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Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein einen Drehmomentwandler und insbesondere einen Drehmomentwandler für ein modulares Hybridgetriebe.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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In der
US-Patentanmeldung 2014/0097055 wird ein Drehmomentwandler mit einem Turbinenkolben offenbart, bei dem es sich um eine axial verschiebbare Turbine handelt, die als Kolben für eine Überbrückungskupplung dient. In der US-Anmeldung mit der Seriennummer 15/140 757 wird eine Anordnung einer Dämpferbaugruppe offenbart, die ein Trennen der Kupplung unter Leerlaufbedingungen begrenzt. In der
US-Patentanmeldung 2015/0175154 wird ein modulares Hybridgetriebe mit einem Drehmomentwandler offenbart.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Es wird ein Drehmomentwandler bereitgestellt. Der Drehmomentwandler enthält einen Deckel, ein Laufrad mit einem Laufradeingriffsabschnitt, einen axial verschiebbaren Turbinenkolben mit einem Turbineneingriffsabschnitt, der zum Eingreifen in den Laufradeingriffsabschnitt vorgesehen ist, um eine Überbrückungskupplung zu bilden, und eine Leerlaufeingriffsstruktur, die zum Berühren des Deckels vorgesehen ist, um unter Leerlaufbedingungen ein axiales Verschieben des Turbinenkolbens von dem Laufrad weg zu begrenzen.
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Gemäß Ausführungsformen des Drehmomentwandlers der vorliegenden Offenbarung kann die Leerlaufeingriffsstruktur einen nicht gewölbten Abschnitt des Vorderdeckels berühren. Bei der Leerlaufeingriffsstruktur kann es sich um eine Federscheibe handeln. Der Deckel kann einen Vorderdeckel und einen Rückdeckel enthalten, der ein Gehäuse des Laufrades bildet. Die Federscheibe kann einen sich radial erstreckenden Abschnitt des Vorderdeckels berühren. Die Federscheibe kann durch eine Vielzahl von Befestigungselementen an dem sich radial erstreckenden Abschnitt des Vorderdeckels befestigt sein. Der Drehmomentwandler kann einen Flansch, der an dem Turbinenkolben befestigt ist, eine Nabe, die zum Übertragen eines Drehmoments zu einer Antriebswelle des Getriebes vorgesehen ist, und eine an der Nabe bereitgestellte Buchse enthalten. Der Flansch kann drehfest mit der Nabe verbunden sein. Ein radial inneres Ende der Freilaufeingriffsstruktur kann durch die Buchse auf der Nabe gehaltert sein. Die Buchse kann unter Leerlaufbedingungen durch die Leerlaufeingriffsstruktur axial gegen den Flansch gedrückt werden. Die Leerlaufeingriffsstruktur kann einen sich axial erstreckenden Abschnitt des Deckels berühren. Der Turbinenkolben kann eine Turbinengehäuse enthalten, das eine Vielzahl von Turbinenschaufeln haltert. Das Turbinengehäuse kann eine radial äußere Verlängerung radial außerhalb der Turbinenschaufeln enthalten. Die radial äußere Verlängerung kann den Eingriffsabschnitt des Turbinenkolbens bilden. Die Leerlaufeingriffsstruktur kann so angeordnet sein, dass sie unter Leerlaufbedingungen die radial äußere Verlängerung berührt. Bei der Leerlaufeingriffsstruktur kann es sich um eine Ringbaugruppe handeln, die axial auf die äußerste Umfangsfläche des Turbinenkolbens ausgerichtet ist.
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Auch ein Hybridmodul wird offenbart. Das Hybridmodul enthält einen Drehmomentwandler und einen Elektromotor, der durch eine Vielzahl über den Umfang hinweg voneinander beabstandeter Befestigungselemente an dem Deckel befestigt ist. Der Elektromotor kann einen Rotor und einen Rotorträger enthalten, der den Rotor haltert. Der Rotorträger kann einen sich axial erstreckenden Abschnitt, der eine innere Umfangsfläche des Rotors trägt, und einen sich radial erstreckenden Abschnitt enthalten, der sich von dem sich axial erstreckenden Abschnitt aus radial nach außen erstreckt. Die Befestigungselemente können an dem sich radial erstreckenden Abschnitt befestigt sein, wobei die Leerlaufeingriffsstruktur radial innerhalb der Befestigungselemente an dem Deckel befestigt ist.
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Auch ein Verfahren zum Bauen eines Drehmomentwandlers wird bereitgestellt. Das Verfahren beinhaltet Bereitstellen eines Deckels, eines Laufrades, das einen Laufradeingriffsabschnitt enthält, und eines axial verschiebbaren Turbinenkolbens, der einen Turbineneingriffsabschnitt enthält, der zum Eingreifen in den Laufradeingriffsabschnitt vorgesehen ist, um eine Überbrückungskupplung zu bilden; und Anordnen einer Leerlaufeingriffsstruktur, die in Kontakt mit dem Deckel steht, um unter Leerlaufbedingungen ein axiales Verschieben des Turbinenkolbens von dem Laufrad weg zu begrenzen.
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Gemäß Ausführungsformen des Drehmomentwandlers der vorliegenden Offenbarung kann die Leerlaufeingriffsstruktur in Kontakt mit einem nichtgewölbten Abschnitt des Vorderdeckels angeordnet sein. Bei der Leerlaufeingriffsstruktur kann es sich um eine Federscheibe handeln. Der Deckel kann einen Vorderdeckel und einen Rückdeckel enthalten, der ein Gehäuse des Laufrades bildet. Die Federscheibe kann einen sich radial erstreckenden Abschnitt des Vorderdeckels berühren. Das Anordnen der Leerlaufeingriffsstruktur kann ein Befestigen der Federscheibe an dem sich radial erstreckenden Abschnitt des Vorderdeckels durch eine Vielzahl von Befestigungselementen beinhalten. Die Leerlaufeingriffsstruktur kann an einem sich axial erstreckenden Abschnitt des Deckels anliegen. Der Turbinenkolben kann ein Turbinengehäuse enthalten, das eine Vielzahl von Turbinenschaufeln haltert. Das Turbinengehäuse kann eine radial äußere Verlängerung außerhalb der Turbinenschaufeln enthalten. Die radial äußere Verlängerung kann den Eingriffsabschnitt des Turbinenkolbens bilden. Die Leerlaufeingriffsstruktur kann so angeordnet sein, dass sie unter Leerlaufbedingungen die radial äußere Verlängerung berührt. Bei der Leerlaufeingriffsstruktur kann es sich um eine Ringbaugruppe handeln. Das Anordnen der Leerlaufeingriffsstruktur kann ein axiales Ausrichten der Ringbaugruppe auf eine äußerste Umfangsfläche des Turbinenkolbens beinhalten.
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Figurenliste
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Die vorliegende Offenbarung wird weiter unten unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben, wobei:
- 1 ein Hybridmodul gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
- 2 ein Hybridmodul gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
- 3a eine vergrößerte seitliche Querschnittsansicht einer Ringbaugruppe des in 2 gezeigten Hybridmoduls zeigt; und
- 3b eine Querschnittsansicht der Ringbaugruppe entlang der Linie A-A in 3a zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die vorliegende Offenbarung stellt einen Drehmomentwandler für ein Hybridmodul bereit, das in einem modularen Hybridgetriebe verwendet wird. Der Drehmomentwandler enthält keine Dämpferbaugruppe, sondern stattdessen jedoch eine Leerlaufeingriffsstruktur, die ein Verschieben eines Turbinenkolbens von einem Laufrad weg unter Leerlaufbedingungen begrenzt, unter denen sich der Turbinenkolben mit einer größeren Winkelgeschwindigkeit als das Laufrad und der Deckel des Drehmomentwandlers dreht.
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Ein Kupplungsspalt, der sich beim Abheben des Laufrades zwischen einem Eingriffsabschnitt des Turbinenkolbens und einem Eingriffsabschnitt des Laufrades bildet, wird durch die Leerlaufeingriffsstruktur begrenzt. Bei Drehmomentwandlern bestimmter Ausführung kommt es unter Leerlaufbedingungen beim Eingriff zu Problemen. Das liegt zum Teil daran, dass sich der Turbinenkolben aufgrund der Wölbung zu weit vom Laufrad entfernt. Da der Andruckweg des Turbinenkolbens länger wird und sich der Turbinenkolben im Leerlauf von dem Laufrad weg bewegen will, ist der Kupplungsspalt zu groß und lässt sich nur schwer schließen. Das Hybridmodul kann von Vorteil in einem Getriebe verwendet werden, das einen Motordämpfer vor dem Hybridmodul in einem System enthält, das dem Drehmomentwandler durch eine hydraulische Steuerung zu rutschen gestattet.
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Gemäß einer Ausführungsform wird eine Federscheibe an einem nichtgewölbten Abschnitt des Deckels des Drehmomentwandlers angebracht, um die Turbine unter Druckbedingungen zu haltern und den Kupplungsspalt klein zu halten. Zur besseren Steuerbarkeit kann die Federscheibe die Überbrückungskupplung durch Vorspannung geschlossen halten. Gemäß einer anderen Ausführungsform werden eine Zentrierhülse, die am Vorderdeckel anliegt, und eine segmentierte Feder bereitgestellt, die an einem Eingriffsbereich des Turbinenkolbens anliegt, um ein Verschieben des Turbinenkolbens von dem Laufrad weg zu begrenzen.
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1 zeigt ein Hybridmodul 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Das Modul 10 enthält eine Hybridantriebseinheit 12, die an einem Verbrennungsmotor angebracht ist, und einen Drehmomentwandler 14, der an einer Antriebswelle des Getriebes angebracht ist. Es ist bekannt, wie die Hybridantriebseinheit 12 selektiv betrieben werden kann, um ein Drehmoment von dem Verbrennungsmotor zum Drehmomentwandler 14 zu übertragen oder den Drehmomentwandler 14 direkt durch einen Elektromotor 16 der Antriebseinheit 12 anzutreiben. Demgemäß enthält die Hybridantriebseinheit 12 eine Motor-Zuschalt/Abschalt-Kupplung 18 zum selektiven Verbinden des Drehmomentwandlers 14 mit einer Antriebswelle 20, die zum Beispiel über ein Schwungrad zum drehfesten Verbinden mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors dient, oder zum Trennen des Drehmomentwandlers 14 von der Antriebswelle 20 derart, dass der Drehmomentwandler ausschließlich durch den Elektromotor 16 angetrieben werden kann.
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Der Elektromotor 16 enthält einen Stator 22 und einen Rotor 24, wobei der Stator 22 an einem Gehäuse 26 der Hybridantriebseinheit 12 befestigt ist. Sobald durch die Spulen des Stators ein Strom fließt, führt der Rotor 24 auf bekannte Weise eine Drehbewegung um eine Mittelachse CA des Hybridmoduls 10 aus, da der Rotor eine Vielzahl von Dauermagnetsegmenten 24a enthält, die durch den Strom in den Spulen in Bewegung gesetzt werden. Die hierin verwendeten Begriffe axial, radial und Umfangs- beziehen sich auf die Mittelachse CA. Die Magnetsegmente 24a werden an ihrem Innenumfang durch einen Rotorträger 28 gehaltert. Der Rotorträger 28 enthält einen sich axial erstreckenden zylindrischen Abschnitt 28a, der den Innenumfang der Magnetsegmente 24a haltert, und einen sich radial erstreckenden Abschnitt 28b, der von einem Ende des sich axial erstreckenden Abschnitts 28a aus radial nach außen ragt. Der Drehmomentwandler 14 ist durch eine Vielzahl von Befestigungselementen 30, die durch einen Deckel 32 des Drehmomentwandlers 14 ragen, an dem sich radial erstreckenden Abschnitt 28b des Rotorträgers 28 an der Hybridantriebseinheit 12 befestigt.
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Der Drehmomentwandler 14 enthält einen Vorderdeckel 34 und einen Rückdeckel 36, die zusammen den Deckel 32 bilden, wobei durch den Vorderdeckel 34 Befestigungselemente 30 ragen. Der Vorderdeckel enthält einen sich radial erstreckenden Abschnitt 34a, der die Mittelachse CA schneidet, einen schrägen Abschnitt 34b radial außerhalb eines radial äußeren Endes des sich radial erstreckenden Abschnitts 34, der sich von dem Hybridantrieb 12 aus axial erstreckt, und einen sich axial erstreckenden Abschnitt 34c, der eine äußerste Umfangsfläche des Vorderdeckels 34 bildet, die sich axial von einem radial äußeren Ende des schrägen Abschnitts 34b aus erstreckt. Der Rückdeckel 36 enthält einen sich radial erstreckenden Abschnitt 36a, der ein Laufradgehäuse 38 eines Laufrades 39 bildet, und einen sich axial erstreckenden ringförmigen Abschnitt 36b, der an einem Außenumfang des sich radial erstreckenden Abschnitts 36a axial hervorsteht und an den sich axial erstreckenden Abschnitt 34c des Vorderdeckels 34 angeschweißt ist.
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Der Drehmomentwandler 14 enthält auch eine Turbine 40, die einen Kolben definiert, der axial zu dem Laufradgehäuse 38 hin und von diesem weg so verschiebbar ist, dass ein Eingriffsabschnitt der Turbine 40 in einen Eingriffsabschnitt des Laufradgehäuses 38 eingreift und so eine Überbrückungskupplung bildet. Die Turbine 40 enthält ein Turbinengehäuse 42 und einen Mittelring 44, der dazwischen eine Vielzahl von Turbinenschaufeln 46 haltert. Das Turbinengehäuse 42 enthält einen rundlichen Schaufelhalterungsabschnitt 48, der wie eine ringförmige Schale gebildet ist und an den dem Motor zugewandten Kanten der Turbinenschaufeln 46 anliegt. Radial innerhalb des Schaufelhalterungsabschnitts 48 enthält das Turbinengehäuse eine radial innere ringförmige Verlängerung 50, die an einem radial inneren Ende derselben an einen sich axial erstreckenden inneren Umfangsabschnitt 52 anstößt, dessen innere Umfangsfläche an einer äußeren Umfangsfläche einer Lagerbuchse 54 mit einem L-förmigen Querschnitt anliegt, die wiederum so an der äußeren Umfangsfläche der Antriebswelle des Getriebes anliegt, dass die Turbine 40 in Bezug auf die Antriebswelle des Getriebes drehbar ist.
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Radial außerhalb des Schaufelhalterungsabschnitts 48 und der Turbinenschaufeln 46 ragt eine radial äußere Verlängerung 56, die den Eingriffsabschnitt des Turbinenkolbens bildet, von einem Außenumfang des Schaufelhalterungsabschnitts 48 aus radial nach außen, um einen ringförmigen Vorsprung zu definieren, der eine dem Laufrad zugewandte ebene, sich radial erstreckende ringförmige Fläche 56a und einen äußersten Umfang hat, der eine äußerste Umfangsfläche 56b der Turbine 40 definiert. Demgemäß sind der Kolben und das Turbinengehäuse 42 aus einem einzigen Stück gebildet.
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Das Laufrad 39 enthält Laufradschaufeln 58, die durch Zungen jeweils an einer dem Getriebe zugewandten Seite desselben am Laufradgehäuse 38 und jeweils an einer dem Motor zugewandten Seite desselben an einem Laufradmittelring 60 befestigt sind. Das Laufradgehäuse 38 enthält an dem sich radial erstreckenden Abschnitt 36a des Rückdeckels 36 einen rundlichen Schaufelhalterungsabschnitt 62, der wie eine ringförmige Schale geformt ist, um an dem Getriebe zugewandten Kanten der Laufradschaufeln 58 anzuliegen. Radial außerhalb des Schaufelhalterungsabschnitts 62 und der Laufradschaufeln 58 enthält der sich radial erstreckende Abschnitt 36a eine sich radial erstreckende Wand 64, die den Eingriffsabschnitt des Laufradgehäuses 38 bildet und von einem Außenumfang des rundlichen Schaufelhalterungsabschnitt 62 aus radial nach außen ragt, um eine ringförmige Wand zu definieren, die eine der Turbine zugewandte ebene, sich radial erstreckende ringförmige Fläche 64a hat. Radial außerhalb der Wand 64 enthält der Rückdeckel 36 einen sich axial erstreckenden Abschnitt 36b, der radial außerhalb des Turbinenkolbens 40 angeordnet ist. Der sich axial erstreckende Abschnitt 36b des Rückdeckels 36 überlappt den sich axial erstreckenden Abschnitt 34c des Vorderdeckels 34, wobei der Abschnitt 34c radial innerhalb des Abschnitts 36b liegt, sodass eine innere Umfangsfläche des Abschnitts 36b an einer äußeren Umfangsfläche des Abschnitts 34c anliegt. Der Rückdeckel 36 ist durch eine Schweißnaht an den Vorderdeckel 34 angeschweißt, die einen Rand des Abschnitts 36b mit der äußeren Umfangsfläche des Abschnitts 34c verbindet.
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Radial innerhalb des Schaufelhalterungsabschnitts 62 enthält das Laufradgehäuse 38 eine radial innere ringförmige Verlängerung 66, die sich von dem Schaufelhalterungsabschnitt 62 aus radial nach innen erstreckt. Ein radial inneres Ende der Verlängerung 66 ist mit einer Laufradnabe 68 verbunden. Der Drehmomentwandler 14 enthält einen Stator 70 axial zwischen der Turbine 40 und dem Laufrad 39, um eine von den Turbinenschaufeln 46 strömende Flüssigkeit umzulenken, bevor die Flüssigkeit das Laufrad 39 erreicht, um den Wirkungsgrad des Drehmomentwandler 14 zu erhöhen.
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Ein Reibungsmaterial 72 ist auf die dem Laufrad zugewandte, sich radial erstreckende Fläche 56a der radial äußeren Verlängerung 56 geklebt, damit diese in die sich radial erstreckende Wand 64 eingreift. Gemäß anderen Ausführungsformen kann das Reibungsmaterial 72 anstelle der radial äußeren Verlängerung 56 oder zusätzlich auf die der Turbine zugewandte, sich radial erstreckende Fläche 64a der sich radial erstreckenden Wand oder auf eine oder mehrere zusätzliche Scheiben zwischen der sich radial erstreckenden Verlängerung 56 und der Wand 64 geklebt sein. Ungeachtet dessen, ob das Reibungsmaterial 72 auf die radial äußere Verlängerung 56, die sich radial erstreckende Wand 64 oder eine oder mehrere zusätzliche Scheiben geklebt ist, wird das Reibungsmaterial 72 axial zwischen den Flächen 56a, 64a bereitgestellt, um den Eingriffsabschnitt des Turbinenkolbens 40 selektiv drehfest mit dem Eingriffsabschnitt des Laufradgehäuses 38 zu verbinden.
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Ferner enthält der Drehmomentwandler 14 einen stufenförmigen Flansch 74, der durch eine Vielzahl über den Umfang hinweg voneinander beabstandeter Befestigungselemente 76, bei denen es sich in dieser Ausführungsform um Niete handelt, an der radial inneren Verlängerung 66 befestigt. Ist. Der stufenförmige Flansch 74 enthält einen sich radial erstreckenden äußeren Abschnitt 74a, der einen äußersten Umfang des Flansch 74 definiert, einen sich axial erstreckenden mittleren Abschnitt 74b, der sich von einem radial inneren Ende des äußeren Abschnitts 74a aus axial zum Vorderdeckel 34 erstreckt, und einen sich radial erstreckenden inneren Abschnitt 74c, der sich von einem dem Vorderdeckel zugewandten Ende des mittleren Abschnitts 74b aus radial nach innen erstreckt. Die Befestigungselemente 76 ragen durch Löcher, die in dem äußeren Abschnitt 74a gebildet sind, und durch Löcher, die in der radial inneren Verlängerung 66 gebildet sind. Eine innere Umfangsfläche des inneren Abschnitts 74c liegt auf einer äußeren Umfangsfläche einer Halterungsnabe 78 auf, die eine innere gezähnte Umfangsfläche beinhaltet, um eine drehfeste Verbindung mit einer äußeren Umfangsfläche der Antriebsnabe des Getriebes herzustellen. Der Flansch 74 ist zum Beispiel mit der Nabe 78 durch eine Schweißnaht 80 drehfest verbunden, die eine dem Rückdeckel zugewandte, axial ausgerichtete Fläche des inneren Abschnitts 74c mit der äußeren Umfangsfläche der Nabe 78 verbindet.
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An einer dem Vorderdeckel zugewandten Seite des Flanschs 74 ist an der äußeren Umfangsfläche der Nabe 78 eine Buchse 82 bereitgestellt. Die Buchse 82 hat einen L-förmigen Querschnitt und enthält einen sich axial erstreckenden zylindrischen Abschnitt 82a mit einer inneren Umfangsfläche, die am Außenumfang der Nabe 78 anliegt, und einen sich radial erstreckenden scheibenförmigen Abschnitt 82b, der sich von dem Abschnitt 82a aus radial nach außen erstreckt und eine sich radial erstreckende, dem Rückdeckel zugewandte Fläche hat, die an einer sich radial erstreckenden, dem Vorderdeckel zugewandten Fläche des inneren Abschnitts 74c des Flanschs 74 anliegt.
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Eine Leerlaufeingriffsstruktur 84 wird an einer äußeren Umfangsfläche des sich axial erstreckenden Abschnitts 82a bereitgestellt. Gemäß dieser Ausführungsform hat die Leerlaufeingriffsstruktur 84 die Form einer Federscheibe, die an einer sich radial erstreckenden inneren Fläche 34d des sich radial erstreckenden Abschnitts 34a des Vorderdeckels 34 befestigt ist. Genauer gesagt, die Federscheibe 84 enthält ein radial inneres Ende 84a, das an der Buchse 82 gehaltert wird, und ein radial äußeres Ende 84b, das durch eine Vielzahl von Befestigungselementen 86 am Vorderdeckel 34 befestigt ist. Gemäß der in 1 gezeigten Ausführungsform handelt es sich bei den Befestigungselementen 86 um extrudierte Niete, die durch Extrudieren entsprechender Abschnitte des Vorderdeckels 34 durch in dem radial äußeren Ende 84b der Federscheibe 84 gebildete Löcher und anschließendes Quetschen der freien Enden der extrudierten Abschnitte gebildet werden, um Nietköpfe zu bilden und so die Niete 86 zu vervollständigen.
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Am radial inneren Ende 84a hat die Federscheibe einen L-förmigen Querschnitt, der einen sich axial erstreckenden Abschnitt 84c, der eine innerste Umfangsfläche der Federscheibe 84 bildet, und einen sich radial erstreckenden Abschnitt 84d hat, der vom Abschnitt 84c aus radial nach außen ragt, wobei die innere Umfangsfläche des Abschnitts 84c an der äußeren Umfangsfläche des Abschnitts 82a der Buchse 82 anliegt und die dem Rückdeckel zugewandte, sich radial erstreckende Fläche des Abschnitts 84d an der dem Vorderdeckel zugewandten, sich radial erstreckenden Fläche des Abschnitts 82b der Buchse anliegt. Zwischen den Enden 84a, 84b enthält die Federscheibe 84 einen mittleren Abschnitt, der einen inneren schrägen Abschnitt 84e enthält, der von dem radial äußeren Ende des Abschnitts 84d aus axial schräg bis zum Vorderdeckel 34 verläuft und sich dabei radial nach außen erstreckt, einen sich radial erstreckenden Abschnitt 84f, der sich von dem radial äußeren Ende des Abschnitts 84e aus radial nach außen erstreckt, und einen äußeren schrägen Abschnitt 84g, der von dem radial äußeren Ende des Abschnitts 84f aus axial schräg bis zum Vorderdeckel 334 verläuft, um sich mit dem radial äußeren Ende 84b zu verbinden und sich gleichzeitig radial nach außen zu erstrecken. Jeder der Abschnitte 84e, 84f, 84g kann mit über den Umfang hinweg voneinander beabstandeten Löchern versehen sein, die durch diese verlaufen.
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Wenn sich der Turbinenkolben 40 unter Leerlaufbedingungen zu weit vom Laufrad 39 entfernt, was dann eintritt, wenn sich der Turbinenkolben 40 schneller um die Achse CA dreht als das Laufrad 39 und der Deckel 32, wird die Strömungsdrosselung zu gering, als dass die Überbrückungskupplung betätigt wird. Um eine derart geringe Strömungsdrosselung auszuschließen, wird durch die Leerlaufeingriffsstruktur 84 verhindert, dass sich der Turbinenkolben 40 unter Leerlaufbedingungen zu weit vom Laufrad 39 entfernt. Mit anderen Worten, die Leerlaufeingriffsstruktur 84 ist so ausgelegt, dass ein Verschieben des Turbinenkolbens 40 begrenzt wird, um das Abheben der Überbrückungskupplung so weit einzuschränken, dass ein Spalt zwischen dem Eingriffsabschnitt des Turbinenkolbens 40 und dem Eingriffsabschnitt des Laufradgehäuses 38 innerhalb eines vorgegebenen Bereichs verbleibt.
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Die Anordnung von Flansch 74, Buchse 82 und Federscheibe 84 bildet einen Übertragungsweg für die Überbrückungskupplung, der am Deckel 32 in einem Bereich angebracht ist, der nicht von der Wölbung betroffen ist, sodass sich der Turbinenkolben 40 unter Leerlaufbedingungen nur innerhalb des vorgegebenen Bereichs von dem Laufrad 39 weg bewegt und somit selbst die Strömungsdrosselung ermöglicht, um die Überbrückungskupplung zu betätigen. In diesem Fall enthält der Drehmomentwandler 14 im Gegensatz zu der US-Anmeldung mit der Seriennummer 15/140 757 keine Dämpferbaugruppe mit Rampen oder anderen Merkmalen, um die Turbine axial zum Laufrad zurückzuschieben.
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Der Leerlaufkraftübertragungspfad des Drehmomentwandlers 14 beginnt bei der Turbine 40, verläuft weiter zum Flansch 74, zur Buchse 82, der Federscheibe 84 und dann bis zum Vorderdeckel 34. Im Fall der in 1 gezeigten Anordnung wird durch den vorhandenen an den Vorderdeckel 34 angenieteten Rotorträger 86, wobei die Befestigungselemente 30 direkt radial außerhalb der Befestigungselemente 86 bereitgestellt sind, zum Beispiel in einem Abstand von mindestens 4,5 mm, eine ausreichende Steifigkeit an der Grenzfläche zwischen dem Vorderdeckel 34 und der Federscheibe 84 bereitgestellt, um ein Aufwölben an der Stelle zu verhindern, an der die Federscheibe 84 mit dem Vorderdeckel 34 verbunden ist. Zum Ausgleichen der Durchbiegung der Turbine 40 und zur besseren Steuerung des Fahrzeugs ist die Federscheibe 84 gemäß der Ausführungsform von 1 ferner als Membranfeder ausgeführt, die einen sehr geringen axialen Druck ausübt und die Turbine 40 gegen das Laufrad 39 drückt, sodass die Überbrückungskupplung unter Vorspannung in Richtung der Eingriffsstellung steht.
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2 zeigt ein Hybridmodul 110 gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Das Modul 110 enthält ebenso wie das Hybridmodul 10 eine Hybridantriebseinheit 12, und der Drehmomentwandler 114 ist ebenso wie der Drehmomentwandler 14 aufgebaut, mit dem Unterschied, dass die Federscheibe 84 durch eine Zentrierbuchse 188 ersetzt ist und die Leerlaufeingriffsstruktur die Form einer Ringbaugruppe 184 hat.
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Eine Zentrierhülse 188 am radial inneren Ende 188a enthält einen sich axial erstreckenden Abschnitt 188b, der eine innerste Umfangsfläche der Buchse 188 definiert, und einen sich radial erstreckenden Abschnitt 188c, der von dem Abschnitt 188b aus radial nach außen ragt, wobei die innere Umfangsfläche des Abschnitts 188b an der äußeren Umfangsfläche des Abschnitts 82a der Buchse 82 anliegt und die dem Rückdeckel zugewandte, sich radial erstreckende Fläche des Abschnitts 188c an der dem Vorderdeckel zugewandten, sich radial erstreckenden Fläche des Abschnitts 82b der Buchse anliegt. An dem radial äußeren Ende des Abschnitts 188c enthält die Zentrierhülse einen sich axial erstreckenden mittleren Abschnitt 188d, der sich axial zum Vorderdeckel 34 hin erstreckt, der sich mit einem sich radial erstreckenden äußeren Abschnitt 188e vereinigt, der an der sich radial erstreckenden inneren Fläche 34d des sich radial erstreckenden Abschnitts 34a des Vorderdeckels 34 anliegt. Die Zentrierhülse 188 und die Buchse 82 üben keinen axialen Druck auf die Nabe 78 aus und axial nicht unter Spannung.
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Die Ringbaugruppe 184 ist so gestaltet, dass sie an einem Bereich des Deckels 32 anliegt, der nicht von einer Verbiegung durch Aufwölbung betroffen ist, sodass sich der Turbinenkolben 40 unter Leerlaufbedingungen nur innerhalb der vorgegebenen Spanne vom Laufrad 39 entfernt und so selbst die Strömungsbeschränkung bewirkt, um die Überbrückungskupplung zu betätigen. Die Ringbaugruppe 184 erstreckt sich in Umfangsrichtung um die Mittelachse CA und liegt an einem Rand 190 des sich axial erstreckenden Abschnitts 34c des Vorderdeckels 34 an.
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3a zeigt eine vergrößerte seitliche Querschnittsansicht der Ringbaugruppe 184 und 3b zeigt einen Ausschnitt der Ringbaugruppe 184 entlang der Linie A-A in 3a. Die Ringbaugruppe 184 enthält einen gestanzten Ring, der sich durchgehend um die Mittelachse CA (1) erstreckt, und eine Vielzahl über den Umfang hinweg voneinander beabstandeter pulvermetallurgisch hergestellter Buchsen 194, die an einer zur Rückseite zeigenden Seite des gestanzten Rings 192 befestigt sind. Gemäß einer alternativen Ausführungsform können die Buchsen 194 durch einen durchgehenden pulvermetallurgisch hergestellten Ring ersetzt werden. Die Feder 196, die gemäß dieser Ausführungsform durch eine Vielzahl über den Umfang hinweg voneinander beabstandeter Federsegmente gebildet ist, ist an der zur Vorderseite zeigenden Seite des Rings 192 befestigt, um einen Andruckeffekt bereitzustellen. Der Leerlaufkraftübertragungspfad verläuft von der Turbine 40 zur Buchse 194, weiter zum Ring 192, zur segmentierten Feder 196 und überträgt dann eine Kraft auf dem Deckel 32 aus (2).
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Jedes der Buchsensegmente 194 enthält ein Unterteil 194a zum Befestigen des Segments 194 am Ring 192 und einen Kontaktabschnitt 194b, der an eine der Vorderseite zugewandte, sich radial erstreckende Fläche 56c der radial äußeren Verlängerung 56 (2) anstößt. Die Buchsensegmente 194 sind am Ring 192 mittels Befestigungselementen 198 befestigt, die durch das Unterteil 194a verlaufen. Der Kontaktabschnitt 194a liegt radial außerhalb des Unterteils 194a, ist axial dicker als dieses und enthält eine sich radial erstreckende Fläche 194c, die sich von einer inneren Umfangsfläche 194d des Abschnitts 194b aus bis zu einer äußeren Umfangsfläche 194e des Abschnitts 194b erstreckt und somit an der Fläche 56c der radial äußeren Verlängerung 56 anliegt. Die Befestigungselemente 198 können die Form extrudierter Niete haben, die jeweils einen durch das Unterteil 194a verlaufenden Schaft 198a, einen Kopf 198b, der an der der Rückseite zugewandten, sich radial erstreckenden Fläche 194f des Unterteils 194a anliegt, und ein Unterteil 198c enthalten, das innerhalb der Scheibe 192 bereitgestellt ist.
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Jedes der Federsegmente 196 enthält ein Unterteil 196a zum Befestigen des Segments 196 an dem Ring 192 und einen Andruckabschnitt 196b, der an den Rand 190 des Vorderdeckels 34 (2) anstößt. Der Andruckabschnitt 196b ist axial flexibel und zugleich so elastisch, dass der Vorspannungsabschnitt 196b durch eine axiale Kraft zur Scheibe 192 hin verbiegbar ist, sich aber wieder von der Scheibe 192 entfernt, nachdem die axiale Kraft aufgehoben oder verringert wurde. Die Federsegmente 196 sind am Ring 192 mittels Befestigungselementen 199 befestigt, die durch das Unterteil 196a verlaufen. Der Vorspannungsabschnitt 196b erstreckt sich vom Unterteil 196a aus axial zum Vorderdeckel und gleichzeitig radial nach außen, sodass sich der Vorspannungsabschnitt 196b unter einem von neunzig Grad verschiedenen Winkel in Bezug auf die Mittelachse CA (2) erstreckt. Eine dem Vorderdeckel zugewandte, sich radial und axial erstreckende Fläche 196c des Vorspannungsabschnitts 196b liegt am Rand 190 des Vorderdeckels 34 an. Die Befestigungselemente 199 können die Form extrudierter Niete haben, die einen durch das Unterteil 196a verlaufenden Schaft 199a, einen Kopf 199b, der an der dem Vorderdeckel zugewandten, sich radial erstreckenden Fläche 196d des Unterteils 196a anliegt, und ein Unterteil enthalten, das innerhalb der Scheibe 192 bereitgestellt ist.
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Die Ringbaugruppe 184 ist axial zwischen dem Rand 190 und der radial äußeren Verlängerung 56 bereitgestellt, sodass der Andruckabschnitt 196b eine Vorspannung auf die Turbine 20 ausübt. Die Vorspannungskraft wird durch das axiale Zusammendrücken des Vorspannungsabschnitts 196b erzeugt, indem der Vorspannungsabschnitt 196b gegen den Ring 192 gedrückt wird.
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In der vorhergehenden Beschreibung ist die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte beispielhafte Ausführungen 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, die in den folgenden Ansprüchen dargelegt sind. Demgemäß sind die Beschreibung und die Zeichnungen als Veranschaulichung und nicht als Einschränkung anzusehen.
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Bezugszeichenliste
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- CA
- Mittelachse
- 10
- Hybridmodul
- 12
- Hybridantriebseinheit
- 14
- Drehmomentwandler
- 16
- Elektromotor
- 18
- Motor-Zuschalte/abschalt-Kupplung
- 20
- Antriebswelle
- 22
- Stator
- 24
- Rotor
- 24a
- Magnetsegmente
- 26
- Gehäuse
- 28
- Rotorträger
- 28a
- sich axial erstreckender zylindrischer Abschnitt
- 28b
- sich radial erstreckender Abschnitt
- 30
- Befestigungselemente
- 32
- Deckel
- 34
- Vorderdeckel
- 34a
- sich radial erstreckender Abschnitt
- 34b
- schräger Abschnitt
- 34c
- sich axial erstreckender Abschnitt
- 34d
- sich radial erstreckende innere Fläche
- 36
- Rückdeckel
- 36a
- sich radial erstreckender Abschnitt
- 36b
- sich axial erstreckender Abschnitt
- 38
- Laufradgehäuse
- 40
- Turbine
- 42
- Turbinengehäuse
- 44
- Turbinenmittelring
- 46
- Turbinenschaufeln
- 48
- rundlicher Schaufelhalterungsabschnitt
- 50
- radial innere Verlängerung
- 52
- sich axial erstreckender innerer Umfangsabschnitt
- 54
- Nabenbuchse
- 56
- radial äußere Verlängerung
- 56a
- dem Laufrad zugewandte ebene, sich radial erstreckende ringförmige Fläche
- 56b
- äußerste Umfangsfläche
- 58
- Laufradschaufeln
- 60
- Laufradmittelring
- 62
- rundlicher Schaufelhalterungsabschnitt
- 64
- sich radial erstreckende Wand
- 64a
- der Turbine zugewandte, sich radial erstreckende Fläche
- 66
- radial innere ringförmige Verlängerung
- 68
- Laufradnabe
- 70
- Stator
- 72
- Reibungsmaterial
- 74
- stufenförmiger Flansch
- 74a
- sich radial erstreckender äußerer Abschnitt
- 74b
- sich axial erstreckender mittlerer Abschnitt
- 74c
- sich radial erstreckender innerer Abschnitt
- 76
- Befestigungselemente
- 78
- Halterungsnabe
- 80
- Schweißnaht
- 82
- Buchse
- 82a
- sich axial erstreckender zylindrischer Abschnitt
- 82b
- sich radial erstreckender Abschnitt
- 84
- Leerlaufeingriffsstruktur - Federscheibe
- 84a
- radial inneres Ende
- 84b
- radial äußeres Ende
- 84c
- sich axial erstreckender Abschnitt
- 84d
- sich radial erstreckender Abschnitt
- 84e
- innerer schräger Abschnitt
- 84f
- sich radial erstreckender Abschnitt
- 84g
- äußerer schräger Abschnitt
- 86
- Befestigungselement - Niete
- 110
- Hybridmodul
- 114
- Drehmomentwandler
- 184
- Leerlaufeingriffsstruktur - Ringbaugruppe
- 188
- Zentrierbuchse
- 188a
- radial inneres Ende
- 188b
- sich axial erstreckender Abschnitt
- 188c
- sich radial erstreckender Abschnitt
- 188d
- sich axial erstreckender mittlerer Abschnitt
- 188e
- sich radial erstreckender äußerer Abschnitt
- 190
- Rand
- 192
- gestanzter Ring
- 194
- Buchse
- 194a
- Unterteil
- 194b
- Kontaktbereich
- 194c
- sich radial erstreckende Fläche
- 194d
- innere Umfangsfläche
- 194e
- äußere Umfangsfläche
- 196
- Feder
- 196a
- Unterteil
- 196b
- Kopf
- 196c
- sich axial erstreckende Fläche
- 196d
- der Vorderseite zugewandte, sich radial erstreckende Fläche
- 198
- Befestigungselemente
- 198a
- Schaft
- 198b
- Kopf
- 198c
- Unterteil
- 199
- Befestigungselemente
- 199a
- Schaft
- 199b
- Kopf
- 199c
- Unterteil
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2014/0097055 [0002]
- US 2015/0175154 [0002]
