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Die Erfindung betrifft einen hydrodynamischen Drehmomentwandler mit einem Pumpenrad und einem von diesem mittels eines Wandlerfluids angetriebenen Turbinenrad mit einer Lamellen enthaltenden Turbinenschale mit einer die Lamellen enthaltenden Innenfläche und einer auf der gegenüberliegenden Seite der Lamellen ausgebildeten Außenfläche.
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Hydrodynamische Drehmomentwandler dienen in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen als Anfahrkupplungen mit Drehmomentüberhöhung. Hierbei wird ein Pumpenrad mit Lamellen von der Brennkraftmaschine angetrieben und treibt mittels eines Wandlerfluids ein mit der Ausgangsseite des Drehmomentwandlers verbundenes Turbinenrad mit komplementär zu den Lamellen des Pumpenrads ausgebildeten Lamellen an. Zur Drehmomentüberhöhung in einer Anfahrphase kann zwischen Pumpenrad und Turbinenrad ein Leitrad vorgesehen sein. Moderne Drehmomentwandler können weiterhin eine Wandlerüberbrückungskupplung zur Überbrückung von Pumpen- und Turbinenrad nach Abschluss des Anfahrvorgangs und einen Drehschwingungsdämpfer aufweisen. Beispielsweise ist aus der
WO2015/013212 A1 ein Drehmomentwandler bekannt, bei dem zwischen Turbinenrad und dem Ausgangsteil ein Drehschwingungsdämpfer wirksam angeordnet ist. Hierbei ist das Eingangsteil des Drehschwingungsdämpfers mit der Turbinenschale des Turbinenrads verschweißt.
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Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines gattungsgemäßen Drehmomentwandlers. Insbesondere ist Aufgabe der Erfindung, einen gattungsgemäßen Drehmomentwandler einfach herzustellen. Insbesondere ist Aufgabe der Erfindung, einen gattungsgemäßen Drehschwingungsdämpfer mit strömungsgünstiger Innenfläche vorzuschlagen.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Die von dem Anspruch 1 abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen des Gegenstands des Anspruchs 1 wieder.
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Der vorgeschlagene hydrodynamische Drehmomentwandler ist insbesondere als Anfahrkupplung zwischen einer Brennkraftmaschine und einem Getriebe in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vorgesehen. Hierzu kann der Drehmomentwandler um die Drehachse der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine oder die Drehachse einer Getriebeeingangswelle des Getriebes angeordnet sein. Der Drehmomentwandler weist ein beispielsweise in ein Gehäuse des Drehmomentwandlers integriertes Pumpenrad mit Lamellen auf. Das um die Drehachse drehende, von der Brennkraftmaschine angetriebene Pumpenrad treibt mittels eines Umlaufs von Wandlerfluid ein Turbinenrad an. Hierzu weist das Turbinenrad eine Turbinenschale mit komplementär zu den Lamellen des Pumpenrads ausgebildeten Lamellen auf, die an einer dicht ausgebildeten Innenfläche der Turbinenschale angeordnet, beispielsweise in Sicken dieser verlötet sind. Hierbei kann vorteilhafterweise zwischen den Lamellen und der Innenfläche der Turbinenschale eine besonders glatte Strömungsfläche ausgebildet sein.
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Der vorgeschlagene Drehmomentwandler kann eine zwischen dem Pumpenrad und dem Turbinenrad wirksame Wandlerüberbrückungskupplung aufweisen. Beispielsweise kann die Turbinenschale radial außen einen die Wandlerüberbrückungskupplung mit dem Pumpenrad bildenden Ringflansch mit einer Reibfläche aufweisen. Der Ringflansch bildet hierbei mit einem Ringabschnitt des Pumpenrads beispielsweise radial zwischen dem Außenumfang des Gehäuses und der Pumpenschale mit den Lamellen einen Reibschluss durch ein druckgesteuertes axiales Verlagern des Ringflanschs beziehungsweise des gesamten Turbinenrads. Zur axialen Verlagerung ist die Turbinenschale druckdicht ausgebildet, wobei die Lamellen beispielsweise in Sicken der Turbinenschale eingelegt und verlötet sind. Die Ausbildung der Turbinenschale erfolgt daher mit einer vergleichsweise großen Materialstärke, beispielsweise einer Materialstärke entsprechend der Materialstärke des Pumpenrads, so dass in besonders vorteilhafter Weise ein Formschluss mit zumindest einem Wandlerbauteil durch Materialverdrängung von Material der Turbinenschale vorgesehen werden kann.
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Zur Vermeidung von Schweißprozessen ist an der Außenfläche der Turbinenschale bevorzugt unter Erhalt einer Dichtheit und einer glatten Innenfläche der Turbinenschale zumindest ein Wandlerbauteil mittels Materialverdrängung der Turbinenschale formschlüssig aufgenommen. Hierbei ist ein wesentlicher Vorteil der Erhalt der Dichtheit und der glatten Innenfläche der Turbinenschale, um Strömungsverluste, Verwirbelung des Wandlerfluids und dergleichen zu vermeiden oder zumindest zu vermindern. Es ist daher wesentlich, die Materialverdrängung von Material der Turbinenschale zur Ausbildung des Formschlusses mit dem zumindest einen Wandlerbauteil unter Erhalt der dichten und glatten Innenfläche der Turbinenschale auszubilden. Unter Erhalt ist daher auch eine Wiederherstellung einer glatten, durch die Materialverdrängung gegebenenfalls mit kurzzeitigen Vertiefungen oder dergleichen versehenen Innenfläche zu verstehen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des hydrodynamischen Drehmomentwandlers können hierzu an der Außenfläche Anprägungen vorgesehen sein, in die ein Abschnitt des zumindest einen Bauteils eingelegt und mittels einer Umformung der Anprägungen mit der Turbinenschale formschlüssig verbunden ist. Die Anprägungen bilden die Basis für die formschlüssige, zumindest drehschlüssige Verbindung zwischen Wandlerbauteil und Turbinenschale. Der Drehschluss kann beispielsweise als Hirthverzahnung ausgebildet sein. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann vor der Bildung eines Formschlusses eine Vorzentrierung des Wandlerbauteils auf dem Turbinenrad beziehungsweise der Turbinenschale vorgesehen sein.
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Ein durch Materialverdrängung beziehungsweise Materialumformung der Turbinenschale herbeigeführter Formschluss mit dem zumindest einen Wandlerbauteil kann mittels einer umlaufenden Materialverdrängung und/oder in Form von über den Umfang verteilt angeordnete Anprägungen und/oder Ausformungen vorgesehen sein. Beispielsweise kann durch ein mittels der Materialverdrängung gebildeter Formschluss durch Verstemmen vorgesehen sein. Hierbei können durch Materialverdrängung ein umlaufender Wulst oder mehrere über den Umfang verteilte angeordnete Wülste an der Turbinenschale angeprägt sein, wobei beispielsweise ein ringförmiges Wandlerbauteil oder mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Wandlerbauteile an die Turbinenschale angelegt und der Wulst oder die Wülste gegen das zumindest eine Wandlerbauteil verstemmt sind. Alternativ kann die formschlüssige Befestigung des zumindest einen Wandlerbauteils an der Turbinenschale mittels Stauchen, Rollieren, Walzen oder dergleichen mittels Umformen beziehungsweise Materialverdrängung von Material der Turbinenschale gegen das zumindest eine Wandlerbauteil vorgesehen sein. Hierunter ist explizit auch das Vernieten des zumindest einen Wandlerbauteils mittels aus der Turbinenschale ausgestellter Nietwarzen oder dergleichen zu verstehen, wobei die glatte Innenfläche der Turbinenschale erhalten beziehungsweise wiederhergestellt ist, indem die durch die Anprägung der Nietwarzen an der Innenfläche entstehenden Vertiefungen wieder nivelliert, beispielsweise mittels Lot oder dergleichen wieder aufgefüllt sind.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann an der Außenfläche der Turbinenschale eine ringförmige Nut oder zumindest eine ringsegmentförmige Nut angeprägt sein, wobei das zumindest eine Wandlerbauteil mittels eines in die Nut eingelegten Innenumfangsabschnitts mit der Turbinenschale verprägt ist.
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Der vorgeschlagene hydrodynamische Drehmomentwandler kann innerhalb seines Gehäuses neben einer Wandlerüberbrückungskupplung weitere Vorrichtungen beispielsweise zur Drehschwingungsisolation aufweisen, beispielsweise einen oder mehrere Drehschwingungsdämpfer, einen oder mehrere Drehschwingungstilger, beispielsweise Fliehkraftpendel oder dergleichen. Beispielsweise kann dabei das zumindest eine Wandlerbauteil eine Beaufschlagungseinrichtung für einen Drehschwingungsdämpfer beispielsweise ein Eingangsteil oder Ausgangsteil des Drehschwingungsdämpfers bilden. In bevorzugter Weise ist zur Optimierung des Bauraums in dem Gehäuse der Drehschwingungsdämpfer auf radial gleicher Höhe der Wandlerüberbrückungskupplung angeordnet und überschneidet die Turbinenschale axial. Alternativ oder zusätzlich kann das zumindest eine Wandlerbauteil einen Pendelmassenträger eines Fliehkraftpendels bilden. Alternativ oder zusätzlich kann das zumindest eine Wandlerbauteil ein Wuchtgewicht bilden.
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Die Erfindung wird anhand des in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 den oberen Teil eines um eine Drehachse angeordneten hydrodynamischen Drehmomentwandlers im Schnitt,
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2 ein Detail einer gegenüber der Anbindung der 1 abgeänderten Anbindung eines Wandlerbauteils an die Turbinenschale und
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3 eine gegenüber den Anbindungen eines Wandlerbauteils an die Turbinenschale der 1 und 2 abgeänderte Anbindung im Detail in Schnittdarstellung.
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Die 1 zeigt den oberen Teil des um die Drehachse d angeordneten hydrodynamischen Drehmomentwandlers 1 im Schnitt. Der Drehmomentwandler 1 ist mittels der an dem Gehäuse 2 angebrachten Befestigungsmittel 3 mittels einer Flexplate oder dergleichen mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine verbunden. Das Gehäuse 2 ist zweiteilig aus der Wandlerschale 4 und dem Pumpenrad 5 mit den Lamellen 6 ausgebildet. Das Pumpenrad 5 treibt das Turbinenrad 7 mit den Lamellen 8 an. Zwischen den Lamellen 6, 8 ist das mittels des Freilaufs 10 an dem Getriebeflansch 11 aufgenommene Leitrad 9 mit den Lamellen 12 zur Drehmomenterhöhung vorgesehen. Dem Turbinenrad 7 ist der Drehschwingungsdämpfer 13 nachgeschaltet. Der Drehschwingungsdämpfer 13 ist ausgangsseitig mit der Getriebeeingangswelle 14 drehschlüssig verbunden. Zwischen dem Turbinenrad 7 und dem Pumpenrad 5 ist die radial außerhalb der Lamellen 6, 8 angeordnete Wandlerüberbrückungskupplung 16 ausgebildet. Hierzu ist an der Turbinenschale 15 des Turbinenrads 7 der Ringflansch 17 mit dem Reibbelag 18 ausgebildet, der mit dem radial zwischen den Lamellen 6 und dem Außenumfang des Gehäuses 2 angeordneten Ringabschnitt 19 einen schaltbaren Reibeingriff ausbildet. Die Schaltung erfolgt durch axiale Verlagerung der Turbinenschale 15 durch Differenzflüsse beziehungsweise Differenzdrücke zwischen den Wandlerräumen 20, 21. Hierzu ist die Turbinenschale 15 dicht und steif ausgebildet, indem die Lamellen 8 in Sicken der Turbinenschale 15 eingelötet und nicht wie in an sich üblicher Weise mittels in Öffnungen der Turbinenschale gesteckte und umgelegte Laschen verbunden sind. Hierdurch kann die Innenfläche 23 der Turbinenschale glatt ausgebildet werden, so dass Verwirbelungen und inhomogene Ströme des Wandlerfluids unterbunden oder zumindest minimiert werden können.
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Aufgrund der großen Materialstärke der Turbinenschale 15, die beispielsweise im Wesentlichen der Materialstärke des Pumpenrads 5 und/oder der Wandlerschale 4 entsprechen kann, können an der Turbinenschale 15 Materialverdrängungen 22 vorgenommen werden, die, ohne die glatte Innenfläche 23 und die Dichtheit der Turbinenschale 15 negativ zu beeinflussen, der formschlüssigen Aufnahme zumindest eines Wandlerbauteils 24 dienen können.
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In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Wandlerbauteil 24 als Beaufschlagungseinrichtung 25 wie Eingangsteil 26 des Drehschwingungsdämpfers 13 vorgesehen. Die Beaufschlagungseinrichtung 25 ist an dem Innenumfangsabschnitt 27 in einer durch die Materialverdrängung 22 gebildeten Nut 28 aufgenommen und an die Turbinenschale 15 angelegt und mit dieser durch Verstemmen der Materialverdrängung 22 befestigt. Die Beaufschlagungseinrichtung 25 greift axial jeweils zwischen zwei benachbarte Schraubendruckfedern 29 ein. Das Ausgangsteil 30 des Drehschwingungsdämpfers 13 ist aus dem Scheibenteil 31 gebildet, welches die Schraubendruckfedern 29 radial außen umgreift und damit gegen Fliehkraft abstützt. Die ausgangsseitige Beaufschlagung der Schraubendruckfedern 29 erfolgt mittels zwischen in Umfangsrichtung benachbarte Schraubendruckfedern 29 eingreifende Anprägungen 34. Radial innen ist das Ausgangsteil 30 mittels der Niete 32 mit der mit der Getriebeeingangswelle 14 verzahnten Nabe 33 verbunden.
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In Abwandlung zu der Befestigung des Wandlerbauteils 24 der 1 zeigt die 2 ein Detail eines Drehmomentwandlers 1a mit dem mit der Turbinenschale 15a verbundenen Wandlerbauteil 24a. Das Wandlerbauteil 24a ist als Beaufschlagungseinrichtung 25a des Drehschwingungsdämpfers 13a ausgebildet, die die Schraubendruckfedern 29a umgreift und mittels der Anprägungen 34a eingangsseitig beaufschlagt. Die ausgangsseitige Beaufschlagung der Schraubendruckfedern erfolgt mittels eines nicht dargestellten, axial oder von unten eingreifenden Scheibenteils. Die Befestigung des Wandlerbauteils 24a erfolgt entsprechend der formschlüssigen Verbindung des Wandlerbauteils 24 der 1 mittels der Materialverdrängung 22a der Turbinenschale 15a mit einer anschließenden Verstemmung. Zur exakten Positionierung und Führung des Wandlerbauteils 24a an der Turbinenschale 15a können die komplementären Anprägungen 35a, 36a an dem Innenumfangsabschnitt 27a und an der Materialverdrängung 22a vorgesehen sein.
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Die 3 zeigt ein Detail des Drehmomentwandlers 1b im Schnitt. Bei dem Drehmomentwandler 1b sind aus der Turbinenschale 15b die Materialverdrängungen 22b als Nietwarzen 37b ausgebildet, mittels derer das als Beaufschlagungseinrichtung 25b des Drehschwingungsdämpfers 13b ausgebildete Wandlerbauteil 24b durch Stauchen der Nietwarzen 37b formschlüssig verbunden wie vernietet ist. Hierbei sind die durch die Herstellung der Nietwarzen 37b gebildeten Vertiefungen 38b mit Lot 39b aufgefüllt, um die einheitliche und damit glatte Innenfläche 23b der Turbinenschale 15b zu erhalten beziehungsweise wiederherzustellen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drehmomentwandler
- 1a
- Drehmomentwandler
- 1b
- Drehmomentwandler
- 2
- Gehäuse
- 3
- Befestigungsmittel
- 4
- Wandlerschale
- 5
- Pumpenrad
- 6
- Lamelle
- 7
- Turbinenrad
- 8
- Lamelle
- 9
- Leitrad
- 10
- Freilauf
- 11
- Getriebeflansch
- 12
- Lamelle
- 13
- Drehschwingungsdämpfer
- 13a
- Drehschwingungsdämpfer
- 13b
- Drehschwingungsdämpfer
- 14
- Getriebeeingangswelle
- 15
- Turbinenschale
- 15a
- Turbinenschale
- 15b
- Turbinenschale
- 16
- Wandlerüberbrückungskupplung
- 17
- Ringflansch
- 18
- Reibbelag
- 19
- Ringabschnitt
- 20
- Wandlerraum
- 21
- Wandlerraum
- 22
- Materialverdrängung
- 22a
- Materialverdrängung
- 22b
- Materialverdrängung
- 23
- Innenfläche
- 23b
- Innenfläche
- 24
- Wandlerbauteil
- 24a
- Wandlerbauteil
- 24b
- Wandlerbauteil
- 25
- Beaufschlagungseinrichtung
- 25a
- Beaufschlagungseinrichtung
- 25b
- Beaufschlagungseinrichtung
- 26
- Eingangsteil
- 27
- Innenumfangsabschnitt
- 27a
- Innenumfangsabschnitt
- 28
- Nut
- 29
- Schraubendruckfeder
- 29a
- Schraubendruckfeder
- 29b
- Schraubendruckfeder
- 30
- Ausgangsteil
- 31
- Scheibenteil
- 32
- Niet
- 33
- Nabe
- 34
- Anprägung
- 34a
- Anprägung
- 35a
- Anprägung
- 36a
- Anprägung
- 37b
- Nietwarze
- 38b
- Vertiefung
- 39b
- Lot
- d
- Drehachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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