DE102009030442A1

DE102009030442A1 - Drehmomentübertragungseinrichtung

Info

Publication number: DE102009030442A1
Application number: DE102009030442A
Authority: DE
Inventors: Eugen Kombowski
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-07-18
Filing date: 2009-06-25
Publication date: 2010-01-21
Anticipated expiration: 2029-06-26
Also published as: DE102009030442B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung zeigt ein Drehmomentübertragungseinrichtungssystem zur Drehmomentübertragung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit hydrodynamischem Drehmomentwandler und Drehschwingungsdämpfer, wobei auf eine Turbinennabe verzichtet wird und Mitnehmerscheibe und Turbinenrad unmittelbar miteinander verbunden sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungseinrichtung zur Drehmomentübertragung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges zwischen einer Antriebseinheit und einem Getriebe, mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler und einem Drehschwingungsdämpfer.
Aus der DE 10 2006 056 747 A1 ist eine derartige Drehmomentübertragungseinrichtung bekannt, wobei das Turbinenrad mit der Turbinenradnabe vernietet ist. Die Turbinenradnabe ist formschlüssig verbunden mit einer Mitnehmerscheibe (Dämpfereingangsteil) des Drehschwingungsdämpfers.
Aus der DE 103 52 963 A1 ist eine weitere Drehmomentübertragungseinrichtung bekannt, bei der eine Turbine ohne Turbinennabe verwendet wird, wobei die Turbine unmittelbar mit dem Dämpfereingangsteil (Mitnehmerscheibe) mittels einer Nietverbindung verbunden ist.
Aus der DE 10 2006 028 771 A1 ist eine weitere Drehmomentübertragungseinrichtung bekannt, bei der die Turbine des Drehmomentwandlers mit einer Mitnehmerscheibe (Dämpfereingangsteil) des Drehschwingungsdämpfers und mit der Turbinenradnabe über eine Schweißnietverbindung verbunden sind. Die Turbinenradnabe ist aus nicht gehärtetem Werkstoff ausgebildet. Ein direktes Abstützen einer Nietkraft am Niet selbst bei einer Standardnietverbindung, wie aus der DE 10 2006 056 747 A1 oder der DE 103 52 963 A1 bekannt, kann hier entfallen. Ein indirektes Abstützen reicht aus. Durch Verwendung einer Schweißnietverbindung vereinfacht sich also die Montage der Drehmomentübertragungseinrichtung. Allerdings ist die vorliegend verwendete Turbinenradnabe in ihrer Herstellung aufwändig und damit teuer.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Herstellungskosten der Eingangs genannten Drehmomentübertragungseinrichtung zu reduzieren.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Drehmomentübertragungseinrichtung zur Drehmomentübertragung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges zwischen einer Antriebseinheit und einem Getriebe mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler und einem Drehschwingungsdämpfer, wobei ein Turbinenrad des Drehmomentwandlers und eine Mitnehmerscheibe des Drehschwingungsdämpfers miteinander durch eine Schweißnietverbindung verbunden sind, und wobei ein als Blechring ausgebildetes Gegenstück der Schweißnietverbindung zwischen Dämpfernabe und Mitnehmerscheibe angeordnet und mit den Schweißnieten der Schweißnietverbindung verbunden ist.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Blechring aus mehreren Blechringsegmenten aufgebaut, wobei die einzelnen Blechringsegmente jeweils mit mehreren der Schweißnieten verbunden sind. Außerdem kann die Mitnehmerscheibe des Drehschwingungsdämpfers direkt auf der Nabe des Drehschwingungsdämpfers zentriert sein. Desweiteren kann das Turbinenrad an der Mitnehmerscheibe zentriert sein. Zudem kann eine Nabe des Drehschwingungsdämpfers mit einer Eingangswelle des Getriebes drehfest verbunden sein.
Mit der erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungseinrichtung kann damit vollständig auf die in der Herstellung aufwändige Turbinenradnabe aus nicht gehärtetem Werkstoff verzichtet werden. Zudem kann die Zentrierung der Mitnehmerscheibe bzw. der Turbine aus gehärtetem Material hergestellt werden. Die direkte Zentrierung der Mitnehmerscheibe, d. h. des Dämpfereingangsteils, führt aufgrund der geringen Anzahl an radialen Toleranzen zu zusätzlichen Vorteilen hinsichtlich Unwucht.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den zugehörigen Figuren näher beschrieben. In diesen zeigen:
1A Eine Drehmomentübertragungseinrichtung gemäß einer bekannten Ausführungsform (mit „normalem” Niet zwischen Turbinenrad und Turbinenradnabe),
1B Eine Drehmomentübertragungseinrichtung gemäß einer bekannten Ausführungsform (mit „normalem” Niet zwischen Turbinenrad und Dämpfereingangsteil),
2 eine Detailzeichnung zum Verbindungsbereich zwischen Turbine (Turbinenrad) und Drehschwingungsdämpfer gemäß einer weiteren bekannten Ausführungsform (mit Schweißniet zur Verbindung von Turbinenrad, Turbinenradnabe und Mitnehmerscheibe)
3 eine Detailzeichnung des Verbindungsbereiches gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ohne Turbinenradnabe.
In 1A ist ein Teil eines Antriebsstranges 1 eines Kraftfahrzeuges abgebildet. Zwischen einer Antriebseinheit 3 (insbesondere einer Brennkraftmaschine) und einem Getriebe 5 ist ein hydrodynamischer Drehmomentwandler 6 angeordnet. Dabei ist eine Kurbelwelle der Brennkraftmaschine über die exemplarisch gezeigte Verbindungsplatte 16 („flex plate”) drehfest mit einem Gehäuse 10 des Drehmomentwandlers 6 verbunden.
Das Gehäuse 10 des Drehmomentwandlers 6 ist um eine Drehachse 12 drehbar. Eine antriebsferne Gehäusewand 15 ist in eine Baueinheit mit einem Pumpenrad 20 des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 6 integriert.
Zwischen dem Pumpenrad 20 und der antriebsnahen Gehäusewand 14 ist ein Turbinenrad 21 angeordnet, das mittels Nietverbindungselementen an einer Turbinenradnabe 22 befestigt ist. Die Turbinenradnabe 22 ist drehbar an einer Eingangswelle 23 des Getriebes 5 abgestützt. Zwischen dem Turbinenrad 21 und dem Pumpenrad 20 ist ein Leitrad 24 angeordnet.
Im Gehäuse 10 des Drehmomentwandlers 6 ist außerdem eine Wandlerüberbrückungskupplung 26 mit einem Drehschwingungsdämpfer 27 angeordnet. Die Wandlerüberbrückungskupplung 26 umfasst einen Kolben 28, der drehbar und axial verschiebbar radial außen auf der Turbinenradnabe 22 gelagert ist. Der Kolben 28 ist zudem am Gehäuse drehfest abgestützt. Der Kolben 28 weist radial außen eine Reibfläche auf, die der Brennkraftmaschine 3 zugewandt und gegenüber einer weiteren Reibfläche angeordnet ist, die auf der der Brennkraftmaschine 3 abgewandten antriebsnahen Gehäusewand 14 vorgesehen ist.
Zwischen den beiden Reibflächen ist eine Reiblamelle 29 angeordnet, die drehfest mit einer Mitnehmerscheibe 30 verbunden ist.
Die Mitnehmerscheibe 30 als Teil des Drehschwingungsdämpfers 27 ist unter Zwischenschaltung von Energiespeicherelementen 33 (insbesondere Bogenfedern oder Druckfedern) mit einem Dämpferflansch 35 des Drehschwingungsdämpfers 27 gekoppelt. Der Dämpferflansch ist vorliegenden stoffschlüssig mit einer Dämpfernabe 38 verbunden. Die Dämpfernabe 38 wiederum ist radial innen drehfest mit einem Ende der Eingangswelle 23 des Getriebes 5 verbunden.
Bei geschlossener Wandlerüberbrückungskupplung 26 wird ein Drehmoment unmittelbar von der antriebsnahen Gehäusewand 14 auf die Mitnehmerscheibe 29 und über den Dämpferflansch 35 an die Dämpfernabe 38 und von dieser an die Eingangswelle des Getriebes überfragen.
Bei offener Wandlerüberbrückungskupplung 26 wird das Drehmoment über das Gehäuse 10 des Drehmomentwandlers 6 hydrodynamisch an das Turbinenrad 21, vom Turbinenrad 21 an die Turbinenradnabe 22, von der Turbinenradnabe 22 an die Mitnehmerscheibe 30 und von dieser wiederum über die Energiespeicherelemente 33 an den Dämpferflansch 35 und die Getriebeeingangswelle 23 geleitet.
1B zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Wandlers bei dem eine Turbine ohne Turbinennabe verwendet ist, wobei die Turbine unmittelbar mit dem Dämpfereingangsteil verbunden ist. Ein derartiger Wandler ist aus der DE 103 52 963 A1 bekannt.
Um die Standardnietverbindung zwischen Turbinenrad und Turbinenradnabe gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 1A bzw. zwischen Turbinenrad und Dämpfereingangsteil gemäß 1B zu vermeiden, kann eine Schweißnietverbindung zwischen Turbinenrad, Mitnehmerscheibe und Turbinenradnabe verwendet werden, wie in 2 gezeigt, wobei die Schweißnieten mit der Turbinenradnabe verschweißt sind. Der Ausschnitt gemäß 2 beschränkt sich dabei auf den Schweißniet 50 stellvertretend für eine Mehrzahl an Schweißnieten, die entlang einer kreisringförmigen Kontaktfläche zwischen Turbinenrad 100, Mitnehmerscheibe 150 des Drehschwingungsdämpfers und Turbinenradnabe 101 angeordnet sein können.
Dabei sind das Turbinenrad 100 und die Mitnehmerscheibe 150 mit der Turbinenradnabe 101 über den Schweißniet 50 verbunden (bzw. über die Mehrzahl an Schweißnieten entlang der Verbindungsfläche). Die Turbinenradnabe 101 zentriert dabei das Turbinenrad 100 und die Mitnehmerscheibe 150 über einen Absatz 102.
Die Turbinenradnabe 101 wiederum ist auf einer Nabe 110 des Drehschwingungsdämpfers zentriert und sowohl axial beweglich als drehbeweglich gelagert. Wie aus 2 außerdem ersichtlich stützt sich die Turbinenradnabe 101 über das Lager 120 gehäuseseitig ab, wobei im Bereich 130 noch ein Freilauf für das Leitrad integriert ist.
Die Turbinenradnabe 101 ist vorliegend ungehärtet, damit ein Verschweißen mit der Schweißniet 50 möglich ist.
Aus 2 ist somit ersichtlich, dass für die Schweißverbindung zwischen Turbine (d. h. Turbinenrad 100), Mitnehmerscheibe und Turbinenradnabe eine massive Turbinenradnabe aus nicht gehärtetem Werkstoff eingesetzt werden muss, wobei die Turbinenradnabe zusätzlich noch die Zentrierung der Turbine und der Mitnehmerscheibe auf der Dämpfernabe übernimmt. Daher ist eine teure Turbinenradnabe mit aufwändiger Drehbearbeitung erforderlich, wobei diese teure Turbinenradnabe als ”ungehärtete Zentrierung” ausgebildet ist. Dabei ist außerdem eine Toleranzkette bei der Zentrierung der Mitnehmerscheibe und Turbine (Turbinenrad) auf der Dämpfernabe vorhanden, da diese Teile zunächst auf der Turbinenradnabe und erst über diese zur Dämpfernabe zentriert sind.
Anstatt dieser teuren Turbinenradnabe wird vorliegend vorgesehen, dass die Mitnehmerscheibe 160 des Drehschwingungsdämpfers um einen Bereich 160a verlängert wird. Dieser verlängerte Bereich 160a umfaßt einen Kragen 160c, so dass die Mitnehmerscheibe 160 über diesen Kragen 160c direkt an der Dämpfernabe 110 abgestützt werden kann, wobei sich die Mitnehmerscheibe 160 dann axial bewegbar und drehbewegbar an dieser Dämpfernabe 110 abstützt. Die Zentrierung der Mitnehmerscheibe 160 und der Turbine 100 erfolgt damit zur Dämpfernabe direkt über den aus der Mitnehmerscheibe geformten Kragen 160c, der sich an den verlängerten Bereich 160a anschließt. Dieser Kragen 160c hat zusätzlich zur aus 2 gezeigten Ausführung den Vorteil, dass die Verbindungsbereiche zwischen Mitnehmerscheibe und Dämpfernabe aus gehärtetem Material ausgebildet sein können, wodurch ein Verschleiß reduziert ist.
Alternativ kann eine Abstützung und Zentrierung der Mitnehmerscheibe auch ohne den Kragen 160c erfolgen, wobei dann eine Stirnfläche des verlängerten Bereiches 160a als Stütz- und Zentrierfläche genutzt wird.
Der verlängerte Bereich 160a ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel überdreht und bildet die Anlagefläche für das Abstützungslager 120, wobei dieses Abstützungslager 120 wiederum mittelbar am Gehäusebereich über den Freilauf abgestützt ist. Auch andere Formen der Abstützung sind möglich.
Das Pumpenrad 100 ist daher unmittelbar an der Mitnehmerscheibe 160 selbst abgestützt und wird über diese zentriert am Absatz 160b.
Der Schweißniet 50 durchgreift die Mitnehmerscheibe 160 und das Turbinenrad 100 und ist mit einem Gegenstück 200 für die Nietschweißverbindung verbunden.
Das Gegenstück 200 ist vorliegend als ein konzentrischer Kreisring aus Blechmaterial ausgebildet. Das Gegenstück kann insbesondere als Pressformteil oder als Drehteil hergestellt werden. Es ist jedoch nicht zwingend notwendig, daß der Blechring kreisförmig ist. Auch andere Geometrien, z. B. elliptisch oder polygone Profile, sind möglich. In diesem Fall ergibt sich die Möglichkeit auf einfache Weise eine Verdrehsicherung auszubilden bzw. die Einbaulage genau zu definieren. Daher ist der Begriff „Blechring” im Sinne der vorliegenden Erfindung nicht auf die Bedeutung „Kreisring” beschränkt.
Folglich wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel statt der Turbinenradnabe ein einfacher Blechring eingeführt, der hinter der Mitnehmerscheibe 160 angeordnet ist, wobei die Mitnehmerscheibe 160 das Turbinenrad 100 „trägt” und die Mitnehmerscheibe unmittelbar an der Dämpfernabe abgestützt ist. Somit kann auf die Turbinenradnabe vollständig verzichtet werden.
Auf diesen Blechring 200 werden bei der Montage der Turbine die Schweißniete 50 geschweißt. Der Blechring 200 dient damit ausschließlich zur Fixierung der Verbindung zwischen Turbinenrad 100 und Mitnehmerscheibe 160, wobei die Mitnehmerscheibe unmittelbar auf der Dämpfernabe zentriert ist und wobei die Turbine auf der Mitnehmerscheibe zentriert ist. Entsprechend diesem neuen Verbindungskonzept kann die Zentrierung gehärtet ausgeführt sein.
Der Blechring 200 kann z. B. über zwei oder mehr Sicken in der Mitnehmerscheibe zentriert/positioniert werden und wird zur Montage zunächst nur eingelegt. Der Blechring kann auch an der Mitnehmerscheibe z. B. über Nietwarzen vorpositioniert werden.
Der Blechring kann auch aus einzelnen Ringsegmenten aufgebaut sein, wobei die einzelnen Ringsegmente jeweils mit mehreren der Schweißnieten verbunden sind.
Bei der Endmontage der Drehmomenteinrichtung wird der Blechring bzw. werden die Blechringsegmente mit Schweißnieten drehfest und axial nicht verschieblich mit der Turbine (dem Turbinenrad 100) und der Mitnehmernehmerscheibe 160 verbunden.
Dementsprechend ist die Mitnehmerscheibe 160 über den Kragen 160c an ihrem Innendurchmesser auf der Dämpfernabe 110 und das Pumpenrad über den Absatz 160b an der Mitnehmerscheibe 160 zentriert.
Alternativ zu den Schweißnietverbindungen könnte auch eine direkte Verbindung mit Nieten erfolgen, wenn von beiden Platz für Nietstempel vorhanden ist.
Das Gegenstück 200 für die Nietschweißverbindung kann daher als (bevorzugt konzentrischer) Ring oder als Mehrzahl an konzentrischen Kreisringelementen (die jeweils mit mehreren der Schweißnieten verbunden sind) ausgebildet sein. So können beispielsweise zwei oder mehr Segmente verwendet werden, auf die jeweils 2 oder mehr Schweißnieten verbunden werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann anstatt der Schweißnietverbindung eine Schraubverbindung vorgesehen sein, wobei z. B. unmittelbar in die Mitnehmerscheibe ein Gewinde eingeformt werden kann. Ebenso können auch, vergleichbar den vorstehend beschriebenen Gegenstücken, Muttern „auf der Rückseite” der Mitnehmerscheibe (aus Sicht der Schraube betrachtet) angeordnet werden, wobei diese Muttern (oder vergleichbare Unterlegstücke mit Gewinde) vor der Endmontage mit der Mitnehmerscheibe verbunden werden können. Weiterhin alternativ könnte anstatt einzelner Unterlegstücke mit Gewinde auch ein Blechring mit Gewinden zur Aufnahme der Schrauben verwendet werden.
Mit der vorliegenden Erfindung kann die teure massive Turbinenradnabe, welche bei Schweißnietverbindungen notwendig ist zwischen Mitnehmerscheibe und Turbine entfallen.

1: Antriebsstrang
3: Antriebseinheit
5: Getriebe
6: Drehmomentwandler
10: Gehäuse
12: Drehachse
14: antriebsnahe Gehäusewand
15: antriebsferne Gehäusewand
16: Verbindungsblech
20: Pumpenrad
21: Turbinenrad
22: Turbinenradnabe
23: Eingangswelle
24: Leitrad
26: Wandlerüberbrückungskupplung
27: Drehschwingungsdämpfer
28: Kolben
29: Reiblamelle
30: Mitnehmerscheibe
33: Energiespeicherelementen
35: Dämpferflansch
38: Dämpfernabe
50: Schweißniet
100: Turbinenrad
101: Turbinenradnabe
102: Absatz
110: Dämpfernabe
120: Abstützungslager
150: Mitnehmerflansch
160: Mitnehmerscheibe
200: Blechring

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102006056747 A1 [0002, 0004]
- DE 10352963 A1 [0003, 0004, 0023]
- DE 102006028771 A1 [0004]

Claims

Drehmomentübertragungseinrichtung zur Drehmomentübertragung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges zwischen einer Antriebseinheit und einem Getriebe mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler und einem Drehschwingungsdämpfer, wobei ein Turbinenrad des Drehmomentwandlers und eine Mitnehmerscheibe des Drehschwingungsdämpfers miteinander durch eine Schweißnietverbindung verbunden sind, wobei ein als Blechring ausgebildetes Gegenstück der Schweißnietverbindung zwischen Dämpfernabe (110) und Mitnehmerscheibe (160) angeordnet und mit den Schweißnieten der Schweißnietverbindung (50) verbunden ist.
Drehmomentübertragungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Blechring aus mehreren einzelnen Blechringsegmenten aufgebaut ist, wobei die einzelnen Blechringsegmente jeweils mit mehreren der Schweißnieten verbunden sind.
Drehmomentübertragungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmerscheibe des Drehschwingungsdämpfers direkt auf der Nabe des Drehschwingungsdämpfers zentriert ist.
Drehmomentübertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Turbinenrad an der Mitnehmerscheibe zentriert ist.
Drehmomentübertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Nabe des Drehschwingungsdämpfers mit einer Eingangswelle des Getriebe drehfest verbunden ist.