-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein einen Drehmomentwandler mit einem Schwingungsdämpfer, der ein Schließen einer Drehmomentwandlerkupplung während eines Leerlaufmodus des Drehmomentwandlers ermöglicht. Insbesondere enthält der Schwingungsdämpfer ein Deckblech mit einer Rampe, die ein Verschieben eines Abtriebsflanschs und eines Kolbens bis zum Kupplungspunkt der Kupplung ermöglicht.
-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
7 ist eine Teilquerschnittsansicht eines Drehmomentwandlers 200 nach dem Stand der Technik, wie er beispielsweise aus der Veröffentlichung
DE 11 2011 104 422 T5 bekannt ist. Der Drehmomentwandler 200 enthält: eine Drehachse AR; einen Deckel 202 zum Aufnehmen eines Drehmoments von einem (nicht gezeigten) Motor, zum Beispiel in der Umfangsrichtung CD1 für einen Antriebsmodus; ein Laufrad 204, das drehfest mit dem Deckel 202 verbunden ist; eine Turbine 206, die hydraulisch mit dem Laufrad 204 verbunden ist; eine Drehmomentwandlerkupplung 208, die einen Kolben 210 enthält; und einen Schwingungsdämpfer 212. Der Dämpfer 212 enthält: Deckbleche 214A und 214B, die mit der Drehmomentwandlerkupplung 208 verbunden sind; einen Abtriebsflansch 216; und mindestens eine Feder 218, die in die Deckbleche 214A und 214B sowie in den Abtriebsflansch 216 eingreift.
-
Im Überbrückungsmodus ist die Kupplung 208 geschlossen. Im Leerlaufmodus des Drehmomentwandlers 200 dreht sich die Turbine 206 schneller als der Deckel 202. Demgemäß rotiert die Flüssigkeit in der Kammer 218 schneller als die Flüssigkeit in der Kammer 220. Dieser Druckunterschied führt zu einem niedrigeren Druck in der Kammer 220, sodass der Kolben 210 in die Richtung AD1 gezogen und in unerwünschter Weise verhindert wird, dass die Kupplung 208 geschlossen bleibt. Um diesen Druckunterschied zu verhindern, ist in die Kammer 218 eine Dichtung 222 eingebaut. Die Dichtung 222 sperrt den Flüssigkeitsstrom, der auf den unerwünschten Druckunterschied zurückzuführen ist. Durch die Dichtung 222 werden jedoch die Kosten und die Komplexität des Drehmomentwandlers erhöht. Außerdem nimmt durch die Dichtung 222 die Haltbarkeit des Drehmomentwandlers 200 als Ganzes ab.
-
Aus der Veröffentlichung US 2012 / 0 151 908 A1 ist ein weiterer Drehmomentwandler mit einigen Merkmalen der vorliegenden Offenbarung bekannt.
-
KU RZDARSTELLU NG
-
In der vorliegenden Offenbarung wird allgemein ein Drehmomentwandler beschrieben, der enthält: eine Drehachse; einen Deckel zum Aufnehmen eines Drehmoments in einer ersten Umfangsrichtung für einen Antriebsmodus; ein drehfest mit dem Deckel verbundenes Laufrad; eine hydraulisch mit dem Laufrad verbundene Turbine; eine Drehmomentwandlerkupplung, die enthält: einen Kolben; und einen Schwingungsdämpfer, der enthält: ein mit der Drehmomentwandlerkupplung verbundenes Deckblech, einen Abtriebsflansch und mindestens eine in das Deckblech und den Abtriebsflansch eingreifende Feder. Im Leerlaufmodus: ist das Deckblech so angeordnet, dass es sich in einer zweiten Umfangsrichtung dreht, die der ersten Umfangsrichtung entgegengesetzt ist; ist das Deckblech so angeordnet, dass es den Abtriebsflansch in einer axialen Richtung verschiebt; und ist der Abtriebsflansch so angeordnet, dass er den Kolben in der axialen Richtung verschiebt, wobei das Deckblech mindestens eine Rampe enthält und die mindestens eine Rampe im Leerlaufmodus so angeordnet ist, dass sie den Abtriebsflansch in die erste axiale Richtung verschiebt.
-
Figurenliste
-
Das Wesen und die Funktionsweise der vorliegenden Offenbarung werden nunmehr in der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Offenbarung in Verbindung mit den beiliegenden Figuren ausführlich beschrieben, wobei:
- 1 eine perspektivische Ansicht eines Zylinderkoordinatensystems ist, das die in der vorliegenden Anmeldung verwendeten räumlichen Begriffe veranschaulicht;
- 2 eine Querschnittsansicht eines Drehmomentwandlers mit einer Freilaufverriegelung im Freilaufmodus ist;
- 3 eine Detailansicht eines Deckblechs, einer Rampe und eines Abtriebsflanschs ist, die in 2 gezeigt sind;
- 4 eine Querschnittsansicht des in 2 im Überbrückungsmodus gezeigten Drehmomentwandlers ist;
- 5 eine Querschnittsansicht des in 2 gezeigten Drehmomentwandlers mit einem Drucklager ist;
- 6 eine Querschnittsansicht den in 5 gezeigten Drehmomentwandlers im Überbrückungsmodus ist; und
- 7 eine Teilquerschnittsansicht eines Drehmomentwandlers nach dem Stand der Technik ist.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
-
Von vornherein sollte einsichtig sein, dass gleiche Zeichnungsnummern in verschiedenen Zeichnungsansichten identische oder funktionell ähnliche Strukturelemente der Offenbarung bezeichnen. Es sollte klar sein, dass die beanspruchte Offenbarung nicht auf die offenbarten Aspekte beschränkt ist.
-
Außerdem ist klar, dass diese Offenbarung nicht auf die einzelnen beschriebenen Verfahrensweisen, Werkstoffe und Modifikationen beschränkt ist und insofern natürlich variieren kann. Es ist auch klar, dass die hierin verwendeten Begriffe nur zum Beschreiben einzelner Aspekte dienen und nicht den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung einschränken sollen.
-
Sofern nicht anderweitig definiert, weisen alle hierin verwendeten technischen und wissenschaftlichen Begriffe dieselbe Bedeutung auf, wie sie dem Fachmann geläufig sind, an den sich diese Offenbarung richtet. Es sollte klar sein, dass zum praktischen Umsetzen oder Testen der Offenbarung beliebige Verfahren, Einheiten oder Materialien verwendet werden können, die den hierin beschriebenen ähnlich oder gleichwertig sind.
-
Sofern nicht anderweitig definiert weisen alle hierin verwendeten technischen und wissenschaftlichen Begriffe dieselbe Bedeutung auf, wie sie dem Fachmann geläufig ist, an den sich diese Offenbarung richtet. Es sollte einsichtig sein, dass der Begriff „im Wesentlichen“ gleichbedeutend ist mit Begriffen wie „nahezu“, „sehr nahezu“, „ungefähr“, „annähernd“, „rund“, „angrenzend an“, „nahe bei“, „wesentlich“, „benachbart“, „in der Nähe von“ usw. und dass solche Begriffe beim Vorkommen in der Beschreibung und den Ansprüchen austauschbar verwendet werden können. Es sollte einsichtig sein, dass der Begriff „nahe“ gleichbedeutend ist mit Begriffen wie „nahe bei“, „dicht bei“, „daneben“, „benachbart“, „unmittelbar“, „angrenzend“ usw. und dass solche Begriffe beim Vorkommen in der Beschreibung und den Ansprüchen austauschbar verwendet werden können.
-
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Zylinderkoordinatensystems 10, das die in der vorliegenden Anmeldung verwendeten räumlichen Begriffe veranschaulicht. Die vorliegende Anmeldung wird zumindest teilweise in Verbindung mit einem Zylinderkoordinatensystem beschrieben. Das System 10 enthält eine Längsachse 11, die als Bezug für die folgenden räumlichen und Richtungsbegriffe dient. Eine axiale Richtung AD ist parallel zur Achse 11. Eine radiale Richtung RD ist senkrecht zur Achse 11. Eine Umfangsrichtung CD ist durch einen Endpunkt des (zur Achse 11 senkrechten) Radius R definiert, der um die Achse 11 rotiert.
-
Zum Erläutern der räumlichen Begriffe dienen die Objekte 12, 13 und 14. Eine axiale Fläche wie beispielsweise die Fläche 15 des Objekts 12 ist durch eine mit der Achse 11 koplanare Ebene definiert. Die Achse 11 verläuft durch die ebene Fläche 15; jedoch ist jede ebene Fläche, die mit der Achse 11 koplanar ist, eine axiale Fläche. Eine radiale Fläche wie beispielsweise die Fläche 16 des Objekts 13 ist durch eine Ebene gebildet, die senkrecht zur Achse 11 und koplanar mit einem Radius ist, zum Beispiel mit dem Radius 17. Der Radius 17 verläuft durch eine ebene Fläche 16; jedoch ist jede ebene Fläche, die mit dem Radius 17 koplanar ist, eine radiale Fläche. Die Fläche 18 des Objekts 14 bildet eine zylindrische oder Umfangsfläche. Zum Beispiel verläuft der Umfang 19 durch die Fläche 18. Ein weiteres Beispiel besagt, dass eine axiale Bewegung parallel zur Achse 11, eine radiale Bewegung senkrecht zur Achse 11 und eine Umfangsbewegung parallel zum Umfang 19 verlaufen. Eine Drehbewegung verläuft um die Achse 11. Die Begriffe „axial“, „radial“ und „Umfangs-“ beziehen sich auf Ausrichtungen parallel zur Achse 11, zum Radius 17 beziehungsweise zum Umfang 19. Zum Beispiel erstreckt sich eine axial angeordnete Fläche oder Kante in der Richtung AD, eine radial angeordnete Fläche oder Kante erstreckt sich in der Richtung R, und eine in Bezug auf den Umfang angeordnete Fläche oder Kante erstreckt sich in der Richtung CD.
-
2 ist eine Querschnittsansicht eines Drehmomentwandlers 100 mit Freilaufverriegelung im Freilaufmodus. Der Drehmomentwandler 100 enthält: eine Drehachse AR; einen Deckel 102 zum Aufnehmen eines Drehmoments eines (nicht gezeigten) Motors zum Beispiel in einer Umfangsrichtung CD1 für einen Antriebsmodus; ein drehfest mit dem Deckel 102 verbundenes Laufrad 104; eine hydraulisch mit dem Laufrad 104 verbundene Turbine 106; eine Drehmomentwandlerkupplung 108, die einen Kolben 110; und einen Schwingungsdämpfer 112 enthält. Der Dämpfer 112 enthält: ein mit der Drehmomentwandlerkupplung 108 verbundenes Deckblech 114; einen Abtriebsflansch 116; und mindestens eine Feder 118, die in das Deckblech 114 und in den Abtriebsflansch 116 eingreift. Unter „drehfest verbundenen“ Bauteilen ist zu verstehen, dass die Bauteile so miteinander verbunden sind, dass alle Bauteile in Drehung versetzt werden, wenn sich eines der Bauteile dreht; und dass keine Relativdrehung zwischen den Bauteilen möglich ist. Eine radiale und/oder axiale Bewegung von drehfest miteinander verbundenen Bauteilen gegeneinander ist möglich, aber nicht erforderlich.
-
Im Freilaufmodus: ist das Deckblech 114 so angeordnet, dass es sich in der Umfangsrichtung CD2 dreht, die der Umfangsrichtung CD1 entgegengesetzt ist; ist das Deckblech 114 so angeordnet, dass es den Abtriebsflansch 116 in der axialen Richtung AD1 verschiebt; und ist der Abtriebsflansch 116 so angeordnet, dass er den Kolben 110 in der axialen Richtung AD1 verschiebt. Im Freilaufmodus dreht sich die Turbine 106 schneller als der Deckel 102.
-
Das Deckblech 114 enthält mindestens eine Rampe 120, die drehfest mit der Fläche 122 verbunden ist. Die Fläche 122 zeigt in die Richtung AD1. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform sind die Rampen 120 als integraler Bestandteil des Blechs 114 gebildet, das heißt, das Blech und die Rampen sind aus einem einzigen Werkstück gebildet, zum Beispiel durch Stanzen. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist die Rampe 120 getrennt von dem Blech 114 gebildet und durch ein beliebiges in der Technik bekanntes Mittel an dem Blech 114 befestigt. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform enthält das Deckblech 114 eine Vielzahl Rampen 120, die über den Umfang hinweg auf der Fläche 122 verteilt angebracht sind. Die folgende Erörterung betrifft eine einzelne Rampe 120; es sollte jedoch klar sein, dass die Erörterung auch auf eine Vielzahl Rampen 120 anwendbar ist. Im Freilaufmodus ist die Rampe 120 so angeordnet, dass sie den Abtriebsflansch 116 in der axialen Richtung AD1 verschiebt.
-
3 ist eine Detailansicht des Blechs 114, der Rampe 120 und des Abtriebsflanschs 116, die in 2 gezeigt sind. Die folgende Beschreibung ist in Verbindung mit den 2 und 3 zu sehen. Die Ausdehnung 124 der Rampe 120 in der axialen Richtung AD1 nimmt entlang der Umfangsrichtung CD1 zu. Der Abtriebsflansch 116 enthält eine Fläche 126, die in die Richtung AD2 zeigt. Die Rampe 120 und insbesondere die Fläche 128 der Rampe 120 liegt direkt an der Fläche 126 an oder steht in Kontakt mit der Fläche 126. Unter „direkt anliegen“ ist zu verstehen, dass ein zusätzliches Bauteil wie beispielsweise eine Unterlegscheibe oder eine andere mechanisch kompakte Einheit zwischen der Fläche 126 und der Rampe 120 liegt und in Kontakt mit diesen steht. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform liegt die durch die Fläche 126 und das Ende 132 des Abtriebsflanschs 116 gebildete Ecke 130 direkt an der Rampe 120 an oder steht in Kontakt mit dieser.
-
Der Kolben 110 enthält Abschnitte 110A und 110B. Der Abschnitt 110A ist im Wesentlichen radial angeordnet und enthält einen radial äußersten Teil des Kolbens 110. Der Abschnitt 110B erstreckt sich vom Teil 110A aus in einer axialen Richtung AD2 und enthält ein abgewandtes Ende 110C. Bei dem Beispiel in 2 ist der Abtriebsflansch 116 im Freilaufmodus so angeordnet, dass er in Kontakt mit dem abgewandten Ende 110C steht und den Kolben 110 in der axialen Richtung AD1 verschiebt. Im Überbrückungsmodus ist die Kupplung 108 geschlossen und überträgt ein Drehmoment vom Deckel 102 über die Kupplung 108 zum Dämpfer 112.
-
4 ist eine Querschnittsansicht des Drehmomentwandlers 100 mit Freilaufsperre im Überbrückungsmodus. Die folgende Beschreibung ist in Verbindung mit den 2 bis 4 zu sehen. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform besteht beim Überbrückungsmodus ein axialer Zwischenraum 134 zwischen dem Abtriebsflansch 116 und dem abgewandten Ende 110C. Das heißt, der Kolben 110 ist in der Richtung AD1 verschoben worden und schließt die Kupplung 108, während gleichzeitig das Deckblech 114 in der Richtung CD2 gedreht worden ist (Freilaufmodus). Somit ist der Abtriebsflansch 116 nicht wie in 2 gezeigt in der Richtung AD1 verschoben worden. Dadurch, dass der Kolben 110, nicht aber der Abtriebsflansch 116 in der Richtung AD1 verschoben wurde, entsteht der Zwischenraum 134. Durch das Vorhandensein des Zwischenraums 134 wird im Überbrückungsmodus verhindert, dass das Kolbenblech und der Abtriebsflansch einem unerwünschten Schleppmoment und Verschleiß ausgesetzt sind. Im Drehmomentwandlermodus, in dem sich der Deckel 102 schneller als die Turbine 106 dreht und die Kupplung 108 offen ist, bleibt der Zwischenraum 134 weiterhin bestehen, da sich der Abtriebsflansch 116 nicht in der Richtung AD1 verschoben hat.
-
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform enthält die Drehmomentwandlerkupplung 108 eine Antriebsscheibe 136, die drehfest mit dem Kolbenblech 114 verbunden ist. Im Freilaufmodus ist der Abtriebsflansch 116 so angeordnet, dass er in der axialen Richtung AD1 verschoben wird und durch Reibschluss in den Deckel 102, die Antriebsscheibe 136 und den Kolben 110 eingreift, um ein Drehmoment vom Deckel 102 zum Deckblech 114 zu übertragen. Zwischen dem Deckel 102 und der Scheibe 136 sowie zwischen der Scheibe 136 und dem Kolben 110 ist ein Reibungsmaterial angeordnet.
-
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform enthält der Drehmomentwandler 100 Kammern 138 und 140. Die Kammer 138 enthält einen Abschnitt 138A, der axial zwischen dem Deckel 102 und dem Kolben 110 angeordnet ist. Die Kammer 140 enthält einen Abschnitt 140A, der axial zwischen dem Kolben 110 und der Turbine 106 angeordnet ist. Im Gegensatz zu dem oben erörterten Drehmomentwandler nach dem Stand der Technik befindet sich bei der Kammer 138 zwischen dem Deckel 102 und dem Kolben 110 kein Dichtungsbauteil. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist der Schwingungsdämpfer 112 in der Kammer 140 untergebracht.
-
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist das Deckblech 114 durch ein beliebiges in der Technik bekanntes Mittel drehfest mit der Turbine 106 verbunden. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform enthält der Dämpfer 112 ein Deckblech 142, das drehfest mit dem Deckblech 114 verbunden ist und in die Feder 118 eingreift. Der Abtriebsflansch 116 ist axial zwischen den Deckblechen 114 und 142 angeordnet. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform enthält der Drehmomentwandler 100 eine Abtriebsnabe 144, die drehfest mit einer Antriebswelle für ein (nicht gezeigtes) Getriebe verbunden ist. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform handelt es sich bei dem Dämpfer 112 um einen Massendämpfer, der mindestens eine Feder 146 enthält, die in das Blech 114 und den Abtriebsflansch 116 eingreift.
-
5 ist eine Querschnittsansicht des in 2 gezeigten Drehmomentwandlers 100 mit einem Drucklager 148.
-
6 ist eine Querschnittsansicht des in 5 gezeigten Drehmomentwandlers 100 im Überbrückungsmodus. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform enthält der Drehmomentwandler 100 ein Drucklager 148, das axial zwischen dem Kolben 110 und dem Abtriebsflansch 116 angeordnet ist. Die Erörterung für die 2 bis 4 ist auf die 5 und 6 anwendbar, sofern nichts anderes erwähnt wird. Im Leerlaufmodus ist der Abtriebsflansch 116 so angeordnet, dass er in der axialen Richtung AD1 verschoben wird, um das Drucklager 148 mit dem Kolben 110 und dem Abtriebsflansch 116 zu verbinden. Somit verringert das Lager 148 das Schleppmoment und den Verschleiß, der bei Kontakt zwischen dem Abtriebsflansch 116 und dem Kolben 110 eintritt. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform besteht ein axialer Zwischenraum 134 zwischen dem Lager 148 und dem Kolben 110 oder dem Abtriebsflansch 116. Bei dem Beispiel von 6 besteht der Zwischenraum 134 zwischen dem Lager 148 und dem Abtriebsflansch 116.
-
Die folgende Beschreibung liefert weitere Einzelheiten zum Drehmomentwandler 100 und seinem Betrieb im Leerlaufmodus. Ein Vorteil besteht darin, dass durch die Anordnung des Blechs 114, des Abtriebsflanschs 116 und des Kolbens 110 die Kupplung 108 im Leerlaufmodus geschlossen bleiben kann, ohne dass das Dichtungsbauteil verwendet wird, das bei dem oben erörterten Drehmomentwandler nach dem Stand der Technik erforderlich ist. Insbesondere bewirkt im Leerlaufmodus das Verdrehen des Deckblechs 114, dass dieses gegenüber dem Abtriebsflansch 116 in der Richtung CD2 verschoben wird. Diese relative Verschiebung bewirkt, dass die Rampe(n) 120 am Abtriebsflansch 116 entlang gleitet(gleiten). Da die Ausdehnung 124 der Rampe(n) 120 in der Richtung CD2 zunimmt und die axiale Lage des Blechs 114 unverändert bleibt, drückt der Abtriebsflansch 116 durch Verschieben in der Richtung AD1 gegen die Rampe(n) 120.
-
Durch das Verschieben des Abtriebsflanschs 116 in der Richtung AD1 wird der Kolben 110 in der Richtung AD1 verschoben. Das Verschieben des Kolbens 110 bewirkt, dass die Kupplung 108 den Kupplungspunkt erreicht, an dem zum Beispiel die Antriebsscheibe 136 durch Reibschluss mit dem Deckel 102 und dem Kolben 110 verbunden wird. Sobald dieser Kupplungspunkt erreicht ist, wird der Flüssigkeitsstrom durch die Kupplung 108 gesperrt, und die hydraulischen Prozesse in den Kammern 138 und 140 führen zu niedrigerem Druck in der Kammer 138, sodass die Kupplung 108 weiter zusammengepresst wird. Somit wird durch Hinzufügen einfacher und preiswerter Änderungen (Abschnitt 110C und Rampe(n) 120) die gewünschte Funktionsweise im Freilaufmodus erreicht und dabei das Dichtungsbauteil nach dem Stand der Technik entbehrlich, das wie oben erwähnt zu höheren Kosten und höherer Komplexität des Drehmomentwandlers führt und gleichzeitig die Haltbarkeit insgesamt verringert.
-
Es ist einsichtig, dass verschiedene der oben offenbarten sowie weitere Merkmale und Funktionen oder deren Alternativen auf wünschenswerte Weise zu vielen anderen verschiedenen Systemen oder Anwendungen kombiniert werden können. Durch den Fachmann können später gegenwärtig unvorhersehbare oder unerwartete Alternativen, Modifikation, Varianten oder Verbesserungen daran vorgenommen werden, die auch durch die folgenden Ansprüche erfasst sein sollen.
