DE102011120776A1

DE102011120776A1 - Drehmomentwandler mit verriegelungskupplung

Info

Publication number: DE102011120776A1
Application number: DE102011120776A
Authority: DE
Inventors: Farzad Samie; Andrew L. Bartos; Chunhao J. Lee
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-12-15
Filing date: 2011-12-09
Publication date: 2012-06-21
Also published as: CN102606705A; US8499912B2; US20120152678A1

Abstract

Ein Drehmomentwandler für ein Automatikgetriebe enthält einen ersten Fluidströmungspfad zum Liefern eines Fluids an einen Pumpenhohlraum, einen zweiten Fluidströmungspfad zum Entfernen des Fluids aus dem Pumpenhohlraum und einen dritten Fluidströmungspfad zum Liefern eines Hydrauliksignals an eine Verriegelungskupplung. Der dritte Fluidströmungspfad ist getrennt und verschieden von dem ersten Fluidströmungspfad und dem zweiten Fluidströmungspfad. Eine Hülse unterteilt eine abgestufte Axialbohrung in der Turbinenabtriebswelle in einen inneren Hohlraum der abgestuften Axialbohrung, der Teil des dritten Fluidströmungspfads ist, und einen äußeren Hohlraum der abgestuften Axialbohrung, der Teil des ersten Fluidströmungspfads ist. Der Drehmomentwandler enthält ferner eine Isolatoranordnung mit einer Drehdämpfungswegdistanz von zwanzig Grad.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft allgemein einen Drehmomentwandler für ein Automatikgetriebe und insbesondere einen Drehmomentwandler mit einer Verriegelungskupplung.
HINTERGRUND
Kraftfahrzeuge mit Automatikgetrieben sind typischerweise mit einer Fluidkopplungsvorrichtung zwischen der Kraftmaschine und dem Getriebe, d. h. einem Drehmomentwandler, ausgestattet. Der Drehmomentwandler überträgt Drehmoment von der Kraftmaschine an das Getriebe. Der Drehmomentwandler lässt zu, dass bei niedrigeren Betriebsdrehzahlen der Kraftmaschine die Last von der Kraftmaschine schlupft, etwa, wenn sich die Kraftmaschine im Leerlauf befindet, wodurch verhindert wird, dass die Kraftmaschine stehen bleibt. Wenn die Kraftmaschine bei höheren Drehzahlen arbeitet, überträgt der Drehmomentwandler das Drehmoment von der Kraftmaschine mit einem geringen Schlupf an das Getriebe.
Ein geläufiges internes Merkmal des modernen Drehmomentwandlers ist eine elektronisch gesteuerte Wandlerkupplung, die hier nachstehend als Verriegelungskupplung bezeichnet wird. Wenn die Verriegelungskupplung vollständig in Eingriff steht bzw. eingerückt ist, nachdem eine vorbestimmte Kraftmaschinenlast, Fahrzeuggeschwindigkeit und ein vorbestimmtes Getriebeübersetzungsverhältnis erreicht sind, verbindet sie die Kraftmaschinenkurbelwelle mechanisch mit der Getriebeantriebswelle, wodurch der Drehzahlunterschied oder Schlupf beseitigt wird, der dem Betrieb eines Drehmomentwandlers innewohnt. Das Ergebnis ist eine verbesserte Kraftstoffeffizienz.
Um die Übertragung von Zündimpulsen aus der Kraftmaschine in das Getriebe zu minimieren, wenn die Verriegelungskupplung vollständig eingerückt ist, wird gewöhnlich im Drehmomentpfad innerhalb des Drehmomentwandlergehäuses ein Federdämpfer bereitgestellt. Der Dämpfungswirkungsgrad von Federdämpfern ist jedoch typischerweise über den gesamten Fahrbereich des Fahrzeugs hinweg nicht einheitlich. Beim Betrieb innerhalb von Bereichen mit nicht effektivem Dämpfer, etwa bei niedrigeren Fahrzeuggeschwindigkeiten, kann es wünschenswert sein, einen gesteuerten Schlupfbetrag über die Verriegelungskupplung hinweg einzuführen, um die Verringerung der Übertragung von Kraftmaschinenzündimpulsen in das Getriebe zu unterstützen.
Herkömmliche Drehmomentwandler, welche die Verriegelungskupplung enthalten, sind typischerweise mit zwei Ölströmungspfaden versehen, einem Anwendungskanal und einem Freigabekanal. Da das Öl im Drehmomentwandler bei Perioden mit Schlupfbetrieb Arbeit verrichtet, etwa wenn die Verriegelungskupplung ausgerückt ist oder in einem Zustand mit gesteuertem Schlupf arbeitet, wird im Öl Wärme erzeugt, die dissipiert werden muss. Folglich wirken der Anwendungs- und Freigabekanal außerdem auf zweifache Weise als Strömungspfad, um Kühlöl in den Drehmomentwandler hinein und aus diesem heraus zirkulieren zu lassen. Öl, das den Drehmomentwandler verlässt, wird typischerweise zu einem Wärmetauscher geleitet, wo die überschüssige Wärme abgeführt wird.
Zum Anwenden bzw. Einrücken der Verriegelungskupplung wird Hydrauliköl in den Anwendungskanal hinein geleitet, welches eine hydraulische Kraft auf einen Kolben oder eine Scheibe im Drehmomentwandler ausübt. Der Kolben stellt die Verriegelungskupplung in Eingriff bzw. rückt sie ein und zwingt sie in Kontakt mit einem Rückwirkungselement. Das Rückwirkungselement ist typischerweise, aber nicht unbedingt, ein Abschnitt des Drehmomentwandlergehäuses. Da ein Abschnitt des Kühlölströmungspfades durch den Spalt zwischen der Verriegelungskupplung und dem Rückwirkungselement verläuft, blockiert dieser Betriebsmodus im Wesentlichen den Strömungspfad durch den Drehmomentwandler hindurch, wodurch das Strömen von Kühlöl durch den Drehmomentwandler hindurch negativ beeinträchtigt wird.
Zum Ausrücken oder Außer-Eingriff-Stellen der Verriegelungskupplung wird die Richtung der Ölströmung umgedreht, d. h. das Hydrauliköl wird in den Freigabekanal geleitet. Die hydraulische Kraft wirkt auf den Kolben in die entgegengesetzte Richtung, wodurch die Verriegelungskupplung von dem Rückwirkungselement weg bewegt wird, wodurch sie ausgerückt wird. Dieser Betriebsmodus hebt die Blockierung des Strömungspfades auf, sodass die Strömung von Kühlöl dann wiederhergestellt werden kann.
Es wird ein speziell dafür vorgesehenes Schieberventil benötigt, um die Strömungsrichtung in den Anwendungskanal oder den Freigabekanal hinein zu steuern und/oder zu verändern, um die Verriegelungskupplung einzurücken und/oder auszurücken.
Bei einem Drehmomentwandler mit zwei Ölströmungsstrecken, wie vorstehend beschrieben, ist eine genaue Steuerung des Schlupfbetrags über die Verriegelungskupplung hinweg schwierig zu bewerkstelligen, während gleichzeitig eine Strömung von Kühlöl in den Drehmomentwandler hinein und aus diesem heraus aufrecht erhalten wird.
ZUSAMMENFASSUNG
Es wird ein Drehmomentwandler für ein Automatikgetriebe bereitgestellt. Der Drehmomentwandler umfasst ein Gehäuse, das um eine Mittelachse herum drehbar und mit dieser konzentrisch ist. Eine Pumpe ist am Gehäuse zur Drehung mit dem Gehäuse um die Mittelachse herum angebracht. Eine Turbine ist konzentrisch mit der Pumpe und liegt dieser gegenüber, um einen Pumpenhohlraum zwischen der Turbine und der Pumpe zu definieren. Die Turbine ist um die Mittelachse herum drehbar. Die Turbine enthält eine Turbinenabtriebswelle, die eine abgestufte Axialbohrung definiert. Die abgestufte Axialbohrung enthält einen ersten Abschnitt mit einem ersten Durchmesser und einen zweiten Abschnitt mit einem zweiten Durchmesser. Eine Hülse ist innerhalb des ersten Abschnitts der abgestuften Axialbohrung angeordnet. Die Hülse umfasst einen Hülsendurchmesser, der im Wesentlichen gleich dem zweiten Durchmesser des zweiten Abschnitts der abgestuften Axialbohrung ist. Die Hülse unterteilt den ersten Abschnitt der abgestuften Axialbohrung, um einen äußeren Hohlraum der abgestuften Axialbohrung und einen inneren Hohlraum der abgestuften Axialbohrung zu definieren. Eine Verriegelungskupplung verbindet selektiv die Turbine und das Gehäuse. Die Verriegelungskupplung wird durch ein variables Hydrauliksignal zwischen einer eingerückten Position und einer ausgerückten Position betätigt. In der eingerückten Position koppelt die Verriegelungskupplung die Turbine mit dem Gehäuse zur Drehung mit dem Gehäuse um die Mittelachse herum. In der ausgerückten Position entkoppelt die Verriegelungskupplung die Turbine und das Gehäuse, um eine unabhängige Drehung der Turbine relativ zum Gehäuse zu ermöglichen. Ein erster Fluidströmungspfad ist ausgestaltet, um ein Fluid an den Pumpenhohlraum zu liefern. Der erste Fluidströmungspfad enthält den äußeren Hohlraum der abgestuften Axialbohrung. Ein zweiter Fluidströmungspfad ist ausgestaltet, um das Fluid aus dem Pumpenhohlraum zu entfernen. Ein dritter Fluidströmungspfad, der unabhängig und verschieden vom ersten Fluidströmungspfad und vom zweiten Fluidströmungspfad ist, ist ausgestaltet, um das variable Hydrauliksignal an die Verriegelungskupplung zu liefern, um die Verriegelungskupplung zwischen der eingerückten Position und der ausgerückten Position zu bewegen. Der dritte Fluidströmungspfad enthält den inneren Hohlraum der abgestuften Axialbohrung.
Es wird auch eine Isolatoranordnung für ein Automatikgetriebe bereitgestellt. Die Isolatoranordnung umfasst eine erste Abdeckung und eine zweite Abdeckung. Die zweite Abdeckung ist um eine Mittelachse herum konzentrisch mit der ersten Abdeckung. Eine Dämpferstützplatte ist zwischen der ersten Abdeckung und der zweiten Abdeckung angeordnet und wird von diesen abgestützt. Mehrere Federanordnungen werden von der Dämpferstützplatte abgestützt. Jede der mehreren Federanordnungen ist um die Mittelachse herum radial beabstandet und zu dieser äquidistant. Die erste Abdeckung und die zweite Abdeckung sind um die Mittelachse herum relativ zu der Dämpferstützplatte um eine Drehdämpfungs-Wegdistanz drehbar, die gleich etwa zwanzig Grad (20°) um die Mittelachse herum ist.
Es wird auch ein Drehmomentwandler für ein Automatikgetriebe bereitgestellt. Der Drehmomentwandler umfasst ein Gehäuse, das um eine Mittelachse herum drehbar und konzentrisch damit ist. Eine Pumpe ist am Gehäuse zur Drehung mit dem Gehäuse um die Mittelachse herum angebracht. Eine Turbine ist konzentrisch mit der Pumpe und liegt dieser gegenüber, um einen Pumpenhohlraum zwischen der Turbine und der Pumpe zu definieren. Die Turbine ist um die Mittelachse herum drehbar. Die Turbine enthält eine Turbinenabtriebswelle, die eine abgestufte Axialbohrung definiert. Die abgestufte Axialbohrung enthält einen ersten Abschnitt mit einem ersten Durchmesser und einen zweiten Abschnitt mit einem zweiten Durchmesser. Der zweite Abschnitt ist konzentrisch mit dem ersten Abschnitt. Der zweite Durchmesser des zweiten Abschnitts der abgestuften Axialbohrung ist kleiner als der erste Durchmesser des ersten Abschnitts der abgestuften Axialbohrung. Eine Hülse ist innerhalb des ersten Abschnitts der abgestuften Axialbohrung angeordnet. Die Hülse umfasst einen Hülsendurchmesser, der im Wesentlichen gleich dem zweiten Durchmesser des zweiten Abschnitts der abgestuften Axialbohrung ist. Die Hülse unterteilt die abgestufte Axialbohrung, um einen äußeren Hohlraum der abgestuften Axialbohrung und einen inneren Hohlraum der abgestuften Axialbohrung zu definieren. Die Turbinenabtriebswelle definiert eine erste radiale Bohrung der Turbinenwelle, eine zweite radiale Bohrung der Turbinenwelle und eine dritte radiale Bohrung der Turbinenwelle. Die erste radiale Bohrung der Turbinenwelle steht in Fluidverbindung mit dem inneren Hohlraum der abgestuften Axialbohrung und erstreckt sich relativ zu der Mittelachse radial nach außen. Die zweite radiale Bohrung der Turbinenwelle steht in Fluidverbindung mit dem äußeren Hohlraum der abgestuften Axialbohrung und erstreckt sich relativ zu der Mittelachse radial nach außen. Die zweite radiale Bohrung der Turbinenwelle ist benachbart zu einem zweiten Ende des ersten Abschnitts der abgestuften Axialbohrung angeordnet. Die dritte radiale Bohrung der Turbinenwelle steht in Fluidverbindung mit dem äußeren Hohlraum der abgestuften Axialbohrung und erstreckt sich relativ zu der Mittelachse radial nach außen. Die dritte radiale Bohrung der Turbinenwelle ist benachbart zu einem ersten Ende des ersten Abschnitts der abgestuften Axialbohrung angeordnet. Eine Isolatoranordnung ist zwischen der Turbine und dem Gehäuse angeordnet. Die Isolatoranordnung ist konzentrisch mit der Mittelachse. Die Isolatoranordnung ist mit dem Gehäuse zur Drehung mit dem Gehäuse um die Mittelachse herum gekoppelt. Die Isolatoranordnung ist ausgestaltet, um Torsionseingabevibrationen zu absorbieren. Die Isolatoranordnung enthält eine Drehdämpfungs-Wegdistanz von mindestens zwanzig Grad (20°) um die Mittelachse herum. Die Isolatoranordnung enthält mindestens zwei Widerstandsbereiche, deren Widerstand mit einer Zunahme bei der Drehdämpfungsdistanz zunimmt. Eine Verriegelungskupplung verbindet selektiv die Turbine und das Gehäuse. Die Verriegelungskupplung wird durch ein variables Hydrauliksignal zwischen einer eingerückten Position und einer ausgerückten Position betätigt. In der eingerückten Position koppelt die Verriegelungskupplung die Turbine mit dem Gehäuse zur Drehung mit dem Gehäuse um die Mittelachse herum. In der ausgerückten Position entkoppelt die Verriegelungskupplung die Turbine und das Gehäuse, um eine unabhängige Drehung der Turbine relativ zum Gehäuse zu ermöglichen. Ein erster Fluidströmungspfad umfasst den äußeren Hohlraum der abgestuften Axialbohrung, die zweite radiale Bohrung der Turbinenwelle und die dritte radiale Bohrung der Turbinenwelle. Der erste Fluidströmungspfad ist zum Liefern eines Fluids an den Pumpenhohlraum ausgestaltet. Ein zweiter Fluidströmungspfad ist zum Entfernen des Fluids aus dem Pumpenhohlraum ausgestaltet. Ein dritter Fluidströmungspfad umfasst den inneren Hohlraum der abgestuften Axialbohrung und die erste radiale Bohrung der Turbinenwelle. Der dritte Fluidströmungspfad ist ausgestaltet, um das variable Hydrauliksignal an die Verriegelungskupplung zu liefern, um die Verriegelungskupplung zwischen der eingerückten Position und der ausgerückten Position zu bewegen. Der dritte Fluidströmungspfad ist unabhängig und verschieden von dem ersten Fluidströmungspfad und von dem zweiten Fluidströmungspfad. Der erste Fluidströmungspfad und der zweite Fluidströmungspfad werden kombiniert, um einen ununterbrochenen Fluidströmungskreis zu definieren, um das Fluid entlang eines nicht umkehrbaren Pfades zu fördern, wenn sich die Verriegelungskupplung entweder in der eingerückten Position oder der ausgerückten Position befindet.
Folglich definiert der Drehmomentwandler einen separaten und verschiedenen dritten Fluidströmungspfad, um das variable Hydrauliksignal an die Verriegelungskupplung zu liefern, wodurch ermöglicht wird, dass der erste Fluidströmungspfad und der zweite Fluidströmungspfad speziell zum Liefern und Entfernen eines Fluids, d. h. eines Hydrauliköls, an und von dem Drehmomentwandler vorgesehen sein können.
Die vorstehenden Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich leicht aus der folgenden genauen Beschreibung der besten Arten, um die Erfindung auszuführen, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische fragmentarische Querschnittsansicht eines Automatikgetriebes, das den Drehmomentwandler enthält.
2 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer Isolatoranordnung des Drehmomentwandlers.
GENAUE BESCHREIBUNG
Mit Bezug auf die Figuren, in denen gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Ansichten gleiche Teile bezeichnen, ist ein Drehmomentwandler allgemein bei 20 gezeigt. Der Drehmomentwandler 20 ist für ein Automatikgetriebe, das in 1 allgemein bei 22 gezeigt ist.
Mit Bezug auf 1 enthält der Drehmomentwandler 20 ein Gehäuse 24. Das Gehäuse 24 ist an einer flexiblen Schwungscheibe (nicht gezeigt), die auch als Schwungrad bezeichnet wird, starr befestigt. Die flexible Schwungscheibe ist mit einem Kraftmaschinenabtriebselement (nicht gezeigt) eines Fahrzeugs verbunden, etwa einer Kurbelwelle oder dergleichen. Die flexible Schwungscheibe überträgt Drehmoment von der Kraftmaschine an den Drehmomentwandler 20. Das Gehäuse 24 ist um eine Mittelachse 26 herum drehbar und mit dieser konzentrisch. Folglich drehen sich das Gehäuse 24 und die flexible Schwungscheibe mit dem Abtriebselement der Kraftmaschine und die Mittelachse 26 herum. Das Gehäuse 24 enthält ferner eine Nabe 28, welche das Gehäuse 24 relativ zum Getriebe 22 drehbar lagert.
Der Drehmomentwandler 20 enthält eine Pumpe 30, die an dem Gehäuse 24 angebracht oder einstückig damit ausgebildet ist. Die Pumpe 30 dreht sich mit dem Gehäuse 24 um die Mittelachse 26 herum. Die Pumpe 30 enthält mehrere Schaufeln, die in einem Innenraum des Gehäuses 24 angeordnet sind. Die Schaufeln sind um die Mittelachse 26 herum radial beabstandet und erstrecken sich von der Mittelachse 26 weg radial nach außen.
Der Drehmomentwandler 20 enthält eine Turbine 32, die mit der Pumpe 30 konzentrisch ist und dieser gegenüberliegt. Die Turbine 32 liegt der Pumpe 30 gegenüber, um zwischen der Turbine 32 und der Pumpe 30 einen Pumpenhohlraum 34 zu definieren. Die Turbine 32 ist um die Mittelachse 26 herum drehbar. Die Turbine 32 enthält mehrere Schaufeln, die in einem Innenraum des Gehäuses 24 angeordnet sind. Die Schaufeln der Turbine 32 liegen den Schaufeln der Pumpe 30 gegenüber. Die Schaufeln der Turbine 32 sind um die Mittelachse 26 herum radial beabstandet und erstrecken sich von der Mittelachse 26 weg radial nach außen.
Der Drehmomentwandler 20 enthält ein Fluid, etwa ein Getriebefluid oder ein Hydrauliköl, ohne darauf beschränkt zu sein, das durch den Drehmomentwandler 20 hindurch zirkuliert. Die Schaufeln der Pumpe 30 drücken das Fluid gegen die Schaufeln der Turbine 32, was veranlasst, dass sich die Turbine 32 dreht, wodurch die Leistung von der Pumpe 30 an die Turbine 32 übertragen wird.
Der Drehmomentwandler 20 kann ferner einen Stator 36 enthalten, der so arbeitet, wie dem Fachmann bekannt ist. Der Stator 36 enthält eine Statorabtriebswelle 38, welche sich der Länge nach entlang der Mittelachse 26 von der flexiblen Schwungscheibe weg erstreckt. Die Statorabtriebswelle 38 enthält einen hohlen Mittelabschnitt 40, der durch das Gehäuse 24 abgestützt ist, und definiert eine erste radiale Bohrung 42 der Statorwelle und eine zweite radiale Bohrung 44 der Statorwelle. Die erste radiale Bohrung 42 der Statorwelle und die zweite radiale Bohrung 44 der Statorwelle erstrecken sich von der Mittelachse 26 aus radial nach außen. Eine Außenfläche der Statorabtriebswelle 38 arbeitet mit einer Innenfläche der Nabe 28 des Drehmomentwandlers 20 zusammen, um dazwischen einen ersten ringförmigen Hohlraum 46 zu definieren.
Die Turbine 32 enthält eine Turbinenabtriebswelle 48. Die Turbinenabtriebswelle 48 ist zumindest teilweise innerhalb des hohlen Mittelabschnitts 40 der Statorabtriebswelle 38 angeordnet. Die Turbinenabtriebswelle 48 erstreckt sich von der Turbine 32 der Länge nach entlang der Mittelachse 26 von der flexiblen Schwungscheibe weg. Die Turbinenabtriebswelle 48 und die Statorabtriebswelle 38 wirken zusammen, um einen zweiten ringförmigen Hohlraum 50 zwischen einer Außenfläche der Turbinenabtriebswelle 48 und einer Innenfläche des hohlen Mittelabschnitts 40 der Statorabtriebswelle 38 zu definieren.
Eine Verriegelungskupplung 52 verbindet selektiv die Turbine 32 und das Gehäuse 24. Die Verriegelungskupplung 52 wird von einem variablen Hydrauliksignal betätigt, um sich zwischen einer eingerückten Position und einer ausgerückten Position zu bewegen. Das variable Hydrauliksignal enthält einen Fluiddruck, welcher die Verriegelungskupplung 52 betätigt. Wenn sich die Verriegelungskupplung 52 in der eingerückten Position befindet, koppelt die Verriegelungskupplung 52 die Turbine 32 mit dem Gehäuse 24 zur Drehung mit dem Gehäuse 24 um die Mittelachse 26 herum, wodurch ein Schlupf zwischen der Turbine 32 und der Pumpe 30 beseitigt wird, was den Wirkungsgrad des Drehmomentwandlers 20 erhöht. Wenn sich die Verriegelungskupplung 52 in der ausgerückten Position befindet, entkoppelt die Verriegelungskupplung 52 die Turbine 32 und das Gehäuse 24, um eine unabhängige Drehung der Turbine 32 relativ zum Gehäuse 24 zu ermöglichen, wodurch ein Schlupf zwischen der Turbine 32 und der Pumpe 30 zugelassen wird.
Der Drehmomentwandler 20 enthält einen Kolben 54, der zwischen dem Gehäuse 24 und der Verriegelungskupplung 52 angeordnet ist. Der Kolben 54 und das Gehäuse 24 definieren dazwischen eine Kolbenanwendungskammer 56. Eine Zunahme beim Fluiddruck des variablen Hydrauliksignals in der Kolbenanwendungskammer 56 bewegt den Kolben 54 zu der Verriegelungskupplung 52 hin, was eine Druckkraft auf die Verriegelungskupplung 52 erhöht, die veranlasst, dass die Verriegelungskupplung 52 eingerückt wird. Eine Verringerung des Fluiddrucks des variablen Hydrauliksignals in der Kolbenanwendungskammer 56 ermöglicht dem Kolben 54, sich von der Verriegelungskupplung 52 weg zu bewegen, was die Druckkraft auf die Verriegelungskupplung 52 verringert, wodurch das Ausrücken der Verriegelungskupplung 52 bewirkt wird. Der Fluiddruck des variablen Hydrauliksignals bringt eine Kraft auf den Kolben 54 auf, welcher dadurch eine Kraft auf die Verriegelungskupplung 52 aufbringt. Die Größe der auf die Verriegelungskupplung 52 aufgebrachten Kraft ist direkt proportional zu einer Größe des Fluiddrucks des variablen Hydrauliksignals.
Die Turbinenabtriebswelle 48 definiert eine abgestufte Axialbohrung 58. Die abgestufte Axialbohrung 58 erstreckt sich von einem ersten axialen Ende 60 der Turbinenabtriebswelle 48 weg und ist dort offen. Die abgestufte Axialbohrung 58 ist eine Sacklochbohrung [engl.: dead bore], die sich in die Turbinenabtriebswelle 48 hinein erstreckt. Die abgestufte Axialbohrung 58 enthält einen ersten Abschnitt 62 und einen zweiten Abschnitt 64. Der erste Abschnitt 62 und der zweite Abschnitt 64 der abgestuften Axialbohrung 58 sind zueinander konzentrisch und konzentrisch mit der Mittelachse 26. Der erste Abschnitt 62 der abgestuften Axialbohrung 58 ist benachbart zu dem ersten axialen Ende 60 der Turbinenabtriebswelle 48 angeordnet, wobei der zweite Abschnitt 64 der abgestuften Axialbohrung 58 benachbart zum ersten Abschnitt 62 angeordnet ist und von dem ersten axialen Ende 60 der Turbinenabtriebswelle 48 entlang der Mittelachse 26 beabstandet ist. Der erste Abschnitt 62 der abgestuften Axialbohrung 58 enthält einen ersten Durchmesser 66, und der zweite Abschnitt 64 der abgestuften Axialbohrung 58 enthält einen zweiten Durchmesser 68. Der zweite Durchmesser 68 des zweiten Abschnitts 64 der abgestuften Axialbohrung 58 ist kleiner als der erste Durchmesser 66 des ersten Abschnitts 62 der abgestuften Axialbohrung 58. Entsprechend ist der Durchmesser der abgestuften Axialbohrung 58 am ersten Abschnitt 62, welcher näher am ersten axialen Ende 60 der Turbinenabtriebswelle 48 liegt, größer als am zweiten Abschnitt 64, der von dem ersten axialen Ende 60 der Turbinenabtriebswelle 48 weiter entfernt ist.
Der erste Abschnitt 62 der abgestuften Axialbohrung 58 enthält ein erstes Ende 70 und ein zweites Ende 72. Das zweite Ende 72 des ersten Abschnitts 62 ist entlang der Mittelachse 26 entgegengesetzt zum ersten Ende 70 beabstandet. Folglich ist das zweite Ende 72 des ersten Abschnitts 62 zu einem zum ersten Ende 70 des ersten Abschnitts 62 entgegengesetzten axialen Ende des ersten Abschnitts 62 beabstandet. Das zweite Ende 72 des ersten Abschnitts 62 ist benachbart zum zweiten Abschnitt 64 der abgestuften Axialbohrung 58 angeordnet.
Eine Hülse 74 ist innerhalb des ersten Abschnitts 62 der abgestuften Axialbohrung 58 angeordnet. Die Hülse 74 kann einen Durchmesser umfassen, der im Wesentlichen gleich dem zweiten Durchmesser 68 des zweiten Abschnitts 64 der abgestuften Axialbohrung 58 ist. Es ist jedoch festzustellen, dass der Durchmesser der Hülse 74 vom zweiten Durchmesser 68 abweichen kann. Die Hülse 74 steht am ersten Ende 70 und zweiten Ende 72 des ersten Abschnitts 62 der abgestuften Axialbohrung 58 in einem abdichtenden Eingriff gegen die abgestufte Axialbohrung 58. Die Hülse 74 unterteilt die abgestufte Axialbohrung 58, um einen äußeren Hohlraum 76 der abgestuften Axialbohrung und einen inneren Hohlraum 78 der abgestuften Axialbohrung zu definieren. Der innere Hohlraum 78 der abgestuften Axialbohrung steht in Fluidverbindung mit einem zentralen Nasenabschnitt 80 des Gehäuses 24. Der zentrale Nasenabschnitt 80 ist benachbart zu der flexiblen Schwungscheibe angeordnet und ist konzentrisch mit der Mittelachse 26. Der zentrale Nasenabschnitt 80 des Gehäuses 24 steht in Fluidverbindung mit der Kolbenanwendungskammer 56.
Die Turbinenabtriebswelle 48 definiert eine erste radiale Bohrung 82 der Turbinenwelle, eine zweite radiale Bohrung 84 der Turbinenwelle und eine dritte radiale Bohrung 86 der Turbinenwelle. Die erste radiale Bohrung 82 der Turbinenwelle steht in Fluidverbindung mit dem inneren Hohlraum 78 der abgestuften Axialbohrung und erstreckt sich relativ zu der Mittelachse 26 radial nach außen. Die zweite radiale Bohrung 84 der Turbinenwelle steht in Fluidverbindung mit dem äußeren Hohlraum 76 der abgestuften Axialbohrung und erstreckt sich relativ zu der Mittelachse 26 radial nach außen. Die zweite radiale Bohrung 84 der Turbinenwelle ist benachbart zum zweiten Ende 72 des ersten Abschnitts 62 der abgestuften Axialbohrung 58 angeordnet. Die dritte radiale Bohrung 86 der Turbinenwelle steht in Fluidverbindung mit dem äußeren Hohlraum 76 der abgestuften Axialbohrung und erstreckt sich relativ zu der Mittelachse 26 radial nach außen. Die dritte radiale Bohrung 86 der Turbinenwelle ist benachbart zu dem ersten Ende 70 des ersten Abschnitts 62 der abgestuften Axialbohrung 58 angeordnet.
Der Drehmomentwandler 20 enthält einen ersten Fluidströmungspfad 88, einen zweiten Fluidströmungspfad 90 und einen dritten Fluidströmungspfad 92. Der erste Fluidströmungspfad 88 ist ausgestaltet, um ein Fluid an den Pumpenhohlraum 34 zu liefern. Der zweite Fluidströmungspfad 90 ist ausgestaltet, um das Fluid aus dem Pumpenhohlraum 34 zu entfernen. Der erste Fluidströmungspfad 88 und der zweite Fluidströmungspfad 90 sind kombiniert, um einen ununterbrochenen Fluidströmungskreis zur Beförderung des Fluids entlang eines nicht umkehrbaren Pfades zu definieren, wenn sich die Verriegelungskupplung 52 entweder in der eingerückten Position oder in der ausgerückten Position befindet. Folglich strömt Fluid an den Pumpenhohlraum 34 unabhängig davon, ob die Verriegelungskupplung 52 in der eingerückten Position oder der ausgerückten Position ist, durch den ersten Fluidströmungspfad 88 an den Pumpenhohlraum 34, und es verlässt den Pumpenhohlraum 34 durch den zweiten Fluidströmungspfad 90. Der dritte Fluidströmungspfad 92 ist ausgestaltet, um das variable Hydrauliksignal an die Verriegelungskupplung 52 zu liefern, um die Verriegelungskupplung 52 zwischen der eingerückten Position und der ausgerückten Position zu bewegen. Der dritte Fluidströmungspfad 92 ist unabhängig und verschieden von dem ersten Fluidströmungspfad 88 und dem zweiten Fluidströmungspfad 90. Folglich beeinflusst das Anlegen des variablen Hydrauliksignals an die Kolbenanwendungskammer 56 die Fluidströmung zu dem oder von dem Pumpenhohlraum 34 des Drehmomentwandlers 20 nicht.
Der erste Fluidströmungspfad 88 umfasst die erste radiale Bohrung 42 der Statorwelle, den zweiten ringförmigen Hohlraum 50, die zweite radiale Bohrung 84 der Turbinenwelle, den äußeren Hohlraum 76 der abgestuften Axialbohrung, die dritte radiale Bohrung 86 der Turbinenwelle und den Pumpenhohlraum 34. Fluid zum Betreiben des Drehmomentwandlers 20 wird an die erste radiale Bohrung 42 der Statorwelle geliefert. Die erste radiale Bohrung 42 der Statorwelle steht in Fluidverbindung mit dem zweiten ringförmigen Hohlraum 50, sodass das Fluid von der ersten radialen Bohrung 42 der Statorwelle in den zweiten ringförmigen Hohlraum 50 strömt. Der zweite ringförmige Hohlraum 50 steht in Fluidverbindung mit der zweiten radialen Bohrung 84 der Turbinenwelle, sodass das Fluid von dem zweiten ringförmigen Hohlraum 50 in die zweite radiale Bohrung 84 der Turbinenwelle strömt. Die zweite radiale Bohrung 84 der Turbinenwelle steht in Fluidverbindung mit dem äußeren Hohlraum 76 der abgestuften Axialbohrung, sodass das Fluid aus der zweiten radialen Bohrung 84 der Turbinenwelle in den äußeren Hohlraum 76 der abgestuften Axialbohrung strömt. Der äußere Hohlraum 76 der abgestuften Axialbohrung steht in Fluidverbindung mit der dritten radialen Bohrung 86 der Turbinenwelle, sodass das Fluid aus dem äußeren Hohlraum 76 der abgestuften Axialbohrung in die dritte radiale Bohrung 86 der Turbinenwelle strömt. Die dritte radiale Bohrung 86 der Turbinenwelle steht in Fluidverbindung mit dem Pumpenhohlraum 34, sodass das Fluid aus der dritten radialen Bohrung 86 der Turbinenwelle in den Pumpenhohlraum 34 strömt.
Der zweite Fluidströmungspfad 90 umfasst den Pumpenhohlraum 34 und den ersten ringförmigen Hohlraum 46. Der Pumpenhohlraum 34 steht mit dem ersten ringförmigen Hohlraum 46 in Fluidverbindung, sodass das Fluid aus dem Pumpenhohlraum 34 in den ersten ringförmigen Hohlraum 46 strömt. Das Fluid strömt aus dem Pumpenhohlraum 34 durch mehrere Rillen 94 in der Statorabtriebswelle 38 und/oder radial nach innen durch ein oder mehrere Axialnadellager 96 des Stators 36 zum ersten ringförmigen Hohlraum 46. Das Fluid verlässt den ersten ringförmigen Hohlraum 46 und strömt typischerweise durch einen Wärmetauscher (nicht gezeigt) und zurück zu anderen Komponenten des Getriebes 22.
Der dritte Fluidströmungspfad 92 umfasst die zweite radiale Bohrung 44 der Statorwelle, die erste radiale Bohrung 82 der Turbinenwelle, den zweiten Abschnitt 64 der abgestuften Axialbohrung 58, den inneren Hohlraum 78 der abgestuften Axialbohrung, den zentralen Nasenabschnitt 80 des Gehäuses 24 und die Kolbenanwendungskammer 56. Fluid wird durch die zweite radiale Bohrung 44 der Statorwelle an den dritten Fluidströmungspfad 92 geliefert. Die zweite radiale Bohrung 44 der Statorwelle steht in Fluidverbindung mit der ersten radialen Bohrung 82 der Turbinenwelle, sodass ein Fluid zwischen der zweiten radialen Bohrung 44 der Statorwelle und der ersten radialen Bohrung 82 der Turbinenwelle strömt. Die erste radiale Bohrung 82 der Turbinenwelle steht in Fluidverbindung mit dem zweiten Abschnitt 64 der abgestuften Axialbohrung 58, sodass das Fluid zwischen der ersten radialen Bohrung 82 der Turbinenwelle und dem zweiten Abschnitt 64 der abgestuften Axialbohrung 58 strömt. Der zweite Abschnitt 64 der abgestuften Axialbohrung 58 steht in Fluidverbindung mit dem inneren Hohlraum 78 der abgestuften Axialbohrung, sodass das Fluid zwischen dem zweiten Abschnitt 64 der abgestuften Axialbohrung 58 und dem inneren Hohlraum 78 der abgestuften Axialbohrung strömt. Der innere Hohlraum 78 der abgestuften Axialbohrung steht in Fluidverbindung mit dem zentralen Nasenabschnitt 80 des Gehäuses 24, sodass das Fluid zwischen dem inneren Hohlraum 78 der abgestuften Axialbohrung und dem zentralen Nasenabschnitt 80 des Gehäuses 24 strömt. Der zentrale Nasenabschnitt 80 des Gehäuses 24 steht in Fluidverbindung mit der Kolbenanwendungskammer 56, sodass das Fluid zwischen dem zentralen Nasenabschnitt 80 des Gehäuses 24 und der Kolbenanwendungskammer 56 strömt.
Der Drehmomentwandler 20 kann ferner eine Isolatoranordnung 98 enthalten. Die Isolatoranordnung 98 ist zwischen der Turbine 32 und dem Gehäuse 24 angeordnet. Die Isolatoranordnung 98 ist konzentrisch mit der Mittelachse 26 und ist mit dem Gehäuse 24 zur Drehung mit dem Gehäuse 24 um die Mittelachse 26 gekoppelt. Die Isolatoranordnung 98 ist ausgestaltet, um Torsionseingangsvibrationen zu absorbieren.
Mit Bezug auf 2 enthält die Isolatoranordnung 98 eine erste Abdeckung 100 und eine zweite Abdeckung 102. Die erste Abdeckung 100 und die zweite Abdeckung 102 sind mit Befestigungselementen (nicht gezeigt) oder anderen Verfahren, die dem Fachmann bekannt sind, mechanisch miteinander verbunden. Die zweite Abdeckung 102 ist um die Mittelachse 26 herum konzentrisch mit der ersten Abdeckung 100. Eine Dämpferstützplatte 104 ist zwischen der ersten Abdeckung 100 und der zweiten Abdeckung 102 angeordnet und stützt diese ab. Mehrere Federanordnungen 106 werden durch die Dämpferstützplatte 104 abgestützt. Jede der mehrere Federanordnungen 106 ist radial um die Mittelachse 26 herum beabstandet, und sie sind äquidistant zu der Mittelachse 26 beabstandet. Die Federanordnungen 106 koppeln die erste Abdeckung 100 und die zweite Abdeckung 102 miteinander relativ zu der Dämpferstützplatte 104. Die erste Abdeckung 100 und die zweite Abdeckung 102 sind relativ zu der Dämpferstützplatte 104 um eine Drehdämpfungswegdistanz um die Mittelachse 26 herum drehbar. Folglich können sich die erste Abdeckung 100 und die zweite Abdeckung 102 relativ zur Dämpferstützplatte 104 um eine Winkeldistanz bewegen, die gleich der Drehdampfungswegdistanz ist. Die Drehdämpfungswegdistanz ist gleich mindestens zwanzig Grad (20°) um die Mittelachse 26 herum. Die erste Abdeckung 100 und die zweite Abdeckung 102 bewegen sich relativ zur Dämpferstützplatte 104, um die Federanordnungen 106 zusammenzudrücken, und um dadurch Torsionsvibrationen zu absorbieren, die von der Kraftmaschine übertragen werden.
Vorzugsweise umfasst jede der mehreren Federanordnungen 106 mindestens zwei Widerstandsniveaus. Es ist jedoch festzustellen, dass die Federanordnungen 106 nur ein Widerstandsniveau enthalten können. Die Widerstandsniveaus der Federanordnungen 106 nehmen beim Drehwiderstand, d. h. dem Widerstand gegen Drehung, bei einer Zunahme der Drehdämpfungswegdistanz zu. Folglich nimmt der Widerstand gegen eine Drehung, der von den Federanordnungen 106 bereitgestellt wird, zu, wenn die Winkelbewegung der ersten Abdeckung 100 und der zweiten Abdeckung 102 relativ zu der Dämpferstützplatte 104 zunimmt. Folglich stellen höhere Werte der Drehdämpfungswegdistanz ein höheres Widerstandsniveau, d. h. einen steiferen Widerstand bereit.
Die verschiedenen Widerstandsniveaus in den Federanordnungen 106 werden durch die Anzahl verschiedener Federn in jeder Federanordnung 106 bestimmt. Jede der mehreren Federanordnungen 106 enthält mindestens eine erste Feder 108, die ein erstes Widerstandsniveau definiert. Die Federanordnungen 106 können ferner eine zweite Feder 110 und eine dritte Feder 112 enthalten, wobei die zweite Feder 110 ein zweites Widerstandsniveau definiert und die dritte Feder 112 ein drittes Widerstandsniveau definiert. Wenn die Federanordnungen 106 die erste Feder 108 und die zweite Feder 110 enthalten, dann können die erste Feder 108 und die zweite Feder 110 entweder parallel zueinander oder in Reihe miteinander angeordnet sein und arbeiten. Wenn die Federanordnungen 106 die erste Feder 108, die zweite Feder 110 und die dritte Feder 112 enthalten, dann können die erste Feder 108, die zweite Feder 110 und die dritte Feder 112 entweder parallel zueinander, in Reihe miteinander oder so angeordnet sein und arbeiten, wie in 2 gezeigt ist, bei der die zweite Feder 110 und die dritte Feder 112 in Reihe miteinander angeordnet sein und arbeiten können, während die Kombination aus der zweiten Feder 110 und der dritten Feder 112 parallel zu der ersten Feder 108 arbeitet. Ein Abstandshalter 114 kann zwischen der zweiten Feder 110 und der dritten Feder 112 angeordnet sein, um die zweite Feder 110 und die dritte Feder 112 auszurichten und zu verbinden.
Obwohl die besten Arten zum Ausführen der Erfindung im Detail beschrieben wurden, werden Fachleute auf dem Gebiet, das diese Erfindung betrifft, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zum Umsetzen der Erfindung in die Praxis im Umfang der beigefügten Ansprüche erkennen.

Claims

Drehmomentwandler für ein Automatikgetriebe, wobei der Drehmomentwandler umfasst: ein Gehäuse, das um eine Mittelachse herum drehbar und mit dieser konzentrisch ist; eine Pumpe, die zur Drehung mit dem Gehäuse um die Mittelachse herum am Gehäuse angebracht ist; eine Turbine, die konzentrisch mit der Pumpe ist und dieser gegenüber liegt, um einen Pumpenhohlraum zwischen der Turbine und der Pumpe zu definieren, und die um die Mittelachse herum drehbar ist, wobei die Turbine eine Turbinenabtriebswelle umfasst, die eine abgestufte Axialbohrung definiert, welche einen ersten Abschnitt mit einem ersten Durchmesser und einen zweiten Abschnitt mit einem zweiten Durchmesser aufweist; eine Hülse, die innerhalb des ersten Abschnitts der abgestuften Axialbohrung angeordnet ist und den ersten Abschnitt der abgestuften Axialbohrung axial unterteilt, um einen äußeren Hohlraum der abgestuften Axialbohrung und einen inneren Hohlraum der abgestuften Axialbohrung zu definieren; eine Verriegelungskupplung, welche die Turbine und das Gehäuse selektiv verbindet und durch ein variables Hydrauliksignal zwischen einer eingerückten Position und einer ausgerückten Position betätigt wird, wobei die Verriegelungskupplung die Turbine mit dem Gehäuse zur Drehung mit dem Gehäuse um die Mittelachse herum koppelt, wenn sie sich in der eingerückten Position befindet, und wobei die Verriegelungskupplung die Turbine und das Gehäuse entkoppelt, um eine unabhängige Drehung der Turbine relativ zu dem Gehäuse zu ermöglichen, wenn sie sich in der ausgerückten Position befindet; einen ersten Fluidströmungspfad, der den äußeren Hohlraum der abgestuften Axialbohrung umfasst und ausgestaltet ist, um ein Fluid an den Pumpenhohlraum zu liefern; einen zweiten Fluidströmungspfad, der ausgestaltet ist, um das Fluid aus dem Pumpenhohlraum zu entfernen; und einen dritten Fluidströmungspfad, der unabhängig und verschieden von dem ersten Fluidströmungspfad und dem zweiten Fluidströmungspfad ist und ausgestaltet ist, um das variable Hydrauliksignal an die Verriegelungskupplung zu liefern, um die Verriegelungskupplung zwischen der eingerückten Position und der ausgerückten Position zu bewegen, wobei der dritte Fluidströmungspfad den inneren Hohlraum der abgestuften Axialbohrung umfasst.
Drehmomentwandler nach Anspruch 1, wobei der zweite Durchmesser des zweiten Abschnitts der abgestuften Axialbohrung kleiner als der erste Durchmesser des ersten Abschnitts der abgestuften Axialbohrung ist.
Drehmomentwandler nach Anspruch 2, wobei der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt der abgestuften Axialbohrung zueinander konzentrisch und konzentrisch mit der Mittelachse sind.
Drehmomentwandler nach Anspruch 1, wobei der erste Abschnitt der abgestuften Axialbohrung ein erstes Ende und ein zweites Ende umfasst, die an entgegengesetzten axialen Enden des ersten Abschnitts beabstandet sind, wobei die Hülse am ersten Ende und am zweiten Ende des ersten Abschnitts der abgestuften Axialbohrung gegen die abgestufte Axialbohrung abdichtet.
Drehmomentwandler nach Anspruch 1, wobei die Turbinenabtriebswelle eine erste radiale Bohrung der Turbinenwelle in Fluidverbindung mit dem inneren Hohlraum der abgestuften Axialbohrung definiert, die sich relativ zu der Mittelachse radial nach außen erstreckt.
Drehmomentwandler nach Anspruch 5, wobei die Turbinenabtriebswelle eine zweite radiale Bohrung der Turbinenwelle und eine dritte radiale Bohrung der Turbinenwelle definiert, die jeweils in Fluidverbindung mit dem äußeren Hohlraum der abgestuften Axialbohrung stehen und sich relativ zu der Mittelachse radial nach außen erstrecken, wobei die zweite radiale Bohrung der Turbinenwelle benachbart zu dem zweiten Ende des ersten Abschnitts der abgestuften Axialbohrung angeordnet ist und die dritte radiale Bohrung der Turbinenwelle benachbart zu dem ersten Ende des ersten Abschnitts der abgestuften Axialbohrung angeordnet ist.
Drehmomentwandler nach Anspruch 1, der ferner einen Kolben umfasst, der zwischen dem Gehäuse und der Verriegelungskupplung angeordnet ist, wobei der Kolben und das Gehäuse dazwischen eine Kolbenanwendungskammer definieren.
Drehmomentwandler nach Anspruch 7, wobei ein erstes Ende des inneren Hohlraums der abgestuften Axialbohrung in Fluidverbindung mit einem zentralen Nasenabschnitt des Gehäuses steht.
Drehmomentwandler nach Anspruch 8, wobei der zentrale Nasenabschnitt des Gehäuses in Fluidverbindung mit der Kolbenanwendungskammer steht.
Drehmomentwandler nach Anspruch 1, der ferner eine Isolatoranordnung umfasst, die zwischen der Turbine und dem Gehäuse angeordnet ist und konzentrisch mit der Mittelachse ist, wobei die Isolatoranordnung eine Drehdämpfungswegdistanz von mindestens zwanzig Grad (20°) um die Mittelachse herum umfasst.