DE102015205886A1

DE102015205886A1 - Drehmomentwandler-Antriebsbaugruppe mit einer an das Turbinengehäuse angenieteten Federhalterung

Info

Publication number: DE102015205886A1
Application number: DE102015205886.7A
Authority: DE
Inventors: David Avins
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-04-23
Filing date: 2015-04-01
Publication date: 2015-10-29
Also published as: US20150308553A1; US9822861B2

Abstract

Es wird eine Antriebsbaugruppe für einen Drehmomentwandler bereitgestellt. Die Antriebsbaugruppe enthält eine Turbine, die ein Turbinengehäuse und eine Vielzahl Turbinenschaufeln enthält; und eine Federhalterung, die durch mindestens einen Niet an das Turbinengehäuse angenietet ist. Es wird auch ein Drehmomentwandler für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt, der die Antriebsbaugruppe und ein Laufrad enthält, wobei das Turbinengehäuse axial gegenüber dem Laufrad verschiebbar ist, um als Kolben einer Überbrückungskupplung des Drehmomentwandlers zu dienen. Außerdem wird ein Verfahren zum Bilden einer Antriebsbaugruppe für einen Drehmomentwandler bereitgestellt, das ein Annieten einer Federhalterung an ein Turbinengehäuse beinhaltet.

Description

Diese Anmeldung beansprucht die Rechte der Provisorischen US-Patentanmeldung 61/983 269, eingereicht am 23. April 2014, die deshalb durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist.
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Drehmomentwandler für den Antriebsstrang von Kraftfahrzeugen und insbesondere Antriebsbaugruppen für Drehmomentwandler.
HINTERGRUND
In der US-Publikation 2007/0 253 823 wird eine Federhalterung offenbart, die mittels Zungen von Turbinenschaufeln an einem Turbinengehäuse befestigt ist.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es wird eine Antriebsbaugruppe für einen Drehmomentwandler bereitgestellt. Die Antriebsbaugruppe enthält eine Turbine mit einem Turbinengehäuse und einer Vielzahl von Turbinenschaufeln; und eine Federhalterung, die durch mindestens einen Niet an das Turbinengehäuse angenietet ist.
Es wird auch ein Drehmomentwandler für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt, der die Antriebsbaugruppe und ein Laufrad enthält, wobei das Turbinengehäuse axial gegenüber dem Laufrad verschiebbar ist, um als Kolben einer Überbrückungskupplung des Drehmomentwandlers zu dienen.
Außerdem wird ein Verfahren zum Bilden einer Antriebsbaugruppe für einen Drehmomentwandler bereitgestellt, das ein Annieten einer Federhalterung an ein Turbinengehäuse beinhaltet.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die folgende Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben, wobei:
1 eine seitliche Querschnittsansicht eines Drehmomentwandlers zeigt, der eine Antriebsbaugruppe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält;
2 eine vergrößerte seitliche Querschnittsansicht eines Verbindungsteils der in 1 gezeigten Antriebsbaugruppe zeigt;
3 eine Draufsicht auf eine Turbine der in 1 gezeigten Antriebsbaugruppe von einer Schaufelträgerseite der Turbine her zeigt;
4 schematisch eine seitliche Querschnittsansicht der Antriebsbaugruppe zeigt, während ein Stanzwerkzeug eingesetzt wird, um extrudierte Niete zum Verbinden einer Federhalterung mit einem Turbinengehäuse der Antriebsbaugruppe und Montagesockel am Turbinengehäuse zu bilden;
5 eine Ansicht einer mit der Federhaltung verbundenen Seite der Turbine zeigt, die schematisch einen durch Extrudieren des Turbinengehäuses erzeugten beispielhaften extrudierten Abschnitt zeigt; und
6 eine Antriebsbaugruppe gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Offenbarung stellt ein Verfahren zum Befestigen einer Federhalterung an einem Turbinengehäuse unter Verwendung von Nieten, die aus dem Turbinengehäuse extrudiert sind, und eine entsprechende Antriebsbaugruppe für einen Drehmomentwandler bereit. Dies ist möglich, da ein iTC-Turbinengehäuse, das axial verschiebbar ist, um als Kolben einer Überbrückungskupplung eines Drehmomentwandlers zu dienen, dicker als ein herkömmliches Turbinengehäuse ist. Die Niete sind auf einer ebenen Fläche angeordnet, die durch kleine zwischen benachbarten Turbinenschaufeln geformte Sockel gebildet sind. Aufgrund des Abstands zwischen den Schaufeln ist ausreichend Platz vorhanden, um zwischen die Schaufeln ein Nietwerkzeug einzuführen. Durch Zusammennieten der Komponenten erübrigt sich ein Schweißen, wodurch die Gefahr von Verunreinigungen und Deformationen infolge des Schweißens entfällt. Gemäß einer alternativen Ausführungsform können auch herkömmliche, nicht extrudierte Niete verwendet werden.
1 zeigt eine seitliche Querschnittsansicht eines Drehmomentwandlers 10, der eine Antriebsbaugruppe 12 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält. Die Antriebsbaugruppe 12 enthält eine Turbine 14, die ein Turbinengehäuse 16 und eine Vielzahl an einer ersten axialen Seite 19 des Turbinengehäuses 16 befestigter Turbinenschaufeln 18 enthält, und eine Federhalterung 20, die an einer zweiten axialen Seite 21 des Turbinengehäuses 16 befestigt ist, die der ersten Seite 19 entgegengesetzt ist. Die Turbine 14 ist axial auf ein Laufrad 22 zu und von diesem weg verschiebbar, um die Turbine 14 mit dem Laufrad 22 und einem Deckel 24 des Drehmomentwandlers 10 zu koppeln und wieder von diesem zu trennen, damit diese als Kolben für eine Überbrückungskupplung des Drehmomentwandlers 10 dient. Der Deckel 24 enthält einen Vorderdeckel 26, der mit einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors verbunden ist, und einen Rückdeckel 28, der ein Gehäuse 30 des Laufrades 22 bildet. Sowohl der Vorderdeckel 26 als auch der Rückdeckel 28 sind im Wesentlichen schalenförmig und miteinander verbunden, indem eine axiale Verlängerung des Vorderteils 26 radial innerhalb einer axialen Verlängerung des Rückdeckels 28 bereitgestellt wird und dann die axialen Verlängerungen miteinander verschweißt werden. An einer inneren axialen Fläche des Laufradgehäuses 30 sind eine Vielzahl von Laufradschaufeln 32 angebracht. Der Drehmomentwandler 10 enthält auch einen Stator 34 zwischen der Turbine 14 und dem Laufrad 22.
Die Federhalterung 20 haltert eine Vielzahl schematisch dargestellter, auf dem Umfang voneinander beabstandeter Federn 36, die Bestandteil eines zwischen dem Vorderdeckel 26 und der Turbine 14 gebildeten Dämpfers 38 zum Übertragen eines Drehmoments von der Turbine 14 zu einer Drehmomentabtriebsnabe oder einem Flansch 40 sind, der mit einer Antriebswelle eines stufenlosen Getriebes verbunden sein kann. Der Dämpfer 38 enthält außerdem eine durch Federn 36 angetriebene Antriebsplatte 42 und eine Vielzahl weiterer Federn 44 und ein durch die Antriebsplatte 42 angetriebenes Fliehkraftpendel 46. Das Fliehkraftpendel 46 ist radial außerhalb der weiteren Federn 44 angeordnet und enthält einen an die Antriebsplatte 42 angenieteten Flansch 48.
Das Turbinengehäuse 16 enthält einen rundlichen Schaufelträgerteil 50, der die Turbinenschaufeln 18 trägt. Die Turbinenschaufeln 18 können mittels Schaufelzungen 53 mit dem Turbinengehäuse 16 verbunden sein, die in durch das Turbinengehäuse 16 führende Schlitze 92 (5) gesteckt und so umgebogen sind, dass sie an einer Fläche 55 des Turbinengehäuses 16 anliegen, die von den Turbinenschaufeln 18 weg zeigt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die Schaufeln 18 zuerst mittels der Zungen 53 mit dem Turbinengehäuse 16 verbunden und dann an das Turbinengehäuse 16 angelötet. Das Löten kann nach dem in der US-Patentschrift 7 918 645 beschriebenen Verfahren erfolgen.
Das Turbinengehäuse 16 enthält ferner eine radial äußere Verlängerung 52, die radial von dem Schaufelträgerteil 50 hervorragt. Die radial äußere Verlängerung 52 weist eine Reibungsfläche auf, die durch ein Reibungsmaterial 49 auf der Seite 19 der radial äußeren Verlängerung 52 gebildet ist, welche zum Rückdeckel 28 hin zeigt. Das Turbinengehäuse 16 greift mittels des Reibungsmaterials 49 in das Laufrad 22 gezielt an einem sich in radialer Richtung erstreckenden Teil 54 des Laufradgehäuses 30 ein, der sich radial von einem rundlichen Schaufelträgerteil 56 des Laufrades 22 aus erstreckt, welcher die Laufradschaufeln 32 trägt, um ein durch die Kurbelwelle des Motors zum Vorderdeckel 26 übertragenes Drehmoment zur Drehmomentabtriebsnabe 40 zu übertragen, wenn die Turbine 14 und das Laufrad 22 ein und dieselbe Drehzahl aufweisen. Die Turbine 14 ist bei bestimmten Druckverhältnissen im Drehmomentwandler 10 zum Laufrad 22 hin und von diesem weg axial verschiebbar. Die Federhalterung 20 ist durch eine Vielzahl von Nieten 60, die um eine Mittelachse 60 des Drehmomentwandlers 10 herum auf dem Umfang voneinander beabstandet sind, an einer äußeren Fläche des Schaufelträgerteils 50 des Turbinengehäuses 16 befestigt. Beim Betrieb des Drehmomentwandlers 10 ist die Federhalterung 20 mittels Federn durch einen Federmitnehmerabschnitt 58, der in Zwischenräume auf dem Umfang zwischen den Federn 36 ragt, in Umfangsrichtung drehfest mit dem Dämpfer 38 verbunden. Sobald die Turbine 14 entweder durch den Kontakt zwischen dem Reibungsmaterial 49 auf der radial äußeren Verlängerung 52 und dem Turbinengehäuse 30 oder durch den Flüssigkeitsstrom zwischen den Schaufeln 18, 32 durch das Laufrad 22 um die Mittelachse 62 in Drehung versetzt wird, überträgt die Turbine 14 mittels der Federhalterung 20 ein Drehmoment zum Dämpfer 38.
2 zeigt eine vergrößerte seitliche Querschnittsansicht eines Verbindungsteils der Antriebsbaugruppe 12 für den Drehmomentwandler 10. 2 zeigt, dass die Niete 60, welche das Turbinengehäuse 16 und die Federhalterung 20 miteinander verbinden, aus dem Schaufelträgerteil 50 des Turbinengehäuses 16 extrudiert sind, um extrudierte Abschnitte 90 zu bilden (5), wobei die extrudierten Abschnitte 90 in Löcher 64 in der Federhalterung 20 gesteckt und dann gestanzt werden, um Köpfe 66 zu bilden. Die Niete 60 verbinden einen inneren radialen Teil 68 der Federhalterung 20 fest mit dem Schaufelträgerteil 50 des Turbinengehäuses 16. Im Folgenden wird erörtert, dass zum Extrudieren eines Abschnitts des Schaufelträgerteils 50 ein Stanzwerkzeug verwendet werden kann, das eine Kerbe 70 in einer Fläche 72 des Turbinengehäuses 16 hinterlässt, die zu den Turbinenschaufeln 18 hin zeigt. Das Stanzwerkzeug kann auch abgeplattete Montagesockel 74 für die Federhalterung 20, insbesondere am radial inneren Teil 68, bilden, um axial passgenau damit abzuschließen. Die Montagesockel 74 umgeben jeweils den entsprechenden Niet 60. 2 zeigt, dass durch Stanzen des Schaufelträgerteils 50 mit einem Stanzwerkzeug ein Segment des Schaufelträgerteils 50 ausgebeult wird, sodass sich der Schaufelträger 50 an den Montagesockeln 74 von der benachbarten Schaufel 18 aus in axialer Richtung ausdehnt. Demgemäß beult sich der Querschnitt des Schaufelträgerteils 50 an den Montagesockeln 74 aus und weicht von dem rundlichen Querschnitt des restlichen Schaufelträgerteils 50 ab. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die Federhalterung 20 und das Turbinengehäuse 16 zusammengenietet, nachdem die Turbinenschaufeln 18 an das Turbinengehäuse 16 angelötet worden sind.
2 zeigt, dass durch die Anordnung der Antriebsbaugruppe 12 die Federhalterung 20 passgenau mit dem Turbinengehäuse 16 verbunden werden kann, um auf vorteilhafte Weise Einbauvolumen einzusparen. Ein radial äußerer rundlicher Teil 76 der Federhalterung 20, der Federn 36 trägt, ist radial auf die radial äußere Verlängerung 52 ausgerichtet und kann am axial äußersten Rand 78 des radial äußeren rundlichen Teils 76 in Kontakt mit der radial äußeren Verlängerung 52 stehen, und ein mittlerer Teil 80 der Federhalterung 20, der den radial äußeren rundlichen Teil 76 mit dem radial inneren Teil 68 verbindet, kann in Kontakt mit einem radial äußeren Teil 82 des rundlichen Schaufelträgerteils 50 stehen.
3 zeigt eine Draufsicht auf die Turbine 14 von der Schaufelträgerseite 19 der Turbine 14 her. 4 zeigt schematisch eine seitliche Querschnittsansicht der Antriebsbaugruppe 12 des Drehmomentwandlers 10, während ein Stanzwerkzeug 84 eingesetzt wird, um extrudierte Niete 60, die die Federhalterung 20 und das Turbinengehäuse 16 miteinander verbinden, und Montagesockel 74 auf dem Turbinengehäuse 16 zu bilden. 4 zeigt schematisch, dass ein erster Abschnitt 86 verwendet werden kann, um einen Abschnitt des Schaufelträgerteils 50 zu extrudieren, und dass dann ein zweiter Stanzabschnitt verwendet werden kann, um das Ende des extrudierten Abschnitts gegen die Fläche der Federhalterung 20 plattzudrücken, nachdem das Ende des extrudierten Abschnitts durch das Loch 64 gesteckt wurde (2), um den extrudierten Niet durch Bilden des Nietkopfes 66 fertigzustellen. 3 zeigt, dass der Stanzabschnitt 86 zwischen den Turbinenschaufeln 18 eingesetzt werden kann, um Niete 60 und Montagesockel 74 zu bilden. Genauer gesagt, für jeden Niet 60 kann während des Stanzens aus dem Turbinengehäuse 16 ein nietförmiger Vorsprung gebildet, der Vorsprung in ein entsprechendes Loch 64 in der Federhalterung 20 gesteckt und dann dass Ende des Vorsprungs gestaucht oder plattgedrückt werden, damit sich der Vorsprung radial ausdehnt und sich straff in die Aufnahme einpasst und an dem Ende einen pilzförmigen Kopf 66 bildet. Anhand einer Turbinenschaufel 18a wird in 3 dargestellt, dass in der mindestens einen Turbinenschaufel 18 ausgestanzte Abschnitte 96 gebildet werden können, um Platz für den Stanzabschnitt 86 zum Extrudieren des Turbinengehäuses 16 zu schaffen.
5 zeigt eine Ansicht der Seite 21 des mit der Federhalterung 20 verbundenen Turbinengehäuses 16 und zeigt schematisch einen beispielhaften extrudierten Abschnitt 90 (der noch nicht zum Bilden des Nietkopfes 66 durch den Stanzabschnitt 88 gestanzt wurde), der durch Extrudieren des Turbinengehäuses 16 erzeugt worden ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der extrudierte Abschnitt 90, ein nietförmiger Vorsprung durch Stanzen während der Bildung des Turbinengehäuses 16 extrudiert. Dann werden die extrudierten Abschnitte 90 in Löcher 64 in der Federhalterung 20 gesteckt und Köpfe 66 durch Stanzen der Enden der extrudierten Abschnitte 90 gebildet, die aus den Löchern 64 ragen. 5 zeigt, dass das Turbinengehäuse 16 durch Formstanzen zwischen Schlitzen 92 gestanzt ist. Zungen 53 (1) werden durch Schlitze 92 gesteckt, um die Turbinenschaufeln 18 mit dem Turbinengehäuse 16 zu verbinden.
6 zeigt eine Antriebsbaugruppe 112 gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in dem Drehmomentwandler 10 anstelle der Antriebsbaugruppe 12 verwendet werden kann. Die Antriebsbaugruppe 112 enthält eine Turbine, die an zwei radial verschiedenen Stellen an eine Federhalterung 120 angenietet ist, um eine besonders starre Verbindung zwischen Turbine 114 und Federhalterung 120 zu bilden. Ein erster Satz Niete, bei denen es sich um radial äußere Niete 160 handelt, ist an einem rundlichen Schaufelträgerteil 150 eines Turbinengehäuses 116 angebracht, der Turbinenschaufeln 118 trägt, und ein zweiter Satz Niete, bei denen es sich um radial innere Niete 161 handelt, ist an einer radial inneren Verlängerung 157 des Turbinengehäuses 116 angebracht, die sich von dem rundlichen Schaufelträgerteil 150 aus radial nach innen erstreckt. 6 zeigt, dass es sich bei den Nieten 160, 161 um herkömmliche kaltgestauchte Niete handelt; gemäß anderen Ausführungsformen können diese Niete jedoch als extrudierte Niete gebildet werden. Ebenso wie bei der Antriebsbaugruppe 12 ist ein radial äußerer rundlicher Teil 176 der Federhalterung 120, der Federn 136 haltert, radial auf eine radial äußere Verlängerung 152 des Turbinengehäuses 116 ausgerichtet. Die radial äußere Verlängerung 152 weist eine Reibungsfläche auf, die durch ein Reibungsmaterial auf der Seite 19 der radial äußeren Verlängerung 52 gebildet ist, die zum Rückdeckel 28 hin zeigt.
In der obigen Beschreibung ist die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte beispielhafte Ausführungsformen und deren Beispiele beschrieben worden. Es ist jedoch klar, dass daran verschiedene Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom weiter gefassten Wesensgehalt und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, der in den folgenden Ansprüchen dargelegt ist. Die Beschreibung und die Zeichnungen sind demgemäß nicht als Einschränkung anzusehen, sondern dienen nur zur Veranschaulichung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2007/0253823 [0003]
US 7918645 [0017]

Claims

Antriebsbaugruppe für einen Drehmomentwandler, die umfasst: eine Turbine, die ein Turbinengehäuse und eine Vielzahl Turbinenschaufeln enthält; und eine Federhalterung, die durch mindestens einen Niet an das Turbinengehäuse angenietet ist.
Antriebsbaugruppe nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem mindestens einen Niet um mindestens einen extrudierten Niet handelt.
Antriebsbaugruppe nach Anspruch 2, wobei der mindestens eine extrudierte Niet aus dem Turbinengehäuse und in ein entsprechendes Loch in der Federhalterung extrudiert ist.
Antriebsbaugruppe nach Anspruch 3, wobei das Turbinengehäuse einen Schaufelaufnahmeteil zum Haltern der Turbinenschaufeln enthält und der mindestens eine extrudierte Niet aus dem Schaufelaufnahmeteil extrudiert wird.
Antriebsbaugruppe nach Anspruch 1, wobei das Turbinengehäuse mindestens einen abgeplatteten Montagesockel enthält und jeder mindestens eine abgeplattete Montagesockel jeweils einen entsprechenden der mindestens einen Niete umgibt.
Antriebsbaugruppe nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Niet einen radial äußeren Satz von Nieten und einen radial inneren Satz von Nieten enthält.
Verfahren zum Bilden einer Antriebsbaugruppe für einen Drehmomentwandler, wobei das Verfahren umfasst: Annieten einer Federhalterung an ein Turbinengehäuse.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Nieten ein Extrudieren eines Abschnitts des Turbinengehäuses, ein Stecken des extrudierten Abschnitts durch ein Loch in der Federhalterung und dann ein Stanzen des extrudierten Abschnitts zum Formen eines Nietkopfes beinhaltet, um einen Niet zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Extrudieren des Abschnitts des Turbinengehäuses ein Stanzen des Turbinengehäuses mit einem Stanzwerkzeug beinhaltet und durch das Stanzen das den extrudierten Abschnitt umgebende Turbinengehäuse abgeplattet wird, um einen Montagesockel zu bilden, der passgenau in Kontakt mit der Federhalterung steht.
Verfahren nach Anspruch 8, das ferner ein Befestigen einer Vielzahl von Turbinenschaufeln an einem Schaufelträgerteil des Turbinengehäuses umfasst, bevor der Abschnitt des Turbinengehäuses extrudiert wird.