-
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung befassen sich mit einem Sicherungselement zum Fixieren einer Nabe eines Turbinenrads eines hydrodynamischen Anfahrwandlers auf einer Eingangswelle eines Getriebes sowie mit einem Verfahren zum Montieren eines hydrodynamischen Anfahrwandlers.
-
Hydrodynamische Anfahrwandler werden unter anderem verwendet, um bei automatisierten Getrieben ein Anfahren eines mit einem solchen Wandler ausgestatteten Fahrzeugs zu ermöglichen. Zu diesem Zweck sind die hydrodynamischen Anfahrwandlers im Antriebsstrang zwischen dem Motor und dem Getriebe angeordnet, um über eine hydrodynamische Kupplung bzw. einen hydrodynamischen Drehmomentwandler bei bereits eingelegtem Gang ein Anfahren des Fahrzeugs zu ermöglichen. Zur Vermeidung der durch das Wandlerprinzip verursachten Verluste weisen viele der hydrodynamischen Anfahrwandler ferner eine Wandlerüberbrückungskupplung auf, die den Drehmomentwandler bzw. die hydrodynamische Kupplung nach dem Anfahren mechanisch überbrückt.
-
Die hydrodynamischen Anfahrwandler werden typischerweise vormontiert und im vormontierten Zustand dem Getriebe- oder dem Fahrzeughersteller ausgeliefert, der den hydrodynamischen Wandler während der Fahrzeugmontage mit dem Getriebe verbindet. Dabei wird insbesondere eine drehfeste Verbindung zwischen einem Turbinenrad des hydrodynamischen Drehmomentwandlers und der Eingangswelle des Getriebes hergestellt, also der hydrodynamische Anfahrwandler bzw. die Nabe dessen Turbinenrads auf der Eingangswelle des Getriebes fixiert.
-
Die drehfeste Verbindung zwischen der Nabe des Turbinenrads und der Eingangswelle des Getriebes wird üblicherweise durch eine gerade Verzahnung hergestellt, die in Grenzen auch einen axialen Spielausgleich ermöglicht. Um in der axialen Richtung, also in einer Richtung parallel zur Getriebeeingangswelle, die Position des Wandlers bzw. der Nabe des Turbinenrads bezüglich der Getriebeeingangswelle zu fixieren, wird häufig ein Sicherungselement verwendet, das sowohl bezüglich der Getriebeeingangswelle als auch bezüglich der Nabe des Turbinenrades in der axialen Richtung festgelegt werden kann, um deren Relativposition in der axialen Richtung zu bestimmen. Bei einigen konventionellen Lösungen wird dies durch eine zylindrische Scheibe erreicht, die in der Mitte eine zentrale Bohrung aufweist, mittels derer die Scheibe mit der Getriebeeingangswelle verschraubt werden kann. Der Außendurchmesser der Scheibe ist größer als der Außendurchmesser der Getriebeeingangswelle bzw. als der Außendurchmesser einer geraden Verzahnung auf der Getriebeeingangswelle, die zum Verbinden derselben mit der Nabe des Turbinenrads dient.
-
Die Scheibe liegt bei den herkömmlichen Lösungen innerhalb einer Bohrung der Nabe des Turbinenrads, sodass die mit der Achse verschraubte Scheibe die Achse bezüglich dem Turbinenrad in der axialen Richtung dadurch fixiert, dass sich die Scheibe an dem durch die Bohrung gebildeten Absatz in der axialen Richtung abstützt. In der zur axialen Richtung senkrechten radialen Richtung erstreckt sich die Scheibe bei herkömmlichen Lösungen bis zur Nabe des Turbinenrads, wobei zwischen der Scheibe und der bezüglich des Gehäuses rotierenden Nabe des Turbinenrads ein statisch dichtender O-Ring angebracht sein kann, um eine Abdichtung zwischen dem Wandlervolumen mit dem Turbinenrad und einem sich an die Getriebeeingangswelle in der axialen Richtung anschließenden ölgefüllten Volumen zu gewährleisten. Dieses Volumen wird häufig dazu verwendet, einen hydraulisch betätigbaren Kolben einer Wandlerüberbrückungskupplung zu befüllen, sodass dieses Volumen getrennt befüllbar sein muss. Daher ist eine Abdichtung zwischen diesem im Folgenden verallgemeinert als Kolbenvolumen eines Kolbens einer Wandlerüberbrückungskupplung genannten Volumen und dem Wandlervolumen, in dem sich die Pumpen- und Turbinenradschaufeln befinden, erforderlich.
-
Zu diesem Zweck befindet sich zwischen der Nabe des Turbinenrads und der Wand des Gehäuses ein zusätzlicher O-Ring, der diese relativ zueinander drehbar gelagerten Teile gegeneinander abdichten kann.
-
Zum Verhindern des Lösens der Verschraubung des Sicherungselements und der Getriebeeingangswelle kann je nach den konstruktiven Gegebenheiten bzw. je nach den Sicherheitsvorgaben eine Reihe weiterer Sicherheitsmerkmale implementiert sein, um die Zuverlässigkeit der Verbindung zwischen dem hydrodynamischen Anfahrwandler bzw. der Nabe des Turbinenrads desselben und der Eingangswelle des Getriebes zu erhöhen. Beispielsweise können zu diesem Zweck Wandler, deren Sicherungselemente auf der Getriebeeingangswelle mit einer Hohlschraube verschraubt werden, zusätzlich durch Verstiften mit einem Spannstift gegen Mikrorotationen gesichert werden. Ein solcher Spannstift erstreckt sich durch eine zusätzliche Bohrung des Sicherungselements in die Getriebeeingangswelle. Um eine solche Verstiftung zu ermöglichen, muss bei der Montage des hydrodynamischen Anfahrwandlers auf der Getriebeeingangswelle das Sicherungselement bzw. die Sicherungsscheibe bezüglich dem Zahnwellenprofil bzw. bezüglich der Getriebeeingangswelle rotiert werden, bis die zur Verstiftung verwendeten Bohrungen fluchten.
-
Oft wird auch eine Fixierung der Scheibe in der axialen Richtung gewünscht, die geringere Kräfte aufnehmen kann, auch wenn die zentrale Schraube noch nicht fixiert ist. Dies kann beispielsweise durch eine Verstemmung des Materials der Scheibe mit dem die Scheibe umgebenden Material der Nabe des Turbinenrads erreicht werden.
-
-
Diese herkömmlichen Vorgehensweisen bergen eine Reihe von Nachteilen, sowohl hinsichtlich der Konstruktion, als auch hinsichtlich des zum Fügen der Konstruktion erforderlichen Montageverfahrens. Bei der Fertigung des Wandlers muss dessen spätere Einbausituation bezüglich der Getriebeeingangswelle und deren Verzahnung Rechnung getragen werden, wenn ein Verspannen mittels eines Spannstifts gewünscht ist. Das heißt, vor dem Verstemmen der Scheibe muss die Scheibe bzw. deren dem Verstiften dienende Bohrung bereits bezüglich der Verzahnung der Nabe des Turbinenrads ausgerichtet werden. Dies erfordert zum einen eine zusätzliche Vorrichtung zum Ausrichten und eine weitere Vorrichtung zum Verstemmen der Scheibe in der ausgerichteten Position, also eine Kraft-Weg-gesteuerte Presse. Der Verstemmprozess an sich ist darüber hinaus nicht prozesssicher, Einflüsse aus unterschiedlichen Materialchargen sind meist erkennbar. Durch ein Verstemmen der Scheibe weist diese einen großen Drehwiderstand bezüglich der Nabe des Turbinenrads auf. Durch diesen hohen Drehwiderstand ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein relatives Ausrichten der Scheibe bezüglich der Eingangswelle des Getriebes während der Montage des Wandlers am Getriebe nicht möglich ist, da die Getriebewelle mitdreht, stark erhöht. Ein solcher Wandler ist dann nicht montierbar und muss als Ausschuss aus der Montage entfernt werden.
-
Zusätzlich besteht bei einem solchen Konzept mit auf der Nabe des Turbinenrads angebrachter Dichtung die Gefahr, dass die Dichtung bei der Vormontage des hydrodynamischen Anfahrelements selbst beschädigt wird. Dieser wird typischerweise in zwei Wandlerbaugruppen vormontiert. Die eine Wandlerbaugruppe umfasst das hydrodynamische Element, also den hydrodynamischen Drehmomentwandler bzw. die Hydrokupplung und die andere Wandlerbaugruppe umfasst die Wandlerüberbrückungskupplung mit den Lamellen und dem die Kupplung betätigenden Kolben. Während der Endmontage des Wandlers werden diese beiden Unterbaugruppen bzw. die beiden vormontierten Wandlerbaugruppen miteinander verbunden, wobei zum einen ein großer Durchmesser für die formschlüssige Anbindung der Wandlerüberbrückungskupplung und zum anderen ein kleiner Durchmesser zum Anordnen der Nabe des Turbinenrads bezüglich des Gehäuses zentriert werden muss. Wenn sich die Dichtung auf dem kleineren Durchmesser der Turbinenradnabe befindet, kann diese leicht beschädigt werden, da durch gleichzeitiges Fügen eines kleinen und eines großen Zentrierdurchmessers ein relatives Verkippen der beiden vormontierten Wandlerbaugruppen zueinander nicht immer vermieden werden kann. Das heißt, da gleichzeitig am großen Zentrierdurchmesser gefügt wird, ist ein Verkippen der gesamten Baugruppe möglich. Ein als Dichtung zwischen dem Wandlervolumen und dem Kolbenvolumen dienender Rechteckring kann dabei leicht plastisch deformiert und beschädigt werden. Auch ein während des gleichzeitigen Fügens der beiden Durchmesser auftretender Achsversatz kann zu partiellen Abscherungen des Dichtmaterials der Dichtung auf der Turbinenradnabe führen. Die Folge eines derartigen Montagefehlers ist, dass die Wandlerüberbrückungskupplung aufgrund mangelnder Druckdichtigkeit des Systems nicht mehr fehlerfrei betätigt werden kann. Ein solcher Fehler kann frühestes auf einem Getriebeprüfstand beim Endkunden festgestellt werden, was entsprechend hohe Reparaturkosten nach sich zieht.
-
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen hydrodynamischen Anfahrwandler mit einem Sicherungselement zum Fixieren einer Nabe eines Turbinenrads des hydrodynamischen Anfahrwandlers auf einer Eingangswelle eines Getriebes bereitzustellen, das die Prozesssicherheit bei der Montage des Wandlers selbst sowie bei der Montage des Wandlers am Getriebe verbessert.
-
Die Aufgabe wird mit einem hydrodynamischen Anfahrwandler gelöst, mit einem in einem Wandlervolumen angeordneten Turbinenrad, einem Pumpenrad und einer durch Befüllen eines Kolbenvolumens hydraulisch betätigbaren Wandlerüberbrückungskupplung, sowie einem Sicherungselement, wobei eine Oberfläche des Sicherungselements entgegen einer axialen Richtung entlang einer Kontaktfläche an einer Nabe des Turbinenrads anliegt, wobei das Sicherungselement zum Fixieren der Nabe des Turbinenrades des hydrodynamischen Anfahrwandlers auf einer Eingangswelle eines Getriebes vorgesehen ist, wobei das Sicherungselement an einer äußeren Mantelfläche ein umlaufendes Dichtungselement aufweist, das sich im eingebauten Zustand derart bis zu einem Gehäuse des Anfahrwandlers erstreckt, dass durch das Dichtungselement das Kolbenvolumen eines Kolbens der Wandlerüberbrückungskupplung bezüglich eines Wandlervolumens abgedichtet wird, wobei das Sicherungselement ferner eine bezüglich der Mantelfläche zentrierte Befestigungsbohrung zum Verschrauben des Sicherungselementes mit der Eingangswelle des Getriebes aufweist, die sich in einer axialen Richtung durch das Sicherungselement erstreckt, wobei der Anfahrwandler mittels einer sich durch die Befestigungsbohrung erstreckenden Hohlschraube mit der Eingangswelle des Getriebes verbunden ist.
-
Das Sicherungselement vereint somit die Funktionalität des Sicherns bzw. Befestigens des hydrodynamischen Anfahrwandlers bzw. der Nabe des Turbinenrads desselben an der Getriebeeingangswelle sowie die Funktionalität der Abdichtung zwischen den beiden oben genannten Volumina des hydrodynamischen Anfahrwandlers. Verglichen mit im Stand der Technik bekannten Lösungen, in dem diese Dichtungsfunktionalität von einer auf der Nabe des Wandlers sitzenden Dichtung übernommen wird, bietet das Verwenden eines Sicherungselements mit dieser zusätzlichen Funktionalität eine Vielzahl von Vorteilen. Zum einen kann ein zusätzlicher O-Ring, der bislang auf der Nabe des Turbinenrads angebracht war, entfallen, was die Komplexität der Gesamtanordnung und die Kosten senkt. Zum anderen wird beispielsweise die Prozesssicherheit bei der Montage des Wandlers bzw. des hydrodynamischen Anfahrwandlers erhöht, da das Sicherungselement mit der Dichtung ein vergleichsweise kleines, separat montierbares Bauteil ist, das unabhängig von den übrigen größeren Komponenten des Anfahrwandlers zentriert und montiert werden kann. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit, dass bei der Montage die Abdichtung zwischen dem Wandlervolumen und dem Kolbenvolumen der Wandlerüberbrückungskupplung beschädigt wird, erheblich reduziert.
-
Bei einigen Ausführungsbeispielen weist das Sicherungselement ferner eine bezüglich der Mantelfläche zentrierte Befestigungsbohrung zum Verschrauben des Sicherungselements mit der Welle des Getriebes auf, die dazu dienen kann, das Sicherungselement auf der Getriebeeingangswelle zu befestigen. Eine zentrierte Bohrung zur Befestigung kann darüber hinaus bei einigen Ausführungsbeispielen dazu verwendet werden, ein zur Befüllung des Kolbenvolumens der Wandlerüberbrückungskupplung erforderliches Öl bzw. Medium über eine Hohlschraube durch das Sicherungselement in das Kolbenvolumen zu leiten.
-
Gemäß einigen weiteren Ausführungsbeispielen weist das Sicherungselement ferner eine oder mehrere weitere Bohrungen auf, die sich in der axialen Richtung durch das Sicherungselement erstrecken und die außerhalb des Zentrums desselben angeordnet sind, um, beispielsweise mittels Verstiften, Mikrorotationen des Sicherungselements bezüglich der Getriebeeingangswelle zu verhindern. Dies kann ein Lösen des Sicherungselements im Betrieb verhindern und die Langlebigkeit des hydrodynamischen Anfahrwandlers erhöhen.
-
Bei einigen Ausführungsbeispielen hydrodynamischer Anfahrwandler, die ein Ausführungsbeispiel eines Sicherheitselements beinhalten, liegt das Sicherungselement in oder entgegen der axialen Richtung, also in einer Richtung parallel zur Achse der Getriebeeingangswelle entlang einer definierten Kontaktfläche an der Nabe des Turbinenrades an, wobei die Kontaktfläche auch einen sich parallel zur axialen Richtung erstreckenden Flächenbereich aufweist. Das Vergrößern der Fläche des Kontakts zwischen der Nabe des Turbinenrads und dem Sicherungselement um eine parallel zur Achse der Nabe bzw. der Getriebeeingangswelle verlaufende Fläche führt zu einer zusätzlichen Dichtwirkung der Kontaktfläche, an der beispielsweise zwei metallische Materialien aneinander anliegen können. Die Verlängerung bzw. Vergrößerung der Kontaktfläche vergrößert die minimale Druckdifferenz, die erforderlich ist, um eine Undichtigkeit an dem Kontakt entlang der Kontaktflächen hervorzurufen, erhöht also die Dichtigkeit an der Kontaktfläche und ermöglicht somit beispielsweise den Entfall einer Dichtung zwischen diesen beiden Flächen.
-
Bei einigen weiteren Ausführungsbeispielen hydrodynamischer Anfahrwandler ist die Geometrie eines den Anfahrwandler in der axialen Richtung begrenzenden Wandlerdeckels an die Geometrie des Sicherungselements angepasst. Insbesondere weist der Wandlerdeckel an der dem Sicherungselement axial gegenüberliegenden Position eine Bohrung auf, durch die bei vollständig montiertem hydrodynamischem Anfahrwandler die Montage desselben auf der Getriebeeingangswelle erfolgen kann. In der zur axialen Richtung senkrechten radialen Richtung hat diese Bohrung eine Ausdehnung, die geringer ist, als der Durchmesser der äußeren Mantelfläche des Sicherungselements, sodass die Kontur bzw. das Material des Wandlerdeckels das Sicherungselement gegen ein Herausfallen des Sicherungselements aus dem Wandler sichert bzw. als Anschlag für das Sicherungselement in der axialen Richtung dient. Dadurch kann beispielsweise eine Verstemmung des Sicherungselements bezüglich des Wandlerdeckels entfallen, sodass das Sicherungselement ohne großen Widerstand bezüglich der Nabe des Turbinenrads verdreht werden kann. Dies kann zu einer erhöhten Prozesssicherheit bei der Montage des Wandlers am Getriebe führen. Ein Mitdrehen der Getriebewelle, was ein Ausrichten der Orientierung des Sicherungselements bezüglich der Getriebeeingangswelle verhindern würde, ist somit nahezu ausgeschlossen. Dies ermöglicht beispielsweise ferner auch die Verwendung einer genormten Spielpassung von Scheibe zu Nabe und somit eine kostengünstigere Produktion durch Rückfall auf genormte Prozesse bzw. Genauigkeiten.
-
Bei einigen Ausführungsbeispielen hydrodynamischer Anfahrwandler ist die Geometrie des Wandlerdeckels und der Sicherungsscheibe darüber hinaus so gewählt, dass ein minimaler Abstand zwischen dem Wandlerdeckel und dem Sicherungselement in der axialen Richtung, also parallel zur Getriebeeingangswelle, geringer ist, als ein maximal zulässiges axiales Spiel zwischen der Eingangswelle des Getriebes und der Nabe des Turbinenrads. Dies kann also als Sicherung gegen einen unerwünscht hohen Axialversatz zwischen Getriebeeingangsnabe und Turbinenrad dienen, wenn der Abstand zwischen der Sicherheitsscheibe und dem Wandlerdeckel bzw. der Deckelnabe kleiner als die Zentrierlänge auf der Turbinennabe ist.
-
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung betreffen auch ein Verfahren zum Montieren eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers unter Verwendung eines Ausführungsbeispiels eines Sicherungselements. Dabei wird zunächst ein Sicherungselement, eine vormontierte erste Wandlerbaugruppe mit dem Turbinenrad sowie eine vormontierte zweite Wandlerbaugruppe mit der Wandlerüberbrückungskupplung und dem diese betätigenden Kolben sowie dem Wandlerdeckel bereitgestellt. Bevor die beiden vormontierten Wandlerbaugruppen ineinander gefügt werden, wird zunächst das Sicherungselement derart in eine Bohrung der zweiten Wandlerbaugruppe eingebracht, dass sich das Dichtungselement des Sicherungselements bis zu dem Gehäuse des Anfahrwandlers erstreckt, beziehungsweise bis zu einer mit dem Wandlerdeckel strukturell verbundenen Komponente des Gehäuses. Danach werden die beiden vormontierten Wandlerbaugruppen derart zusammengefügt, dass sich die Nabe des Turbinenrads der ersten Wandlerbaugruppe zumindest teilweise ebenfalls in die Bohrung der zweiten vormontierten Wandlerbaugruppe erstreckt, in der sich das Sicherungselement befindet. Der hydrodynamische Anfahrwandler kann komplettiert werden, indem die beiden vormontierten Wandlerbaugruppen form-, stoff- oder kraftschlüssig miteinander verbunden werden.
-
Durch das separate Fügen der die Abdichtung zwischen Wandlervolumen und Kolbenvolumen bewirkenden Dichtungsfläche wird die Wahrscheinlichkeit, dass die Dichtungsfläche beim Zusammenbau des Wandlers beschädigt wird, erheblich reduziert, was zu einer erhöhten Sicherheit des Prozesses und damit zu einer Verringerung des Ausschusses und einer erhöhten Rentabilität des Gesamtprozesses führen kann.
-
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend, Bezug nehmend auf die beigefügten Figuren, näher beschrieben. Es zeigen:
- 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sicherungselements im eingebauten Zustand;
- 2 eine Illustration der beim Montieren eines hydrodynamischen Anfahrwandlers miteinander zu verbindende Komponenten;
- 3 eine Konfiguration während eines Verfahrens zum Montieren eines hydrodynamischen Anfahrwandlers; und
- 4 eine Konfiguration nach dem Fügen zweier vormontierter Baugruppen während der Montage eines hydrodynamischen Anfahrwandlers.
-
1 zeigt eine Schnittansicht durch einen auf einer Getriebeeingangswelle 2 fixierten hydrodynamischen Anfahrwandler und dabei insbesondere denjenigen Bereich, in dem ein Sicherungselement 4 zum Fixieren einer Nabe 6 eines Turbinenrads des hydrodynamischen Anfahrwandlers auf der Eingangswelle 2 des Getriebes angeordnet ist. Das rotationssymmetrische Sicherungselement 4 weist eine zentrale Befestigungsbohrung auf, durch die sich eine Hohlschraube 8 erstreckt, die in einem Gewinde in der ebenfalls hohlen Getriebeeingangswelle 2 verschraubt ist, sodass das Sicherungselement 4 bezüglich einer axialen Richtung 10 relativ zur Getriebeeingangswelle 2 unbeweglich mit dieser verbunden ist. Mit anderen Worten ist das Sicherungselement 4 mittels der Hohlschraube 8 in der axialen Richtung 10 bezüglich der Getriebeeingangswelle 2 festgelegt. Das vorliegend rotationssymmetrische Sicherungselement mit zylinderförmiger Grundgeometrie weist an einer äußeren Mantelfläche 12, die das Sicherungselement 4 in einer zur axialen Richtung 10 senkrechten radialen Richtung 14 nach außen begrenzt, ein umlaufendes Dichtungselement 16 auf.
-
Wie bei hydrodynamischen Anfahrwandlern üblich, ist auch bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel das Turbinenrad bzw. die mit dem Turbinenrad verbundene Turbinenradnabe 6 mittels eines Lagers 18, vorliegend mittels eines Rillenkugellagers, drehbar bezüglich eines Gehäuses 20 des Anfahrwandlers gelagert, da der Antrieb über das Gehäuse 20 und der Abtrieb über die Nabe 6 erfolgt. Der hydrodynamische Anfahrwandler weist ferner eine Wandlerüberbrückungskupplung auf, die mittels eines in 1 nur teilweise dargestellten Kolbens 22 betätigt werden kann, um den hydrodynamischen Drehmomentwandler bzw. die Hydrokupplung zu überbrücken. Zu diesem Zweck wird in das Kolbenvolumen, das zwischen einem den Wandler in der axialen Richtung 10 begrenzenden Wandlerdeckel 24 und dem Kolben 22 gebildet wird, Getriebeöl oder eine anderen Flüssigkeit gepresst, sodass sich der Kolben 22 entgegen der axialen Richtung 10 bewegt und die Lamellenpakete der Wandlerüberbrückungskupplung komprimiert.
-
Vorliegend wird das zur Aktivierung des Kolbens 22 erforderliche Öl durch die hohle Getriebeeingangswelle 2 vom Getriebe bzw. dessen hydraulischen Kreislauf gefördert oder bereitgestellt, wobei das Öl durch die Hohlschraube 8 in das sich in der axialen Richtung 10 an die Getriebeeingangswelle 2 anschließende Kolbenvolumen 26 gelangt. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Sicherungselement 4 ferner eine Zahl weiterer optionaler Bohrungen 28 auf, die sich in der axialen Richtung 10 durch das Sicherungselement 4 erstrecken, und die mittels eines Stiftes mit dazu korrespondierenden Bohrungen auf der Getriebeeingangswelle 2 verstiftet sind, um eine zusätzliche Sicherung gegen Verdrehen des Sicherungselements 4 bezüglich der Getriebeeingangswelle 2 zu erzielen.
-
Wie aus 1 ersichtlich, erstreckt sich das Dichtungselement 16 des Sicherungselements 4 bis zum Gehäuse 20 bzw. bis zu einem mit dem Gehäuse starr verbundenen Bauteil des Anfahrwandlers, sodass mittels des Dichtungselementes 16 auch eine Abdichtung zwischen dem Kolbenvolumen 26 und einem Wandlervolumen 30, also demjenigen Volumen, in dem sich die Turbinenradschaufeln und die Pumpenradschaufeln befinden, bewirkt wird. Das Sicherungselement 4 dient also nicht lediglich der Sicherung bzw. Festlegung der axialen Position der Getriebeeingangswelle 2, sondern auch der Abdichtung zwischen dem Kolbenvolumen 26 und dem Wandlervolumen 30. Dies führt, verglichen mit herkömmlichen Lösungen, zum Entfall der Dichtung zwischen der Nabe 6 und dem Gehäuse 20, was die Kosten für den Wandler reduziert und, wie anhand der 2 bis 4 noch näher erläutert, die Prozesssicherheit bei der Montage des Wandlers erhöht. Das in 1 gezeigte Sicherungselement 4 hat eine Kontaktfläche mit der Nabe 6, die sich nicht lediglich in der radialen Richtung 14 erstreckt, sondern die auch eine Flächenkomponente aufweist, die sich entgegen der axialen Richtung 10 erstreckt, sodass die Kontaktfläche größer ist als minimal erforderlich. Dadurch wird der von dem Öl hypothetisch zurückzulegende Weg zwischen dem Wandlervolumen 30 und dem Kolbenvolumen 26 länger, wenn an dieser Stelle eine Undichtigkeit aufträte. Dies wiederum führt dazu, dass der Druckunterschied zum Herbeiführen einer Undichtigkeit an dem Metall- auf Metall- Kontakt größer wird, weswegen an dieser Stelle eine weitere Dichtung entfallen kann. Mit anderen Worten ist eine Dichtung an dieser Stelle nicht notwendig. Der Kontakt Stahl auf Stahl, der durch die Schraubverbindung mit einer Vorspannung beaufschlagt ist, dichtet ausreichend ab.
-
Darüber hinaus ist bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel das Kolbenvolumen 26 in der axialen Richtung mit einem Deckel 30 abgedichtet, der eine kleine zentrale Bohrung 32 aufweist, durch die weitere Komponenten geschmiert werden können. Der erforderliche Druckabfall entlang des Metall- auf Metall Kontaktes zwischen Sicherungselement 4 und Nabe 6 ist größer als derjenige an der Bohrung 32, sodass hier auch deshalb keine Undichtigkeiten auftreten können.
-
Die Sicherungsscheibe 4 ist gegen ein versehentliches Lösen zusätzlich durch die Geometrie des Gehäuses 20 bzw. des den Anfahrwandler in der axialen Richtung 10 begrenzenden Wandlerdeckels 24 bzw. dessen zentraler Nabe gesichert. Zu diesem Zweck weist die das Kolbenvolumen 26 bildende Bohrung im Wandlerdeckel 24 in der radialen Richtung 14 eine Ausdehnung auf, die geringer ist als der Durchmesser des Sicherungselements 4 bzw. als der Durchmesser der äußeren Mantelfläche 16 des Sicherungselements 4. Diese Sicherung gegen ein Lösen des Sicherungselements 4 führt unter anderem dazu, dass eine zusätzliche Verstemmung des Sicherungselements 4 vermieden werden kann. Dadurch kann auch eine genormte Spielpassung zwischen Sicherungselement 4 und Nabe 6 verwendet werden. Dies wiederum führt dazu, dass die Sicherungsscheibe 4 leicht bezüglich der Getriebeeingangswelle verdreht werden kann, was den Montageprozess vereinfacht und weniger fehleranfällig macht. Mit anderen Worten ist die Kontur der Deckelnabe derart angepasst, dass der Innendurchmesser der Nabe kleiner ist als der Außendurchmesser des Sicherungselements 4. Dadurch lässt sich das so gesicherte Sicherungselement 4 ohne größere Widerstände verdrehen und bezüglich den Stiftbohrungen 10 ausrichten. Ein Verstemmen unter Einsatz eines zusätzlichen O-Rings ist nicht erforderlich. Die Scheibe kann ferner nicht mehr heraus- oder herunterfallen und die Prozesse bei der Wandler- und Getriebemontage werden vereinfacht und sicherer. Ferner ist der minimale Abstand zwischen dem Wandlerdeckel 24 und dem Sicherungselement 4 kleiner als die Zentrierlänge auf der Turbinennabe 6.
-
Die 2 bis 4 zeigen unterschiedliche Konfigurationen während eines Ausführens eines Verfahrens zum Montieren eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Sicherungselements und werden daher nachfolgend zusammen beschrieben.
-
Zu Beginn des Verfahrens wird eine erste vormontierte Wandlerbaugruppe 34 bereitgestellt, die das Wandlervolumen 30 umfasst und die Turbinenradschaufeln 36 aufweist. Ferner wird eine vormontierte zweite Wandlerbaugruppe 38 bereitgestellt, die eine Wandlerüberbrückungskupplung mit dem die Wandlerüberbrückungskupplung betätigenden Kolben 22 aufweist. Als drittes zu fügendes Element wird ein Sicherungselement 40 bereitgestellt, welches bereits anhand des in 1 diskutierten Ausführungsbeispiels beschrieben wurde. Lediglich der Vollständigkeit halber sei hier angemerkt, dass die erste Wandlerbaugruppe 34 auch einen optionalen Torsionsschwingungsdämpfer 42 aufweist, auf dessen Beschreibung vorliegend verzichtet wird, da dessen Funktionsweise dem Fachmann hinreichend bekannt ist.
-
Während des Verfahrens zum Montieren des hydrodynamischen Drehmo-mentwandlers wird zunächst das Sicherungselement 40 in eine Bohrung 44 in der zweiten Wandlerbaugruppe 38 eingebracht, sodass sich die in 3 gezeigte Konfiguration ergibt. Dabei wird bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel das Dichtungselement 16 des Sicherungselements 40 über eine montagefreundliche Einführschräge 46 auf die vorgesehene Gegenlaufbahn gefügt. Der Durchmesser des Lagerinnenrings des Lagers 18 ist darüber hinaus größer als der Durchmesser des Sicherungselements 40, sodass bei dem anhand der nachfolgenden Figuren beschriebenen Fügen der beiden Wandlerbaugruppen 34 und 38 ineinander die Dichtung nicht durch das Lager hindurch geführt werden muss, was durch ein Verkippen des Lagers zu einer Beschädigung derselben führen könnte.
-
Ausgehend von der in 3 gezeigten Konfiguration wird die erste und die zweite vormontierte Wandlerbaugruppe 34 bzw. 38 in der axialen Richtung derart zusammengefügt, dass sich die Nabe 6 des Turbinenrads 36 ebenfalls zumindest teilweise in die Bohrung 44 der zweiten vormontierten Wandlerbaugruppe 38 erstreckt. Dabei wird das Dichtungselement 16 des Sicherungselements 40 bezüglich den übrigen Anschlussteilen der ersten Wandlerbaugruppe 34 zusätzlich mit Hilfe eines Zentrierabsatzes zentriert.
-
Zusammengefasst wird vorliegend durch das Verwenden des Sicherungselements 40 von der Integralbauweise hin zur Differentialbauweise abgerückt, was die getrennte Montage des empfindlichen Bauteils, also des Dichtungselements 16 an dem Sicherungselement 4 ermöglicht. Dies wiederum führt aus den oben dargelegten Gründen zu einer Erhöhung der Prozesssicherheit und zu einer Erniedrigung der Ausschussquote.
-
Wenngleich in den vorhergehenden Abbildungen Ausführungsbeispiele Sicherungselement bzw. damit ausgestattete hydrodynamische Anfahrwandler insbesondere bei deren Anwendung im Personenkraftfahrzeug beschrieben wurden, versteht es sich von selbst, dass die Anwendung auch innerhalb beliebiger anderer Antriebsstränge zur Anwendung kommen kann. Beispielsweise können derartige hydrodynamische Anfahrwandler in einem Hybridfahrzeug oder einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug verwendet werden. Selbstverständlich ist die Verwendung nicht auf den Automobil- bzw. Kraftfahrzeugsektor begrenzt. Vielmehr können auch in anderen technischen Gebieten, beispielsweise bei Maschinenantrieben oder dergleichen, Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Anfahrwandler verwendet werden, um ein kontrolliertes Anlaufen einer Maschine zu ermöglichen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 2
- Eingangswelle
- 4
- Sicherungselement
- 6
- Nabe
- 8
- Hohlschraube
- 10
- axiale Richtung
- 12
- Mantelfläche
- 14
- radiale Richtung
- 16
- Dichtungselement
- 18
- Lager
- 20
- Gehäuse
- 22
- Kolben
- 24
- Wandlerdeckel
- 26
- Kolbenvolumen
- 28
- weitere Bohrung
- 30
- Deckel
- 32
- zentrale Bohrung
- 34
- erste Wandlerbaugruppe
- 36
- Turbinenradschaufel
- 38
- zweite Wandlerbaugruppe
- 40
- Sicherungselement
- 42
- Torsionsschwingungsdämpfer
- 44
- Bohrung
- 46
- Einführschräge
