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Die folgenden Dokumente sind hierin vollständig durch Bezugnahme aufgenommen: Provisorische US-Patentanmeldung 61/830 761, eingereicht am 4. Juni 2013.
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Die vorliegende Erfindung betrifft Drehmomentwandler und insbesondere eine Turbinenanordnung für einen Drehmomentwandler.
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Hydraulische Drehmomentwandler, die in Verbindung mit Verbrennungsmotoren verwendet werden, um ein Drehmoment von dem Motor an ein Getriebe zu übertragen, sind in der Technik bekannt.
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Drehmomentwandler der allgemeinen Bauart, auf die die vorliegende Erfindung anwendbar ist, sind in der
US-Patentschrift 6 142 272 oder in der US-Patentanmeldung 2012/0266589 gezeigt, die beide an den Abtretungsempfänger der vorliegenden Erfindung abgetreten sind. Bei solchen Drehmomentwandlern ist das Wandlergehäuse üblicherweise zum Aufnehmen eines Drehmoments mit dem Verbrennungsmotor verbunden und beinhaltet eine Pumpe mit Schaufeln an einer Innenseite derselben, die hydraulisch mit Turbinenschaufeln gekoppelt werden können, die mit einer innerhalb des Drehmomentwandlers angeordneten zugehörigen Turbine verbunden sind. Die Turbine ist durch eine Turbinennabe gelagert, bei der es sich um einen integralen Bestandteil der Turbine oder um eine getrennt verbundene Turbinennabe handelt, die üblicherweise um die Antriebswelle für das Getriebe herum zentriert ist. Die Turbinennabe ist mit der Antriebswelle durch eine Dämpferbaugruppe verbunden, die einen Dämpferflansch beinhaltet, der einen Buchsenteil mit einem inneren Zahnkranz oder Keilprofil aufweist, um in die Antriebswelle einzugreifen. In der US-Patentanmeldung 2012/0266589 wird die Turbinennabe zentriert, indem sie auf dem Buchsenteil des Dämpferflansches sitzt, und ein Drehmoment wird von der Turbine an den Dämpferflansch über Dämpferfedern übertragen, die zwischen einer mit der Turbinennabe und dem Dämpferflansch verbundenen Deckplatte angeordnet sind. Auch eine Überbrückungsbaugruppe zum direkten Übertragen des Drehmoments durch zusätzliche Dämpferfedern an den Dämpferflansch kann bereitgestellt werden. In solchen Anordnungen ist zwischen den Pumpen- und Turbinenschaufeln üblicherweise auch ein Stator angeordnet.
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Die 1 und 2 zeigen eine vergrößerte Ansicht eines Drehmomentwandlers 10 nach dem Stand der Technik mit der Turbinennabe 12, die vorzugsweise durch Befestigungselemente 26 wie beispielsweise Niete mit einem Turbinenkörper 13 verbunden ist. Die Turbinennabe 12 ist zentriert, indem sie auf dem Buchsenteil 20 des Dämpferflansches 18 sitzt. Schaufeln 15 sind mit dem Turbinenkörper 13 verbunden. Hierbei wird das Drehmoment von der Turbine 13 über deren Nabe 12 an eine mit der Turbinennabe 12 verbundene Deckplatte 14 und über eine Feder 16 der Dämpferbaugruppe an den Dämpferflansch 18 übertragen. Um in diesem Fall Axiallasten von der Turbinennabe 12 an den Dämpferflansch 18 zu übertragen, ist an dem Buchsenteil 20 eine gezeigte Wulst oder ein Anschlag 24 erforderlich, gegen den die Turbinennabe drückt. Diese Wulst oder dieser Anschlag 20 wird üblicherweise jedoch durch einen Gesenkprägeschritt gebildet, der den Aufwand für den Fertigungsprozess erhöht.
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Andere Anordnungen zum Führen und Übertragen einer Axiallast an den Dämpferflansch erfordern zusätzliche gestanzte Komponenten oder ein weiteres Merkmal in dem Dämpferflansch. In der dargestellten Anordnung müssen die Kontaktfläche der Nabe 12 für Axiallasten gegen den Dämpferflansch 18 sowie der Aufnahmeteil des Dämpferflansches 18 aufgrund der Toleranzen und der Geometrie nach dem Bilden des Dämpferflansches im Allgemeinen maschinell bearbeitet werden. Außerdem hat sich gezeigt, dass sich das Prägen des Anschlags 24 auf dem Buchsenteil 20 des Dämpferflansches nachteilig auf den Innendurchmesser des Buchsenteils auswirkt, der üblicherweise während des Stanzprozesses für den Dämpferflansch 18 als extrudierte Wulst gebildet wird.
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Demgemäß zeigen sich die Nachteile bei vielen dieser bekannten Anordnungen in einer komplexeren Montage sowie höheren Kosten. Angesichts der Bemühungen zur weiteren Optimierung wäre es außerdem wünschenswert, ein geringeres Gewicht und weniger Bauteile sowie eine einfachere Montage des Drehmomentwandlers zu erreichen.
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Es wird ein Drehmomentwandler bereitgestellt, der eine Turbine mit einer Turbinennabe beinhaltet. An der Turbinennabe ist eine Deckplatte befestigt. Außerdem wird auch eine Dämpferbaugruppe bereitgestellt, die einen Dämpferflansch mit einem sich axial erstreckenden Buchsenteil beinhaltet, der eine Innenfläche mit Zahnkranz oder Keilprofil aufweist, die so beschaffen ist, dass sie in die Antriebswelle des Getriebes eingreift. Zwischen der Deckplatte und dem Dämpferflansch ist eine Feder zum Übertragen des Drehmoments von der Turbinennabe über den Dämpferflansch an die Antriebswelle des Getriebes angeordnet. Die Turbinennabe enthält axial hervorstehende Zungen, die in Kontakt mit einer Außenfläche des Buchsenteils stehen, um die Turbinennabe in Bezug auf den Buchsenteil zu zentrieren. Die Turbinennabe enthält auch einen sich radial nach innen erstreckenden Teil, der zumindest teilweise ein axiales Ende des Buchsenteils überlappt.
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Gemäß einem anderen Aspekt umfasst der sich radial nach innen erstreckende Teil einen Ring, der in Kontakt mit dem axialen Ende der Oberfläche des Buchsenteils steht, um Axiallasten von der Turbine an den Dämpferflansch zu übertragen.
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Die Turbinennabe kann einen integralen Bestandteil der Turbine darstellen oder getrennt von der Turbinennabe gebildet sein, die zum Beispiel durch Befestigungselemente, Schweißen oder Löten mit dem Turbinenkörper verbunden ist.
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Vorzugsweise handelt es sich bei der Turbinennabe um ein gestanztes Blechteil. Ferner werden die Zungen vorzugsweise während des Stanzprozesses gebildet und erstrecken sich axial von der Turbinennabe, um den Buchsenteil des Dämpferflansches zumindest teilweise zu umgeben und dadurch die Turbine in Bezug auf den Dämpfer zu zentrieren.
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Vorzugsweise ist zwischen der radialen Innenfläche der axial hervorstehenden Zungen und der Außenfläche des Buchsenteils eine Spielpassung vorgesehen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform überträgt der sich radial nach innen erstreckende Teil Axiallasten, die beim Betrieb des Drehmomentwandlers entstehen, von der Turbine an den Dämpferflansch.
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Es wird auch eine Turbinenbaugruppe für einen Drehmomentwandler bereitgestellt.
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Die obige Kurzdarstellung und die folgende detaillierte Beschreibung werden besser verständlich in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung veranschaulichen. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine Querschnittsansicht eines Teils des Drehmomentwandlers nach einem Stand der Technik.
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2 eine vergrößerte Ansicht der Turbinennabe und des Dämpferflansches für den in 1 gezeigten Drehmomentwandler nach dem Stand der Technik.
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3 eine der 2 ähnliche Querschnittsansicht, welche die Turbinennabe und den Dämpferflansch gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Bestimmte in der folgenden Beschreibung gebrauchte Begriffe werden wegen ihrer Zweckmäßigkeit verwendet und sind nicht als Einschränkung zu verstehen. Die Begriffe „vordere“, „hintere“, „obere“ und „untere“ bezeichnen Richtungen, auf die in den Zeichnungen Bezug genommen wird. Die Begriffe "nach innen" und "nach außen" betreffen Richtungen auf die in den Zeichnungen angegebenen Teile zu und von diesen weg. Der Begriff „axial“ betrifft eine Richtung entlang der Achse einer Welle. Bei einer Bezugnahme auf eine Aufzählung von Objekten, die durch „a, b und/oder c“ bezeichnet werden (wobei a, b und c die aufgeführten Objekte darstellen) sind jedes einzelne der Objekte a, b oder c oder deren Kombinationen gemeint. Die verwendeten Begriffe beinhalten die oben ausdrücklich angegebenen Begriffe, deren Ableitungen und Begriffe ähnlicher Bedeutung.
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In den 1 und 2 ist die Querschnittsansicht eines Teils eines Drehmomentwandlers 10 nach dem Stand der Technik gezeigt. Gezeigt ist die Turbinennabe 12, die durch Befestigungselemente 26 mit einem Turbinenkörper 13 verbunden ist. Desgleichen sind die Turbinenschaufeln 15 vorzugsweise durch Hartlöten mit dem Turbinenkörper verbunden. Die Deckplatte 14 ist an der Turbinennabe 12 befestigt und überträgt ein Drehmoment über Federn 16 der Dämpferbaugruppe an den Dämpferflansch 18. Die Turbinennabe 12 ist zwar als getrenntes Teil gezeigt, das mit dem Turbinenkörper verbunden ist, jedoch ist dem Fachmann klar, dass die Turbinennabe 12 als integraler Bestandteil des Turbinenkörpers gebildet werden kann. Der Dämpferflansch 18 beinhaltet einen Buchsenteil 20 mit einem Zahnkranz oder Keilprofil 22 an seiner Innenfläche zum Übertragen eines Drehmoments an die Antriebswelle des (nicht gezeigten) Getriebes. Die Figur veranschaulicht nur eine Teilansicht des Drehmomentwandlers, wobei die Achse der Antriebswelle mit der Bezugsnummer 26 bezeichnet ist.
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3 zeigt eine der 2 ähnliche Teilansicht mit der Turbinennabe 32 gemäß der Erfindung für einen Drehmomentwandler 10’, der im Übrigen dem Drehmomentwandler 10 ähnlich ist. Die Turbinennabe 32 ist ebenfalls entweder an einem Turbinenkörper (Bezugsnummer 13 in 1) befestigt oder als dessen integraler Bestandteil gebildet, um ein Drehmoment über eine hydraulische Kopplung von der Wandlerpumpe aufzunehmen, die am Gehäuse des Drehmomentwandlers befestigt ist. Gezeigt ist auch der Teil der Dämpferbaugruppe mit dem Dämpferflansch 38 gemäß der Erfindung, der den Buchsenteil 40 mit einem Zahnkranz oder Keilwellenprofil 42 zum Eingreifen in die Antriebswelle des Getriebes beinhaltet. Im Gegensatz zum Stand der Technik beinhaltet die Turbinennabe 32 nunmehr axial hervorstehende Zungen 44, die in Kontakt mit einer Außenfläche des Buchsenteils 40 des Dämpferflansches 40 stehen, um die Turbinennabe 32 in Bezug auf den Buchsenteil 40 zu zentrieren. Ferner beinhaltet die Turbinennabe 32 einen sich radial nach innen erstreckenden Teil 46, der ein axiales Ende des Buchsenteils 40 zumindest teilweise überlappt. Vorzugsweise sind diese Zungen 44 aus der Turbinennabe 32 herausgestanzt oder herausgeschnitten, die selbst aus gestanztem Blech besteht, und kann gleichzeitig mit dem Bilden der Turbinennabe 32 gebildet werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Vielzahl äquidistanter Zungen 44 bereitgestellt. Zum Beispiel können vier Zungen 44 bereitgestellt werden, die äquidistant über die Außenfläche des Buchsenteils 40 verteilt sind. Je nach Anwendungszweck können mehr oder weniger Zungen 44 bereitgestellt werden.
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Der sich radial nach innen erstreckende Teil 46 der Turbinennabe 32 weist vorzugsweise die Form eines vollständigen Rings auf, der in Kontakt mit dem axialen Ende des Buchsenteils 40 steht, um Axiallasten von der Turbine an den Dämpferflansch 38 zu übertragen. Alternativ kann es sich bei dem sich axial nach innen erstreckenden Teil 46 um eine Reihe von Segmenten handeln, die durch Lücken an den Stellen der Zungen 44 voneinander getrennt sind.
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Vorzugsweise besteht zwischen den radial innen gelegenen Flächen der axial hervorstehenden Zungen 44 und der Außenfläche des Buchsenteils 40 eine Spielpassung. Diese Spielpassung weist im Allgemeinen ein Spiel im Bereich von 0,3 bis 0,6 mm auf, kann jedoch je nach den Fertigungstoleranzen variieren. Diese Toleranzen können während des Stanzens der Turbinennabe 32 erreicht werden, sodass keine weitere maschinelle Bearbeitung erforderlich ist.
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Desgleichen handelt es sich auch bei dem Buchsenteil 40 des Dämpferflansches 38 vorzugsweise um ein gestanztes/extrudiertes Bauteil, wobei der Buchsenteil durch Stanzen und Extrudieren des Dämpferflansches während der Fertigung aus Blech gebildet wird. Die axiale Endfläche des Buchsenteils 44, die in Kontakt mit dem sich radial nach innen erstreckenden Teil 46 der Turbinennabe 32 steht, ist gemäß dem typischen Fertigungsprozess zugerichtet, erfordert jedoch keine weitere maschinelle Bearbeitung wie beispielsweise durch Gesenkprägen wie bei der Anordnung nach dem Stand der Technik zum Bilden des in den 1 und 2 gezeigten Anschlags 24.
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Die vorliegende Konstruktion bietet Vorteile durch den Verzicht auf eine extra Platte zum Andrücken oder Führen und/oder erübrigt zusätzliche Fertigungsschritte, die aufgrund der Toleranzen und der Geometrie nach dem Bilden des Flansches erforderlich sind. Da zum Bilden des Anschlags 24 kein Gesenkprägeschritt erforderlich ist, werden außerdem auch die nachteiligen Auswirkungen dieses Arbeitsschrittes ausgeschlossen.
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Nach dieser detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung sollte klar sein und dem Fachmann ist offensichtlich, dass daran viele physische Änderungen, von denen in der detaillierten Beschreibung der Erfindung nur einige wenige dargestellt wurden, vorgenommen werden können, ohne die darin realisierten erfindungsgemäßen Konzepte und Grundgedanken zu verändern. Es sollte auch einsichtig sein, dass zahlreiche Ausführungsformen, die nur einen Teil der bevorzugten Ausführungsform enthalten, möglich sind, die die darin realisierten erfindungsgemäßen Konzepte und Grundgedanken in Bezug auf diese Teile nicht verändern. Die vorliegende Ausführungsform und wahlweise Konfigurationen sind deshalb in jeder Beziehung als beispielhaft und/oder als Veranschaulichung und nicht als Einschränkung anzusehen, wobei der Schutzumfang der Erfindung nicht durch die obige Beschreibung, sondern durch die beiliegenden Ansprüche festgelegt ist, weshalb alle alternativen Ausführungsformen und Änderungen an dieser Ausführungsform, die innerhalb der Bedeutung der Ansprüche liegen und diesen gleichwertig sind, durch die Ansprüche erfasst werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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