-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungsanordnung, insbesondere hydrodynamischer Drehmomentwandler, umfassend eine zur Drehung um eine Drehachse antreibbare und mit Fluid gefüllte oder füllbare Gehäuseanordnung, im Drehmomentübertragungsweg zwischen der Gehäuseanordnung und einem Abtriebsorgan eine Kupplungsanordnung mit einer mit der Gehäuseanordnung drehbaren ersten Reibflächenformation und einer mit dem Abtriebsorgan drehbaren zweiten Reibflächenformation, einen zum Herstellen und Aufheben eines Reibeingriffs der ersten Reibflächenformation mit der zweiten Reibflächenformation axial bewegbaren Kupplungskolben und ein radial innen an den Kupplungskolben im Wesentlichen fluiddicht anschließendes und eine Axialbewegung des Kupplungskolbens zulassendes Kolbentrageelement.
-
Eine derartige als hydrodynamischer Drehmomentwandler ausgebildete Drehmomentübertragungsanordnung ist aus der
US 7,143,880 B2 bekannt. Bei dieser bekannten Drehmomentübertragungsanordnung ist der zum Einrücken und Ausrücken einer Überbrückungskupplung verlagerbare, ringartig ausgebildete Kolben in seinem radial äußeren Bereich axial beweglich und fluiddicht an einem Außenlamellenträger abgestützt bzw. geführt. In seinem radial inneren Bereich ist der Kupplungskolben axial bewegbar und fluiddicht an einem ebenfalls ringartig ausgebildeten Kolbentrageelement bzw. einer Außenumfangsfläche desselben getragen bzw. zur Axialbewegung geführt. Dieses Kolbentrageelement ist mit einer Gehäuseschale der Gehäuseanordnung zur gemeinsamen Drehung durch Verschweißung verbunden. In seinem radial inneren Bereich ist das Kolbentrageelement in axialem Abstand zu dieser Gehäuseschale gehalten und stützt dort auch das zur Weiterleitung des Drehmomentes dienende und in Form einer Turbinennabe bereitgestellte Abtriebsorgan axial. Um einen fluiddichten Anschluss des Kupplungskolbens an das Kolbentrageelement zu erlangen, weist der Kupplungskolben in seiner der Außenumfangsfläche des Kolbentrageelements radial gegenüber liegenden Innenumfangsfläche eine Umfangsnut auf, in welcher ein ringartiges Dichtungselement aufgenommen ist.
-
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Drehmomentübertragungsanordnung, insbesondere hydrodynamischer Drehmomentwandler, vorzusehen, welche bei einfachem Aufbau ein verbessertes Betriebsverhalten aufweist.
-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Drehmomentübertragungsanordnung, insbesondere hydrodynamischer Drehmomentwandler, umfassend eine zur Drehung um eine Drehachse antreibbare und mit Fluid gefüllte oder füllbare Gehäuseanordnung, im Drehmomentübertragungsweg zwischen der Gehäuseanordnung und einem Abtriebsorgan eine Kupplungsanordnung mit einer mit der Gehäuseanordnung drehbaren ersten Reibflächenformation und einer mit dem Abtriebsorgan drehbaren zweiten Reibflächenformation, einen zum Herstellen und Aufheben eines Reibeingriffs der ersten Reibflächenformation mit der zweiten Reibflächenformation axial bewegbaren Kupplungskolben und ein radial innen an den Kupplungskolben im Wesentlichen fluiddicht anschließendes und eine Axialbewegung des Kupplungskolbens zulassendes Kolbentrageelement.
-
Dabei ist weiter vorgesehen, dass das Kolbentrageelement im Wesentlichen vollständig aus Kunststoffmaterial hergestellt ist.
-
Die Herstellung des Kolbentrageelements aus Kunststoffmaterial ermöglicht bei vergleichsweise einfacher bzw. kostengünstiger Herstellbarkeit eine sehr große Freiheit hinsichtlich der Formgebung bzw. der Integration verschiedener Funktionalitäten in das Kolbentrageelement, so dass diese in seinen verschiedenen Funktionsbereichen an die jeweils auftretenden Anforderungen optimiert angepasst werden kann.
-
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Kolbentrageelement in seinem radial inneren Endbereich oder/und in seinem radial äußeren Endbereich eine Dichtelementaufnahmeaussparung aufweist. Eine derartige Aussparung lässt sich bei Herstellung des Kolbentrageelements beispielsweise in einem Spritzgussvorgang einfach miteinformen.
-
Weiter wird vorgeschlagen, dass das Kolbentrageelement in seinem radial inneren Endbereich einen ersten Axialabstützbereich zur Axialabstützung des Abtriebsorgans bezüglich des Kolbentrageelements bereitstellt. Es kann somit in zuverlässiger Weise eine definierte Positionierung für das Abtriebsorgan vorgegeben werden. Dazu kann weiter vorgesehen sein, dass das Kolbentrageelement in seinem radial inneren Endbereich einen zweiten Axialabstützbereich zur Axialabstützung des Kolbentrageelements bezüglich der Gehäuseanordnung bereitstellt.
-
Gemäß einem weiteren auch eigenständig zu betrachtenden Aspekt der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Kolbentrageelement mit der Gehäuseanordnung nicht materialschlüssig verbunden ist. Dies vermeidet Arbeitsgänge, die auf Grund des Wärmeeintrags, wie er beispielsweise zum Verschweißen erforderlich ist, eine Verformung der Gehäuseanordnung mit sich bringen können.
-
Eine drehfeste Anbindung des Kolbentrageelements an die Gehäuseanordnung kann dann beispielsweise durch Formschluss erfolgen.
-
Hierzu kann vorgesehen sein, dass an der Gehäuseanordnung in Drehkopplungsaussparungen des Kolbentrageelements eingreifende Drehkopplungsorgane vorgesehen sind.
-
Der Formschlusseingriff kann beispielsweise auch dadurch realisiert sein, dass an der Gehäuseanordnung eine Verzahnungsformation vorgesehen ist und dass an dem Kolbentrageelement eine mit der Verzahnungsformation in Drehkopplungseingriff stehende Gegenverzahnungsformation vorgesehen ist.
-
Bei einer alternativen, baulich sehr einfach zu realisierenden Variante wird vorgeschlagen, dass das Kolbentrageelement axial an der Gehäuseanordnung abgestützt und mit dieser in Umfangsrichtung durch Reibungskraftschluss verbunden ist.
-
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Es zeigt:
-
1 eine Teil-Längsschnittansicht einer als hydrodynamischer Drehmomentwandler ausgebildeten Drehmomentübertragungsanordnung;
-
2 eine vergrößerte Detailansicht der Drehmomentübertragungsanordnung der 10 in einem radial inneren Bereich eines Kolbentrageelements;
-
3 eine der 2 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausgestaltungsform;
-
4 eine der 2 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausgestaltungsform;
-
5 eine der 2 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausgestaltungsform;
-
6 eine der 2 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausgestaltungsform;
-
7 eine der 2 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausgestaltungsform.
-
In 1 ist eine in Form eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers ausgebildete Drehmomentübertragungsanordnung allgemein mit 10 bezeichnet. Diese umfasst ein Gehäuse 12 mit einer antriebsseitig, also motorseitig zu positionierenden Gehäuseschale 14 und einer abtriebsseitig, also getriebesseitig zu positionierenden Gehäuseschale 16. Diese sind radial außen beispielsweise durch Verschweißung fluiddicht fest miteinander verbunden, so dass ein fluiddicht abgeschlossener Innenraum 18 gebildet ist.
-
An der Gehäuseschale 16 ist eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung um eine Drehachse A aufeinander folgenden Pumpenradschaufeln 20 getragen, so dass die Gehäuseschale 16 bzw. das Gehäuse 12 allgemein auch ein Pumpenrad 22 bereitstellt. Im Innenraum 18 ist ein Turbinenrad 24 mit einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung um die Drehachse A aufeinander folgend an einer Turbinenradschale 26 getragenen Turbinenradschaufeln 28 vorgesehen. Zwischen dem Pumpenrad 22 und dem Turbinenrad 24 liegt ein allgemein mit 30 bezeichnetes Leitrad mit einem Leitradring 32, der eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung aufeinander folgenden Leitradschaufeln 34 trägt und vermittels einer Freilaufanordnung 36 auf einer nicht dargestellten Stützhohlwelle um die Drehachse A in einer Richtung drehbar getragen ist.
-
Eine Überbrückungskupplung 38 umfasst eine Mehrzahl von mit der Gehäuseschale 18 drehfest, bezüglich dieser jedoch axial bewegbar gekoppelten, lamellenartig ausgebildeten Reibelementen 40. Diese stellen eine erste Reibflächenformation bereit. Eine Mehrzahl von mit einem Reibelemententräger 42 drehfest, jedoch axial bewegbaren lamellenartig ausgebildeten Reibelementen 44 stellt eine zweite Reibflächenformation bereit, welche über eine Torsionsschwingungsdämpferanordnung 46 an ein in Form einer Nabe bereitgestelltes Abtriebsorgan 49 angekoppelt sind.
-
Die Torsionsschwingungsdämpferanordnung 46 ist hier zweistufig mit zwei seriell wirksamen, radial gestaffelt angeordneten Torsionsschwingungsdämpfern ausgebildet. Der Reibelemententräger 42 ist dabei an die als Zentralscheibenelement ausgebildete Primärseite des radial äußeren der beiden Torsionsschwingungsdämpfer angekoppelt. Die Dämpferfedern dieser Torsionsschwingungsdämpfer übertragen das Drehmoment an zwei in axialem Abstand zueinander gehaltene Deckscheibenelemente, welche in ihrem radial äußeren Bereich die Sekundärseite des ersten Torsionsschwingungsdämpfers und in ihrem radial inneren Bereich die Primärseite des zweiten Torsionsschwingungsdämpfers bilden. Die Dämpferfedern des zweiten Torsionsschwingungsdämpfers übertragen das Drehmoment über ein die Sekundärseite desselben bereitstellendes Zentralscheibenelement an das Abtriebsorgan 49. Die Turbinenradschale 26 ist mit den beiden Deckscheibenelementen durch Vernietung oder dergleichen fest verbunden und stellt zusammen mit diesen eine Zwischenmasse zwischen den beiden Federsätzen der beiden Torsionsschwingungsdämpfer bereit.
-
Es sei hier darauf hingewiesen, das die in 1 dargestellte Torsionsschwingungsdämpferanordnung 46, ebenso wie die Überbrückungskupplung 38 in verschiedenster Weise ausgebildet sein können. Auch ist es selbstverständlich möglich, die zweite Reibflächenformation 44 unmittelbar, also ohne Zwischenschaltung einer Torsionsschwingungsdämpferanordnung, an das Abtriebsorgan 49 anzukoppeln.
-
Um die beiden Reibflächenformationen, d. h. die Reibelemente 40 und 44 in gegenseitigen Reibeingriff zu pressen, ist im Innenraum 18 des Gehäuses 12 ein allgemein ringartig ausgebildeter Kupplungskolben 48 vorgesehen, Dieser ist radial außen an einem Innenumfangsflächenbereich der Gehäuseschale 14 axial beweglich und unter Einsatz eines ringartigen Dichtungselements 50 auch fluiddicht geführt. Radial innen ist der Kupplungskolben 48 mit einem im. Wesentlichen zylindrischen Abschnitt 52 auf einem Kolbentrageelement 54 fluiddicht geführt. Dieses Kolbentrageelement 54 ist in seinem Außenumfangsbereich mit einem ringartigen Dichtungselement 56 ausgebildet, so dass zwischen dem Kupplungskolben 48 und der Gehäuseschale 14 ein im Wesentlichen fluiddicht abgeschlossener Raumbereich 58 gebildet ist.
-
Das Kolbentrageelement ist bei dem in 1 und 2 dargestellten Aufbau der Drehmomentübertragungsanordnung vollständig aus Kunststoffmaterial aufgebaut. In seinem radial äußeren Endbereich 60 und in seinem radial inneren Endbereich 62 weist es jeweils Dichtelementenaufnahmeaussparungen 64 bzw. 66 auf, die nach radial außen bzw. nach radial innen offen sind und das Dichtelement 56 bzw. radial innen ein Dichtelement 68 aufnehmen. Somit wird ein fluiddichter Anschluss des Kolbentrageelements 54 sowohl an den Kupplungskolben 48 als auch an eine in 1 nur schematisch angedeutete, in 2 deutlicher erkennbare Getriebeeingangswelle 70 erreicht.
-
Zur Versorgung des Raumbereichs 58 mit Fluid bzw. zum Abführen von Fluid aus diesem Raumbereich 58 ist im Kolbentrageelement 54 durch eine Mehrzahl von sich vom radial inneren Endbereich 62 zum radial äußeren Endbereich 60 erstreckenden, nutartigen Kanälen 72 eine Kanalanordnung 74 bereitgestellt. Die Getriebeeingangswelle 70 ist als Hohlwelle mit einer zentralen Öffnung 76 ausgebildet, über welche das Fluid dann in Richtung zum Raumbereich 58 abgegeben bzw. von diesem auch wieder aufgenommen werden kann. Um auch einen das Turbinenrad 24 enthaltenden Raumbereich 79 mit Fluid versorgen zu können bzw. Fluid daraus abführen zu können, ist die Getriebeeingangswelle 70 doppelwandig ausgebildet und weist einen ringartigen Kanal 78 auf, welcher über eine oder mehrere Öffnungen 80 nach radial außen zu einem Raumbereich offen ist, der durch das Dichtelement 68 axial fluiddicht abgeschlossen ist. Im radial inneren Endbereich 62, in welchem das Kolbentrageelement 54 einen Axialabstützbereich 82 für das Abtriebsorgan 49 bereitstellt, weist das Kolbentrageelement 54 eine oder mehrere nach radial außen führende Öffnungen 84 auf, die beispielsweise axial, also zum Kolbentrageelement 54 hin, offen sein können. Das mit der Getriebeeingangswelle 70 drehfest gekoppelte Abtriebsorgan 49 kann auf das Kolbentrageelement 54 eine derartige Last ausüben, dass dieses durch die Anpressung gegen die Gehäuseschale 14 mit dieser zur gemeinsamen Drehung um die Drehachse gekoppelt ist. Eine Relativdrehung wird dann zwischen dem Axialabstützbereich 82 und dem Abtriebsorgan 49 erfolgen.
-
Um sicherzustellen, dass unabhängig von der vermittels des Abtriebsorgans 49 ausgeübten Axiallast das Kolbentrageelement 54 definiert mit dem Gehäuse 12, insbesondere der Gehäuseschale 14 zur Drehung verkoppelt ist, kann, wie die in 3 gezeigte Ausgestaltungsvariante dies zeigt, ein Formschlusseingriff vorgesehen sein. Hierzu können an der Gehäuseschale 14 beispielsweise durch Erzeugung von Ausformungen Drehkopplungsvorsprünge 86 gebildet sein, die in entsprechende Drehkopplungsaussparungen 88 des Kolbentrageelements 54 eingreifen und dieses somit definiert festlegen.
-
Diese Art der Drehkopplung kann selbstverständlich kombiniert sein mit den in 2 erkennbaren Kanälen 72, wobei die Drehkopplungsaussparungen 88 dann vorzugsweise zwischen zwei in Umfangsrichtung aufeinander folgenden Kanälen 72 liegen.
-
Die Drehkopplung zwischen dem Kolbentrageelement 54 und der Gehäuseschale 14 kann auch durch an diesen Bauteilen jeweils vorgesehene Verzahnungsformationen erfolgen, die beim axialen Heranführen des Kolbentrageelements 54 an die Gehäuseschale 14 in gegenseitigen Eingriff gebracht werden.
-
Eine weitere Variante ist in 4 gezeigt. Man erkennt hier, dass in seinem radial inneren Endbereich 62 das Kolbentrageelement 54 nicht nur einen Axialabstützbereich 82 für das Abtriebsorgan 49 bereitstellt, sondern einen weiteren Axialabstützbereich 90 aufweist, in welchem es axial an dem Gehäuse 12, hier in der Gehäuseschale 14 abgestützt ist. Um einen Fluiddurchtritt nach radial außen bzw. von radial außen zu ermöglichen, kann in diesem Bereich das Kolbentrageelement 54 mit einer oder mehreren beispielsweise axial offenen Öffnungen 92 ausgebildet sein.
-
Bei dieser Ausgestaltungsvariante ist also ein axial durchgehender Kraftrückkopplungsschluss vorgesehen, so dass durch das Abtriebsorgan 49 ausgeübte Axiallasten nicht zu einer Verformung des Kolbentrageelements 54 in seinem radial inneren Bereich führen können. Da weiterhin bei dieser Ausgestaltungsvariante durch die Axialabstützung bezüglich des Gehäuses 12 das Kolbentrageelement 54 axial definiert positioniert ist, ist es möglich, die Kanalanordnung 70 alternativ oder zusätzlich zum Vorsehen der Kanäle 72 durch Belastung eines spaltartigen Zwischenraums 94 zwischen dem Kolbentrageelement 54 und der Gehäuseschale 14 zu realisieren.
-
Eine weitere alternative Ausgestaltungsform ist in 5 gezeigt. Das Kolbentrageelement 54 ist als im Wesentlichen ringförmig um die Drehachse A sich erstreckendes Spritzgussteil aus Kunststoffmaterial aufgebaut. An der der Gehäuseschale 14 zugewandten Axialseite ist dieses durch zwei auf unterschiedlichem Radialniveau positionierte, axial wirkende und beispielsweise anvulkanisierte bzw. aufgummierte Dichtungselemente 100, 102 axial abgestützt. Eine Drehkopplung mit der Gehäuseschale 14 kann beispielsweise durch in dieser 5 nicht dargestellte und das Kolbentrageelement 54 axial durchgreifende bzw. an der von der Gehäuseschale 14 abgewandten Seite derselben hintergreifende Nietverbindungselemente vorgesehen sein, die beispielsweise durch Ausformung der Gehäuseschale 14 gebildet sein können.
-
Um einen Druckausgleich zu dem zwischen den beiden Dichtungselementen 100, 102 radial eingeschlossenen Volumenbereich herzustellen, ist eine oder mehrere durch Strichlinie angedeutete Verbindungsöffnungen 104 vorgesehen, welche eine Anbindung an den Raumbereich 79 und mithin einen Druckausgleich herstellt.
-
In radialer Richtung durchsetzt ein bzw. mehrere Kanäle 72 das Kolbentrageelement 54, so dass eine Fluidzufuhr Zu- bzw. Abfuhr von dem Raumbereich 58 ermöglicht ist.
-
Das Abtriebsorgan 49 ist über ein ringartiges Abstützelement 106 am radial inneren Bereich des Kolbentrageelements 54 axial abgestützt. In diesem ringartigen Abstützelement 106 sind nutartige Öffnungen 84 vorgesehen, welche einen Fluiddurchtritt zum bzw. vom Raumbereich 79 ermöglichen. Das Abstützelement 106 ist am Abtriebsorgan 49 radial zentriert gehalten.
-
Eine Abwandlung dieser Ausgestaltungsform ist in 6 gezeigt. Man erkennt, dass hier die Dichtungen 100, 102 beispielsweise nicht aufgummiert bzw. aufvulkanisiert sind, sondern in entsprechende nutartige Aussparungen beispielsweise des Kolbentrageelements 54 eingesetzt sind. Die radial innere Dichtung 102 ist am Außenumfang eines im Wesentlichen axial sich erstreckenden zylindrischen Ansatzes 108 des Kolbentrageelements 54 vorgesehen und liegt an einer an der Gehäuseschale 14 gebildeten Innenumfangsfläche 110 dichtend an. Auch hier ist der zwischen den beiden Dichtungen 100, 102 gebildete Volumenbereich zum Druckausgleich über eine oder mehrere Öffnungen 104 mit dem Raumbereich 79 verbunden.
-
Die 7 zeigt eine Ausgestaltungsform, bei welcher ein im Wesentlichen ringscheibenartiges und aus Kunststoffmaterial geformtes Kolbentrageelement 54 durch auch die Drehkopplung bereitstellende Nietverbindungselemente 112 an die Gehäuseschale 14 angebunden ist. Diese Nietverbindungselemente 112 sind durch Ausformung in der Gehäuseschale 14 bereitgestellt und sorgen bei dieser Ausgestaltungsform im Wesentlichen nur für die Drehkopplung bzw. den axialen Zusammenhalt. Die axiale und radiale Zentrierung bewirkt hier eine Zentrierformation 114. Diese umfasst an der Gehäuseschale 14 eine Axialfläche 116 und eine Radialfläche 118. Diesen liegen eine axial gerichtete Fläche 120 und eine radial gerichtete Fläche 122 an einem radial äußeren, axial vorspringenden Bereich des Kolbentrageelements 54 gegenüber und sorgen durch gegenseitige Anlage für eine Zentrierung.
-
Es sei darauf hingewiesen, dass selbstverständlich auch bei den anderen, vorangehend beschriebenen Ausgestaltungsformen für eine Zentrierung gesorgt ist bzw. sein kann. Diese Zentrierung kann insbesondere auch durch die eine Drehkopplung zwischen dem Kolbentrageelement und dem Gehäuse bzw. einer Gehäuseschale vorsehenden Baugruppen realisiert sein.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
