibe und eine abtriebsseitige Axiallagerung an einer Pumpennabe abstützt. Der Freilauf verfügt weiterhin über ein durch einen Innenkörper gebildetes zweites Bauteil, das durch die Druckscheiben gegenüber dem ersten Bauteil zentriert, gegenüber demselben relativ verdrehbar und auf einem gehäusefesten Teil, wie einer Stützwelle, drehfest angeordnet ist.

Bei derartigen Freiläufen in einem Leitrad besteht, insbesondere bei Anwendung des hydrodynamischen Drehmomentwandlers in Arbeitsmaschinen, wie Schaufelradladern, folgendes Problem: Die Einleitung stoßartiger Belastungen kann, beispielsweise zum Abstechen festen Erdreiches mit der Ladeschaufel oder zum vollständigen Entladen der Ladeschaufel, erwünscht sein. Erzeugt werden derartige stoßartige Belastungen durch ein sehr schnelles Schließen zumindest einer Kupplung in einem mit dem Drehmomentwandler verbundenen Stufengetriebe, und werden als Momentenstöße auf den Drehmomentwandler weitergeleitet, in welchem sie am Freilauf des Leitrades auflaufen. Dies kann zu Fehlfunktionen am Freilauf und sogar zum Ausfall desselben führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen zum Schutz des Freilaufes gegen Momentenstöße vorzusehen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Genutzt wird die bei Freiläufen zwangsläufig notwendige Relativbewegbarkeit zumindest zweier Freilauf-Bauteile in Umfangsrichtung zueinander, wobei üblicherweise eines der Freilauf-Bauteile, bevorzugt das radial innere, an einer ortsfesten Stützwelle des hydrodynamischen Drehmomentwandlers drehfest aufgenommen ist und dadurch ebenfalls keine Rotationsbewegung um eine Drehachse des hydrodynamischen Drehmomentwandlers auszuführen vermag, während das andere Freilauf-Bauteil, demnach das radial äußere, üblicherweise eine Leitradnabe eines axial zwischen Pumpen- und Turbinenrad angeordneten Leitrades aufnimmt und, da dieses Leitrad bei bestimmten Strömungsbedingungen in einem sich zwischen Pumpenrad, Turbinenrad und Leitrad ausbildenden hydrodynamischen Kreis eine Rotationsbewegung um die Drehachse des hydrodynamischen Drehmomentwandlers vollziehen können muss, in Umfangsrichtung gegenüber dem ortsfesten Freilauf-Bauteil relativ verdrehbar angeordnet ist.

Häufig ist radial zwischen den beiden Freilauf-Bauteilen ein Übertragungselemententeil vorgesehen, der in einem Elementenkäfig eine Mehrzahl von Übertragungselementen aufnimmt, die, bei Ausführung der letztgenannten als Wälzkörper, für eine reibungsfreie Relativbewegbarkeit des relativ verdrehbaren Freilauf-Bauteils gegenüber dem ortsfesten Freilauf-Bauteil sorgen sollen. Da bei Verzicht auf einen derartigen Übertragungselemententeil zwischen den beiden Freilauf-Bauteilen eine Reibung in nur schwer beeinflussbarer Größenordnung vorliegen würde, kann es auch beim Erfindungsgegenstand vorteilhaft sein, einen Übertragungselemententeil zwischen den beiden Freilauf-Bauteilen vorzusehen. Zwingend sieht dagegen die Erfindung die Anordnung einer Dämpfungseinrichtung zwischen den beiden Freilauf-Bauteilen vor, wobei diese Dämpfungseinrichtung zur Reduzierung der Drehbewegungsbefähigung eines Freilauf-Bauteiles, bevorzugt also des nachfolgend als erstes Freilauf-Bauteil bezeichneten radial äußeren gegenüber dem nachfolgend zweites Freilauf-Bauteil genannten radial inneren dient. Hierzu ist die Dämpfungseinrichtung, der das erste Freilauf-Bauteil direkt oder aber über ein weiteres Bauteil, wie beispielsweise eine antriebsseitige Druckscheibe, indirekt zugeordnet sein kann, mit dem zweiten Freilauf-Bauteil in Wirkverbindung bringbar, und zwar bevorzugt über zumindest ein der Dämpfungseinrichtung zugeordnetes elastisches Element, das sich einerends an einer dem ersten Freilauf-Bauteil oder dem weiteren Bauteil zugeordneten Aufnahme und anderenends an dem zweiten Freilauf-Bauteil abstützt, und eine vorbestimmte Anpresskraft zur Herstellung der Wirkverbindung zwischen der Dämpfungseinrichtung und dem zweiten Freilauf-Bauteil erzeugt. Hierbei kann die vom elastischen Element ausgeübte Anpresskraft auf das zweite Freilauf-Bauteil entweder im Wesentlichen in Radialrichtung wirksam sein, oder aber im Wesentlichen in Axialrichtung.

Mit Vorzug ist das elastische Element in einer hierfür vorgesehenen Vertiefung der Aufnahme anordenbar, und ragt damit lediglich mit einem vorbestimmten Elementenabschnitt in Richtung zum zweiten Freilauf-Bauteil über die Aufnahme hinaus. Dadurch kann die dem ersten Freilauf-Bauteil zugeordnete Aufnahme besonders dicht an das zweite Freilauf-Bauteil herangeführt werden, so dass zwischen den beiden Freilauf-Bauteilen lediglich noch ein geringer Spalt S verbleibt.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung eines in eine Vertiefung der Aufnahme eingesetzten elastischen Elementes ist dieses als Federbügel gestaltet, das mit Federschenkeln versehen ist, und dessen über die Vertiefung in Richtung zum benachbarten Freilauf-Bauteil überstehender Elementenabschnitt in Form einer in Umfangsrichtung zwischen den beiden Federschenkeln vorgesehenen Ausbauchung am zweiten Freilauf-Bauteil in Anlage steht.

Es sind unterschiedliche Ausgestaltungen für die Dämpfungseinrichtung denkbar. So kann diese beispielsweise einen Federring aufweisen, der an zumindest einer Radialseite über einen Kragen verfügt, an welchem gegenüber einer Grundfläche radial überstehende Ausdrückungen vorgesehen sind. Diese werden vorzugsweise aus einem Federstahl mittels eines Stanzvorganges gegenüber den dieselben umgebenden Randbereichen freigestellt und dann mittels eines Umformvorganges gegenüber den besagten Randbereichen herausgedrückt, so dass elastisch verformbare Ausdrückungen entstehen, die gegenüber den als Grundfläche wirksamen früheren Randbereichen radial überstehen, und zwar entweder nur in Richtung eines Freilauf-Bauteiles, oder aber in Richtung beider Freilauf-Bauteile.

Bei nur in Richtung eines Freilauf-Bauteiles überstehendem elastischen Element kann dieses drehfest am ersten Freilauf-Bauteil fixiert sein, indem es an einem radial zwischen den beiden Freilauf-Bauteilen angeordneten Elementenkäfig vorgesehen ist, der seinerseits drehfest an dem ersten Freilauf-Bauteil angreift. Auf diese Weise ist eine Anordnung der Dämpfungseinrichtung radial zwischen den beiden Freilauf-Bauteilen problemlos realisierbar. Derart am Elementenkäfig vorgesehen, vermögen sich die Ausdrückungen des Federrings an dem zweiten Freilauf-Bauteil abzustützen und erzeugen hierdurch die gewünschte Wirkverbindung mit demselben, die für eine Reduzierung der Drehbewegungsbefähigung der beiden Freilauf-Bauteile zueinander erforderlich ist. Da bei dieser Ausführung der Elementenkäfig in Umfangsrichtung einer Fixierung bedarf, wird diesem eine Verdrehsicherung zugeordnet, die sich vorteilhafterweise dadurch ergibt, dass an dem vom Federring abgewandten Freilauf-Bauteil zumindest ein Radialvorsprung vorgesehen ist, der in eine entsprechende Radialausnehmung des Elementenkäfigs eingreift. Bei einer Relativdrehbewegung dieses Freilauf-Bauteiles gegenüber dem anderen Freilauf-Bauteil wird der Federring mit seinen Ausdrückungen an der demselben zugewandten Seite dieses anderen Freilauf-Bauteiles entlang geschleift.

Eine konstruktiv einfachere Ausgestaltung ergibt sich bei Ausbildung des Federringes mit zwei Kragen, von denen jeder mit radial überstehenden Ausdrückungen gegenüber einer jeweiligen Grundfläche versehen ist. Der erste Kragen ist hierbei dem einen Freilauf-Bauteil zugeordnet, der zweite Kragen dem jeweils anderen Freilauf-Bauteil. Auf diese Weise wird der Federring zwischen die beiden Freilauf-Bauteile eingesetzt und steht auch mit beiden Freilauf-Bauteilen jeweils in kraftschlüssiger Verbindung. Auch auf diese Weise kann die Drehbewegungsbefähigung beispielsweise des ersten Freilauf-Bauteiles gegenüber dem zweiten Freilauf-Bauteil reduziert werden.

Während bei den zuvor geschilderten Ausführungen das elastische Element der Dämpfungseinrichtung stets unmittelbar zwischen den beiden Freilauf-Bauteilen wirksam ist, sind, wie bereits erwähnt, auch Ausgestaltungen denkbar, bei denen die Verbindung des elastischen Elementes mit zumindest einem Freilauf-Bauteil nur mittelbar, beispielsweise über eine dem Freilauf-Bauteil zugeordnete Druckscheibe, erfolgt. Die Druckscheibe begrenzt mit einem ersten Axialabschnitt dieses Freilauf-Bauteil axial, und dringt mit einem zweiten Axialabschnitt in den Radialbereich zwischen den beiden Freilauf-Bauteilen ein, um dort an einem der beiden Freilauf-Bauteile in radiale Festanlage zu kommen, während gegenüber dem jeweils anderen Freilauf-Bauteil lediglich eine elastische Verbindung über das elastische Element besteht. Hierbei kann die das elastische Element aufnehmende Radialseite des zweiten Axialabschnittes der Druckscheibe bis auf Spaltbreite S an das zugeordnete Freilauf-Bauteil herangeführt werden, wenn das elastische Element in eine radiale Vertiefung dieses zweiten Axialabschnittes eingesetzt ist. Während bei einer derartigen Ausgestaltung mit einem radial wirksamen elastischen Element innerhalb des Verformungsbereiches dieses Elementes für eine elastische Zentrierung des diesem Element zugeordneten Freilauf-Bauteiles gegenüber dem jeweils anderen Freilauf-Bauteil gesorgt ist, wäre bei axialer Anordnung des elastischen Elementes im oder am ersten Axialabschnitt der Druckscheibe eine elastizitätsfreie Zentrierung beider Freilauf-Bauteile zueinander gewährleistet, und zudem ist die Drehbewegungsbefähigung zwischen den beiden Freilauf-Bauteilen reduziert.

Dieser Vorteil bei axialer Anordnung des elastischen Elementes ist unabhängig davon, ob dieses in eine Vertiefung des ersten Axialabschnittes eingesetzt ist, oder aber sich an einer ebenflächigen Axialseite dieses ersten Axialabschnittes abstützt. Lediglich bezüglich der Ausgestaltung des elastischen Elementes können sich hierbei Unterschiede ergeben, wobei, wie bereits angemerkt, bei in eine Vertiefung eingesetztem elastischen Element dasselbe mit Vorzug als Federbügel mit Federschenkeln ausgebildet ist, bei Anordnung des elastischen Elementes dagegen zwischen einer ebenflächigen Axialseite des ersten Axialabschnittes und einer entsprechenden Seite des benachbarten Freilauf-Bauteiles dagegen mit Vorzug als eine die Drehachse im wesentlichen ringförmig umschließende Wellfeder.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
1 die obere Hälfte eines Längsschnittes durch einen hydrodynamischen Drehmomentwandler mit einem Leitrad und einem demselben zugeordneten, über ein elastisches Element verfügenden Freilauf;
2 eine vergrößerte Herauszeichnung eines Teils des Freilaufes mit dem elastischen Element;
3 eine nochmals vergrößerte Herauszeichnung eines Abschnittes des elastischen Elementes;
4 eine Schnittdarstellung des elastischen Elements gemäß der Schnittlinie IV-IV in 3
5 eine andere Ausführung des Freilaufes
6 eine räumliche Darstellung des Freilaufes gemäß 5
7 eine nochmals andere Ausführung des Freilaufs;
8 eine Herauszeichnung des elastischen Elements des Freilaufs gemäß 7
9 eine weitere Ausführung des Freilaufs;
10 eine nochmals andere Ausführung des Freilaufs.
In 1 ist ein hydrodynamischer Drehmomentwandler 1 dargestellt, der um eine Drehachse 3 Rotationsbewegungen auszuführen vermag. Der hydrodynamische Drehmomentwandler 1 verfügt über ein Wandlergehäuse 5, das an seiner einem nicht gezeigten Antrieb, wie beispielsweise einer Brennkraftmaschine, zugewandten Seite einen Wandlerdeckel 7 aufweist, der fest mit einer Pumpenradschale 9 verbunden ist. Diese geht im radial inneren Bereich in eine Pumpenradnabe 11 über.
Zurückkommend auf den Wandlerdeckel 7, weist dieser im radial inneren Bereich einen Lagerzapfen 13 auf, der in bekannter und daher nicht näher dargestellter Weise an einem Element des Antriebs, wie beispielsweise einer Kurbelwelle, zur antriebsseitigen Zentrierung des Wandlergehäuses 5 aufgenommen ist. Weiterhin verfügt der Wandlerdeckel 7 über eine Befestigungsaufnahme 15, die üblicherweise zur Befestigung des Wandlergehäuses 5 am Antrieb dient, und zwar vorzugsweise über eine nicht gezeigte Flexplatte. Bezüglich einer zeichnerischen Darstellung der Aufnahme des Lagerzapfens eines Drehmomentwandlers in einer Kurbelwelle eines Antriebs sowie einer Anbindung des Drehmomentwandlers über eine Flexplatte an die Kurbelwelle wird beispielhaft auf die DE 32 22 119 C1 , 1 verwiesen.
Die bereits erwähnte Pumpenradschale 9 bildet zusammen mit Pumpenradschaufeln 16 ein Pumpenrad 17, das mit einem eine Turbinenradschale 21 sowie Turbinenradschaufeln 22 aufweisenden Turbinenrad 19 sowie mit einem Leitrad 23 zusammenwirkt. Pumpenrad 17, Turbinenrad 19 und Leitrad 23 bilden in bekannter Weise einen hydrodynamischen Kreis 24, der einen Innentorus 25 umschließt.
Das Leitrad 23 verfügt über Leitradschaufeln 28, die auf einer Leitradnabe 26 vorgesehen sind, die auf einem Freilauf 27 angeordnet ist. Der Letztgenannte weist, wie aus 2 besser erkennbar ist, ein erstes Freilauf-Bauteil 47 in Form eines im Wesentlichen ringförmigen Außenkörpers 57, einen Übertragungselemententeil 48 mit einer Mehrzahl von Übertragungselementen 53, die durch einen Elementenkäfig 51 positioniert sind, und ein zweites Freilauf-Bauteil 49 in Form eines im Wesentlichen ringförmigen Innenkörpers 59 auf. Der Außenkörper 57 zentriert über eine antriebsseitige Druckscheibe 80 sowie über eine abtriebsseitige Druckscheibe 82 (1) den Innenkörper 59. Hierzu verfügt die antriebsseitige Druckscheibe 80 über einen ersten Axialabschnitt 104, der mit Axialanlageflächen in Kontakt mit beiden Freilauf-Bauteilen 47, 49 kommt, sowie über einen sich an den ersten Axialabschnitt 104 in Richtung zu den Freilauf-Bauteilen 47, 49 anschließenden zweiten Axialabschnitt 106, der axial in den Radialbereich zwischen den beiden Freilauf-Bauteilen 47, 49 eindringt, und mit einer radialen Außenseite 108 am ersten Freilauf-Bauteil 47 zentriert ist, mit einer radialen Innenseite 110 dagegen das zweite Freilauf-Bauteil 49 zentriert. Die antriebsseitige Druckscheibe 82 entspricht konstruktiv und funktional der antriebsseitigen Druckscheibe 80 und bedarf daher keiner weitergehenden Erläuterung.
Das erste Freilauf-Bauteil 47 stützt sich an seiner von der antriebsseitigen Axiallagerung 35 abgewandten Seite über die abtriebsseitige Druckscheibe 82 und eine abtriebsseitige Axiallagerung 29 an der Pumpenradnabe 11 axial ab. Das zweite Freilauf-Bauteil 49 steht dagegen in drehfester, aber axial relativ verschiebbarer Verzahnung 32 mit einer Stützwelle 30, die radial innerhalb der Pumpenradnabe 11 angeordnet ist. Die als Hohlwelle ausgebildete Stützwelle 30 ihrerseits umschließt eine Getriebeeingangswelle 36, die mit einer Mittenbohrung 37 zum Durchgang von Hydraulikflüssigkeit versehen ist. Die Getriebeeingangswelle 36 nimmt über eine Verzahnung 34 die Turbinennabe 33 drehfest, aber axial verschiebbar auf. Die Turbinennabe 33 stützt sich einerseits über eine Axiallagerung 44 am Wandlerdeckel 7 ab, und dient andererseits zur Anlage der bereits genannten antriebsseitigen Axiallagerung 35, sowie, über die antriebsseitige Druckscheibe 80, auch des Freilaufs 27. Nach radial innen hin ist die Turbinennabe 33 über eine Abdichtung 38 gegenüber der Getriebeeingangswelle 36 abgedichtet.
Die bereits erwähnte Mittenbohrung 37 in der Getriebeeingangswelle 36 dient zur Versorgung des hydrodynamischen Kreises 24 sowie zur Druckbeaufschlagung einer noch zu erläuternden Überbrückungskupplung 56, wozu eine Verbindung mit einer Steuervorrichtung und einem Hydraulikflüssigkeitsvorrat erforderlich ist. Weder die Steuervorrichtung noch der Hydraulikflüssigkeitsvorrat sind zeichnerisch dargestellt, können aber beispielhaft der 1 der DE 44 23 640 A1 entnommen werden und sind daher als inhaltlich in die jetzt vorliegende Patentanmeldung aufgenommen zu betrachten.
Über die Mittenbohrung 37 der Getriebeeingangswelle 36 eingeströmte Hydraulikflüssigkeit gelangt in einen Übergangsraum 40 und von diesem über Versorgungskanäle 46 der als Strömungsdurchlass 42 dienenden Axiallagerung 44 nach radial außen in eine Kammer 55, die axial zwischen dem Wandlerdeckel 7 und einem Kolben 54 der bereits erwähnten Überbrückungskupplung 56 angeordnet ist. Dieser zentrisch zum Wandlerdeckel 7 angeordnete Kolben 54 ist mit seiner von der Kammer 55 abgewandten Seite dem hydrodynamischen Kreis 24 zugewandt und in Abhängigkeit von den Druckverhältnissen im hydrodynamischen Kreis 24 sowie in der Kammer 55 zwischen zwei unterschiedlichen Grenzstellungen bewegbar, auf die nachfolgend noch eingegangen wird. Der Kolben 54 ist mittels eines auf der Turbinennabe 33 gelagerten Kolbenfußes 52 axial verschiebbar, wobei eine in der Turbinennabe 33 eingelassene Kolbendichtung 50 ihre Abdichtfunktion gegenüber dem Kolbenfuß 52 wahrnimmt. Im radial inneren Bereich des Kolbens 54 ist dieser mittels nicht gezeigter Tangentialblattfedern sowie nicht gezeigter Nietverbindungen an einer Aufnahmevorrichtung 60 befestigt, die einstückig mit der Turbinennabe 33 ausgebildet und über weitere Vernietungen 63 mit dem Turbinenfuß 31 des Turbinenrades 19 verbunden ist.
Der Kolben 54 ist an seinem Außenumfang – in Umfangsrichtung gesehen – mit einer Mehrzahl von Aussparungen 72 versehen, die mit Gegenaussparungen 74 einer Drehsicherung 76 verbunden sind. Die Letztgenannte wiederum ist an der Turbinenschale 21 befestigt. Es bleibt anzumerken, dass der Kolben 54 über die Aussparungen 72/Gegenaussparungen 74 in drehfester, aber axial relativ bewegbarer Verbindung zur Drehsicherung 76 steht.
Der Kolben 54 trägt im radial äußeren Bereich an seiner dem Wandlerdeckel 7 zugewandten Seite einen die Drehachse 3 ringförmig umschließenden Reibbelag 68, der an seiner vom Kolben 54 abgewandten Seite, nachfolgend als Reibbereich 69 bezeichnet, mit einem am Wandlerdeckel 7 vorgesehenen Gegenreibbereich 70 in kraftschlüssige Verbindung bringbar ist, sofern im hydrodynamischen Kreis 24 ein höherer Druck als in der Kammer 55 an der Gegenseite des Kolbens 54 anliegt.
Die erste der zuvor erwähnten Grenzstellungen des Kolbens 54 ist erreicht, wenn der Reibbelag 68 mit seinem Reibbereich 69 kraftschlüssig am Gegenreibbereich 70 zur Anlage gekommen ist. Die zweite Grenzstellung wird dagegen eingenommen, wenn in der Kammer 55 ein höherer Druck anliegt als im hydrodynamischen Kreis 24 und der Kolben 54 demnach gegen die Wirkung der Tangentialblattfedern, die den Kolben 54 zum Wandlerdeckel 7 drücken wollen, axial verlagert wird, bis er an einem Anschlag 64 der Aufnahmevorrichtung 60 zur Anlage kommt.
Wie aus 1 nur schematisch erkennbar ist, verfügt der Freilauf 27 radial zwischen den beiden Freilauf-Bauteilen 47 und 49 sowie axial zwischen der antriebsseitigen Druckscheibe 80 und dem Übertragungselemententeil 48 über eine Dämpfungseinrichtung 84, die in 2 vergrößert herausgezeichnet ist. Im wesentlichen wird diese Dämpfungseinrichtung 84 durch ein elastisches Element 89 gebildet, das als die in 3 sichtbare Drehachse 3 umschließender Federring 94 (2) ausgebildet ist, der an seiner radialen Außenseite über einen ersten Kragen 96 und an seiner radialen Innenseite über einen zweiten Kragen 98 verfügt. Der radial äußere Kragen 96 ist in vergrößerter Darstellung in
3 herausgezeichnet und lässt erkennen, dass in Achsrichtung im mittleren Bereich des Federringes 94 eine radial überstehende Ausdrückung 102 gegenüber einer ansonsten ebenflächigen Grundfläche 100 vorgesehen ist. Wie ein Blick in die 4 zeigt, sind von diesen radial überstehenden Ausdrückungen 102 eine Mehrzahl entlang des Umfanges des Federringes 94 vorgesehen, und zwar sowohl nach radial außen über die jeweilige Grundfläche 100 stehend, als auch nach radial innen. Die Herstellung dieser Ausdrückungen 102 erfolgt in der Weise, dass der beispielsweise aus Federstahl bestehende Federring 94 zunächst durch einen Stanzvorgang im Bereich der späteren Ausdrückungen 102 gegenüber der Grundfläche 100 freigestellt wird, um anschließend im Wege eines Umformvorganges als die Ausdrückungen 102 gegenüber der Grundfläche 100 nach radial außen gedrückt zu werden, soweit dies den radial äußeren Kragen 96 betrifft, während die Ausdrückungen 102 gegenüber der Grundfläche 100 nach radial innen gedrückt werden, jetzt bezogen auf den radial inneren Kragen 98. Mit den derart gebildeten Ausdrückungen 102 verfügt der Federring 94 über radial elastische Bereiche, mit denen er, gemäß 2 radial zwischen die beiden Freilauf-Bauteile 47, 49 eingesetzt, eine reibende Verbindung zwischen den beiden Freilauf-Bauteilen 47, 49 herstellen kann. Zur besseren Übersichtlichkeit ist in 2 jeweils zwischen einem der Kragen 96, 98 und dem jeweils zugeordneten Freilauf-Bauteil 47, 49 je ein Spalt eingezeichnet, jedoch stehen in der Realität die Ausdrückungen 102 selbstverständlich in Anlage an der zugeordneten Seite des jeweiligen Freilauf-Bauteils 47, 49.
Das zuvor anhand der 3 oder 4 beschriebene Prinzip des Federringes 94 wird auch bei der Ausführung gemäß 5 und 6 herangezogen. Hier ist radial zwischen den beiden Freilauf-Bauteilen 47, 49 ein Elementenkäfig 51 aufgenommen, der zur Lagerung von in 5 strichliniert dargestellten, im wesentlichen zylinderförmigen Übertragungselementen 53 zur Bildung eines Übertragungselemententeils 48 dient. Die strichlinierte Darstellung des Übertragungselementes 53 in 5 ergibt sich dadurch, dass der Elementenkäfig 51 gemäß 6 über einen sich im wesentlichen vertikal erstreckenden Lagerschenkel 118 verfügt, an dessen einer Seite die Übertragungselemente 53 gelagert sind, während an dessen anderer Seite ein als elastisches Element 89 wirksamer Kragen 120 vorgesehen ist, wobei dieser Kragen 120 einstückig an dem Lagerschenkel 118 angeformt und als Federring 125 ausgebildet ist, welcher zumindest im Bereich einer Grundfläche 128 das Freilauf-Bauteil 49 mit lediglich einem Spalt S ringförmig umschließt. In den Umfangsbreichen zwischen jeweils zwei Grundflächen 128 des Federringes 125 liegen Ausdrückungen 126 vor, von denen in 6 lediglich eine zeichnerisch dargestellt ist. Diese lässt erkennen, dass die Ausdrückung 126 durch Freistellung gegenüber dem Lagerschenkel 118 sowie durch Umformung nach radial innen in Richtung zu dem benachbarten Freilauf-Bauteil 49 verformt ist, um auf diese Weise in einem Kontaktbereich K das radial benachbarte Freilauf-Bauteil 49 kraftschlüssig zu beaufschlagen. Verständlicherweise wird bei der in 6 gezeigten Blickrichtung V, die auch bei 5 gewählt ist, erkennbar, dass der Federring 125 in Achsrichtung vor dem Lagerschenkel 118 liegt, die Übertragungselemente 53 dagegen dahinter, so dass diese in 5 als nicht sichtbares Bauteil strichliniert dargestellt sein müssen.
5 zeigt weiterhin, dass der Elementenkäfig 51 an seiner dem ersten Freilauf-Bauteil 47 zugewandten Seite gegenüber diesem Freilauf-Bauteil 47 über eine Verdrehsicherung 116 verfügt, bei welcher jeweils ein am ersten Freilauf-Bauteil 47 in Richtung zum zweiten Freilauf-Bauteil 49 überstehender Radialvorsprung 122 jeweils in eine zugeordnete Radialausnehmung 124 im Lagerschenkel 118 und damit im Elementenkäfig 51 eingreift. Aufgrund dieser Verdrehsicherung 116 wird der Elementenkäfig 51 bei einer Drehbewegung des ersten Freilauf-Bauteiles 47 gegenüber dem zweiten Freilauf-Bauteil 49 mitbewegt, wobei diese Bewegung zum einen aufgrund der im wesentlichen zylindrischen Übertragungselemente 53 gegenüber dem zweiten Freilauf-Bauteil 49 reibungsarm erfolgt, zum anderen aber dennoch mit einer exakt definierten Reibung, die aufgrund der reibenden Anlage der Ausdrückungen 126 an der radialen Außenseite des zweiten Freilauf-Bauteiles 49 zustande kommt.
In ähnlicher Weise arbeitet die Dämpfungseinrichtung 84 gemäß 7, bei welcher die antriebsseitige Druckscheibe 80 axial gegenüber dem ersten Freilauf-Bauteil 47 festgelegt sein sollte. Darüber hinaus kann zwischen dem Freilauf-Bauteil 47 und der Druckscheibe 80 auch eine Drehsicherung bestehen, beispielsweise wenn die Druckscheibe in das Freilauf-Bauteil 47 eingepresst oder aber sogar einstückig mit demselben ausgebildet ist. Im Gegensatz dazu wird eine reibende Verbindung zwischen der Druckscheibe 80 und dem zweiten Freilauf-Bauteil 49 hergestellt, und zwar über das elastische Element 89, das bei dieser Ausführung in eine Vertiefung 91 eingesetzt ist, die an der radialen Innenseite 110 des zweiten Axialabschnittes 106 der Druckscheibe 80 vorgesehen ist. In 8 ist dieses elastische Element 89 zusammen mit der zugeordneten Vertiefung 91 gemäß der Schnittlinie VIII-VIII in 7 vergrößert herausgezeichnet und lässt erkennen, dass die Vertiefung 91 lediglich entlang einer begrenzten Umfangserstreckung der Druckscheibe 80 verläuft. Das elastische Element 89 ist bei dieser Ausführung als Federbügel 112 ausgestaltet, der mit einer in Umfangsrichtung zwischen zwei Federschenkeln 114 vorgesehenen Ausbauchung 136 radial über die radiale Innenseite 110 der Druckscheibe 80 hinausgreift und reibend auf das Freilauf-Bauteil 49 einwirkt. Die Ausbauchung 136 dient hierbei als radial über die Vertiefung 91 in Richtung zum Freilauf-Bauteil 49 überstehender Elementenabschnitt 92.
Weiterhin lässt die 8 erkennen, dass durch das elastische Element lediglich ein Spalt S radial zwischen der radialen Innenseite 110 der Druckscheibe 80 und dem zugeordneten Freilauf-Bauteil 49 verbleibt, was eine raumsparende Bauweise ergibt. Dieser Spalt S begrenzt gleichzeitig aber auch eine radiale Relativbewegbarkeit des zweiten Freilauf-Bauteiles 49 gegenüber dem ersten Freilauf-Bauteil 47, so dass eine hinreichende Zentrierung des zweiten Freilauf-Bauteiles 49 durch das erste Freilauf-Bauteil 47 sichergestellt ist.
Eine noch bessere Zentrierung bei gleicher Funktionalität gestattet die Ausführung gemäß 9, bei welcher die Druckscheibe 80 in ihrem zweiten Axialabschnitt 106 nicht nur an ihrer radialen Außenseite 108, sondern darüber hinaus auch an ihrer radialen Innenseite 110 jeweils fest an den zugeordneten Freilauf-Bauteil 47, 49 zur Anlage kommt. Bei dieser Ausgestaltung ist allerdings am ersten Axialabschnitt 104 der Druckscheibe 80 im Radialbereich des zweiten Freilauf-Bauteiles 49 eine im wesentlichen ebenflächige Axialseite 130 vorgesehen, an welcher eine die Drehachse 3 im wesentlichen ringförmig umgebende Wellfeder 134 zur Anlage kommt. Die letztgenannte kommt mit einer von der Axialseite 130 der Druckscheibe 80 abgewandten Anlagefläche 132 am Freilauf-Bauteil 49 axial in Anlage.
Die Ausführung gemäß 10 unterscheidet sich von derjenigen nach 9 dadurch, dass anstelle einer im wesentlichen kreisförmig umlaufenden Wellfeder nun wiederum Federbügel 112 in die jeweilige Vertiefung 91 eingesetzt sind, wobei diese Federbügel 112 mit über die Vertiefung 91 hinausragendem Elementenabschnitt 92 in Form einer Ausbauchung 136 versehen sind, und dadurch reibend an der benachbarten Axialseite des zweiten Freilauf-Bauteiles 49 zur Anlage kommen. Da die hier verwendeten Federbügel 112 denjenigen in 8 entsprechen, wird auf eine nochmalige Erläuterung verzichtet.
Zusammenfassend soll noch einmal hervorgehoben werden, dass bei den 2 bis 6 jeweils ein Freilauf-Bauteil, bevorzugt hierbei das erste Freilauf-Bauteil 47, unmittelbar als Aufnahme 90 für das elastische Element 89 der Dämpfungseinrichtung 84 herangezogen wird, während bei den 7 bis 10 dagegen jeweils die durch zumindest das Freilauf-Bauteil 47 zentrierte antriebsseitige Druckscheibe 80 mittelbar als Aufnahme 90 für das elastische Element 89. Allen Ausführungen gemeinsam ist allerdings, dass die Dämpfungseinrichtung 84 mit dem elastischen Element 89 jeweils reibend an dem anderen Freilauf-Bauteil, hier an dem zweiten Freilauf-Bauteil 49, in Anlage gehalten ist. Die Dämpfungseinrichtung 84 wirkt demnach als definierte Reibvorrichtung zwischen den beiden Freilauf-Bauteilen 47 und 49.

1: hydrodyn. Drehmomentwandler
3: Drehachse
5: Wandlergehäuse
7: Wandlerdeckel
9: Pumpenschale
11: Pumpenradnabe
13: Lagerzapfen
15: Befestigungsaufnahme
16: Pumpenradschaufeln
17: Pumpenrad
19: Turbinenrad
21: Turbinenradschale
22: Turbinenradschaufeln
23: Leitrad
24: hydrodynamischer Kreis
25: Innentorus
26: Leitradnabe
27: Freilauf
28: Leitradschaufeln
29: abtriebsseitige Axiallagerung
30: Stützwelle
31: Turbineradfuss
32: Verzahnung
33: Turbinennabe
34: Verzahnung
35: antriebsseitige Axiallagerung
36: Getriebeeingangswelle
37: Mittenbohrung
38: Abdichtung
40: Übergangsraum
42: Strömungsdurchlass
44: Axiallagerung
46: Versorgungskanal
47: erstes Freilauf-Bauteil
48: Übertragungselemententeil
49: zweites Freilauf-Bauteil
50: Kolbendichtung
51: Elementenkäfig
52: Kolbenfuß
53: Übertragungselemente
54: Kolben
55: Kammer
56: Überbrückungskupplung
57: Außenkörper
59: Innenkörper
60: Aufnahmevorrichtung
63: weitere Vernietungen
64: Anschlag
65: Aussparungen
68: Reibbelag
69: Reibbereich
70: Gegenreibbereich
72: Aussparungen
74: Gegenaussparungen
76: Drehsicherung
80: antriebsseitige Druckscheibe
82: abtriebsseitige Druckscheibe
84: Dämpfungseinrichtung
89: elastisches Element
90: Aufnahme
91: Vertiefung
92: Elementenabschnitt
94: Federring
96: Kragen
98: Kragen
100: Grundfläche
102: Ausdrückung
104: erster Axialabschnitt
106: zweiter Axialabschnitt
108: radiale Außenseite
110: radiale Innenseite
112: Federbügel
114: Federschenkel
116: Verdrehsicherung
118: Lagerschenkel
120: Kragen
122: Radialvorsprung
124: Radialausnehmung
125: Federring
126: Ausdrückung
128: Grundfläche
130: Axialseite
132: Anlagefläche
134: Wellfeder
136: Ausbauchung

Claims

Hydrodynamischer Drehmomentwandler mit einem Pumpenrad, einem Turbinenrad und einem Leitrad zur Bildung eines hydrodynamischen Kreises, wobei das Leitrad gegenüber einer Drehachse zentriert ist und zur Aufnahme an einem Freilauf über eine Freilaufnabe verfügt, die von einem radial äußeren Freilauf-Bauteil getragen und mittels eines Übertragungselemententeils mit einem radial inneren Freilauf-Bauteil relativ verdrehbar verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einem ersten Freilauf-Bauteil (49) eine Dämpfungseinrichtung (84) zugeordnet ist, die zur Reduzierung der Drehbewegungsbefähigung dieses Freilauf-Bauteiles (47) gegenüber dem anderen, zweiten Freilauf-Bauteil (49) dient und wenigstens hierzu mit dem zweiten Freilauf-Bauteil (49) in Wirkverbindung bringbar ist.
Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinrichtung (84) über zumindest ein elastisches Element (89) verfügt, das eine vorbestimmte Anpreßkraft zur Herstellung der Wirkverbindung zwischen der Dämpfungseinrichtung (84) und dem zweiten Freilauf-Bauteil (49) erzeugt.
Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich das elastische Element (89) einerends an einer dem ersten Freilauf-Bauteil (47) zugeordneten Aufnahme (90) und anderenends am zweiten Freilauf-Bauteil (49) abstützt.
Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Aufnahme (90) für das elastische Element (89) das erste Freilauf-Bauteil (47) vorgesehen ist.
Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach Anspruch 3 mit zumindest einer das zweite Freilauf-Bauteil gegenüber dem ersten Freilauf-Bauteil zentrierenden Druckscheibe, dadurch gekennzeichnet, dass als Aufnahme (90) für das elastische Element (89) die Druckscheibe (80) vorgesehen ist.
Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das die vom elastischen Element (89) auf das zweite Freilauf-Bauteil (49) ausgeübte Anpreßkraft im Wesentlichen in Radialrichtung wirksam ist.
Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die vom elastischen Element (89) auf das zweite Freilauf-Bauteil (49) ausgeübte Anpreßkraft im Wesentlichen in Axialrichtung wirksam ist.
Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (90) wenigstens eine Vertiefung (91) für eine zumindest teilweise Einbringung des mindestens einen elastischen Elementes (89) aufweist.
Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (89) mit zumindest einem Elementenabschnitt (92) in Richtung zum zweiten Freilauf-Bauteil (49) über die Vertiefung (91) in der Aufnahme (90) hinausragt, und mit diesem Elementenabschnitt (92) am zweiten Freilauf-Bauteil (49) in Anlage kommt.
Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (89) axial benachbart zum Übertragungselemententeil (48) des Freilaufes (27) radial zwischen den beiden Freilauf-Bauteilen (47, 49) angeordnet ist.
Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und 6, mit einem am Freilauf radial zwischen den Freilauf-Bauteilen angeordneten Übertragungselemententeil, der über eine Mehrzahl von Übertragungselementen und wenigstens einen dieselben positionierenden Elementenkäfig verfügt, dadurch gekennzeichnet, dass der Elementenkäfig (116) über eine Verdrehsicherung (116) an einem Freilauf-Bauteil (47) aufgenommen ist, und über zumindest ein elastisches Element (89) mit dem anderen Freilauf-Bauteil (49) in Wirkverbindung steht, wobei zwischen dem Elementenkäfig (116) und dem anderen Freilauf-Bauteil (47) eine relative Verdrehbarkeit besteht.
Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung der Verdrehsicherung (116) an dem entsprechenden Freilauf-Bauteil (47) zumindest ein Radialvorsprung (122) vorgesehen ist, der in eine zugeordnete Radialausnehmung (124) eines Lagerschenkels (118) des Elementenkäfigs (116) eingreift.
Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerschenkel (118) des Elementenkäfigs (116) einstückig mit dem elastischen Element (89) ausgebildet ist.
Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach Anspruch 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerschenkel (118) das elastische Element (89) mit Axialversatz zu den Übertragungselementen (53) des Übertragungselemententeiles (48) aufnimmt.
Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerschenkel (118) das elastische Element (89) an einer Axialseite und die Übertragungselemente (53) des Übertragungselemententeiles (48) an der hiervon abgewandten, entgegengesetzten Axialseite aufnimmt.
Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (89) als Federring (94; 125) ausgebildet ist, der an zumindest einer Radialseite über einen Kragen (96, 98; 120) verfügt, an welchem gegenüber einer Grundfläche (100) radial überstehende Ausdrückungen (102; 126) vorgesehen sind.
Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausdrückungen (102; 126) am Kragen (96, 98; 120) herstellungsbedingt zuerst mittels eines Stanzvorganges gegenüber der Grundfläche (100; 128) freistellbar und anschließend mittels eines Umformvorganges gegenüber dem Radialbereich der Grundfläche (100; 128) ausdrückbar sind.
Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 5, 6 8 und 9, mit einer Druckscheibe, die sich mit einem ersten Axialabschnitt an den beiden Freilauf-Bauteilen axial abstützt, und mit einem zweiten Axialabschnitt radial zwischen die beiden Freilauf-Bauteile eingreift, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckscheibe (80) über ihre am zweiten Axialabschnitt (106) vorgesehene radiale Außenseite (108) am ersten Freilauf-Bauteil (47) zentriert ist, und an der radialen Innenseite (110) Ihres zweiten Axialabschnittes (106) zumindest eine Vertiefung (91) für das elastische Element (89) aufweist, das durch seinen wenigstens einen über die Vertiefung (91) in Richtung zum zweiten Freilauf-Bauteil (49) überstehenden Elementenabschnitt (92) am zweiten Freilauf-Bauteil (49) in Anlage steht.
Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 5, 7 8 und 9, mit einer Druckscheibe, die sich mit einem ersten Axialabschnitt an den beiden Freilauf-Bauteilen axial abstützt, und mit einem zweiten Axialabschnitt axial in den Radialbereich zwischen die beiden Freilauf-Bauteilen eingreift, um durch eine im Axialbereich des zweiten Axialabschnittes vorgesehene radiale Außenseite an einem der Freilauf-Bauteile zentriert zu werden, und durch eine ebenfalls im Axialbereich des zweiten Axialabschnittes vorgesehene radiale Innenseite den anderen der Freilauf-Bauteile zu zentrieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckscheibe (80) an ihrem ersten Axialabschnitt (106) im Radialbereich eines Freilauf-Bauteils (49) und demselben zugewandt eine Vertiefung (91) für das elastische Element (89) aufweist, das durch seinen wenigstens einen über die Vertiefung (91) in Richtung zum benachbarten Freilauf-Bauteil (49) überstehenden Elementenabschnitt (92) an diesem Freilauf-Bauteil (49) in Anlage steht.
Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (89) als Federbügel (112) ausgebildet ist, dessen über die Vertiefung (91) in Richtung zum benachbarten Freilauf-Bauteil (49) überstehender Elementenabschnitt (92) mit einer in Umfangsrichtung zwischen zwei Federschenkeln (114) vorgesehenen Ausbauchung (136) versehen ist, die an diesem Freilauf-Bauteil (49) in Anlage steht.
Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 5, 7 8 und 9, mit einer Druckscheibe, die sich mit einem ersten Axialabschnitt an den beiden Freilauf-Bauteilen axial abstützt, und mit einem zweiten Axialabschnitt axial in den Radialbereich zwischen den beiden Freilauf-Bauteilen eingreift, um durch eine im Axialbereich des zweiten Axialabschnittes vorgesehene radiale Außenseite an einem der Freilauf-Bauteile zentriert zu werden, und durch eine ebenfalls im Axialbereich des zweiten Axialabschnittes vorgesehene radiale Innenseite den anderen der Freilauf-Bauteile zu zentrieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckscheibe (80) am ersten Axialabschnitt (104) im Radialbereich eines Freilauf-Bauteils (49) und demselben zugewandt eine axiale Anlagefläche (130) für das elastische Element (89) aufweist, das mit seiner hiervon abgewandten Axialseite (132) an dem benachbarten Freilauf-Bauteil (49) in Anlage steht.
Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (89) als eine die Drehachse (3) im Wesentlichen ringförmig umschließende Wellfeder (134) ausgebildet ist.