DE102019124446A1

DE102019124446A1 - Drehmomentwandler

Info

Publication number: DE102019124446A1
Application number: DE102019124446.3A
Authority: DE
Inventors: Michael Kühnle
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2019-09-11
Filing date: 2019-09-11
Publication date: 2021-03-11

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Drehmomentwandler (1), insbesondere zur Anordnung und Drehmomentübertragung zwischen einem Motor und einem Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein Wandlergehäuse (2) mit einem im Inneren des Wandlergehäuses (2) angeordneten Pumpenrad (3), wobei das Pumpenrad (3) drehstarr mit einer vom Motor des Fahrzeugs antreibbaren Pumpenradwelle (4) koppelbar ist, welche drehbar gegenüber dem Wandlergehäuse (2) gelagert ist, ein im Inneren des Wandlergehäuses (2) koaxial zu dem Pumpenrad (3) angeordnetes und dem Pumpenrad (3) gegenüberliegendes Turbinenrad (5), welches drehstarr mit einer Turbinenradwelle (6) verbunden ist, welche drehbar gegenüber dem Wandlergehäuse (2) gelagert ist, sowie ein Leitrad (7), welches koaxial zu dem Pumpenrad (3) und dem Turbinenrad (5) innerhalb des Wandlergehäuses (2) drehbar zwischen dem Pumpenrad (3) und dem Turbinenrad (5) gelagert ist und einem Hydraulikfluid (8), welches durch am Pumpenrad (3) angeordnete Pumpenradschaufeln (9) angesaugt und durch die Rotation des Pumpenrads (3) von den Pumpenradschaufeln (9) gegen Turbinenradschaufeln (10) des Turbinenrads (5) geschleudert und von diesen umgelenkt und über das Leitrad (7) dem Pumpenrad (3) zugeführt wird, wobei der Drehmomentwandler (1) zumindest an den mit dem Hydraulikfluid (8) in Kontakt bringbaren Abschnitten wenigstens eine Oberflächenstruktur (11) zur Kühlung des Hydraulikfluides (8) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehmomentwandler, insbesondere zur Anordnung und Drehmomentübertragung zwischen einem Motor und einem Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein Wandlergehäuse mit einem im Inneren des Wandlergehäuses angeordneten Pumpenrad, wobei das Pumpenrad drehstarr mit einer vom Motor des Fahrzeugs antreibbaren Pumpenradwelle koppelbar ist, ein im Inneren des Wandlergehäuses koaxial zu dem Pumpenrad angeordnetes und dem Pumpenrad gegenüberliegendes Turbinenrad, welches drehstarr mit einer Turbinenradwelle verbunden ist, welche drehbar gegenüber dem Wandlergehäuse gelagert ist, sowie ein Leitrad, welches koaxial zu dem Pumpenrad und dem Turbinenrad innerhalb des Wandlergehäuses drehbar zwischen dem Pumpenrad und dem Turbinenrad gelagert ist und einem Hydraulikfluid, welches durch am Pumpenrad angeordnete Pumpenradschaufeln angesaugt und durch die Rotation des Pumpenrads von den Pumpenradschaufeln gegen Turbinenradschaufeln des Turbinenrads geschleudert und von diesen umgelenkt und über das Leitrad dem Pumpenrad zugeführt wird.
Derartige Drehmomentwandler sind aus Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen, beispielsweise aus DE 102 36 752 A1 oder DE 10 2008 057 648 A1 bekannt und sind vorzugsweise zwischen einem antreibenden Motor und einem Getriebe angeordnet. Dabei wird ein von einem Motor über das Wandlergehäuse auf das Pumpenrad übertragenes Drehmoment mittels eines Hydraulikfluides auf das Turbinenrad übertragen. Dabei erfolgt bei vorhandener Drehzahldifferenz zwischen Pumpenrad und Turbinenrad (nT < nP) eine Drehmomentüberhöhung durch das Leitrad, das sich in eine Drehrichtung mittels eines Freilaufs gehäusefest abstützt und in die andere Drehrichtung verdrehbar ist. Hierzu besitzt das Leitrad über den Umfang beabstandet angeordnete, radial verlaufende Schaufeln, die den Fluss des Hydraulikfluids steuern. Abhängig von einem sich drehzahlabhängig einstellenden Schlupf zwischen Pumpenrad und Turbinenrad kommt es bei einem Strömungswiderstand des Hydraulikfluids am sich dabei gehäusefest über den Freilauf abstützenden Leitrad zu einer Drehmomentüberhöhung an der Abtriebsseite des Drehmomentwandlers, während bei hohen Drehzahlverhältnissen der Freilauf des Leitrads durch geänderte Strömungsverhältnisse überrollt wird.
Da sich das Hydraulikfluid im Betrieb des Drehmomentwandlers stark erwärmen kann, muss es durch geeignete technische Maßnahmen gekühlt werden. Es besteht an anhaltendes Bedürfnis nach kostengünstigen Drehmomentwandlern mit einer effizienten Kühlung des Hydraulikfluids.
Im Lichte des vorbekannten Standes der Technik ist es somit die Aufgabe des Erfinungsgegenstandes, einen Drehmomentwandler bereitzustellen, der bei kostengünstiger Herstellung eine hinreichend effektive Kühlung des Hydraulikfluids bereitstellen kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Drehmomentwandler, insbesondere zur Anordnung und Drehmomentübertragung zwischen einem Motor und einem Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein Wandlergehäuse mit einem im Inneren des Wandlergehäuses angeordneten Pumpenrad wobei das Pumpenrad drehstarr mit einer vom Motor des Fahrzeugs antreibbaren Pumpenradwelle koppelbar ist, welche drehbar gegenüber dem Wandlergehäuse (2) gelagert ist, ein im Inneren des Wandlergehäuses koaxial zu dem Pumpenrad angeordnetes und dem Pumpenrad gegenüberliegendes Turbinenrad, welches drehstarr mit einer Turbinenradwelle verbunden ist, welche drehbar gegenüber dem Wandlergehäuse gelagert ist, sowie ein Leitrad, welches koaxial zu dem Pumpenrad und dem Turbinenrad innerhalb des Wandlergehäuses drehbar zwischen dem Pumpenrad und dem Turbinenrad gelagert ist und einem Hydraulikfluid, welches durch am Pumpenrad angeordnete Pumpenradschaufeln angesaugt und durch die Rotation des Pumpenrads von den Pumpenradschaufeln gegen Turbinenradschaufeln des Turbinenrads geschleudert und von diesen umgelenkt und über das Leitrad dem Pumpenrad zugeführt wird, wobei der Drehmomentwandler zumindest an den mit dem Hydraulikfluid in Kontakt bringbaren Abschnitten wenigstens eine Oberflächenstruktur zur Kühlung des Hydraulikfluides aufweist.
Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass eine hinreichend gute Kühlung des Hydraulikfluides, insbesondere ohne Verwendung eines separaten Ölkühlers, gewährleistet werden kann. Hierdurch können insbesondere Kosten für separate Ölkühlungsvorrichtungen reduziert bzw. vollständig vermieden werden. Durch die Oberflächenstrukturen können größere Kühlflächen für das Hydraulikfluid, insbesondere an kühleren Oberflächen des Drehmomentwandlers bereitgestellt werden, wodurch die Kühlwirkung optimiert wird. Neben der besseren Pufferwirkung von Wärmespitzen lässt sich auch die Wärmeabstrahlung in die Umwelt durch die Verwendung von geeigneten Oberflächenstrukturen maximieren.
Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben.
Ein Drehmomentwandler hat die Funktion, beim Anfahren des Fahrzeugs das motorseitig erzeugte Drehmoment möglichst ruckfrei und verstärkt bis zum annähernden Gleichlauf von Motor und Antrieb zu übertragen. Er dient als hydraulische Anfahrkupplung und als zusätzliche Übersetzung, welche dem Getriebe vorgeschaltet ist, so dass zum Anfahren ein höheres Drehmoment bereitgestellt wird. Die Übersetzung im Wandler arbeitet stufenlos. Dabei wird das von der Antriebseinheit gelieferte Drehmoment in der Regel so gewandelt, dass bei niedriger Drehzahl des Motors ein großes Drehmoment bereitgestellt wird, während bei höherer Drehzahl des Motors keine Drehmomentverstärkung vorhanden ist. Da die Kraftübertragung hydraulisch erfolgt, ist das Anfahren sehr weich und damit auch materialschonend.
Ein Drehmomentwandler besteht mindestens aus einem Pumpenrad, einem Turbinenrad sowie einem Leitrad, deren Aufbau und Funktion nachfolgend erläutert wird.
In dem Drehmomentwandler befindet sich antriebs- oder eingangsseitig das als Schaufelrad ausgebildetes Pumpenrad und abtriebsseitig das als Schaufelrad ausgebildetes Turbinenrad, wobei zwischen diesen das in der Regel mit einem Freilauf versehene Leitrad angeordnet ist. Das Pumpenrad ist mit dem antreibenden Motor und das abtriebsseitige Turbinenrad kann insbesondere mit dem Getriebe gekoppelt sein.
Pumpenrad, Turbinenrad und Leitrad laufen in einem Hydraulikfluid-Bad, auch als Ölsumpf bezeichnet, wobei durch die Rotation des von dem Motor angetriebenen Pumpenrades das Hydraulikfluid aufgrund der Zentrifugalkräfte, welche mit steigender Rotationsgeschwindigkeit des Pumpenrades zunehmen, nach außen und entlang der Gehäusewand des Drehmomentwandlers zum Turbinenrad strömt. Das Hydraulikfluid trifft auf das Turbinenrad und versetzt dieses in eine Drehbewegung, die gleichsinnig zur Drehung des Pumpenrads ist.
Dem Pumpenrad gegenüber steht ein Turbinenrad welches im Grunde ein umgekehrtes Pumpenrad ist. Im Turbinenrad sind die Turbinenradschaufeln entsprechend umgekehrt angebracht. Mit den Turbinenradschaufeln wird die Energie des Hydraulikfluides, welches vom Pumpenrad beschleunigt wird, aufgenommen. Das Pumpenrad überträgt somit Energie auf das Turbinenrad mittels des durch das Pumpenrad beschleunigten Hydraulikfluides.
Beim Turbinenrad sind die Turbinenradschaufeln so angeordnet, dass das Hydraulikfluid nach innen befördert wird, wonach es erneut in den inneren Teil des Pumpenrads gelangen kann und der hydraulische Kreislauf so geschlossen wird.
Es werden beim Drehmomentwandler grundsätzlich wenigstens zwei Betriebsbereiche unterschieden: Den Wandlerbereich mit nennenswerten Drehzahlunterschieden zwischen Pumpen und Turbinenrad und den Kupplungsbereich mit sehr geringen Drehzahlunterschieden.
Das Pumpenrad hat die Funktion, das im Wandlergehäuse befindliche Hydraulikfluid durch am Pumpenrad angeordnete Pumpenradschaufeln im vom Motor angetrieben Betriebszustand des Drehmomentwandlers anzusaugen und durch die bei der Drehung des Pumpenrads wirkende Zentrifugalkraft nach Außen zu drücken, von wo aus das Hydraulikfluid gegen die Turbinenradschaufeln des dem Pumpenrad gegenüberliegend angeordneten Turbinenrads geschleudert und von diesen umgelenkt wird, so dass ein Drehmoment von dem Pumpenrad auf das Turbinenrad übertragen wird. Das Pumpenrad kann drehfest mit dem Wandlergehäuse verbunden sein und wird vom Motor des Fahrzeugs angetrieben. Das Pumpenrad kann insbesondere auch monolithisch mit dem Wandlergehäuse ausgeformt sein.
Die Pumpenradwelle hat die Funktion, dass drehbar gelagerte Pumpenrad antriebsseitig mit dem Motor des Fahrzeugs zu verbinden. Dazu ist die Pumpenradwelle drehstarr mit dem Pumpenrad und/oder dem Wandlergehäuse verbunden.
Die Pumpenradwelle kann beispielsweise als Nabe, Welle, Flansch oder Gehäuseanbindung ausgebildet sein.
Die Funktion des Turbinenrades ist es, das vom Pumpenrad beschleunigte Hydraulikfluid mittels am Turbinenrad ausgeformte Turbinenradschaufeln aufzunehmen, in ein Drehmoment an der Turbinenradwelle zu wandeln und das Hydraulikfluid nach innen und aus dem Turbinenrad heraus und dem Pumpenrad zuzuführen.
Die Turbinenradwelle hat die Funktion, dass gegenüber dem Wandlergehäuse drehbar gelagerte Turbinenrad abtriebsseitig mit dem Getriebe des Fahrzeugs zu verbinden. Dazu ist die Turbinenradwelle drehstarr mit dem Turbinenrad verbunden.
Um Drehmoment zu wandeln wird ein sogenanntes Leitrad benötigt, welches sich zwischen Pumpenrad und Turbinenrad befindet. Die Schaufeln des Leitrads sind derart ausgebildet, dass das Leitrad bei niedrigen Umdrehungsgeschwindigkeiten des Turbinenrads und den damit einhergehenden Anströmungswinkeln des Hydraulikfluids einen Drehimpuls erfährt, der gegensinnig zur Drehrichtung des Turbinenrad wirkt. Eine Drehung des Leitrads entgegengesetzt zum Drehsinn des Turbinenrads wird im Wandlerbereich des Drehmomentwandlers üblicherweise durch einen Freilauf verhindert, der lediglich eine Drehung des Leitrads in Richtung der Drehung des Turbinenrads zulässt. Somit kommt es zu einer Aufstauung des vom Turbinenrad weg strömenden Hydraulikfluids vor dem Leitrad, was wiederum eine Vergrößerung des Drehmoments am Turbinenrad bewirkt. Die Drehmomentverstärkung ist am größten, wenn der Drehzahlunterschied zwischen Pumpen- und Turbinenrad am größten ist.
Der Drehzahlunterschied wird mit zunehmender Drehzahl des Fahrzeugmotors geringer. Ist schließlich eine annähernd gleiche Drehzahl zwischen Pumpen- und Turbinenrad erreicht, ändert sich der Anströmwinkel des Hydraulikfluidstroms auf das Leitrad, und das Leitrad beginnt sich, durch die Freilaufeinrichtung entsprechend in einen Freilauf geschaltet, gleichsinnig mit dem Pumpen- und dem Turbinenrad zu drehen. Ab diesem sogenannten Kupplungspunkt ab dem der Drehmomentwandler in den Betriebszustand seines Kupplungsbereichs versetzt wird, findet keine Verstärkung des Drehmoments mehr statt, aber durch das Mitdrehen des Leitrads wird das am Pumpenrad anliegende Drehmoment auch bei steigender Drehzahlen nicht abgeschwächt.
Mittels der Pumpenradschaufeln wird das Hydraulikfluid vom inneren des Turbinenrades nach außen geführt und durch die bei der Drehung des Pumpenrades auftretende Zentrifugalkraft beschleunigt.
Mit den Turbinenradschaufeln wird die Energie des Hydraulikfluids welches vom Pumpenrad beschleunigt wird aufgenommen. Beim Turbinenrad sind die Turbinenradschaufeln so angeordnet, dass das Hydraulikfluid von außen nach innen befördert wird, wonach es erneut in den inneren Teil des Pumpenrads bzw. des Leitrads gelangen kann und der hydraulische Kreislauf so geschlossen wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass die Oberflächenstruktur Kanäle und/oder Rillen und/oder Rippen umfasst.
Es kann somit in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass derartige Oberflächenstrukturen besonders vorteilhafte Wärmeleiteigenschaften aufweisen.
Es kann des Weiteren vorteilhaft sein, dass das Wandlergehäuse wenigstens den Drehmomentwandler umfasst und der Innenraum des Wandlergehäuses mit dem Hydraulikfluid beaufschlagbar ist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass besonders große Oberflächen auf der Innenseite des Wandlergehäuses zur Kühlung des Hydraulikfluides bereitgestellt werden können.
In einer Weiterentwicklung der Erfindung kann es ferner bevorzugt sein, dass das Pumpenrad und/oder das Turbinenrad an ihren jeweiligen äußeren Mantelflächen wenigstens eine Oberflächenstruktur zur Kühlung und/oder Führung von Hydraulikfluid aufweisen. Somit kann insbesondere bewirkt werden, dass eine besonders gute Kühlwirkung und/oder Hydraulikfluidführung an bzw. durch das Pumpenrad und/oder das Turbinenrad erreicht werden kann.
Weiterhin kann es von Vorteil sein, dass das Hydraulikfluid in das Wandlergehäuse als Sprühnebel eingespritzt wird. Die Wirkung, die durch diese Ausbildung des Erfindungsgegenstandes ermöglicht wird, ist, dass durch den Sprühnebel besonders große Kontaktflächen des Hydraulikfluides mit den umgebenen Medien, also der Umgebungsluft und den Oberflächen des Drehmomentwandlers, auf denen sich der Sprühnebel niederschlägt, entstehen, wodurch die Kühlwirkung nochmals optimiert werden kann.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung kann es bevorzugt sein, dass das Turbinenrad und/oder das Pumpenrad zumindest abschnittsweise in einen Ölsumpf eingreifen. Gemäß dieser Merkmalskombination kann der Vorteil realisiert werden, dass eine Verteilung des Hydraulikfluides im Wandlergehäuse in Form eines Verschleuderns, Verspritzens und/oder Vernebelns durch das Turbinenrad und/oder das Pumpenrad erfolgen kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass der Ölsumpf derart konfiguriert ist, dass das Pumpenrad und/oder das Turbinenrad lediglich bei einer definierten Neigung des Drehmomentwandlers gegenüber der Horizontalen in den Ölsumpf eingreift. Diese Ausbildung hat den Vorteil, dass die Kühlleistung in Abhängigkeit z.B. der Fahrzeugneigung, steuerbar ist, indem beispielsweise bei einer Bergauffahrt eine hohe Kühlleistung im Drehmomentwandler erforderlich wird und das Pumpenrad und/oder das Turbinenrad in dieser Betriebssituation tiefer in den Ölsumpf eintauchen und somit einen größeren Hydraulikfluidstrom zu Kühlung transportieren.
Es kann des Weiteren vorteilhaft sein, dass der Drehmomentwandler weitere Bauelemente wie Zahnräder und/oder Dichtblenden umfasst, die innerhalb des Wandlergehäuses mit dem Hydraulikfluid in Kontakt gebracht werden können und welche jeweils wenigstens eine Oberflächenstruktur zur Kühlung des Hydraulikfluids aufweisen. Hierdurch wird es möglich, dass die Kühlleistung innerhalb des Drehmomentwandlers weiter gesteigert werden kann.
In einer Weiterentwicklung der Erfindung kann es ferner bevorzugt sein, dass der Drehmomentwandler keinen separaten Ölkühler aufweist. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass der Drehmomentwandler besonders kostengünstig ausgeführt werden kann.
Weiterhin kann es von Vorteil sein, dass der Drehmomentwandler mit einem hybridisierten Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs koppelbar ist. Hierdurch kann erreicht werden, dass insbesondere in hybridisierten Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen auf einen separaten Ölkühler verzichtet werden kann.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden. Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Auch können die unterschiedlichen Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele innerhalb des technisch machbaren frei miteinander kombiniert werden.
Es zeigen:

1 einen Drehmomentwandler nach dem Stand der Technik in einer perspektivischen Explosionsdarstellung
2 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Drehmomentwandlers in einer schematischen Querschnittsansicht
3 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Drehomentwandlers in einer schematischen Querschnittsansicht
4 eine Prinzskizze des Drehmomentwandlers in einer horizontalen und einer zur Horizontalen geneigten Betriebsposition

Die 1 zeigt einen Drehmomentwandler 1, insbesondere zur Anordnung und Drehmomentübertragung zwischen einem Motor und einem Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeugs, wie er grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt ist. Der Drehmomentwandler 1 umfasst ein durch die gestrichelte Linie angedeutetes Wandlergehäuse 2 mit einem im Inneren des Wandlergehäuses 2 angeordneten Pumpenrad 3. Das Pumpenrad 3 ist drehstarr mit einer vom Motor des Fahrzeugs antreibbaren Pumpenradwelle 4 koppelbar. Im Inneren des Wandlergehäuses 2 ist koaxial zu dem Pumpenrad 3 und dem Pumpenrad 3 gegenüberliegendes Turbinenrad 5 angeordnet, welches drehstarr mit einer Turbinenradwelle 6 verbunden ist. Die Turbinenradwelle 5 ist drehbar gegenüber dem Wandlergehäuse 2 gelagert. Ferner verfügt der Drehmomentwandler 1 über ein Leitrad 7, welches koaxial zu dem Pumpenrad 3 und dem Turbinenrad 5 innerhalb des Wandlergehäuses 2 drehbar zwischen dem Pumpenrad 3 und dem Turbinenrad 5 gelagert ist. Das Hydraulikfluid 8 wird durch am Pumpenrad 3 angeordnete Pumpenradschaufeln 9 angesaugt und durch die Rotation des Pumpenrads 3 von den Pumpenradschaufeln 9 gegen Turbinenradschaufeln 10 des Turbinenrads 5 geschleudert und von diesen umgelenkt und über das Leitrad 7 dem Pumpenrad 3 zugeführt wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der 2-4 näher erläutert.
2 zeigt den bereits in 1 gezeigten Grundaufbau eines Drehmomentwandlers 1. In dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung verfügt der Drehmomentwandler 1 zumindest an den innerhalb des Wandlergehäuses 2 mit dem Hydraulikfluid 8 in Kontakt bringbaren Abschnitten wenigstens eine Oberflächenstruktur 11 zur Kühlung des Hydraulikfluides 8. Die Oberflächenstruktur 11 kann Kanäle und/oder Rillen und/oder Rippen umfassen. Die Oberflächenstrukturen 11 können grundsätzlich an allen Abschnitten innerhalb des Wandlergehäuses 2 vorgesehen sein, die in Kontakt mit dem Hydraulikfluid 8 kommen können, wie beispielsweise die innenliegenden Oberflächen des Wandlergehäuses 2, die Mantelflächen des Turbinenrads 5 und/oder des Pumpenrads 3 sowie weiterer Bauteile, die innerhalb des Wandlergehäuses 2 vorgesehen sind, wie beispielsweise Zahnräder, die Pumpenradwelle 4, die Turbinenradwelle 6 oder Dichtbleche.
Das Wandlergehäuse 2 umfasst den Drehmomentwandler 1 und ggf. weitere Bauteile, was durch das angedeutete, aber nicht näher bezeichnete Zahnrad auf der Turbinenradwelle 6 dargestellt ist. Die 2 zeigt somit, dass der Drehmomentwandler 1 weitere Bauelemente wie Zahnräder und/oder Dichtblenden umfassen kann, die innerhalb des Wandlergehäuses 2 mit dem Hydraulikfluid 8 in Kontakt gebracht werden können und welche jeweils wenigstens eine Oberflächenstruktur 11 zur Kühlung und/oder Führung des Hydraulikfluides 8 aufweisen können. Der Innenraum des Wandlergehäuses 2 ist mit dem Hydraulikfluid 8 beaufschlagbar, insbesondere auch die innenliegenden Oberflächen des Wandlergehäuses 2, was durch die die wellenförmige Schraffur angedeutet ist.
An der äußeren Oberfläche des Wandlergehäuses 2 sind Kühlrippen 13 angeordnet, die eine verbesserte Wärmeabfuhr aus dem Wandlergehäuse 2 bewirken.
Das Pumpenrad 3 und/oder das Turbinenrad 5 weisen an ihren jeweiligen äußeren Mantelflächen wenigstens eine Oberflächenstruktur 11 zur Kühlung und/oder Führung von Hydraulikfluid 8.
In der gezeigten Ausführungsform wird das Hydraulikfluid 8 aus dem Ölsumpf 12 in den Kopf des Drehmomentwandlers 1 gefördert und dort mit geringem Druck auf die Mantelfläche des Pumpenrads 3 und/oder des Turbinenrads 5 geleitet. Aufgrund der Oberflächenstruktur 11 wird das Hydraulikfluid 8 bei Rotation des Pumpenrades 3 und/oder des Turbinenrades 5 im Innenraum des Wandlergehäuses 2 verspritzt oder vernebelt. Hierdurch erfolgt eine Benetzung der inneren Oberflächen des Wandlergehäuses 2 mit dem Hydraulikfluid 8. Das Hydraulikfluid 8 kann durch eine nicht dargestellte Ölpumpe in den Kopf des Drehmomentwandlers 1 gefördert werden. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass eine direkte Verneblung oder ein Verspritzen des Hydraulikfluides 8 in das Wandlergehäuse 2 durch eine Ölpumpe erfolgt.
Die Mantelfläche des Pumpenrads 3 und/oder des Turbinenrads 5 kann zum Verspritzen und/oder Vernebeln des Hydraulikfluides 8 geriffelt, beschaufelt, strukturiert etc. sein oder auch ein separates, ggfs. Im Durchmesser größeres Ölverteilungsrad mit z.B. Beschaufelung haben. Dies ist in 3 gezeigt und wird nachstehend näher erläutert.
Die 3 zeigt, dass das Turbinenrad 5 und/oder das Pumpenrad 3 zumindest abschnittsweise in einen Ölsumpf 12 eingreifen können. In der gezeigten Ausführungsform der 3 greift ein an dem Pumpenrad 3 angeordnetes Ölverteilrad mit einer Oberflächenstruktur 11 in den Ölsumpf 12 ein. Durch den gestrichelten Pfeil ist angedeutet, dass das Hydraulikfluid 8 aus dem Ölsumpf 12 in dem Wandlergehäuse 2 verspritzt bzw. vernebelt wird und so eine möglichst große Oberfläche auf möglichst kühlen Oberflächen innerhalb des Wandlergehäuses 2 benetzt werden.
Die 4 zeigt eine bevorzugte Weiterentwicklung der aus den 2-3 bekannten Drehmomentwandlern 1. Gezeigt sind zwei unterschiedliche Betriebszustände des Drehmomentwandlers 1, der beispielsweise im Bereich des Vorderrades eines Kraftfahrzeugs, im Bereich des Fahrzeuggetriebes und/oder im Bereich eines Hinterrades eines Kraftfahrzeugs angeordnet sein kann, was durch die gestrichelten Quadrate angedeutet ist.
In der oberen Abbildung ist der Drehmomentwandler 1 in einer im Wesentlichen horizontalen Betriebsposition gezeigt, in der unteren Abbildung der 4 in einer zur Horizontalen geneigten Betriebsposition.
Der im Fuß des Wandlergehäuses 2 angeordnete Ölsumpf 12 des Drehmomentwandlers 1 besitzt einen gegenüber der Horizontalen abfallenden Boden, so dass die Tiefe des Ölsumpfs 12 in der abfallenden Richtung stetig zunimmt. In der horizontalen Betriebsposition, wie sie in der oberen Abbildung gezeigt ist, greifen beispielsweise das Pumpenrad 3 und/oder das Turbinenrad 5 nicht in den Ölsumpf 12 ein. Es erfolgt somit in dieser Betriebsposition keine verstärkte Passivkühlung des Hydraulikfluides 8 im Drehmomentwandler 1.
Befindet sich hingegen der Drehmomentwandler 1 in der in der unteren Abbildung gezeigten Betriebsposition, wie sie beispielsweise bei einer Bergauffahrt herbeigeführt wird, dann greifen das Pumpenrad 3 und/oder das Turbinenrad 5 in den Ölsumpf 12 ein und die verstärkte Passivkühlung ist „aktiviert“.
Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus.Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
Bezugszeichenliste

1: Drehmomentwandler
2: Wandlergehäuse
3: Pumpenrad
4: Pumpenradwelle
5: Turbinenrad
6: Turbinenradwelle
7: Leitrad
8: Hydraulikfluid
9: Pumpenradschaufeln
10: Turbinenradschaufeln
11: Oberflächenstruktur
12: Ölsumpf
13: Kühlrippen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10236752 A1 [0002]
DE 102008057648 A1 [0002]

Claims

Drehmomentwandler (1), insbesondere zur Anordnung und Drehmomentübertragung zwischen einem Motor und einem Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein Wandlergehäuse (2) mit einem im Inneren des Wandlergehäuses (2) angeordneten Pumpenrad (3), wobei das Pumpenrad (3) drehstarr mit einer vom Motor des Fahrzeugs antreibbaren Pumpenradwelle (4) koppelbar ist, welche drehbar gegenüber dem Wandlergehäuse (2) gelagert ist, ein im Inneren des Wandlergehäuses (2) koaxial zu dem Pumpenrad (3) angeordnetes und dem Pumpenrad (3) gegenüberliegendes Turbinenrad (5), welches drehstarr mit einer Turbinenradwelle (6) verbunden ist, welche drehbar gegenüber dem Wandlergehäuse (2) gelagert ist, sowie ein Leitrad (7), welches koaxial zu dem Pumpenrad (3) und dem Turbinenrad (5) innerhalb des Wandlergehäuses (2) drehbar zwischen dem Pumpenrad (3) und dem Turbinenrad (5) gelagert ist, und einem Hydraulikfluid (8), welches durch am Pumpenrad (3) angeordnete Pumpenradschaufeln (9) angesaugt und durch die Rotation des Pumpenrads (3) von den Pumpenradschaufeln (9) gegen Turbinenradschaufeln (10) des Turbinenrads (5) geschleudert und von diesen umgelenkt und über das Leitrad (7) dem Pumpenrad (3) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmomentwandler (1) zumindest an den mit dem Hydraulikfluid (8) in Kontakt bringbaren Abschnitten wenigstens eine Oberflächenstruktur (11) zur Kühlung des Hydraulikfluides (8) aufweist.
Drehmomentwandler (1), nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstruktur (11) Kanäle und/oder Rillen und/oder Rippen umfasst.
Drehmomentwandler (1), nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wandlergehäuse (2) wenigstens den Drehmomentwandler (1) einhaust und der Innenraum des Wandlergehäuses (2) mit dem Hydraulikfluid (8) beaufschlagbar ist.
Drehmomentwandler (1), nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpenrad (3) und/oder das Turbinenrad (5) an ihren jeweiligen äußeren Mantelflächen wenigstens eine Oberflächenstruktur (11) zur Kühlung und/oder Führung von Hydraulikfluid (8) aufweisen.
Drehmomentwandler (1), nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch, Mittel, welche das Hydraulikfluid (8) in das Wandlergehäuse (2) als Sprühnebel eingespritzen.
Drehmomentwandler (1), nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Turbinenrad (5) und/oder das Pumpenrad (3) zumindest abschnittsweise in einen Ölsumpf (12) eingreifen.
Drehmomentwandler (1), nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölsumpf (12) derart konfiguriert ist, dass das Pumpenrad (3) und/oder das Turbinenrad (5) lediglich bei einer definierten Neigung des Drehmomentwandlers (1) gegenüber der Horizontalen in den Ölsumpf (12) eingreift.
Drehmomentwandler (1), nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmomentwandler (1) weitere Bauelemente wie Zahnräder und/oder Dichtblenden umfasst, die innerhalb des Wandlergehäuses (2) mit dem Hydraulikfluid (8) in Kontakt gebracht werden können und welche jeweils wenigstens eine Oberflächenstruktur (11) zur Kühlung des Hydraulikfluids (8) aufweisen.
Drehmomentwandler (1), nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmomentwandler (1) keinen separaten Ölkühler aufweist.
Drehmomentwandler (1), nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmomentwandler (1) mit einem hybridisierten Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs koppelbar ist.