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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine hydrodynamische Kupplungseinrichtung,
insbesondere Drehmomentwandler, umfassend ein mit Fluid gefülltes
oder füllbares Gehäuse mit einem Pumpenrad, ein
in einem Innenraum des Gehäuses angeordnetes Turbinenrad
und eine Überbrückungskupplungsanordnung mit einer
ersten Gruppe von Reibelementen, welche mit dem Gehäuse
zur gemeinsamen Drehung um eine Drehachse gekoppelt ist, und einer
zweiten Gruppe von Reibelementen, welche mit einem Abtriebsorgan
des Turbinenrads zur gemeinsamen Drehung um eine Drehachse gekoppelt
ist, wobei im Innenraum des Gehäuses ein Kolbenelement
zur Betätigung der Überbrückungskupplungsanordnung
vorgesehen ist, welches Kolbenelement den Innenraum des Gehäuses
in zwei voneinander getrennte Raumbereiche unterteilt.
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Eine
derartige hydrodynamische Kupplungseinrichtung ist beispielsweise
aus der
DE 197 58
677 C2 bekannt. Bei dieser hydrodynamischen Kupplungseinrichtung
ist das Kolbenelement in einem radial inneren Bereich an einer Gehäusenabe
eines Kupplungsgehäuses fluiddicht und axial beweglich gelagert,
welche Gehäusenabe als Axialanschlag für ein an
einem Abtriebsorgan eines Turbinenrads angebrachtes Anschlagelement
dient. Um eine Druckbeaufschlagung der zwei von dem Kolbenelement gebildeten
Raumbereiche zu ermöglichen, ist in der Gehäusenabe
ein erster Strömungsweg und an dem der Nabe zugeordneten
Anschlagelement ein zweiter Strömungsweg vorgesehen.
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Die
Verwendung einer Gehäusenabe und eines zugeordneten Anschlagelements
zur Bildung einer Axialabstützung zwischen einem Abtriebsorgan eines
Turbinenrads und einem Gehäuse unter gleichzeitiger Ausbildung
von separaten Strömungswegen zur Zufuhr/Abfuhr von Fluid
zu zwei in dem Innenraum des Gehäuses durch ein Kolbenelement
voneinander getrennten Raumbereichen ist jedoch fertigungstechnisch
aufwendig und kostenungünstig.
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Demgegenüber
ist es Aufgabe der Erfindung, eine hydrodynamische Kupplungseinrichtung bereitzustellen,
welche eine kostengünstige Realisierung eines Strömungswegs
zur Ansteuerung einer Überbrückungskupplungsanordnung
einer hydrodynamischen Kupplungseinrichtung und Integration eines
Axiallagers erlaubt.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch
eine hydrodynamische Kupplungseinrichtung, insbesondere Drehmomentwandler,
umfassend ein mit Fuid gefülltes oder füllbares
Gehäuse mit einem Pumpenrad, ein in einem Innenraum des
Gehäuses angeordnetes Turbinenrad und eine Überbrückungskupplungsanordnung
mit einer ersten Gruppe von Reibelementen, welche mit dem Gehäuse
zur gemeinsamen Drehung um eine Drehachse gekoppelt ist, und einer
zweiten Gruppe von Reibelementen, welche mit einem Abtriebsorgan des
Turbinenrads zur gemeinsamen Drehung um die Drehachse gekoppelt
ist, wobei im Innenraum des Gehäuses ein Kolbenelement
zur Betätigung der Überbrückungskupplungsanordnung
vorgesehen ist, welches Kolbenelement den Innenraum des Gehäuses
in zwei voneinander getrennte Raumbereiche unterteilt, wobei das
Kolbenelement in seinem radial äußeren Bereich
bezüglich des Gehäuses fluiddicht und axial beweglich
gelagert ist und an der Überbrückungskupplungsanordnung
anliegt und in seinem radial inneren Bereich bezüglich
eines Strömungsleitelements fluiddicht und axial beweglich
gelagert ist, welches Strömungsleitelement für
wenigstens einen der Raumbereiche einen Strömungsweg zur
Zufuhr/Abfuhr von Fluid aufweist und zur Bildung einer Axialabstützung
axial zwischen dem Abtriebsorgan des Turbinenrads und dem Gehäuse
angeordnet ist, wobei das Strömungsleitelement einen ringförmigen Körper
aufweist mit einem in axialer Richtung verlaufenden Axialdurchgang,
einer dem Gehäuse zugeordneten gehäuseseitigen
Axialanlagefläche und einer dem Abtriebsorgan des Turbinenrads
zugeordneten abtriebsorganseitigen Axialanlagefläche, und
wobei zum Bereitstellen des wenigstens einen Strömungswegs
in dem ringförmigen Körper wenigstens eine zur
Axialöffnung und einer der Axialanlageflächen
offene und in eine Außenumfangsnut am ringförmigen
Körper einmündende Ausnehmung vorgesehen ist.
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Erfindungsgemäß ist
anstelle der Gehäusenabe und des Anschlagelements lediglich
ein Strömungsleitelement vorgesehen, welches sowohl zur Bereitstellung
wenigstens eines Strömungswegs dient als auch die Funktion
einer Axialabstützung axial zwischen dem Abtriebsorgan
des Turbinenrads und dem Gehäuse übernimmt, ohne
zusätzlich eine Gehäusenabe und/oder ein Anschlagelement
bereitstellen zu müssen.
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Darüber
hinaus verläuft der wenigstens eine erfindungsgemäße
Strömungsweg mit axialem Abstand zu den gehäuseseitigen
und abtriebsorganseitigen Axialanlageflächen durch das
Innere des Strömungsleitelements, ohne hierfür
eine zugeordnete Axialanlagefläche des Strömungsleitelements
vollständig von innen nach außen durchsetzen zu
müssen, was eine Vergrößerung der Axialanlagefläche und
damit eine geringere Flächenpressung und Reibung in diesem
Bereich ermöglicht.
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Des
weiteren ist das erfindungsgemäße Strömungsleitelement
kostengünstig herzustellen, da zur Bereitstellung des wenigstens
einen Strömungswegs in dem ringförmigen Körper
des Strömungsleitelements lediglich bei oder nach der Herstellung
eines Strömungsleitelement-Rohlings, beispielsweise durch
ein Kaltfließpressverfahren, von einer Axialanlagefläche
des Strömungsleitelement-Rohlings her die wenigstens eine
sich von dem Axialdurchgang des Strömungsleitelements aus
radial nach außen erstreckende Ausnehmung eingeprägt
werden muss, welche anschließend, beispielsweise im Zuge
einer Nachbearbeitung einer Außenumfangsfläche
des Strömungsleitelements, mittels einer Außenumfangsnut
freigedreht wird, welche sich in radialer Richtung von der Außenumfangsfläche
her bis zu der Ausnehmung erstreckt, um so einen Ölkanal
zur Ausbildung des Strömungswegs zu erzeugen.
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Um
eine gleichmäßige Ölzufuhr von dem in axialer
Richtung in dem Strömungsleitelement verlaufenden Axialdurchgang
zu der Außenumfangsnut des Strömungsleitelements
zu ermöglichen, können mehrere sich radial nach
außen erstreckende Ausnehmungen vorgesehen sind, welche äquidistant
um eine Längsachse des Strömungsleitelements herum verteilt
sind. Obwohl selbstverständlich eine nahezu beliebige Anzahl
von sich radial nach außen erstreckenden Ausnehmungen vorgesehen
sein kann, ist es in fertigungstechnischer Hinsicht, d. h. im Hinblick auf
die Festigkeit eines die Ausnehmungen einprägenden Werkzeugs
sowie des fertig ausgebildeten Strömungsleitelements von
Vorteil, wenn lediglich drei sich radial nach außen erstreckende
Ausnehmungen vorgesehen sind, welche in einem Winkelabstand von
120° zueinander sternförmig um die Längsachse
des Strömungsleitelements herum angeordnet sind.
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Die
Form einer Ausnehmung betreffend kann beispielsweise vorgesehen
sein, dass die wenigstens eine sich radial nach außen erstreckende
Ausnehmung zwei in Umfangsrichtung voneinander beabstandete, radial
verlaufende Flächen aufweist, welche vorzugsweise parallel
zueinander sind, von denen jede vorzugsweise über einen
abgerundeten Übergangsbereich in einen radial außen
liegenden Ausnehmungsbodenbereich verläuft, welcher eine mit
der Nut kommunizierende Öffnung aufweist. Alternativ kann
jedoch auch vorgesehen sein, diese radial verlaufenden Flächen
in einem Winkel zueinander verlaufen zu lassen, um so andere Ausnehmungsformen,
beispielsweise sich nach radial außen verjüngende
Ausnehmungen, zu ermöglichen.
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Darüber
hinaus kann vorgesehen sein, dass der Ausnehmungsbodenbereich von
einer, vorzugsweise ebenen oder gewölbten Fläche
gebildet ist, wodurch abhängig von der Nuttiefe beim Freidrehen der
Ausnehmung unterschiedliche Öffnungsformen und Querschnitte
am radial äußeren Ende jeder Ausnehmung möglich
sind, ohne unterschiedliche Werkzeuge verwenden zu müssen,
nämlich bei einer nach außen gewölbten
Fläche, welche konzentrisch zu dem Nutgrund der Nut verläuft,
eine gleichmäßige Öffnung, und bei einer
ebenen oder nach innen gewölbten Fläche, abhängig
von der Breite der Ausnehmung in der Umfangsrichtung, ggf. zwei
voneinander in Umfangsrichtung beabstandete Öffnungen im Übergangsbereich
zwischen dem radial außen liegenden Ausnehmungsbodenbereich
und den beiden radial verlaufenden Flächen, um gewünschtenfalls eine
noch gleichmäßigere Ölverteilung erreichen
zu können.
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Um
beim Freidrehen der Außenumfangsnut eine Gratbildung zu
vermeiden bzw. zu reduzieren, kann weiterhin vorgesehen sein, dass
der Ausnehmungsbodenbereich von zwei in ihrem radial äußeren
Endbereich verbundenen Flächen gebildet ist, welche bezüglich
einer Radiallinie einen Winkel von 65° bis 75°,
vorzugsweise 70° einschließen, wobei die Gradbildung
beim Freidrehen der Außenumfangsnut zusätzlich
reduziert werden kann, wenn der Nutgrund in radialer Richtung etwa
in dem abgerundeten Übergangsbereich zwischen den radial
verlaufenden Flächen und dem radial außen liegenden Ausnehmungsbodenbereich
liegt.
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Bei
einer Ausbildung des Bodenbereichs mit zwei in ihrem radial äußeren
Endbereich verbundenen Flächen ist es darüber
hinaus dann, wenn die Nuttiefe der am Außenumfang des Strömungsleitelements
vorgesehenen Nut derart eingestellt ist, dass der Nutgrund nicht
die beiden radial verlaufenden Seitenflächen schneidet,
möglich, auf einfache Weise eine beliebige Querschnittsgröße
der mit der Nut kommunizierenden Öffnung bereitzustellen,
da diese mit zunehmender Nuttiefe stetig zunimmt, bis der Nutgrund
die beiden radial verlaufenden Seitenflächen schneidet.
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Alternativ
kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Nutgrund lediglich in
dem Bereich der beiden radial verlaufenden Flächen liegt,
was den maximalen Fluiddurchsatz durch die Öffnung sicherstellt.
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Obwohl
durch die erfindungsgemäße Ausbildung der sich
radial nach außen erstreckenden Ausnehmung bereits eine
gewisse Schmierung der dem Gehäuse zugeordneten gehäuseseitigen
Axialanlagefläche und/oder der dem Abtriebsorgan des Turbinenrads
zugeordneten abtriesorganseitigen Axialanlagefläche erreicht
wird, kann zusätzlich vorgesehen sein, dass in wenigstens
einer Axialanlagefläche von der gehäuseseitigen
Axialanlagefläche und/oder der dem Abtriebsorgan des Turbinenrads
zugeordneten abtriebsorganseitigen Axialanlagefläche wenigstens eine
sich radial nach innen erstreckende Schmiertasche ausgebildet ist,
welche getrennt von der wenigstens einen sich radial nach außen
erstreckenden Ausnehmung vorgesehen ist und vor dem Axialdurchgang
endet. Die Schmiertasche dient also nicht dazu, einen Strömungsweg
zwischen dem Axialdurchgang und der Außenumfangsfläche
bzw. zu den zwei voneinander getrennten Raumbereichen bereitzustellen,
sondern dient ausschließlich dazu, in dem Axiallagerungsbereich
des Strömungsleitelements einen Fluidfilm auszubilden,
der an dieser Stelle eine reduzierte Reibung sicherstellt.
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Obwohl
es natürlich möglich ist, beide Strömungswege
zur Zufuhr/Abfuhr von Fluid zu den zwei voneinander getrennten Raumbereichen
durch das Innere des kreisförmigen Körpers durch
das Freidrehen jeweiliger voneinander in axialer Richtung getrennter
Ausnehmungen mittels zweier Außenumfangsnuten bereitzustellen,
kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der andere der beiden Strömungswege
in der anderen Axialanlagefläche von der gehäuseseitigen
und der abtriebsorganseitigen Axialanlagefläche ausgebildet
ist. Diese Art der Ausbildung des anderen Strömungswegs
bietet sich vor allem dort an, wo das Strömungsleitelement über
eine Verdrehsicherung mit dem Gehäuse oder dem Abtriebsorgan
des Turbinenrads verbunden werden soll, damit zwischen diesen keine
Relativdrehung und damit auch keine verschleißfördernde
Reibung stattfindet und die Relativdrehbewegung des Strömungsleitelements
gegenüber der Axiallagerung ausschließlich an
der anderen Axialanlagefläche erfolgt, welche nicht zur
Ausbildung eines Strömungswegs dient.
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Um
sowohl dem Erfordernis einer Verdrehsicherung als auch eines Strömungswegs
mit ausreichender Durchsatzfähigkeit genügen zu
können, kann weiterhin vorgesehen sein, dass die andere
Axialanlagefläche von wenigstens einem sich von dem ringförmigen
Körper des Strömungsleitelements in axialer Richtung
erstreckenden Vorsprung, vorzugsweise durch drei Vorsprünge
gebildet ist, welche äquidistant um eine Längsachse
des Strömungsleitelements herum verteilt sind.
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Zur
Ausbildung der Verdrehsicherung kann beispielsweise vorgesehen sein,
dass der wenigstens eine Vorsprung mit dem Abtriebsorgan des Turbinenrads
oder dem Gehäuse drehfest verbunden ist, wobei jedoch aus
Gründen der Herstellung normalerweise eine Lösung
bevorzugt wird, bei der der Vorsprung drehfest mit dem Abtriebsorgan
des Turbinenrads verbunden ist.
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Weiterhin
kann vorgesehen sein, dass das Kolbenelement in seinem radial inneren
Bereich am Außenumfang des Strömungsleitelements
fluiddicht anliegt und durch dieses zentriert ist. Hierbei kann beispielsweise
vorgesehen sein, dass die fluiddichte Abdichtung zwischen dem Kolbenelement
und dem Strömungsleitelement von einem zwischen dem Kolbenelement
und dem Strömungsleitelement vorgesehenen Dichtungsring
gebildet ist, welcher in einer im Außenumfang des Strömungsleitelements
und separat von der Außenumfangsnut vorgesehenen weiteren
Nut angeordnet ist. Alternativ ist es jedoch auch möglich,
zur Abdichtung zwischen dem Strömungsleitelement und dem
Kolbenelement einen Dichtspalt vorzusehen, um das Kolbenelement
fluiddicht an dem Strömungsleitelement zu lagern.
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Abhängig
von der Komplexität der Formgebung der in dem Strömungsleitelement
ausgebildeten Ausnehmung bietet es sich beispielsweise an, das Strömungsleitelement
aus Sintermaterial herzustellen, wodurch auch komplizierte Formgebungen des
Strömungsleitelements in einem Durchgang hergestellt werden
können, ohne dieses nachträglich – natürlich
bis auf das Freidrehen der Außenumfangsnut am ringförmigen
Körper – aufwendig weiter bearbeiten zu müssen.
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Alternativ
ist es jedoch auch möglich, das Strömungsleitelement
beispielsweise durch ein Kaltfließpressverfahren herzustellen,
bei dem die wenigstens eine Ausnehmung und gewünschtenfalls
die wenigstens eine stirnseitige Nut im Zuge der Herstellung des
Strömungsleitelement-Rohlings eingeprägt/gearbeitet
werden und die wenigstens eine Ausnehmung im Anschluss daran, beispielsweise
im Zuge einer Nachbearbeitung der Oberfläche des Strömungsleitelements,
vom Außenumfang des ringförmigen Körpers
her frei gedreht wird, wodurch der gewünschte Strömungsweg
erzeugt wird.
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Darüber
hinaus ist es jedoch auch möglich, das Strömungsleitelement
durch andere Herstellungsverfahren und aus anderen Metallen, beispielsweise
einer Aluminiumlegierung herzustellen, bei der darüber
hinaus die Möglichkeit einer Härtesteigerung durch
Hart-Coating partiell oder im gesamten Bauteil besteht, wodurch
Verschleißproblemen des Strömungsleitelements,
z. B. der Nut zur Aufnahme eines Dichtungsrings oder der gehäuseseitigen
Axialanlagefläche des Strömungsleitelements, welche
dem größten Verschleiß ausgesetzt ist,
vorgebeugt werden kann.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die
beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es stellen
dar:
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1 eine
Teil-Längsschnittansicht eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers;
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2 eine
vergrößerte Detailansicht eines Bereichs um ein
Abtriebsorgan eines Turbinenrads des hydrodynamischen Drehmomentwandlers
von 1, welche die Anordnung eines Strömungsleitelements
zwischen einem Gehäuse der hydrodynamischen Kupplungseinrichtung
und einem Abtriebsorgan eines Turbinenrads veranschaulicht;
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3 eine
Draufsicht eines erfindungsgemäßen Strömungsleitelements
gemäß einer ersten Ausführungsform;
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4 eine
perspektivische Ansicht des Strömungsleitelements von 3;
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5 eine
Querschnittsansicht des Strömungsleitelements von 3 entlang
der Linie V-V von 3;
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6 eine
Ansicht eines Strömungsleitelements in Richtung eines Pfeils
VI von 5;
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7 eine
vergrößerte Detailansicht eines Bereichs B von 5;
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8 eine
Draufsicht eines erfindungsgemäßen Strömungsleitelements
gemäß einer zweiten Ausführungsform der
Erfindung;
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9 eine
perspektivische Ansicht des Strömungsleitelements der 8;
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10 eine
Querschnittsansicht des Strömungsleitelements von 8 entlang
der Linie X-X von 8; und
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11 eine
vergrößerte Detailansicht eines Bereichs C von 8.
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In 1 ist
eine hydrodynamische Kupplungseinrichtung in Form eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers
allgemein mit 10 bezeichnet. Dieser hydrodynamische Drehmomentwandler 10 umfasst
eine Gehäuseanordnung 12, die im Wesentlichen
in eine motorseitige Gehäuseschale 14 und eine
getriebeseitige Gehäuseschale 16 aufgegliedert werden
kann. An der motorseitigen Gehäuseschale 14 ist
ein Kopplungsbereich 18 vorgesehen, über welchen
beispielsweise durch eine flexible Platte oder dergleichen der hydrodynamische
Drehmomentwandler 10 antriebsmäßig mit
einem Antriebsorgan, beispielsweise einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine,
zu koppeln ist und auf diese Art und Weise zur Drehung um eine Drehachse
A angetrieben werden kann. Am radial inneren Endbereich ist die
motorseitige Gehäuseschale 14 beispielsweise durch
Verschweißung fest mit einer Gehäusenabe 20 verbunden,
die über einen Lagerzapfen 22 in einer Aussparung
eines Antriebsorgans radial gelagert werden kann.
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Die
getriebeseitige Gehäuseschale 16 bildet eine Pumpenradaußenschale
und trägt an ihrem radial äußeren Bereich
an der dem Gehäuseinneren 24 zugewandten Seite
eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung um die Drehachse A aufeinander
folgenden Pumpenradschaufeln 26 und stellt damit ein Pumpenrad 28 bereit.
Im Gehäuseinneren 24 ist der getriebeseitigen
Gehäuseschale 16, also der Pumpenradaußenschale,
gegenüberliegend ein Turbinenrad 30 angeordnet.
Dieses umfasst eine Turbinenradaußenschale 32,
die im vorliegenden Ausführungsbeispiel über eine Überbrückungskupplungsanordnung 34,
welche im vorliegenden Beispiel mit einer Torsionsschwingungsdämpferanordnung 36 versehen
ist, mit einer Turbinenradnabe 38 zur gemeinsamen Drehung
um die Drehachse A gekoppelt ist.
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Diese
Turbinenradnabe 38 steht über eine Innenverzahnung 40 im
Drehmitnahmeeingriff mit einer Außenverzahnung 42 einer
Getriebeeingangswelle 44 (siehe 2). An der
Turbinenradaußenschale 32 sind den Pumpenradschaufeln 26 gegenüberliegend
Turbinenradschaufeln 46 getragen. Weiterhin ist axial zwischen
dem Turbinenrad 30 und der getriebeseitigen Gehäuseschale 16 ein
allgemein mit 48 bezeichnetes Leitrad vorgesehen. Die Leitradschaufeln 50 desselben
liegen zwischen den radial inneren Endbereichen der Pumpenradschaufeln 26 und
der Turbinenradschaufeln 46 und sind über einen
Leitradring 52 und eine einseitig sperrende Freilaufanordnung 54 an
einer als Hohlwelle ausgebildeten Stützwelle 56 getragen
und mit dieser über eine am Innenumfang der Freilaufanordnung 54 vorgesehene
Innenverzahnung 58 und eine an der Stützwelle 56 ausgebildete
Außenverzahnung 60 in drehfester, jedoch axial
verschieblicher Verbindung.
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Wie
in 1 zu sehen ist, umschließt die Stützwelle 56 die
als Abtrieb des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 10 dienende
Getriebeeingangswelle 44, welche wie die Stützwelle 56 als Hohlwelle
ausgebildet ist und ihrerseits ein Hülsenelement 62 umschließt.
Dieses Hülsenelement 62 weist an seinem motorseitigen
Ende 64 eine radiale Aufweitung 66 auf (siehe 2),
welche am Innenumfang 68 der Getriebeeingangswelle 44 fluiddicht anliegt
und auf diese Weise zwischen sich und dem Innenumfang 68 der
Getriebeeingangswelle 44 einen ersten Versorgungsdurchgang 70 und
an seinem Innenumfang einen zweiten Versorgungsdurchgang 72 zur
Zufuhr/Abfuhr von Fluid bildet.
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Die
in dem hydrodynamischen Drehmomentwandler 10 vorgesehene Überbrückungskupplungsanordnung 34,
welche einerseits mit der motorseitigen Gehäuseschale 14 zur
gemeinsamen Drehung gekoppelt ist und andererseits über
die Torsionsschwingungsdämpferanordnung 36 mit
der Turbinenradnabe 38 zur gemeinsamen Drehung gekoppelt
ist, erlaubt es unter Umgehung des hydrodynamischen Kreislaufs der Pumpenradschaufeln 26,
Turbinenradschaufeln 46 und Leitradschaufeln 50 direkt
ein Drehmoment zwischen der Gehäuseanordnung 12 und der
Turbinenradnabe 38 und somit der Getriebeeingangswelle 44 zu übertragen.
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Die Überbrückungskupplungsanordnung 34 umfasst
zwei Kupplungs- oder Reibelementanordnungen 74, 76.
Die eingangsseitige Reibelementanordnung 74 umfasst im
vorliegenden Beispiel drei Reibelemente 78, wohingegen
die ausgangsseitige Reibelementanordnung 76 zwei Reibelemente 80 aufweist,
welche in axialer Richtung der Gehäuseanordnung 12 zwischen
den drei Reibelementen 78 der eingangsseitigen Reibelementanordnung 74 angeordnet
sind. Die Reibelemente 78 der eingangsseitigen Reibelementanordnung 74 sind
mit einem an der motorseitigen Gehäuseschale 14 angebrachten,
eine Verzahnung bildenden Reibelementträger 82 im Drehkopplungseingriff.
Andererseits sind die Reibelemente 80 der ausgangsseitigen
Reibelementanordnung 76 mit einer Verzahnung 84 an
einem weiteren Reibelementträger 86 im Drehkopplungseingriff.
Dieser Reibelementträger 86 wiederum ist über
die Torsionsschwingungsdämpferanordnung 36 mit
dem Turbinenrad 30 bzw. der Turbinenradnabe 38 zur Drehmomentübertragung
gekoppelt. Die beiden Verzahnungen 82, 84 verlaufen
im Wesentlichen in axialer Richtung, um eine Axialbeweglichkeit
der Reibelemente 78, 80 zu gewährleisten.
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Zur
Betätigung der Überbrückungskupplungsanordnung 34,
d. h. zum ein- und Ausrücken der Reibelemente 78, 80 ist
ein tellerförmiger Kupplungskolben 88 vorgesehen,
welcher an seinem radial inneren Ende an einem an der motorseitigen
Gehäuseschale 14 axial abgestützten Strömungsleitelement 90 axial
bewegbar geführt und durch ein ringförmiges Dichtungselement 92 fluiddicht
gelagert ist. Der Kupplungskolben 88 unterteilt einen Bereich
des Innenraums 24 der Gehäuseanordnung 12 in
einen ersten Raumbereich 94, welcher abtriebsorganseitig des
Kupplungskolbens 88 zwischen dem Kupplungskolben 88 und
einer Trennplatte 96 begrenzt ist, welche mit ihrem radial äußeren
Ende an dem gehäuseseitigen Reibelementträger 82 und
mit ihrem radial inneren Ende an einer Außenumfangsfläche 98 der Turbinenradnabe 38 anliegt,
und einen zweiten Raumbereich 100, welcher im Wesentlichen
zwischen dem Kupplungskolben 88 und der motorseitigen Gehäuseschale 14 begrenzt
ist.
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In
seinem radial äußeren Bereich weist der Kupplungskolben 88 einen
Beaufschlagungsbereich 102 auf, mit welchem er bei Verschiebung
in Richtung Einrücken die Reibelementanordnungen 74, 76 gegeneinander
presst und somit in Kupplungseingriff bringt. Darüber hinaus
ist der Kupplungskolben 88 an seinem radial äußeren
Ende mit einem ringförmigen Dichtungselement 104 versehen,
welches an einem radial einwärts gerichteten und sich axial
erstreckenden Bereich der motorseitigen Gehäuseschale 14 fluiddicht
anliegt.
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Die
Turbinenradnabe 38 stützt sich abtriebsseitig
unter Zwischenschaltung eines Bereichs der Torsionsschwingungsdämpferanordnung 36 und
eines Axiallagers 106 an der Freilaufanordnung 54 ab, und
stützt sich andererseits motorseitig an dem bereits erwähnten
Strömungsleitelement 90 und über dieses
an einer Axialanlagefläche 108 der motorseitigen
Gehäuseschale 14 ab.
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Gemäß dieser
Ausführungsform der Erfindung dient das Strömungsleitelement 90 zusätzlich zu
seiner Funktion, eine Axialabstützung axial zwischen der
Turbinenradnabe 38 (d. h. dem Abtriebsorgan des Turbinenrads 30)
und dem Gehäuse 12 bereitzustellen, dazu, für
jeden der Raumbereiche 94 und 100 einen Strömungsweg
zur Zufuhr/Abfuhr von Fluid bereitzustellen, welches über
die in der Getriebeeingangswelle 44 verlaufenden Versorgungsdurchgänge 70 und 72 zu/abgeführt
wird.
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Um
diese Funktionen erfüllen zu können besitzt das
Strömungsleitelement 90 einen ringförmigen Körper 110,
welcher in axialer Richtung von einem Axialdurchgang 112 durchsetzt
ist und eine der motorseitigen Gehäuseschale 14 zugeordnete
gehäuseseitige Axialanlagefläche 114 und eine
der Turbinenradnabe 38 zugeordnete abtriebsorganseitige
Axialanlagefläche 116 aufweist. Der Axialdurchgang 112 des
Strömungsleitelements 90 ist wenigstens bereichsweise
von der Getriebeeingangswelle 44 durchsetzt, wobei der
ringförmige Körper 110 zur Zentrierung/Führung
gegenüber der Getriebeeingangswelle 44 radial
einwärts mit einem ringförmigen Vorsprung 118 versehen
ist, welcher sich radial einwärts bis zu einer Außenumfangsfläche 44a der
Getriebeeingangswelle 44 erstreckt und welcher an seiner
Innenumfangsfläche 118a eine Nut 120 zur
Aufnahme eines in 1 und 2 gezeigten
ringförmigen Dichtungselements 122 aufweist, um
eine fluiddichte Abdichtung des ringförmigen Vorsprungs 118 gegenüber
der Getriebeeingangswelle 44 bereitzustellen.
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Im
Wesentlichen radial außerhalb der Nut 120 ist
an einer Außenumfangsfläche 124 des ringförmigen
Körpers 110 eine weitere ringförmige
Nut 126 zur Aufnahme des bereits erwähnten ringförmigen
Dichtungselements 92 vorgesehen, um eine fluiddichte Abdichtung
gegenüber dem Kupplungskolben 88 bereitzustellen.
Durch dies beiden Dichtungselemente 92 und 122 werden
zwei Strömungswege 128, 130 voneinander
getrennt, von denen der erste Strömungsweg 128 das
Innere des ringförmigen Körpers 110 in
radialer Richtung gehäuseseitig der beiden Dichtungen 92 und 122 durchsetzt
und radial außerhalb des ringförmigen Körpers 110 mit
dem zweiten Raumbereich 100 und radial einwärts
des ringförmigen Körpers 110 mit dem
an der Innenseite des Hülsenelements 62 vorgesehenen
zweiten Versorgungsdurchgang 72 in Verbindung steht, wohingegen
der zweite Strömungsweg 130, welcher abtriebsorganseitig
von den beiden Dichtungen 92, 122 in dem ringförmigen
Körper 110 vorgesehen ist, radial außerhalb
des ringförmigen Körpers 110 mit dem
ersten Raumbereich 94 und radial einwärts über
einen in der Getriebeeingangswelle 44 vorgesehenen Radialdurchgang 132 mit
dem zwischen dem Hülsenelement 62 und der Getriebeeingangswelle 44 vorgesehenen
ersten Versorgungsdurchgang 70 in Verbindung steht.
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Gemäß dieser
Ausführungsform ist der gehäuseseitige Strömungsweg 128 im
Wesentlichen gebildet von drei in die gehäuseseitige Axialanlagefläche 114 des
ringförmigen Körpers 110 eingeformten
Ausnehmungen 134, welche in einem Winkel von 120° um
die Längsachse des Strömungsleitelements 90 herum
angeordnet sind, und einer in der Außenumfangsfläche 124 ausgebildeten
Außenumfangsnut 136, welche sich von der Außenumfangsfläche 124 her
radial einwärts bis zu den Ausnehmungen 134 erstreckt
und mit diesen jeweils über eine Öffnung 138 verbunden
ist.
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Wie
in 3 deutlich zu sehen ist, umfasst jede sich radial
nach außen erstreckende Ausnehmung 134 zwei in
Umfangsrichtung des Strömungsleitelements 90 voneinander
beabstandete, radial verlaufende Flächen 140,
welche gemäß dieser Ausführungsform parallel
zueinander verlaufen, von denen jede über einen abgerundeten Übergangsbereich 142 in
einen radial außen liegenden Ausnehmungsbodenbereich 144 verläuft,
welcher die mit der Außenumfangsnut 136 kommunizierende Öffnung 138 aufweist.
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In
dieser Ausführungsform ist der Ausnehmungsbodenbereich 144 von
einer ebenen Fläche gebildet, wobei jedoch auch radial
nach außen oder innen gewölbte Flächen,
insbesondere konzentrisch zu der Außenumfangsfläche 124 verlaufende
Flächen denkbar sind. Wie man darüber hinaus in 4 erkennt,
ist die Nuttiefe der am Außenumfang des Strömungsleitelements 90 vorgesehene
Außenumfangsnut 136 derart eingestellt, dass sie
nicht die beiden radial verlaufenden Seitenflächen 140 schneidet, sondern
in radialer Richtung etwa auf Höhe des abgerundeten Übergangsbereichs 142 zwischen
den radial verlaufenden Flächen 140 und dem radial
außen liegenden Ausnehmungsbodenbereich 144 liegt. Es
soll aber nicht ausgeschlossen sein, dass der Nutgrund ausschließlich
im Bereich der beiden radial verlaufenden Flächen 140 oder
im Bereich des Ausnehmungsbodenbereichs 144 liegt.
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Zur
Ausbildung des abtriebsorganseitigen Strömungswegs 130 ist
der ringförmige Körper 110 abtriebsorganseitig
mit drei sich von dem ringförmigen Körper 110 des
Strömungsleitelements 90 in axialer Richtung erstreckenden
Vorsprüngen 146 versehen, welche in einem Winkelabstand
von 120° zueinander um die Längsachse A des Strömungsleitelements 90 herum
angeordnet sind, wie dies am besten in 6 zu sehen
ist. Diese axial vorstehenden Vorsprünge 146 dienen
zum einen dazu, zwischen sich und einer abtriebsorganseitigen Axialfläche 148 den abtriebsorganseitigen
zweiten Strömungsweg 130 auszubilden, und darüber
hinaus dazu, im Zusammenwirken mit mehreren gehäuseseitigen
Vorsprüngen 150 der Turbinenradnabe 38 (siehe 2)
eine Verdrehsicherung zwischen dem Strömungsleitelement 90 und
der Turbinenradnabe 38 bereitzustellen.
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Obwohl
nicht dargestellt, ist es jedoch auch möglich, anstelle
der Vorsprünge 146 ebenfalls eine der gehäuseseitigen
Axialanlagefläche 114 entsprechende abtriebsorganseitige
Axialanlagefläche auszubilden und die abtriebsorganseitigen
Strömungswege ebenfalls den gehäuseseitigen Strömungswegen
entsprechend auszubilden und durch das Innere des ringförmigen
Körpers 110 verlaufen zu lassen und die Verdrehsicherung
zwischen dem Strömungsleitelement 90 und der Turbinenradnabe 38 entweder ganz
wegzulassen oder auf andere Weise, beispielsweise über
eine direkt mit der Getriebeausgangswelle 44 zusammenwirkende
Verdrehsicherung, z. B. in Form einer Keil-Nut-Verbindung, vorzusehen.
Diesbezüglich ist es selbstverständlich auch möglich,
die Verdrehsicherung anstelle zwischen dem Strömungsleitelement 90 und
der Turbinenradnabe 38 zwischen dem Strömungsleitelement 90 und
der motorseitigen Gehäuseschale 14 vorzusehen,
und die der Turbinenradnabe 38 zugewandte abtriebsorganseitige
Axialanlagefläche entsprechend der in den 1 bis 7 dargestellten
gehäuseseitigen Axialanlagefläche 114 auszubilden,
d. h., das Strömungsleitelement 90 um 180° in
Achsrichtung gedreht einzubauen.
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Zusätzlich
zu den Ausnehmungen 134 weist die gehäuseseitige
Axialanlagefläche 114 drei sich von der Außenumfangsfläche 124 des
ringförmigen Körpers 110 radial einwärts
erstreckende Schmiertaschen 152 auf, welche getrennt von
den sich radial nach außen erstreckenden Ausnehmungen 134 vorgesehen
sind und vor dem Axialdurchgang 112 enden. Wie deutlich
in 3 zu sehen ist, überlappen sich die radialen
Erstreckungsbereiche der radial einwärts verlaufenden Schmiertaschen 152 und
der radial nach außen verlaufenden Ausnehmungen 134, so
dass diese Oberflächengestaltung der gehäuseseitigen
Axialanlagefläche 114 sicherstellt, dass sich axial
zwischen der gehäuseseitigen Axialanlagefläche 114 des
Strömungsleitelements 90 und der Axialanlagefläche 108 der
motorseitigen Gehäuseschale 14 ein Schmierfilm
aufbauen kann, welcher für eine reibungsarme Relativbeweglichkeit
des Strömungsleitelements 90 gegenüber
der motorseitigen Gehäuseschale 14 sorgt. Für
die Versorgung des Druckraums 100 mit Fluid ist somit ausschließlich
der von den Ausnehmungen 134 und der Außenumfangsnut 136 gebildete,
in axialem Abstand zum Axiallagerungsbereich verlaufende gehäuseseitige
Strömungsweg 128 zuständig, nicht jedoch
die sich radial erstreckenden Schmiertaschen 152. Es ist
somit kein Strömungsweg über die gehäuseseitige
Axialanlagefläche 114 des Strömungsleitelements 90 vorhanden.
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Die
Bewegung des Kupplungskolbens 88 in Richtung Einrücken,
also mit seinem Beaufschlagungsbereich 102 auf die Reibelementanordnung 74, 76 zu,
wird im folgenden Fall durch eine Zufuhr von Fluid in den zweiten
Raumbereich, bei gleichzeitiger Abgabe von Fluid aus dem ersten
Raumbereich 94 über die von dem Strömungsleitelement 90 gebildeten
Strömungswege 128 und 130 erreicht, wohingegen
eine Erhöhung des Fluiddrucks im Raumbereich 94 bezüglich
des Fluiddrucks im Raumbereich 100 die Überbrückungskupplungsanordnung 34 in
einen Ausrückzustand versetzt. Wird der Druck im Raumbereich 94 bezüglich
des Raumbereichs 100 gesenkt, bewegt sich der Kupplungskolben 88 in
den Einrückzustand und beaufschlagt die beiden Reibelementanordnungen 74, 76 gegeneinander
und bringt somit die Überbrückungskupplungsanordnung 34 in
einen Einrückzustand.
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Gemäß dieser
Ausführungsform ist das Strömungsleitelement 90 durch
ein Kaltfließpressverfahren hergestellt, bei dem, gleichzeitig
mit der Herstellung des ringförmigen Körpers 100 oder
zeitversetzt hierzu, die Ausnehmungen 134 und die Schmiertaschen 152 in
die gehäuseseitige Axialanlagefläche 114 eingeprägt
werden, woraufhin die Außenumfangsnut 136 von
der Außenumfangsfläche 124 des ringförmigen
Körpers 110 durch ein spanabhebendes Bearbeitungsverfahren
soweit eingearbeitet wird, bis diese den Ausnehmungsbodenbereich 144 frei
dreht und so die Öffnungen 138 bildet, welche
eine Verbindung für Fluid zwischen den Ausnehmungen 134 und der
Außenumfangsnut 136 bereitstellt. Wenn das Anlaufstück
aus einer Aluminiumlegierung hergestellt ist, besteht darüber
hinaus die Möglichkeit einer Härtesteigerung durch
ein Hart-Coating-Verfahren partiell oder am gesamten Bauteil, um
hierdurch Verschleißproblemen vorzubeugen, z. B. an der
Außenumfangsnut 126 oder der gehäuseseitigen
Axialanlagefläche 114.
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Alternativ
ist es jedoch auch möglich, das Strömungsleitelement
aus Sintermaterial herzustellen und darüber hinaus die
Außenumfangsnut 136 bereits während oder
nach dem Pressen des Grünlings jedoch vor einer anschließenden
Wärmebehandlung gemeinsam mit der Öffnung 138 in
dem ringförmigen Körper 110 ausbilden,
ohne nachträglich die Außenumfangsnut 136 an
dem fertig gesinterten Strömungsleitelement frei drehen
zu müssen.
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Die 8 bis 11 zeigen
eine alternative Ausführungsform der Erfindung, welche
sich gegenüber der in den 1 bis 7 dargestellten
ersten Ausführungsform vor allem dadurch unterscheidet, dass
diese Ausführungsform weder über Schmiertaschen
noch über abtriebsorganseitige Vorsprünge verfügt,
um so Axialanlageflächen 114 und 116 mit maximaler
Oberfläche zu ermöglichen, und dass die Ausnehmungsbodenbereiche 154 der
Ausnehmungen 134 im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform
nicht von einer ebenen Fläche sondern von zwei in ihrem
radial äußeren Endbereich verbundenen Flächen 156 gebildet
ist, welche, wie insbesondere in 11 zu
sehen ist, bezüglich einer Radiallinie D radial einwärts
einen Winkel α von 65° bis 75°, vorzugsweise
70°, einschließen.
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Um
beim Freidrehen der in der Außenumfangsfläche 124 ausgebildeten
Außenumfangsnut 136 eine Gratbildung zu vermeiden,
ist die Nuttiefe der Außenumfangsnut 136 in dieser
Ausführungsform derart eingestellt, dass der Nutgrund 158 in
radialer Richtung etwa auf Höhe des Ausnehmungsbodenbereichs 154 des
ringförmigen Körpers 110 liegt, und die
beiden radial verlaufenden Seitenflächen 140 nicht
schneidet. Darüber hinaus unterscheidet sich diese zweite
Ausführungsform von der Vorangehenden dadurch, dass weder
der in der ersten Ausführungsform vorgesehene ringförmige
Vorsprung 118 (siehe 5) noch
die in dem ringförmigen Vorsprung 118 vorgesehene
Innenumfangsnut 120 zur Aufnahme eines ringförmigen
Dichtungselements (siehe 5) vorgesehen ist, sondern dass
gemäß dieser Ausführungsform eine Dichtfläche 158 vorgesehen
ist zur Ausbildung eines nicht dargestellten Dichtspalts radial
zwischen der Getriebeeingangswelle 44 und dem ringförmigen
Körper 110.
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Obwohl
gemäß dieser Ausführungsform kein abtriebsorganseitiger
Strömungsweg in dem ringförmigen Körper 110 vorgesehen
ist, ist es selbstverständlich, dass dieser im Bereich
der abtriebsorganseitigen Axialanlagefläche 116 vorgesehen
sein kann und zwar entsprechend der Ausgestaltung des gehäuseseitigen
Strömungswegs 128 oder des antriebsorganseitigen
Strömungswegs 130 der ersten Ausführungsform.
Da die übrigen Bauteile dieser Ausführungsform
im Wesentlichen denen der ersten Ausführungsform entsprechen,
wird deren erneute Beschreibung unterlassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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