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HINTERGRUND
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1. Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fluid-Energieübertragungseinrichtung, die Energie zwischen einem ersten Rotationselement und einem zweiten Rotationselement durch kinetische Energie eines Fluids überträgt, und insbesondere auf eine Fluid-Energieübertragungseinrichtung mit einer Überbrückungskupplung.
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2. Einschlägiger Stand der Technik
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Im einschlägigen Stand der Technik ist ein Beispiel für eine Fluid-Energieübertragungseinrichtung, die Energie zwischen einem ersten Rotationselement und einem zweiten Rotationselement durch kinetische Energie eines Fluids überträgt, in der ungeprüften japanischen Patentanmeldungs-Veröffentlichung
JP 2014-141 987 A offenbart.
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Die in der
JP 2014-141 987 A beschriebene Fluid-Energieübertragungseinrichtung weist Folgendes auf: eine vordere Abdeckung, der Energie von einem Motor zugeführt wird, als erstes Rotationselement, ein an der vorderen Abdeckung angebrachtes Laufrad, eine Turbinennabe, die mit einer Eingangswelle eines Getriebes gekoppelt ist, als zweites Rotationselement, ein an der Turbinennabe angebrachtes Turbinengehäuse sowie einen Stator, der zwischen dem Laufrad und dem Turbinengehäuse angebracht ist.
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Die Fluid-Energieübertragungseinrichtung ist mit einer Überbrückungskupplung ausgestattet. Die Überbrückungskupplung besitzt einen Kolben, der an der Turbinennabe als zweites Rotationselement angebracht ist, eine an der Turbinennabe befestigte erste Platte sowie eine erste Torsionsfeder, die Energie zwischen dem Kolben und der ersten Platte überträgt.
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Ein dynamisches Dämpfungselement ist an der ersten Platte angebracht. Das dynamische Dämpfungselement besitzt einen an der ersten Platte angebrachten Nabenflansch, eine zweite Torsionsfeder, die zwischen dem Nabenflansch und der ersten Platte angeordnet ist, sowie ein Trägheitselement, das an einem äußeren peripheren Ende des Nabenflansches befestigt ist.
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Gemäß der in der
JP 2014-141 987 A beschriebenen Fluid-Energieübertragungseinrichtung fließt in einem Zustand, in dem sich die vordere Abdeckung und das Laufrad drehen, Hydrauliköl von dem Laufrad zu der Turbine, und Energie wird von dem Laufrad über das Hydrauliköl zu der Turbine übertragen. Die zu der Turbine übertragene Energie wird über die Turbinennabe zu der Eingangswelle übertragen. Wenn die Anzahl der Umdrehungen der Eingangswelle geringer ist als ein bestimmter Wert, wird die Überbrückungskupplung gelöst.
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Wenn die Anzahl der Umdrehungen der Eingangswelle den bestimmten Wert erreicht, bewegt sich ein Kolben durch Hydraulikdruck in Richtung auf die Motorseite, und ein Reibungselement wird gegen die vordere Abdeckung gedrückt. Mit anderen Worten, es wird die Überbrückungskupplung eingerückt, der Kolben dreht sich in integraler Weise mit der vorderen Abdeckung, und Energie wird von der vorderen Abdeckung über den Kolben und die erste Torsionsfeder zu der Turbinennabe übertragen.
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Wenn die Motordrehzahl vermindert wird, wird ein durch die Motordrehzahl verursachtes Veränderungsausmaß durch Änderungen bei der Verbrennung erhöht. Wenn bei der in der
JP 2014-141 987 A beschriebenen Fluid-Energieübertragungseinrichtung die Motordrehzahl einem bestimmten Wert nahekommt, tritt das dynamische Dämpfungselement in Aktion, um Änderungen bzw. Schwankungen im Rotationszustand der Turbine zu unterdrücken.
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Jedoch wirkt bei der in der
JP 2014-141 987 A beschriebenen Fluid-Energieübertragungseinrichtung die Masse des dynamischen Dämpfungselements auch dann auf das zweite Rotationselement, wenn die Überbrückungskupplung AUS ist. Somit kann ein Anstieg bei der Rotationsgeschwindigkeit des zweiten Rotationselements bei gelöster Überbrückungskupplung in nachteiliger Weise beeinträchtigt werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Fluid-Energieübertragungseinrichtung, die eine Beeinträchtigung eines Anstiegs der Rotationsgeschwindigkeit eines zweiten Rotationselements bei gelöster Überbrückungskupplung unterbindet.
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Gemäß einem Aspekt bietet die vorliegende Erfindung eine Fluid-Energieübertragungseinrichtung, die zum Übertragen von Energie zwischen einem ersten Rotationselement und einem zweiten Rotationselement durch kinetische Energie eines Fluids in der Lage ist sowie zum Übertragen von Energie zwischen dem ersten Rotationselement und dem zweiten Rotationselement über eine Überbrückungskupplung in der Lage ist.
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Die Fluid-Energieübertragungseinrichtung weist einen ersten Dämpfungsmechanismus auf, der auf einem Weg zum Übertragen von Energie zwischen dem ersten Rotationselement und dem zweiten Rotationselement über die Überbrückungskupplung angeordnet ist, um Rotationsschwankungen des zweiten Rotationselements zu unterdrücken, und weist ferner einen Kopplungsmechanismus auf, der zum Lösen des ersten Dämpfungsmechanismus von dem ersten Rotationselement und dem zweiten Rotationselement ausgebildet ist, wenn die Überbrückungskupplung gelöst wird, und der den ersten Dämpfungsmechanismus mit dem ersten Rotationselement und dem zweiten Rotationselement koppelt, wenn die Überbrückungskupplung eingerückt wird.
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Die Überbrückungskupplung kann ein bewegliches Element aufweisen, das an dem zweiten Rotationselement angebracht ist und in Richtung einer Axiallinie beweglich ist, bei der es sich um ein Rotationszentrum des zweiten Rotationselements handelt, und kann ferner ein an dem ersten Rotationselement angeordnetes erstes Reibungselement sowie ein an dem beweglichen Element angeordnetes zweites Reibungselement aufweisen.
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Bei dem eingerückten Zustand der Überbrückungskupplung kann es sich um einen Zustand handeln, in dem die Energieübertragung zwischen dem ersten Reibungselement und dem zweiten Reibungselement aktiviert ist. Bei dem gelösten Zustand der Überbrückungskupplung kann es sich um einen Zustand handeln, in dem die Energieübertragung zwischen dem ersten Reibungselement und dem zweiten Reibungselement blockiert ist.
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Der erste Dämpfungsmechanismus kann von dem ersten Reibungselement und dem zweiten Reibungselement getrennt werden, wenn die Überbrückungskupplung gelöst wird. Der erste Dämpfungsmechanismus kann mit dem ersten Reibungselement und dem zweiten Reibungselement gekoppelt werden, wenn die Überbrückungskupplung eingerückt wird.
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Die Fluid-Energieübertragungseinrichtung kann einen zweiten Dämpfungsmechanismus aufweisen, der zum Koppeln des beweglichen Elements und des zweiten Rotationselements sowie zum Unterdrücken von Rotationsschwankungen des zweiten Rotationselements ausgebildet ist. Das bewegliche Element kann in Bezug auf das zweite Rotationselement um die Axiallinie drehbar sein.
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Der erste Dämpfungsmechanismus kann einen Ring, der an dem ersten Rotationselement um die Axiallinie drehbar angebracht ist, sowie einen Massenkörper aufweisen, der an dem Ring angebracht ist und in Rotationsrichtung des Rings schwenkbar ist. Der Ring kann sich von dem ersten Reibungselement und dem zweiten Reibungselement weg bewegen, wenn die Überbrückungskupplung gelöst wird. Der Ring kann mit dem ersten Reibungselement und dem zweiten Reibungselement gekoppelt werden, wenn die Überbrückungskupplung eingerückt wird.
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Der Massenkörper kann in Radialrichtung um die Axiallinie außerhalb von dem Ring angeordnet sein.
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Der Massenkörper kann in Radialrichtung um die Axiallinie innerhalb des Rings angeordnet sein.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine Konzeptionsdarstellung zur Erläuterung einer Konfiguration eines Fahrzeugs mit einem Drehmomentwandler;
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2 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung eines Beispiels des Drehmomentwandlers;
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3 eine vergrößerte Schnittdarstellung zur Erläuterung eines Konstruktionsbeispiels eines dynamischen Dämpfungselements, das an dem Drehmomentwandler vorgesehen ist;
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4A eine Seitenansicht zur Erläuterung des Konstruktionsbeispiels des dynamischen Dämpfungselements;
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4B eine Seitenansicht zur Erläuterung eines weiteren Konstruktionsbeispiels des dynamischen Dämpfungselements;
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5 eine vergrößerte Schnittdarstellung zur Erläuterung eines weiteren Konstruktionsbeispiels des dynamischen Dämpfungselements, das an dem Drehmomentwandler vorgesehen ist; und
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6 eine graphische Darstellung zur Erläuterung einer Kennlinie des Drehmomentwandlers.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Fluid-Energieübertragungseinrichtung werden im Folgenden insbesondere unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Ein in 1 dargestelltes Fahrzeug 10 ist mit einem Drehmomentwandler 13 als Fluid-Energieübertragungseinrichtung auf einem Energieübertragungsweg ausgestattet, der sich von einem Motor 11 zu einem Getriebe 12 erstreckt. Bei dem Motor 11 handelt es sich um eine Antriebsenergiequelle, die Energie durch Verbrennung von Kraftstoff erzeugt.
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Bei dem Motor 11 kann es sich um einen beliebigen Motor, z. B. einen Benzinmotor, einen Dieselmotor und einen Flüssigpropangas-Motor handeln. Der Motor 11 besitzt eine Kurbelwelle 14, und die Kurbelwelle 14 ist derart gelagert, dass sie um eine Axiallinie A1 drehbar ist, wie diese in 2 und 3 dargestellt ist. Eine Abstützöffnung 15 ist an einem Ende der Kurbelwelle 14 vorgesehen.
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Eine Antriebsplatte 16 ist an der Kurbelwelle 14 mittels einer Schraube 17 befestigt. Die Antriebsplatte 16 ist in Form einer Scheibe ausgebildet und in Radialrichtung um die Axiallinie A1 herum angeordnet.
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Bei dem Getriebe 12 handelt es sich um einen Kraft- bzw. Energieübertragungsmechanismus mit einer Eingangswelle 21 und einer Ausgangswelle 56; das Getriebe 12 ist in der Lage, ein Übersetzungsverhältnis zwischen der Eingangswelle 21 und der Ausgangswelle 56 zu ändern. Die Ausgangswelle 56 ist mit Antriebsrädern gekoppelt, um Kraft zu diesen zu übertragen. Bei dem Getriebe 12 kann es sich entweder um ein kontinuierlich verstellbares Getriebe oder um ein traditionelles Getriebe handeln.
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Das kontinuierlich verstellbare Getriebe beinhaltet ein kontinuierlich verstellbares Getriebe vom Riemen-Typ, und das traditionelle Getriebe beinhaltet ein Getriebe mit einem Planetengetriebemechanismus. Im vorliegenden Fall handelt es sich bei dein Getriebe 12 um ein kontinuierlich verstellbares Getriebe, bei dem das Übersetzungsverhältnis durch eine Hydraulikdrucksteuerung gesteuert wird.
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Der Drehmomentwandler 13 weist eine vordere Abdeckung 18, eine hintere Abdeckung 19, ein an der hinteren Abdeckung 19 vorgesehenes Pumpenlaufrad 20, eine auf der Eingangswelle 21 des Getriebes 12 angebrachte Nabe 22, ein an der Nabe 22 befestigtes Turbinengehäuse 23 sowie einen an dem Turbinengehäuse 23 vorgesehenen Turbinenläufer 24 auf.
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Hydrauliköl wird in einen Raum zugeführt, der von der vorderen Abdeckung 18 und der hinteren Abdeckung 19 gebildet ist. Das Turbinengehäuse 23 ist in Richtung der Axiallinie A1 zwischen der Antriebsplatte 16 und der hinteren Abdeckung 19 angeordnet.
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Die vordere Abdeckung 18 ist aus einem Metallmaterial ringförmig ausgebildet. Die vordere Abdeckung 18 weist einen sich in Radialrichtung erstreckenden Basisbereich 25 sowie einen zylindrischen Bereich 26 auf, der sich von einem äußeren peripheren Ende des Basisbereichs 25 in Richtung der Axiallinie A1 erstreckt.
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Die vordere Abdeckung 18 ist an der Antriebsplatte 16 befestigt. Eine Führungserhebung 27 ist in der Abstützöffnung 15 angeordnet, und ein inneres peripheres Ende der vorderen Abdeckung 18 ist an der Führungserhebung 27 befestigt.
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Die hintere Abdeckung 19 ist ringförmig ausgebildet, und ein äußeres peripheres Ende der hinteren Abdeckung 19 ist an dem zylindrischen Bereich 26 der vorderen Abdeckung 18 befestigt. Eine Hülse 28 ist an einem inneren peripheren Ende der hinteren Abdeckung 19 befestigt, wobei die Hülse 28 von einem zylindrischen Bereich 30 eines Gehäuses 29 abgestützt ist.
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Die Eingangswelle 21 ist in dem zylindrischen Bereich 30 angeordnet, wobei die Eingangswelle 21 von dem zylindrischen Bereich 30 derart abgestützt ist, dass sie um die Axiallinie A1 drehbar ist. Die Axiallinie A1 entspricht den Rotationszentren der Kurbelwelle 14, der Nabe 22 und der Eingangswelle 21.
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Bei dem Gehäuse 29 handelt es sich um ein feststehendes Element, und der zylindrische Bereich 30 ist derart vorgesehen, dass das Zentrum desselben mit der Axiallinie A1 ausgerichtet ist. Die Hülse 28 ist von dem zylindrischen Bereich 30 drehbar abgestützt. Ein Stator 31 ist zwischen der hinteren Abdeckung 19 und dem Turbinengehäuse 23 angeordnet, wobei der Stator 31 über eine Einwegkupplung 32 von dem Gehäuse 29 abgestützt ist.
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Die Nabe 22 ist über eine Längskeilverbindung an der Eingangswelle 21 angebracht, und die Nabe 22 dreht sich in integraler Weise mit der Eingangswelle 21. Eine Überbrückungskupplung 34 ist in einem von der vorderen Abdeckung 18 und der hinteren Abdeckung 19 umschlossenen Raum angeordnet. Bei der Überbrückungskupplung 34 handelt es sich um einen Mechanismus, der Energie durch eine Reibungskraft zwischen der vorderen Abdeckung 18 und der Nabe 22 überträgt. Die Überbrückungskupplung 34 weist einen an der Nabe 22 angebrachten Überbrückungskolben 35, ein an einer Seitenfläche des Überbrückungskolbens 35 vorgesehenes Reibungselement 41 und ein an dem Basisbereich 25 befestigtes Reibungselement 42 auf.
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Der Überbrückungskolben 35 ist aus einem metallischen Material ringförmig ausgebildet und ist an einer äußeren peripheren Fläche der Nabe 22 angebracht. Der Überbrückungskolben 35 ist in Bezug auf die Nabe 22 in Richtung der Axiallinie A1 beweglich.
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Der Überbrückungskolben 35 ist in Richtung der Axiallinie A1 zwischen dem Basisbereich 25 der vorderen Abdeckung 18 und dem Turbinengehäuse 23 angeordnet. Der Überbrückungskolben 35 ist in Bezug auf die Nabe 22 drehbar. Das Reibungselement 41 ist an der einen von den in Richtung der Axiallinie A1 in unterschiedlichen Positionen ausgebildeten Seitenflächen des Überbrückungskolbens 35 befestigt, und zwar an der näher bei dem Basisbereich 25 befindlichen Seitenfläche.
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Das Reibungselement 42 ist an der einen von den in Richtung der Axiallinie A1 in unterschiedlichen Positionen ausgebildeten Seitenflächen des Basisbereichs 25 befestigt, und zwar an der näher bei dem Überbrückungskolben 35 befindlichen Seitenfläche. Die Reibungselemente 41 und 42 sind entlang einer Umfangsrichtung um die Axiallinie A1 vorgesehen.
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Es ist ein Torsionsdämpfer 36 vorgesehen, der einen Energieübertragungsweg zwischen dem Überbrückungskolben 35 und der Nabe 22 bildet. Der Torsionsdämpfer 36 ist in Richtung der Axiallinie A1 zwischen dem Turbinengehäuse 35 und dem Überbrückungskolben 35 angeordnet.
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Der Torsionsdämpfer 36 weist eine an der Nabe 22 befestigte ringförmige Platte 37, einen an dem Überbrückungskolben 35 angebrachten ringförmigen Halter 38 sowie von dem Halter 38 abgestützte Kompressions-Schraubenfedern 39 und 40 auf.
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Die Kompressions-Schraubenfedern 39 und 40 sind aus Metall gebildet sowie in Rotationsrichtung der Nabe 22 um die Axiallinie A1 dehnbar. Die Kompressions-Schraubenfedern 39 und 40 unterscheiden sich in ihren Federkonstanten voneinander.
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Entlang der Rotationsrichtung der Platte 37 ist eine Vielzahl von Kompressions-Schraubenfedern 39 und 40 vorgesehen. Die Platte 37 und der Halter 38 sind aus Metall gebildet. Der Halter 38 ist in Bezug auf den Überbrückungskolben 35 in Richtung der Axiallinie A1 beweglich und dreht sich in integraler Weise mit dem Überbrückungskolben 35.
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Ein dynamisches Dämpfungselement 43 ist in Richtung der Axiallinie A1 zwischen dem Basisbereich 25 und dem Überbrückungskolben 35 angeordnet. Das dynamische Dämpfungselement 43 weist einen metallischen Ring 44 sowie einen metallischen Massenkörper 46 auf, der über federnd nachgiebige Elemente 45 außenseitig von dem Ring 44 angebracht ist. Der Massenkörper 46 ist ringförmig ausgebildet, wie dies in 4A dargestellt ist.
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Eine Vielzahl von federnd nachgiebigen Elementen 45, bei denen es sich um metallische Zugfedern handelt, ist entlang der Umfangsrichtung des Massenkörpers 46 vorgesehen. Erste Endbereiche von allen der federnd nachgiebigen Elemente 45 sind mit einem äußeren peripheren Ende des Rings 44 gekoppelt, und zweite Endbereiche von allen der federnd nachgiebigen Elemente 45 sind mit einem inneren peripheren Ende des Massenkörpers 46 gekoppelt.
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Der Ring 44 ist von der Führungserhebung 27 über ein Lager 47 abgestützt. Somit ist der Ring 44 in Bezug auf die Führungserhebung 27 um die Axiallinie A1 drehbar. Der Ring 44 ist ferner auch in Bezug auf die vordere Abdeckung 18 in Richtung der Axiallinie A1 beweglich. In Richtung der Axiallinie A1 sind Reibungselemente 48 auf beiden ersten Seitenflächen des Rings 44 vorgesehen, und Reibungselemente 49 sind auf beiden zweiten Seitenflächen des Rings 44 vorgesehen.
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Eine Vielzahl von jeweiligen Reibungselementen 48 und 49 ist in Umfangsrichtung des Rings 44 angeordnet. Die Reibungselemente 48 sind an dem Ring 44 an dem Reibungselement 42 gegenüberliegenden Positionen befestigt, und die Reibungselemente 49 sind an dem Ring 44 an dem Reibungselement 41 gegenüberliegenden Positionen befestigt. Die Reibungselemente 41, 42, 48 und 49 sind in Radialrichtung um die Axiallinie A1 in dem gleichen Bereich angeordnet.
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Im Inneren des Drehmomentwandlers 13 ist eine Beaufschlagungskammer 50 zwischen dem Turbinengehäuse 23 und dem Überbrückungskolben 35 gebildet, und eine Freigabekammer 51 ist zwischen dem Basisbereich 25 der vorderen Abdeckung 18 und dem Überbrückungskolben 35 gebildet. Die Beaufschlagungskammer 50 und die Freigabekammer 51 sind mit einem hydraulischen Steuerkreis 52 gekoppelt.
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Der hydraulische Steuerkreis 52 weist verschiedene Arten von Ventilen und Ölleitungen auf, wobei der hydraulische Steuerkreis 52 eine Funktion zum Steuern des Hydraulikdrucks der Beaufschlagungskammer 50 sowie des Hydraulikdrucks der Freigabekammer 51 und eine Funktion zum Steuern des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes 12 besitzt.
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Es ist eine Steuereinheit 53 vorhanden, die ein Ventil des hydraulischen Steuerkreises 52 steuert. Bei der Steuereinheit 53 handelt es sich um einen Mikrocomputer, der mit einer zentralen Verarbeitungseinheit, einer Speichereinheit, einer Eingangsschnittstelle und einer Ausgangsschnittstelle versehen ist.
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Das Fahrzeug 10 weist einen Gaspedal-Öffnungsausmaßsensor 54 und einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 55 auf. Der Gaspedal-Öffnungsausmaßsensor 54 detektiert ein Betätigungsausmaß des Gaspedals, das ein Insasse des Fahrzeugs 10 betätigt, und gibt ein Signal ab, das einem Detektionsresultat entspricht.
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Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 55 detektiert die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 10 und gibt ein Signal in Abhängigkeit von dem Detektionsresultat ab. Der Steuereinheit 53 werden ein von dem Gaspedal-Öffnungsausmaßsensor 54 abgegebenes Signal, ein von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 55 abgegebenes Signal sowie von anderen Sensoren und Schaltern abgegebene Signale zugeführt.
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Die Steuereinheit 53 steuert den Motor 11 und das Getriebe 12 auf der Basis der in die Speichereinheit einzugebenden Signale sowie den darin gespeicherten Daten. Beispielsweise steuert die Steuereinheit 53 das Drehmoment des Motors 11 auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Gaspedalposition, wobei sie auch das Übersetzungsverhältnis des Getriebes 12 steuert. Die Drehzahl des Motors 11 wird durch Steuern des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes 12 gesteuert.
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Die Steuereinheit 53 steuert auch den Hydraulikdruck in der Beaufschlagungskammer 50 sowie den Hydraulikdruck in der Freigabekammer 51 auf der Basis der in die Speichereinheit einzugebenden Signale sowie der in dieser gespeicherten Daten. Mit anderen Worten, es steuert die Steuereinheit 53 das Einrücken und das Lösen der Überbrückungskupplung 34.
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Aus diesem Grund ist ein Steuerungskennfeld in Form von Daten zum Einrücken und zum Lösen der Überbrückungskupplung 34 in der Speichereinheit der Steuereinheit 53 gespeichert. Das Steuerungskennfeld beinhaltet einen ersten Bereich, in dem die Überbrückungskupplung 34 zu lösen ist, sowie einen zweiten Bereich, in dem die Überbrückungskupplung 34 einzurücken ist, wobei die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Gaspedalposition als Parameter vorgegeben sind.
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Beispielsweise wird in einem Betriebszustand, in dem der Verbrennungszustand des Motors 11 instabil ist und es somit leicht zu Schwankungen bei der Rotation der Kurbelwelle 14 kommt, der erste Bereich des Steuerungskennfelds vorgegeben, um ein Lösen der Überbrückungskupplung 34 zu ermöglichen.
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In dem Betriebszustand, in dem die Verbrennung des Motors 11 stabil ist und ist somit nicht leicht zu Schwankungen bei der Rotation der Kurbelwelle 14 kommt, wird der zweite Bereich des Steuerungskennfelds vorgegeben, um ein Einrücken der Überbrückungskupplung 34 zu ermöglichen.
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Im Folgenden wird die Funktion des Drehmomentwandlers 13 des Fahrzeugs 10 beschrieben. Das Drehmoment der Kurbelwelle 14 des Motors 11 wird über die Antriebsplatte 16 zu der hinteren Abdeckung 19 übertragen. Wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Gaspedalposition in dem ersten Bereich befinden, wird der Hydraulikdruck in der Beaufschlagungskammer 50 auf einen niedrigen Druck gesteuert, und der Hydraulikdruck in der Freigabekammer 51 wird auf einen hohen Druck gesteuert, so dass die Überbrückungskupplung 34 gelöst wird.
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Mit anderen Worten, es wird ein Zustand erzielt, in dem das Reibungselement 42 und das Reibungselement 48 voneinander getrennt sind sowie das Reibungselement 41 und das Reibungselement 49 voneinander getrennt sind. Mit anderen Worten, es ist dann, wenn die Überbrückungskupplung 34 gelöst ist, die Energieübertragung zwischen dem Reibungselement 42 und dem Reibungselement 41 blockiert.
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Wenn die Überbrückungskupplung 34 gelöst ist, wird Energie zwischen der hinteren Abdeckung 19 und dem Turbinengehäuse 23 durch kinetische Energie des Hydrauliköls übertragen. Das Drehmoment des Turbinengehäuses 23 wird über die Nabe 22 auf die Eingangswelle 21 des Getriebes 12 übertragen. Das auf die Eingangswelle 21 des Getriebes 12 übertragene Drehmoment wird über die Ausgangswelle 56 zu den Antriebsrädern übertragen, so dass eine Antriebskraft erzeugt wird.
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Wenn die Überbrückungskupplung 34 gelöst ist, werden Drehmomentschwankungen, falls diese in dem Motor 11 auftreten, durch Schlupf zwischen der hinteren Abdeckung 19 und dem Turbinengehäuse 23 absorbiert, so dass ein Übertragen der Drehmomentschwankungen in dem Motor 11 zu dem Getriebe 12 unterdrückt werden kann.
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In einem Wandlerbereich, in dem das Verhältnis zwischen der Rotationsgeschwindigkeit der hinteren Abdeckung 19 und der Rotationsgeschwindigkeit des Turbinengehäuses 23 nicht höher ist als ein vorbestimmter Wert, wird ein von der hinteren Abdeckung 19 zu dem Turbinengehäuse 23 zu übertragendes Drehmoment durch eine Funktion des Stators 31 verstärkt.
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In einem Kopplungsbereich, in dem das Verhältnis zwischen der Rotationsgeschwindigkeit der hinteren Abdeckung 19 und der Rotationsgeschwindigkeit des Turbinengehäuses 23 den vorbestimmten Wert übersteigt, wird das von der hinteren Abdeckung 19 zu dem Turbinengehäuse 23 zu übertragende Drehmoment nicht verstärkt.
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Ferner ist bei gelöster Überbrückungskupplung 34 das dynamische Dämpfungselement 43 in Bezug auf die vordere Abdeckung 18 und den Überbrückungskolben 35 drehbar. Wenn die Überbrückungskupplung 34 gelöst ist und sich die vordere Abdeckung 18 sowie die Nabe 22 drehen, wirkt somit das dynamische Dämpfungselement 43 weder auf den Motor 11 noch auf die Nabe 22 als Trägheitsmassenkörper in der Rotationsrichtung.
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Wenn dagegen die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Gaspedalposition im zweiten Bereich sind, wird der Hydraulikdruck in der Beaufschlagungskammer 50 auf einen hohen Druck gesteuert, und der Hydraulikdruck in der Freigabekammer 51 wird auf einen niedrigen Druck gesteuert, so dass die Überbrückungskupplung 34 eingerückt wird.
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Mit anderen Worten, es bewegt sich der Überbrückungskolben 35 in Richtung der Axiallinie A1 zu dem Basisbereich 25 hin, das Reibungselement 48 wird gegen das Reibungselement 42 gedrückt, und das Reibungselement 41 wird gegen das Reibungselement 49 gedrückt. Der Ring 44 wird in einen Zustand gebracht, in dem er zwischen den Reibungselemente 41 und 42 angeordnet ist, und Energie von der vorderen Abdeckung 18 wird durch eine Reibungskraft zu dem Überbrückungskolben 35 übertragen. Wenn die Überbrückungskupplung 34 eingerückt ist, wird Energie zwischen dem Reibungselement 42 und dem Reibungselement 41 übertragen.
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Ein hoher Druck und ein niedriger Druck in der Beaufschlagungskammer 50 sowie ein niedriger Druck und ein hoher Druck in der Freigabekammer 51 sind als relative Beziehung zwischen dem Hydraulikdruck in der Beaufschlagungskammer 50 und dem Hydraulikdruck in der Freigabekammer 51 zu verstehen. Mit anderen Worten, es gibt keinen Schwellenwert oder Referenzwert zur Unterscheidung des hohen Drucks und des niedrigen Drucks.
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Das Drehmoment des Überbrückungskolbens 35 wird über den Torsionsdämpfer 36 auf die Nabe 22 übertragen. Wenn bei eingerückter Überbrückungskupplung 34 Rotationsschwankungen der Kurbelwelle 14 auftreten, führen die Kompressions-Schraubenfedern 39 und 40 des Torsionsdämpfers 36 eine Expansion und eine Kontraktion aus, um die Rotationsschwankungen zu absorbieren oder zu dämpfen. Somit können Rotationsschwankungen der Nabe 22 und der Eingangswelle 21, beispielsweise eine Änderung bei der Rotationsgeschwindigkeit sowie Drehmomentschwankungen, eingeschränkt werden.
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Wenn die Überbrückungskupplung 34 eingerückt wird, dann wird die Rotationsgeschwindigkeit des Rings 44 gleich den Rotationsgeschwindigkeiten der vorderen Abdeckung 18 und des Überbrückungskolbens 35. Somit wirkt der Massenkörper 46 als Trägheitsmassenkörper in der Rotationsrichtung auf die Nabe 22 und die Eingangswelle 21.
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Wenn die Rotationsschwankungen der Kurbelwelle 14 auftreten, wirken somit die federnd nachgiebigen Elemente 45 als dynamische Dämpfungselemente, so dass der Massenkörper 46 Vibrationen bzw. Schwingungen der Nabe 22 und der Eingangswelle 21 in der Rotationsrichtung absorbiert oder dämpft.
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Somit ist in einem oberen langsamen Bereich, d. h. in dem Bereich, in dem das Übersetzungsverhältnis des Getriebes 12 klein ist und das Fahrzeug 10 mit einer niedrigen Geschwindigkeit fährt, eine Begrenzung von Schall verhindert.
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Wenn die Überbrückungskupplung 34 gelöst wird, wirkt das dynamische Dämpfungselement 43 weder auf den Motor 11 noch auf die Nabe 22 als Trägheitsmassenkörper in der Rotationsrichtung. Dadurch wird verhindert, dass ein Anstieg der Rotationsgeschwindigkeit der Eingangswelle 21, d. h. eine Beschleunigung des Fahrzeugs 10, beeinträchtigt wird, und ein Anstieg bei der Menge des Kraftstoffverbrauchs des Motors 11 kann eingeschränkt werden.
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Wenn die Überbrückungskupplung 34 gelöst ist, wirkt ferner das dynamische Dämpfungselement 43 weder auf den Motor 11 noch auf die Nabe 22 als Trägheitsmassenkörper in der Rotationsrichtung. Sowohl dann, wenn der im Stillstand befindliche Motor 11 gestartet wird als auch dann, wenn der rotierende Motor 11 in einem Zustand gestoppt wird, in dem die Überbrückungskupplung 34 gelöst ist, wird eine Vibration des dynamischen Dämpfungselements 43 verhindert, und anomale Geräusche werden somit unterbunden.
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Der Ring 44 und die Reibungselemente 48 und 49, bei denen es sich um Elemente des dynamischen Dämpfungselements 43 handelt, dienen auch als Teil der Elemente der Überbrückungskupplung 34. Mit anderen Worten, es besitzt die Überbrückungskupplung 34 eine ähnliche Konstruktion wie eine Mehrscheibenkupplung.
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Ein Anstieg bei der Anzahl der Komponenten des Drehmomentwandlers 13 wird somit unterbunden, und die erforderliche Drehmomentkapazität ist ohne Vergrößerung der Außendurchmesser der Reibungselemente 48 und 49 sichergestellt. Dadurch wird eine Reduzierung der Herstellungskosten des Drehmomentwandlers 13 erzielt, wobei auch eine Reduzierung der Größe des Drehmomentwandlers 13 erreicht wird.
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Ein weiteres Konstruktionsbeispiel des dynamischen Dämpfungselements 43 wird unter Bezugnahme auf 4B und 5 beschrieben. Das in 4B und 5 dargestellte dynamische Dämpfungselement 43 unterscheidet sich von dem in 2 und 3 dargestellten dynamischen Dämpfungselement 43 hinsichtlich der Befestigungsposition des Massenkörpers 46 an dem Ring 44 im Vergleich zu dem in 2 und 3 dargestellten dynamischen Dämpfungselement 43. Der Massenkörper 46 des in 4B und 5 dargestellten dynamischen Dämpfungselements 43 ist in Richtung des Radius des Rings 44 innenseitig von den Reibungselementen 48 und 49 über eine Vielzahl von federnd nachgiebigen Elementen 45 angebracht. Bei der Vielzahl der federnd nachgiebigen Elemente 45 handelt es sich um metallische Federn mit schraubenlinienförmiger Erstreckung, wobei der Massenkörper 46 ringförmig ausgebildet ist. In 4B und 5 sind Elemente, die den in 2 und 3 dargestellten Elementen entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen wie in 2 und 3 bezeichnet.
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Die gleiche Konfiguration des in 5 dargestellten Drehmomentwandlers 13 wie des in 2 und 3 dargestellten Drehmomentwandlers 13 führt zu den gleichen Wirkungen und Vorteilen wie bei dem in 2 und 3 dargestellten Drehmomentwandlers 13. Ferner steuert der in 1 dargestellte hydraulische Steuerkreis 52 das Einrücken und Lösen der in 5 dargestellten Überbrückungskupplung 34.
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Wenn die in 5 dargestellte Überbrückungskupplung 34 gelöst ist, wirkt das in 5 dargestellte dynamische Dämpfungselement 43 in der gleichen Weise wie das in 2 und 3 dargestellte dynamische Dämpfungselement 43 weder auf den Motor 11 noch auf die Nabe 22 als Trägheitsmassenkörper in der Rotationsrichtung.
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Wenn dagegen die in 5 dargestellte Überbrückungskupplung 34 eingerückt ist, wirkt das in 5 dargestellte dynamische Dämpfungselement 43 als Trägheitsmassenkörper in der Rotationsrichtung auf die Nabe 22 und die Eingangswelle 21, und zwar in der gleichen Weise wie das in 2 und 3 dargestellte dynamische Dämpfungselement 43, so dass Drehmomentschwankungen der Nabe 22 und der Eingangswelle 21 unterbunden werden können.
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Spezifikationen des in den 2 bis 5 dargestellten dynamischen Dämpfungselements 43, wie z. B. mindestens eine von der Masse des Massenkörpers 46, der Steifigkeit der federnd nachgiebigen Elemente 45 sowie der Position, in der der Massenkörper 46 in Radialrichtung angeordnet ist, können speziell abgestimmt werden.
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Der Drehmomentwandler 13, bei dem die Spezifikationen des dynamischen Dämpfungselements 43 abgestimmt sind, erzielt eine Verminderung bei den Rotationsschwankungen der Nabe 22 und der Eingangswelle 21, d. h. eine Änderung bei der Anzahl der Umdrehungen sowie eine Änderung beim Drehmoment pro Zeiteinheit bei der gewünschten Frequenz.
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Eine Kennlinie des Drehmomentwandlers 13 wird unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. Die Kennlinie des Drehmomentwandlers 13 mit dem dynamischen Dämpfungselement 43 ist in 6 mit einer durchgezogenen Linie veranschaulicht, und eine Kennlinie eines Drehmomentwandlers eines Vergleichsbeispiels ist in 6 mit einer unterbrochenen Linie veranschaulicht.
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Der Drehmomentwandler des Vergleichsbeispiels ist nicht mit einem dynamischen Dämpfungselement ausgestattet. In der graphischen Darstellung der 6 ist entlang einer horizontalen Achse die Motordrehzahl aufgetragen, und entlang einer vertikalen Achse ist die Änderung bei der Anzahl der Umdrehungen der Eingangswelle aufgetragen. Die Änderung bei der Anzahl der Umdrehungen der Eingangswelle ist ein Wert pro Zeiteinheit.
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Der Drehmomentwandler des Vergleichsbeispiels weist eine derartige Kennlinie auf, dass mit steigender Motordrehzahl die Änderung bei der Anzahl der Umdrehungen der Eingangswelle geringer wird. Unabhängig von der Motordrehzahl ist bei dem Drehmomentwandler 13 gemäß dem Ausführungsbeispiel die Änderung bei der Anzahl der Umdrehungen der Eingangswelle geringer als die Änderung bei der Anzahl der Umdrehungen der Eingangswelle bei dem Vergleichsbeispiel.
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Wenn es sich bei der Motordrehzahl um einen vorbestimmten Wert B1 handelt, erreicht die Differenz zwischen der Änderung in der Anzahl der Umdrehungen der Eingangswelle bei dem Ausführungsbeispiel und der Änderung in der Anzahl der Umdrehungen der Eingangswelle bei dem Vergleichsbeispiel ihr Maximum.
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Bei einer Ausführungsform entsprechen die bei dem Beispiel beschriebene vordere Abdeckung 18 und hintere Abdeckung 19 einem ersten Rotationselement, die Nabe 22 und die Eingangswelle 21 entsprechen einem zweiten Rotationselement, der Drehmomentwandler 13 entspricht einer Fluid-Energieübertragungseinrichtung, das dynamische Dämpfungselement 43 entspricht einem ersten Dämpfungsmechanismus, und die Reibungselemente 48 und 49 sowie der Ring 44 entsprechen einem Kopplungsmechanismus.
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Mit anderen Worten, es dient der Ring 44 sowohl als Element des Kopplungsmechanismus als auch als Element des ersten Dämpfungsmechanismus. Bei einer Ausführungsform entspricht das Reibungselement 43 dem ersten Reibungselement, das Reibungselement 41 entspricht dem zweiten Reibungselement, und der Überbrückungskolben 35 entspricht einem beweglichen Element. Bei einer Ausführungsform entspricht der Torsionsdämpfer 36 dem zweiten Dämpfungsmechanismus.
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Die erfindungsgemäße Fluid-Energieübertragungseinrichtung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Beispiel beschränkt, sondern kann im Umfang der vorliegenden Erfindung verschiedenartig modifiziert werden. Beispielsweise kann die Fluid-Energieübertragungseinrichtung eine Konstruktion verwenden, bei der das Reibungselement 41 der Überbrückungskupplung 34 direkt gegen das Reibungselement 42 gedrückt wird, sowie auch eine Konstruktion verwenden, bei der das dynamische Dämpfungselement als Modifikation des in 4B und 5 dargestellten dynamischen Dämpfungselements 43 innenseitig von den Reibungselementen 41 und 42 angeordnet ist.
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Bei der Modifikation des dynamischen Dämpfungselements sind die Reibungselemente 48 und 49 innenseitig von einem Bereich angeordnet, in dem die Reibungselemente 41 und 42 in Richtung des Radius des Rings 44 angeordnet sind.
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Wenn bei der Modifizierung des dynamischen Dämpfungselements die Überbrückungskupplung 34 gelöst ist, sind das Reibungselement 41 und das Reibungselement 42 voneinander getrennt. Das Reibungselement 48 ist von der Seitenfläche des Basisbereichs 25 getrennt, und das Reibungselement 49 ist von der Seitenfläche des Überbrückungskolbens 35 getrennt.
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Die Überbrückungskupplung 34 wird dann eingerückt, d. h. wenn das Reibungselement 41 gegen das Reibungselement 42 gedrückt wird, so wird gleichzeitig das Reibungselement 48 gegen die Seitenfläche des Basisbereichs 25 gedrückt und das Reibungselement 49 wird gegen die Seitenfläche des Überbrückungskolbens 35 gedrückt, so dass das dynamische Dämpfungselement als Trägheitsmassenkörper in der Rotationsrichtung sowohl auf den Motor 11 als auch auf die Nabe 22 wirkt.
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Bei dem Massenkörper, der bei dem dynamischen Dämpfungselement verwendet wird, kann es sich um einen Massenkörper handeln, der anstatt des ringförmigen Massenkörpers in eine Vielzahl von Stücken in der Rotationsrichtung unterteilt ist.
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Es ist auch möglich, ein pendelartiges Dämpfungselement anstatt des dynamischen Dämpfungselements vorzusehen. Das pendelartige Dämpfungselement besitzt eine Konstruktion, bei der ein in der Rotationsrichtung des Rings 44 um eine Stützachse schwenkbarer Massenkörper an dem Ring 44 angebracht ist. Wenn das Drehmoment des Motors 11 variiert, wirkt der Massenkörper als Pendel zum Absorbieren oder Dämpfen von Vibrationen der Nabe 22 und der Eingangswelle 21.
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Wenn die Spezifikationen des pendelartigen Dämpfungselements, beispielsweise die Länge des Pendels um die Stützachse und die Masse des Massenkörpers abgestimmt werden, können Schwingungen der Nabe 22 und der Eingangswelle 21 einer gewünschten Rotationsordnung, beispielsweise Schwingungen einer zweiten Rotationsordnung, unterbunden werden.
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Mit anderen Worten, das pendelartige Dämpfungselement entspricht dem Massenkörper. Bei der Steuereinheit 53 kann es sich um eines von einer elektronischen Komponente, wie z. B. einen Prozessor, ein Modul und dergleichen anstelle des Mikroprozessors sowie um eine Einheit handeln, die diese elektronischen Komponenten in zusammengebauter Weise beinhaltet.
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Bei dem ersten Rotationselement und dem zweiten Rotationselement kann es sich um ein beliebiges von einem rotierenden Element, einer Drehwelle, einem Zahnrad, einer Riemenscheibe und einem Kettenrad handeln. Bei dem beweglichen Element kann es sich um ein beliebiges Element von einem Kolben und einem Rotationselement handeln. Bei dem federnd nachgiebigen Element des ersten Dämpfungsmechanismus kann es sich um eines von einer Metallfeder und einem synthetischen Gummimaterial handeln. Die Fluid-Energieübertragungseinrichtung weist einen Drehmomentwandler, der mit einer Funktion zum Verstärken von Drehmoment ausgestattet ist, sowie ferner eine Fluidkopplung auf, die keine Funktion zum Verstärken des Drehmoments aufweist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Fahrzeug
- 11
- Motor
- 12
- Getriebe
- 13
- Drehmomentwandler
- 14
- Kurbelwelle
- 15
- Abstützöffnung
- 16
- Antriebsplatte
- 17
- Schraube
- 18
- vordere Abdeckung
- 19
- hintere Abdeckung
- 20
- Pumpenlaufrad
- 21
- Eingangswelle
- 22
- Nabe
- 23
- Turbinengehäuse
- 24
- Turbinenläufer
- 25
- Basisbereich
- 26
- zylindrischer Bereich
- 27
- Führungserhebung
- 28
- Hülse
- 29
- Gehäuse
- 30
- zylindrischer Bereich
- 31
- Stator
- 32
- Einwegkupplung
- 34
- Überbrückungskupplung
- 35
- Überbrückungskolben
- 36
- Torsionsdämpfer
- 37
- ringförmige Platte
- 38
- ringförmiger Halter
- 39
- Kompressions-Schraubenfeder
- 40
- Kompressions-Schraubenfeder
- 41
- Reibungselement
- 42
- Reibungselement
- 43
- dynamisches Dämpfungselement
- 44
- Ring
- 45
- federnd nachgiebige Elemente
- 46
- Massenkörper
- 47
- Lager
- 48
- Reibungselement
- 49
- Reibungselement
- 50
- Beaufschlagungskammer
- 51
- Freigabekammer
- 52
- hydraulischer Steuerkreis
- 53
- Steuereinheit
- 54
- Gaspedal-Öffnungsausmaßsensor
- 55
- Fahrzeuggeschwindigkeitssensor
- 56
- Ausgangswelle
- A1
- Axiallinie
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2014-141987 A [0002, 0003, 0006, 0008, 0009]
