DE102020208352A1

DE102020208352A1 - Hydrodynamischer Drehmomentwandler mit einer Torsionsdämpferwandung

Info

Publication number: DE102020208352A1
Application number: DE102020208352.5A
Authority: DE
Inventors: Ewgeni Bayer; Ralf Beck; Peter Brielmaier
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2020-07-03
Filing date: 2020-07-03
Publication date: 2022-01-05
Also published as: US20220003300A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen hydrodynamischen Drehmomentwandler (1), mit einer Überbrückungskupplung (6), und mit einem Torsionsdämpfer (8), und mit einem Kolben (7), und mit einem Zwischenraum (9) zwischen dem Kolben (7) und dem Torsionsdämpfer (8). Der Kolben (7) dient zur Betätigung der Überbrückungskupplung (6). Es ist hierbei eine Torsionsdämpferwandung (85) vorgesehen, durch die in den Zwischenraum (9) einströmendes Hydraulikfluid durch den Zwischenraum (9) zu der Überbrückungskupplung (6) geleitet wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen hydrodynamischen Drehmomentwandler mit einer Überbrückungskupplung und einem Torsionsdämpfer.
Hydrodynamische Drehmomentwandler sind nach dem Föttinger-Prinzip arbeitenden Kupplungen. Aufgrund der nahezu verschleißfreien Arbeitsweise werden sie in vielen Technikgebieten zur Übertragung von Drehbewegungen eingesetzt. Die Überbrückungskupplung des Wandlers dient dazu, um die ansonsten hydrodynamische Koppelung des Wandlers bedarfsweise durch eine mechanische Koppelung überbrücken zu können. Somit können Strömungsverluste im Wandler minimiert werden.
In der Kraftfahrzeugtechnik werden hydrodynamische Drehmomentwandler häufig als eine verschleißfreie Anfahrkupplung und/oder als ein integrales Getriebeschaltelement eingesetzt. Der Drehmomentwandler ist hier insbesondere eingangsseitig oder als zentrales Schaltelement eines mehrstufigen Kraftfahrzeuggetriebes vorgesehen. Der Drehmomentwandler ist somit drehmomentschlüssig an das Getriebe angebunden. Im hydrodynamischen Betrieb des Drehmomentwandlers wird eine Antriebsleistung mittels eines Hydraulikfluids übertragen. Dies erfolgt quasi verschließfrei, wobei hauptsächlich das Hydraulikfluid die dabei auftretende Verlustwärme aufnimmt. Der Drehmomentwandler ist daher häufig an ein Kühlsystem des Getriebes und/oder des Kraftfahrzeugs angeschlossen. Wärmeenergie entsteht insbesondere im hydrodynamischen Torus des Wandlers und als Reibleistung an der Überbrückungskupplung.
Hydrodynamische Drehmomentwandler haben für gewöhnlich eine Unterdruckseite (Saugseite) und eine Hochdruckseite (Druckseite). In manchen Getriebeanordnungen kann aus konstruktiven Gründen die Zuführleitung für das Hydraulikfluids zum Wandler nicht an dessen Saugseite angeordnet sein und die Rückführleitung für das Hydraulikfluid aus dem Wandler nicht an dessen Druckseite angeordnet sein. Die Leitungen sind dann anderweitig am Wandler angeordnet. Hierdurch kann es innerhalb des Wandlers zu Wärmestaus und dadurch Bauteilschänden an temperatursensitiven Wandlerbauteilen kommen. Eine Überschreitung von zulässigen Temperaturen im Wandler kann zudem zu einem erhöhten Verschleiß der Überbrückungskupplung und des Hydraulikfluids führen.
Aus der DE 10 2005 051 739 A1 ist ein hydrodynamischen Drehmomentwandler mit einer Überbrückungskupplung und einem Torsionsdämpfer bekannt. Die Überbrückungskupplung soll ein konstantes Verhalten über eine sehr hohe Lebensdauer zeigen. Dazu wird eine direkte Kühlung von Kupplungslamellen der Überbrückungskupplung durch einen Axialkolben des Wandlers und den Torsionsdämpfer vorgeschlagen.
Aus der DE 20 2006 020 596 U1 ist ein hydrodynamischen Drehmomentwandler mit einer Überbrückungskupplung und einem Dämpfer bekannt. Hier soll ein Ölfluss über Reibflächen der Lamellen der Überbrückungskupplung zur besseren Kühlung der Lamellen verbessert werden. Dazu soll der zirkulierende Ölstrom im Bereich der hydrodynamischen Bauelemente des Wandlers (Pumpe, Turbine, Leitrad) nur noch über die Lamellen zu- oder abfließen. Zu diesem Zweck wird eine Zusatzwandung auf derjenigen Seite des Kupplungskolbens angebracht, die dem Kolbendruckraum abgewandt ist.
Die DE 10 2007 005 999 A1 offenbart ebenfalls einen hydrodynamischen Drehmomentwandler. Hier sollen kühlungsverschlechternde Leckageströme und unerwünschte Reibeinflüsse vermieden werden. Dazu wird ein abtriebsseitiger Druckraum durch die Abtriebsseite des Kupplungskolbens und durch eine dem Kupplungskolben zugeordnete Trennwand begrenzt. Die Trennwand ihrerseits ist zwischen dem abtriebsseitigen Druckraum und einem Kühlraum wirksam.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern. Insbesondere soll eine gute Kühlung der Überbrückungskupplung des hydrodynamischen Drehmomentwandler bewirkt werden und die Herstellungskosten des Drehmomentwandlers niedrig gehalten werden.
Diese Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch angegebenen Maßnahmen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen hiervon sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Demnach wird ein hydrodynamischer Drehmomentwandler vorgeschlagen, der über eine Überbrückungskupplung und einen Torsionsdämpfer und einen Kolben verfügt. Zwischen dem Kolben und dem Torsionsdämpfer befindet sich ein Zwischenraum. Der Drehmomentwandler kann ein Drehmoment von dessen Eingang hydrodynamisch mittels eines Hydraulikfluids zu dessen Ausgang übertragen. Je nach Bauart und Betriebspunkt des Wandlers ist es zudem möglich, dass dieser das ausgangsseitige abgegebene Drehmoment gegenüber dem eingangsseitig angelegten Drehmoment anhebt.
Der Kolben dient zu Betätigung der Überbrückungskupplung. Dazu verfügt der Kolben insbesondere über eine Druckseite, die mit einem hydraulischen Druck beaufschlagbar ist. Dadurch wird vom Kolben eine Betätigungskraft auf die Überbrückungskupplung aufgebracht. Durch Herabsetzung des hydraulischen Druckes wird die Betätigungskraft reduziert. Auf diese Weise kann die Kupplung wahlweise geschlossen und geöffnet werden. Bei vollständig geschlossener Überbrückungskupplung ist der hydrodynamische Leistungszweig des Drehmomentwandlers antriebstechnisch überbrückt (deaktiviert), sodass das eingangsseitige Drehmoment über die Überbrückungskupplung zum Ausgang des Wandlers übertragen wird. Bei vollständig offener Überbrückungskupplung ist nur der hydrodynamische Leistungszweig des Wandlers aktiviert, wodurch rein hydrodynamisch ein eingangsseitiges Drehmoment zum Ausgang übertragen wird. Bei Verwendung einer reibschlüssigen Überbrückungskupplung, wie insbesondere einer Lamellenkupplung, können auch Zwischenstellungen zwischen der vollständig offenen und geschlossenen Kupplungsstellung erzeugt werden, wodurch das eingangsseitige Drehmoment teilweise über die Überbrückungskupplung und teilweise hydrodynamisch zum Ausgang des Wandlers übertragen wird.
Der Torsionsdämpfer dient zum Dämpfen von Torsionsschwingungen zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite des Torsionsdämpfer, wie insbesondere von Drehungleichförmigkeiten eines eingangsseitigen Verbrennungsmotors. Somit werden eingangsseitig anliegende Torsionsschwingungen nicht oder nur gedämpft an die Ausgangsseite weitergeleitet. Der Torsionsdämpfer ist insbesondere im Leistungszweig der Überbrückungskupplung angeordnet, wodurch die über die Überbrückungskupplung eingeleiteten Torsionsschwingungen gedämpft werden. Es kann vorgesehen sein, dass der Torsionsdämpfer nicht im hydrodynamische Leistungszweig des Wandlers wirksam ist.
Die bei Drehmomentwandlern eingesetzten konventionellen Torsionsdämpfer sind nicht dafür ausgelegt, ein Hindernis für Hydraulikfluid zu sein. Sie verfügen über eine Vielzahl an Durchgangsöffnungen, durch die das Hydraulikfluid gelangen kann. Dies gilt insbesondere für den Bereich des Dämpfers, wo für Federpakete große Fensteröffnungen im Dämpfer vorgesehen sind. Gerade hier kann Hydraulikfluid quasi ungehindert den Torsionsdämpfer in axialer Richtung durchströmen.
Bei dem Torsionsdämpfer des vorgeschlagenen Drehmomentwandlers ist nun eine Torsionsdämpferwandung vorgesehen. Durch diese bewirkt, dass in den Zwischenraum einströmendes Hydraulikfluid durch den Zwischenraum hindurch zu der Überbrückungskupplung geleitet wird. Auf diese Weise wird also eine Bypass-Strömung aus dem Zwischenraum, die unter Umgehung der Überbrückungskupplung durch den Torsionsdämpfer hindurch gelangt, verhindert oder zumindest ausreichend stark abgemildert. Somit erreicht zumindest ein Großteil des in den Zwischenraum gezielt eingebrachten Hydraulikfluids die Überbrückungskupplung.
Die Torsionsdämpferwandung ist an dem übrigen Torsionsdämpfer aufgehängt. Somit wird die Torsionsdämpferwandung durch andere Bauelemente des Torsionsdämpfers getragen. Auf eine Zusatzwandung am Kolben, wie sie aus dem oben genannten Stand der Technik bekannt ist, kann somit verzichtet werden. Auf Abdichtungen an der Torsionsdämpferwandung, die Bewegungen des Kolbens ausgleichen, kann daher verzichtet werden. Die Torsionsdämpferwandung kann einfach bei der Herstellung und Montage des Torsionsdämpfers mit vorgesehen sein. Zusammenfassend kann also durch die Torsionsdämpferwandung die Kühlung der Überbrückungskupplung sichergestellt werden und gleichzeitig der Wandler kostengünstig hergestellt werden.
Die Torsionsdämpferwandung kann ein separates Bauelement des Torsionsdämpfer sein, dass neben der besagten Funktion über keine weitere Funktion verfügt. Die Wandung ist somit ein zusätzliches Bauelement des Dämpfers, das zusätzlich zu den anderen Bauelementen des Dämpfers vorgesehen ist. Alternativ hierzu kann die Torsionsdämpferwandung eine oder mehrere weitere Funktionen des Torsionsdämpfers erfüllen, wie beispielsweise eine tragende Funktion für ein oder mehrere weitere Bauelemente des Torsionsdämpfers.
Die Torsionsdämpferwandung kann auf derjenigen Seite des Torsionsdämpfers angeordnet sein, die dem Zwischenraum zugewandt ist. Oder die Torsionsdämpferwandung kann auf derjenigen Seite des Torsionsdämpfers angeordnet sein, die dem Zwischenraum abgewandt ist.
Insbesondere dient die Torsionsdämpferwandung zur gezielten Führung des Hydraulikfluids durch den Zwischenraum hin zu der Überbrückungskupplung. Somit kann die Überbrückungskupplung durch die dorthin geleitete große Menge an Hydraulikfluid zuverlässig und zielgerichtet geschmiert und gekühlt werden. Diese Führung des Hydraulikfluid mittels der Torsionsdämpferwandung erfolgt durch eine entsprechende Form und Erstreckung der Wandung.
Insbesondere ist im radial innenliegenden Bereich des Zwischenraumes eine Einlassöffnung für das Hydraulikfluid vorgesehen. Im Betrieb des Drehmomentwandlers gelangt hierüber Hydraulikfluid in den Wandler, um die Überbrückungskupplung zu kühlen und zu schmieren. Das Hydraulikfluid strömt von der Einlassöffnung innerhalb des Zwischenraumes nach radial außen zu der Überbrückungskupplung. Die Torsionsdämpferwandung erstreckt sich insbesondere radial zwischen der Einlassöffnung und der Überbrückungskupplung, um von der Einlassöffnung einströmendes Hydraulikfluid nach radial außen zu der Überbrückungskupplung zu führen. Die Einlassöffnung ist insbesondere dazu ausgebildet, um von einer radial innenliegenden Antriebswelle eingebrachtes Hydraulikfluid in den Zwischenraum zu leiten. Bei der Antriebswelle handelt es sich insbesondere um eine Getriebeeingangswelle.
Es kann nun vorgesehen sein, dass die Torsionsdämpferwandung den Zwischenraum in Richtung des Torsionsdämpfers für das Hydraulikfluid hermetisch abdichtet. Somit ist eine Bypass-Strömung des Hydraulikfluids aus dem Zwischenraum durch den Torsionsdämpfer minimiert. Dadurch gelangt der größtmögliche Volumenstrom an Hydraulikfluid zu der Überbrückungskupplung. Dies erfordert gegebenenfalls eine aufwändige Abdichtung des Torsionsdämpfers im Bereich des Zwischenraumes.
Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass die Torsionsdämpferwandung den Zwischenraum in Richtung des Torsionsdämpfers für das Hydraulikfluid unvollständig abdichtet. Somit wird eine gewisse Bypass-Strömung des Hydraulikfluids aus dem Zwischenraum durch den Torsionsdämpfer gestattet. Dadurch gelangt zwar nicht der größtmögliche Volumenstrom an Hydraulikfluid zu der Überbrückungskupplung, auf eine aufwändige Abdichtung der Torsionsdämpferwandung kann dann allerdings verzichtet werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Torsionsdämpferwandung beim Zwischenraum nur einige von mehreren Öffnungen des Torsionsdämpfers verschließt oder überdeckt. Somit können die Herstellungskosten des Wandlers niedrig gehalten werden und gleichzeitig eine ausreichende Kühlung der Überbrückungskupplung erreicht werden. Zudem kann die Torsionsdämpferwandung dann besonders leicht sein. Insbesondere ist hierbei die Torsionsdämpferwandung so ausgeführt, dass trotzdem ein Großteil des in den Zwischenraum über die Einlassöffnung einströmenden Hydraulikfluids zur Überbrückungskupplung gelangt.
Die Torsionsdämpferwandung kann also so geformt sein, dass sie beim Zwischenraum einen Großteil des Hydraulikfluids an Öffnungen des Torsionsdämpfer vorbei zur Überbrückungskupplung führt, ohne dass sie diese Öffnungen (vollständig) abgedichtet oder überdeckt. Dies wird durch eine entsprechende Strömungsführungsstruktur der Torsionsdämpferwandung bewirkt, wie insbesondere durch Rampen oder Rippen zur Strömungsführung. Mit anderen Worten wird die Strömung im Zwischenraum so geführt, dass der Großteil des darin einströmenden Hydraulikfluids an den bewusst nicht-abgedichteten Öffnungen des Torsionsdämpfers vorbeigelangt. Auch dadurch können die Kosten niedrig gehalten werden und gleichzeitig eine ausreichende Kühlung der Überbrückungskupplung erreicht werden.
Der Torsionsdämpfer verfügt über die Eingangsseite und die hierzu drehschwingungsgedämpfte Ausgangseite. Die Eingangsseite wird hierbei insbesondere von einer oder mehreren ersten Dämpferscheiben gebildet, beispielsweise einer oder mehrerer Blechscheiben. Die Ausgangsseite umfasst hierbei insbesondere eine Nabe (Torsionsdämpfernabe), die zur drehfesten Koppelung mit einer Antriebswelle ausgeführt wird. Insbesondere kann die Nabe zu diesem Zweck über eine Innenverzahnung verfügen.
In einer Ausführungsform hiervon ist die Torsionsdämpferwandung eingangsseitig am Torsionsdämpfer aufgehängt. Insbesondere wird die Wandung an der oder den Dämpferscheiben befestigt, die der Eingangsseite zugeordnet ist/sind. In einer hierzu alternativen Ausführungsform ist die Torsionsdämpferwandung hingegen ausgangsseitig des Torsionsdämpfers aufgehängt. Insbesondere wird die Wandung dann an der Torsionsdämpfernabe befestigt. Somit kann ein einfacher Aufbau des Torsionsdämpfers realisiert werden.
Vorzugsweise umfasst die Eingangsseite des Torsionsdämpfers ein Trägerelement für die Überbrückungskupplung. Insbesondere handelt es sich bei dem Trägerelement um ein Trägerelement zum Tragen von Kupplungslamellen der Überbrückungskupplung. In diesem Fall ist die Überbrückungskupplung als Lamellenkupplung ausgeführt. Somit kann es sich bei dem Trägerelement insbesondere um einen Innenlamellenträger oder um einen Außenlamellenträger der Überbrückungskupplung handeln.
In einer Ausführungsform ist die Torsionsdämpferwandung an dem Trägerelement befestigt. Somit bilden das Trägerelement und die Torsionsdämpferwandung zwei unterschiedliche Bauelemente des Torsionsdämpfers, die miteinander fest verbunden sind. Hierbei ist die Torsionsdämpferwandung insbesondere an dem Trägerelement angeschweißt oder angenietet. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Torsionsdämpferwandung und das Trägerelement gemeinsam am übrigen Torsionsdämpfer befestigt sind. Dies kann beispielsweise mittels Niete erfolgen, die die Torsionsdämpferwandung zusammen mit dem Trägerelement an einer Dämpferscheibe des Torsionsdämpfers befestigen. Durch Ausbildung der Torsionsdämpferwandung und dem Trägerelement als separate Bauteile kann die Herstellung dieser Bauteile vereinfacht sein. In einer hierzu alternativen Ausführungsform ist die Torsionsdämpferwandung ein Bestandteil des Trägerelements. Beide bilden somit ein einziges, integrales Bauelement des Torsionsdämpfers. Beispielsweise bilden die Torsionsdämpferwandung und das Trägerelement ein gemeinsames und entsprechend geformtes Blechbauteil. Hierdurch kann sich die Montage des Torsionsdämpfers aufgrund der verringerten Zahl seiner Bauelemente vereinfacht sein.
Vorzugsweise ist die Torsionsdämpferwandung mittels Niete befestigt. Wie erläutert kann die Befestigung beispielsweise eingangsseitig oder ausgangsseitig am Torsionsdämpfer erfolgen. Dabei kann vorgesehen sein, dass diese Niete zudem (zumindest oder genau) zwei weitere Bauelemente des Torsionsdämpfer drehfest miteinander verbinden. Insbesondere handelt es sich bei diesen Bauelementen um das Trägerelement und eine Dämpferscheibe des Torsionsdämpfers, die eingangsseitig des Dämpfers angeordnet sind. Alternativ handelt es sich bei diesen Bauelementen um die Torsionsdämpfernabe und ein Turbinenrad des Drehmomentwandlers oder zweier Dämpferscheibe, die sich an der Ausgangsseite des Dämpfers befinden. Diese Bauelementen werden häufig ohnehin durch Niete miteinander drehfest verbunden. Es werden bevorzugt also nur solche Niete oder Nietlöcher zur Befestigung der Torsionsdämpferwandung eingesetzt, die ohnehin bereits vorgesehen sind. Auf diese Weise kann die Anzahl der erforderlichen Niete und Herstellungsschritte für den Torsionsdämpfer gering gehalten werden.
Die Niete zur Befestigung der Torsionsdämpferwandung sind insbesondere auf einem gemeinsamen Umfang oder Umfangsbereich des Torsionsdämpfers angeordnet. Es können weitere Niete zur Verbindung anderer Bauelemente des Torsionsdämpfers auf einem anderen Umfang oder Umfangsbereich des Torsionsdämpfers angeordnet sein. Der erstgenannte Umfang oder Umfangsbereich kann hierbei entweder radial innen oder radial außen bezüglich des anderen Umfangs oder Umfangsbereichs liegen. Die Torsionsdämpferwandung ist dann also nur an einem von mehreren Umfängen oder Umfangsbereichen mit Niete befestigt.
Vorzugsweise verfügt der Torsionsdämpfer über mehrere erste Bogenfedern, die auf einem ersten Umfang oder ersten Umfangsbereich des Torsionsdämpfers angeordnet sind. Im Bereich dieser ersten Bogenfedern sind axiale Öffnungen in dem Torsionsdämpfer angeordnet, durch die Hydraulikfluid durch den Torsionsdämpfer strömen kann. Bei diesen Öffnungen handelt es sich insbesondere um Fenster, in denen die ersten Bogenfedern angeordnet sind. Die Torsionsdämpferwandung überdeckt zumindest teilweise diese Öffnungen, um von der Einlassöffnung einströmendes Hydraulikfluid an diesen Öffnungen vorbei zu der Überbrückungskupplung zu leiten. Beispielsweise erstreckt sie sich radial zumindest teilweise über diese Öffnungen. Somit kann die Überbrückungskupplung in einer vorteilhaften Position radial außerhalb der ersten Bogenfedern und den zugehörigen Öffnungen angeordnet werden.
Vorzugsweise verfügt der Torsionsdämpfer über zweite Bogenfedern, die auf einem zweiten Umfang oder zweiten Umfangsbereich des Torsionsdämpfers angeordnet sind. Der zweite Umfang oder Umfangsbereich liegt hierbei radial außen bezüglich des besagten ersten Umfangs oder Umfangsbereichs. Die Überbrückungskupplung ist nun radial zwischen dem ersten Umfang/Umfangsbereich und dem zweiten Umfang/Umfangsbereich mit dem Torsionsdämpfer gekoppelt. Das besagte Trägerelement des Torsionsdämpfer ist demnach insbesondere zwischen den ersten und zweiten Bogenfedern am übrigen Torsionsdämpfer befestigt.
Auch im Bereich dieser zweiten Bogenfeder können axiale Öffnungen in dem Torsionsdämpfer angeordnet sein, durch die Hydraulikfluid durch den Torsionsdämpfer strömen kann. Auch bei diesen Öffnungen handelt es sich insbesondere um Fenster, in denen die zweiten Bogenfedern angeordnet sind. Es kann nun vorgesehen sein, dass die Torsionsdämpferwandung diese Öffnungen der zweiten Bogenfedern nicht überdeckt, also nicht abdichtet. Insbesondere ist dazu die radiale Erstreckung der Torsionsdämpferwandung kleiner, als der (zweite) Umfang/Umfangsbereich, auf dem diese Öffnungen im Dämpfer angeordnet sind. Oder diese Öffnungen können in der Torsionsdämpferwandung ausgespart sein. Insbesondere ist die Torsionsdämpferwandung so ausgeführt, dass diese eine Strömung des Hydraulikfluid jenseits der Überbrückungskupplung nicht leitet. Somit kann ein Strömungswiderstand für das Hydraulikfluid jenseits der Überbrückungskupplung verringert werden, wodurch die Strömung innerhalb des Wandlers insgesamt verbessert wird.
Insbesondere sind die ersten und/oder zweiten Bogenfedern gleichmäßig über den jeweils zugehörigen (ersten/zweiten) Umfang/Umfangsbereich verteilt angeordnet. Insbesondere sind die Eingangsseite und die Ausgangsseite des Torsionsdämpfer über die ersten und/oder zweiten Bogenfedern federelastisch miteinander drehverbunden. Die Drehmomentübertragung zwischen Eingangsseite und Ausgangsseite des Torsionsdämpfer erfolgt somit über die ersten und/oder zweiten Bogenfedern.
Insbesondere verfügt der Drehmomentwandler über ein Gehäuse und ein Pumpenrad und ein Turbinenrad. Der Torsionsdämpfer verfügt hierbei über die Eingangsseite und die hierzu drehschwingungsgedämpfte Ausgangsseite. Das Gehäuse ist mit dem Turbinenrad drehfest verbunden und dient als Eingang des Drehmomentwandlers. Das Turbinenrad ist innerhalb des Gehäuses drehbar angeordnet und ist mit der Ausgangsseite des Torsionsdämpfers drehfest verbunden. Die Ausgangsseite des Torsionsdämpfers dient als Abtrieb des Drehmomentwandlers und ist zur drehfesten Verbindung mit einer radial innenliegenden Antriebswelle, wie insbesondere einer Getriebeeingangswelle, ausgebildet. Die Überbrückungskupplung des Wandlers verfügt über einen mit dem Gehäuse drehfest verbundenen Eingang und einen mit der Eingangsseite des Torsionsdämpfers drehfest verbundenen Ausgang. Eingang und Ausgang der Überbrückungskupplung sind durch Bewegung des besagten Kolbens wahlweise miteinander drehfest verbindbar und voneinander drehbar lösbar. Der Torsionsdämpfer, die Überbrückungskupplung und der Kolben sind insbesondere ebenfalls in dem Gehäuse angeordnet, insbesondere im Bereich einer Vorderseite des Gehäuses. Das Pumpenrad ist dann insbesondere im Bereich einer Hinterseite des Gehäuses angeordnet.
Optional wird auch ein Kraftfahrzeuggetriebe vorgeschlagen, das über den vorgeschlagenen hydrodynamischen Drehmomentwandler verfügt. Das Getriebe verfügt über eine Getriebeeingangswelle. Darüber wird also ein Antriebsdrehmoment dem Getriebe zugeführt. Der Ausgang des Drehmomentwandlers ist hierbei mit der Getriebeeingangswelle drehfest verbunden, insbesondere ist der Wandler auf der Getriebeeingangswelle angeordnet. Bei dem Kraftfahrzeuggetriebe kann es sich um ein mehrstufiges Getriebe handeln. Das Getriebe verfügt dann über eine Mehrzahl an auswählbaren Übersetzungen, mittels denen jeweils ein eingangsseitig anliegendes Drehmoment zum Getriebeabtrieb hin übersetzt werden kann. Mit anderen Worten ist der vorgeschlagene hydrodynamische Drehmomentwandler bevorzugt speziell zur Anordnung in einem Kraftfahrzeuggetriebe ausgebildet.
Besondere Eigenschaften und Vorteile der vorgeschlagenen Torsionsdämpferwandung können sein:

- definierte, gezielte Führung von Hydraulikfluid im Drehmomentwandler;
- effektive Kühlung der Überbrückungskupplung;
- geringer Verschleiß von Kupplungslamellen der Überbrückungskupplung;
- geringes Altern des Hydraulikfluids;
- einfache konstruktive Umsetzung, insbesondere bei Anbindung an ohnehin vorgesehene Nietverbindungen;
- Realisierung als Umformbauteil;
- lediglich geringer Mehrbedarf an Bauraum und Gewicht;
- geringe Herstellungskosten.

Im Folgenden wir die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert, aus welchen weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung entnehmbar sind. Hierbei zeigen jeweils in schematischer Darstellung:

1, einen hydrodynamischen Drehmomentwandler,
2, eine erste Ausführungsform eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers,
3, eine zweite Ausführungsform eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers,
4, eine dritte Ausführungsform eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers,
5, eine vierte Ausführungsform eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers.

In den Figuren sind gleiche oder zumindest funktionsgleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Der Übersicht halber ist jeweils nur die obere Hälfte des Drehmomentwandlers 1 gezeigt. Die untere Hälfte kann gespiegelt hierzu ausgeführt sein.
1 zeigt die obere Hälfte eines Längsschnittes durch einen hydrodynamischen Drehmomentwandler 1. Der Wandler 1 ist beispielhaft eingangsseitig eines nicht näher gezeigten Kraftfahrzeuggetriebes angeordnet. Der Wandler 1 verfügt in an sich bekannter Weise über ein Gehäuse 2, ein Pumpenrad 3 und ein Turbinenrad 4 sowie ein optionales Leitrad 5. Das Pumpenrad 3 bildet den hinteren Bereich des Gehäuses 2 aus. Pumpenrad 3 und Turbinenrad 4 bilden gemeinsam einen Torus, innerhalb dessen im Betrieb ein Hydraulikfluid zirkuliert, sodass ein am Gehäuse 2 aufgebrachtes Antriebsdrehmoment über das Pumpenrad 3 hydrodynamisch auf das Turbinenrad 4 übertragen wird. Dieses Prinzip ist als Föttinger-Prinzip bekannt und bedarf daher keiner näheren Erläuterung.
Im vorderen Bereich des Gehäuses 2 ist eine Überbrückungskupplung 6 vorgesehen. Diese ist als reibschlüssige Lamellenkupplung ausgeführt. Die Überbrückungskupplung 6 ist durch einen hydraulisch in axialer Richtung bewegbaren Kolben 7 betätigbar. Dieser Kolben 7 ist ebenfalls im vorderen Bereich des Gehäuses 2 angeordnet. Über die Kupplung 6 kann unter Umgehung des hydrodynamischen Leistungszweigs des Wandlers 1 ein eingangsseitig anliegendes Antriebsdrehmoment zum Ausgang des Wandlers 1 übertragen werden. Je nach anliegendem Anpressdruck der Lamellenscheiben der Kupplung 6 wird hierbei ein kleinerer oder größerer Anteil des übertragenen Antriebsdrehmoment von der Kupplung 4 zum Ausgang des Wandlers 1 übertragen.
Des Weiteren ist im vorderen Bereich des Wandlers 1 innerhalb des Gehäuses 2 ein Torsionsdämpfer 8 angeordnet. Aufgabe des Dämpfers 8 ist es, Drehungleichförmigkeiten des eingangsseitig anliegenden Antriebsdrehmoments abzudämpfen oder zu eliminieren. Der Dämpfer 8 besteht im Wesentlichen aus Dämpferblechen 87, einer Dämpferscheibe 89, Bogenfedern 81, 82 und einer radial innenliegende Torsionsdämpfernabe 83. Von den Bogenfedern 81, 82 sind jeweils mehrere auf bestimmten Umfängen/Umfangsbereichen des Dämpfers 8 angeordnet. Die Nabe 83 dient gleichzeitig als Ausgang des Dämpfers 8 und des Wandlers 1. Sie ist drehfest auf einer Getriebeeingangswelle angeordnet. Der wesentliche Aufbau eines solchen Dämpfers 8 ist an sich ebenfalls bereits bekannt und bedarf daher keiner weiteren Erläuterung.
Die Kupplung 6 ist mit der Eingangsseite des Dämpfers 8 verbunden, sodass ein darüber geführtes Antriebsdrehmoment dem Dämpfer 8 zugeführt wird. Dazu sind Innenlamellen der Kupplung 6 drehfest auf einem Innenlamellenträger 84 angeordnet, der Bestandteil der Eingangsseite des Dämpfers 8 ist. Das Turbinenrad 3 ist hingegen direkt an der Ausgangsseite des Dämpfers 8 befestigt, insbesondere mit der Nabe 83. Somit wird das über den hydrodynamischen Leistungszweig des Wandlers 1 geführte Antriebsdrehmoment nicht vom Dämpfer 8 gedämpft.
Zwischen dem Kolben 7 und dem Dämpfer 8 ist ein Zwischenraum 9 ausgebildet. Der Zwischenraum 9 wird radial außen durch die Kupplung 6 begrenzt. Radial innen des Zwischenraumes 9 befindet sich eine Einlassöffnung 10 für Hydraulikfluid, das dem Wandler 1 über die Getriebeeingangswelle gezielt zugeführt wird. Dieses dient sowohl zur Drehmomentübertragung im hydrodynamischen Teil des Wandlers 1, als auch zur Kühlung und Schmierung der Bestandteile des Wandlers 1. Wärme, die im schlupfenden Betrieb der Kupplung 6 erzeugt wird, wird daher von dem in den Zwischenraum 9 eingebrachten Hydraulikfluid abgeführt. Hierzu ist es notwendig, dass die Kupplung 6 vom Hydraulikfluid angeströmt und durchströmt wird.
Konventionelle Torsionsdämpfer 8 verfügen über eine Vielzahl an axialen Öffnungen, durch die Hydraulikfluid quasi verlustfrei von einer axialen Seite des Dämpfers 8 zur anderen axialen Seite gelangen kann. Es besteht hier die Gefahr, dass eine beträchtliche Menge des in den Zwischenraum 9 eingebrachten Hydraulikfluids nicht zur Kupplung 6 gelangt, sondern den Dämpfer 8 als Bypass-Strömung durchquert und über Öffnungen im Turbinenrad 4 zu einer Auslassöffnung 11 des Wandlers 1 gelangt. In 1 ist ein solcher Strömungspfad mit Pfeilen schematisch dargestellt. Hieraus ist ersichtlich, dass sich eine Bypass-Strömung insbesondere bei den Öffnungen der radial inneren Bogenfedern 82 ausbildet. Somit besteht die Gefahr, dass die Kupplung 6 nur mit einer geringen Menge an Hydraulikfluid angeströmt wird. Eine Überhitzung der Kupplung 6 droht.
2 bis 5 zeigen nun verschiedene Ausführungsformen von hydrodynamischen Drehmomentwandlern 1 mit vorgeschlagenen Möglichkeiten, um die besagte Bypass-Strömung durch den Dämpfer 8 ausreichend zu verringern. Dies erfolgt durch eine extra zu diesem Zweck vorgesehene Torsionsdämpferwandung 85. Durch die Wandung 85 wird zumindest ein Großteil des über Einlassöffnung 10 in den Zwischenraum 9 eingebrachten Hydraulikfluids zu der Kupplung 6 geleitet.
Die Strömung des Hydraulikfluids jenseits der Kupplung 6 wird von der Wandung 85 hingegen nicht geleitet. Hierzu ist die radiale Erstreckung der Wandung 85 entsprechend klein gewählt. Auf diese Weise wird ein Durchtritt von Hydraulikfluid durch den Dämpfer 8 in seinem radial äußeren Bereich von der Wandung 85 nicht behindert. Beispielsweis kann Hydraulikfluid ungehindert durch Öffnungen für die äußeren Bogenfedern 81 strömen.
Die Wandungen 85 in 2 bis 5 sind auf der zum Kolben 7 gerichteten Seite des Dämpfers 8 angeordnet. Es ist allerdings zusätzlich oder alternativ möglich, eine demselben Zweck dienende Wandung 85 auf der dem Kolben 7 abgewandten Seite des Dämpfers 8 anzuordnen. Durch eine solche „abgewandte“ Wandung 85 kann zwar nicht unmittelbar das Hydraulikfluid zur Kupplung 6 geführt werden, jedoch kann damit der Strömungswiderstand für das Hydraulikfluid durch den Dämpfers 8 erhöht und damit die Bypass-Strömung ausreichend weit abgeschwächt werden. Auch damit kann also erreicht werden, dass ein Großteil des in den Zwischenraum 9 eingebrachten Hydraulikfluids zur Kupplung 6 geleitet wird.
Im Folgenden soll nur auf die Unterschiede der Einzelnen Lösungen untereinander und zur 1 eingegangen werden:

Gemäß 2 wird der Einsatz einer ersten Ausführungsform einer zusätzlichen Torsionsdämpferwandung 85 vorgeschlagen. Die Wandung 85 ist ausgangsseitig am Torsionsdämpfers 8 aufgehangen. Die Wandung 85 ist dazu mittels Niete 86 an einem Dämpferblech 87 des Dämpfers 8 befestigt. Diese Niete 86 dienen gleichzeitig dazu, um zwei ausgangsseitige Dämpferbleche 87 des Dämpfers 8 miteinander zu verbinden. Die Dämpferbleche 87 und die daran befestigte Wandung 85 sind also zur Eingangsseite des Dämpfers 8 drehschwingungsgedämpft. Die Niete 86 sind auf einem gemeinsamen (inneren) Umfang oder Umfangsbereich des Dämpfers 8 angeordnet. Sie sind ohnehin zur Verbindung der beiden Dämpferbleche 87 vorgesehen. Somit brauchen zur Befestigung der Wandung 85 keine zusätzlichen Schritte vorgesehen werden.

Die Wandung 85 erstreckt sich in radialer Richtung bis hin zu den Öffnungen für die radial inneren Bogenfedern 82. Die Wandung 85 überdeckt diese Öffnungen ausreichend weit. Radial außen ist die Wandung 85 durch das Trägerelement 84 begrenzt. Das Trägerelement 84 ist ein Teil der Eingangsseite des Dämpfers 8. Zwischen Wandung 85 und Trägerelement 84 ist ein Spalt vorgesehen, der Relativdrehungen zwischen Wandung 85 und Trägerelement 84 erlaubt. In diesem Spalt kann ein Dichtelement angeordnet sein, um ein Entweichen von Hydraulikfluid aus dem Zwischenraum 9 über den Spalt zu verhindern und dabei dennoch die Relativdrehungen zu erlauben.
Das Trägerelement 84 ist mittels weiterer Niete 88 radial zwischen den Bogenfedern 81, 82 an den übrigen Dämpfer 8 angekoppelt. Im Detail ist das Trägerelement 84 dort mittels der Niete 88 an der Dämpferscheibe 89 des Dämpfers 8 befestigt. Diese Dämpferscheibe 89 liegt axial zwischen den beiden Dämpferblechen 87. Das Trägerelement 84 und die Dämpferscheibe 89 liegen also eingangsseitig des Dämpfers 8. Die Niete 88 sind auf einem gemeinsamen (äußeren) Umfang oder Umfangsbereich des Dämpfers 8 angeordnet.
Die Wandung 85 ist gemäß 2 tellerförmig ausgeführt. Vorzugsweise wird sie aus Metallblech in Umformtechnik hergestellt. Es kann vorgesehen sein, dass sie über eine Kontur verfügt, die die Strömung des Hydraulikfluids im Zwischenraum 9 gezielt in Richtung Kupplung 6 führt. Sie kann über Versteifungsrippen oder Sicken verfügen. Zusätzlich zu den Öffnungen im Bereich der Bogenfedern 82 können auch andere Öffnungen im Dämpfer mittels der Wandung 85 ganz oder teilweise abgedeckt oder sogar abgedichtet werden.
Die Wandung 85 ist gemäß 2 ein separates Bauelement, das zusätzlich zu den anderen Bauelementen des Dämpfers 8 vorgesehen ist. Sie erfüllt in der Ausführungsform gemäß 2 neben der beschriebenen Funktion zur Verhinderung der Bypass-Strömung über keine weitere Funktion, wie beispielsweise eine Funktion zum Tragen anderer Bauelemente des Dämpfers 8. In nicht-gezeigten anderen Ausführungsformen der vorgeschlagenen Wandung 85 kann die Wandung 85 dennoch zusätzliche andere Funktionen erfüllen. So kann die Wandung 85 zusammen mit dem Trägerelement 84 einteilig ausgeführt sein, wodurch dieses integrale Bauelement mehrere Funktionen erfüllt.
Der Einsatz der Wandung 85 gemäß 2 eignet sich besonders für den Fall, dass das Trägerelement 84 im Bereich der Kupplungslamellen der Kupplung 6 radiale Öffnungen oder Bohrungen aufweist, über die das zur Kupplung 6 geleitete Hydraulikfluid aus radialer Richtung die Kupplungslamellen anströmen kann.
Im Übrigen treffen die Erläuterungen zur 1 auch auf 2 zu.
Gemäß 3 wird eine zweite Ausführungsform einer Wandung 85 vorgeschlagen, die zu derjenigen aus 2 ähnelt. Es werden daher lediglich die Unterschiede zur ersten Ausführungsform nach 2 erläutert.
Die Wandung 85 gemäß 3 ist so geformt, dass durch diese das Hydraulikfluid in den Spalt zwischen Kolben 7 und Trägerelement 84 geführt wird. Hierzu verläuft der radial äußere Bereich der Wandung 85 vom Dämpferbleche 87, an dem die Wandung 85 befestigt ist, bis hin zu dem Spalt zwischen Kolben 7 und Trägerelement 84. Die Wandung 85 ist somit im Vergleich zu derjenigen aus 2 eher topfförmig und weist eine größere axiale Erstreckung auf.
Der Einsatz der Wandung 85 gemäß 3 eignet sich besonders für den Fall, dass das Trägerelement 84 im Bereich der Kupplungslamellen über keine radialen Öffnungen oder Bohrungen für das Hydraulikfluid verfügt. Die Kupplungslamellen der Kupplung 6 werden hierbei aus axialer Richtung von dem zur Kupplung 6 geleiteten Hydraulikfluid angeströmt.
Im Übrigen treffen die Erläuterungen zur 1 und 2 auch auf 3 zu.
4 zeigt eine dritte Ausführungsform einer Wandung 85. Diese ist im Unterschied zu derjenigen aus 2 und 3 entweder radial innen am Dämpferblech 87 oder radial außen am Trägerelement 84 befestigt, insbesondere angeschweißt. Die Wandung 85 ist hierbei eher ring- oder ringscheibenförmig ausgeführt. Hierdurch kann Material eingespart werden. Auch hier ist ein Spalt zwischen Wandung 85 und Dämpferblech 87 oder zwischen Wandung und 85 Trägerelement 84 vorgesehen, um Relativbewegungen zwischen dem eingangsseitigen Trägerelement 84 und dem ausgangsseitigen Dämpferblech 87 zuzulassen.
Insbesondere bei der Ausführungsform gemäß 3 kann es Öffnungen im Dämpfer 8 geben, die nicht durch die Wandung 85 überdeckt / abgedichtet werden und damit eine gewisse Bypass-Strömung durch den Dämpfer 8 im Bereich des Zwischenraumes 9 ermöglichen. Diese Bypass-Strömung kann toleriert werden, sofern dennoch ein Großteil des in den Zwischenraum 9 eingebrachten Hydraulikfluids zur Kupplung 6 gelangt.
In einer alternativen Ausführungsform der Wandung 85 aus 4 ist die Wandung 85 eine radial nach innen ragende Erweiterung des Trägerelements 84. Trägerelement 84 und Wandung 85 bilden dann ein einziges, integrales Bauelement des Dämpfers 8 mit mehr als einer Funktion.
Im Übrigen treffen die Erläuterungen zur 1 bis 3 auch auf 4 zu.
5 zeigt eine vierte Ausführungsform einer Wandung 85. Diese ist im Unterschied zu den Wandungen 85 der vorherigen Figuren mittels der radial äußeren Niete 88 am Dämpfer 8 befestigt. Wie zur 2 bereits erläutert, dienen diese Niete 88 gleichzeitig dazu, um das Trägerelement 84 an der Dämpferscheibe 87 zu befestigen. Dadurch ist in 5 die Wandung 85 am Trägerelement 84 befestigt und eingangsseitig am Dämpfer 8 aufgehängt. Da die Niete 88 ohnehin zur Verbindung des Trägerelements 84 mit der Dämpferscheibe 89 vorgesehen sind, brauchen zur Befestigung der Wandung 85 keine zusätzlichen Schritte vorgesehen werden.
Die Wandung 85 ragt nach radial innen, um zumindest die Öffnungen für die inneren Bogenfedern 82 ausreichend weit zu überdecken. Somit wird die Bypass-Strömung durch den Dämpfer 8 im Bereich des Zwischenraumes 9 ausreichend weit reduziert.
Zwischen der Wandung 85 und dem diesseitigen Dämpferblech 87 ist ein Spalt vorgesehen, der Relativdrehungen zwischen diesen Bauelementen ermöglicht. Auch hier ist es möglich, ein Dichtelement in diesem Spalt anzuordnen, um ein Entweichen von Hydraulikfluid aus dem Zwischenraum 9 über diesen Spalt zu verhindern und dabei dennoch die Relativdrehungen zu ermöglichen.
Im Übrigen treffen die Erläuterungen zur 1 bis 4 auch auf 5 zu.
Bezugszeichenliste

1: Drehmomentwandler
2: Gehäuse
3: Pumpenrad
4: Turbinenrad
5: Leitrad
6: Überbrückungskupplung
7: Kolben
8: Torsionsdämpfer
81: Bogenfeder
82: Bogenfeder
83: Torsionsdämpfernabe; Ausgang des Torsionsdämpfers
84: Trägerelement; Innenlamellenträger; Eingang des Torsionsdämpfers
85: Torsionsdämpferwand
86: Niet
87: Dämpferblech
88: Niet
89: Dämpferscheibe
9: Zwischenraum
10: Einlassöffnung
11: Auslassöffnung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005051739 A1 [0005]
DE 202006020596 U1 [0006]
DE 102007005999 A1 [0007]

Claims

Hydrodynamischer Drehmomentwandler (1), mit einer Überbrückungskupplung (6), und mit einem Torsionsdämpfer (8), und mit einem Kolben (7), und mit einem Zwischenraum (9) zwischen dem Kolben (7) und dem Torsionsdämpfer (8), der Kolben (7) dient zur Betätigung der Überbrückungskupplung (6), gekennzeichnet durch eine Torsionsdämpferwandung (85), durch die in den Zwischenraum (9) einströmendes Hydraulikfluid durch den Zwischenraum (9) zu der Überbrückungskupplung (6) geleitet wird.
Drehmomentwandler (1) nach Anspruch 1, wobei die Torsionsdämpferwandung (85) dichtet den Zwischenraum (9) in Richtung Torsionsdämpfer (8) vollständig oder unvollständig ab.
Drehmomentwandler (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Torsionsdämpfer (8) verfügt über eine Eingangsseite (84) und eine hierzu drehschwingungsgedämpfte Ausgangsseite (83), und die Torsionsdämpferwandung (85) ist eingangsseitig am Torsionsdämpfer (8) aufgehängt.
Drehmomentwandler (1) nach Anspruch 3, wobei der Torsionsdämpfer (8) weist eingangsseitig ein Trägerelement (84) für die Überbrückungskupplung (6) auf, die Torsionsdämpferwandung (85) ist an dem Trägerelement (84) befestigt.
Drehmomentwandler (1) nach Anspruch 3, wobei der Torsionsdämpfer (8) weist eingangsseitig ein Trägerelement (84) für die Überbrückungskupplung (6) auf, die Torsionsdämpferwandung (85) ist Bestandteil des Trägerelements (84).
Drehmomentwandler (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Torsionsdämpfer (8) verfügt über eine Eingangsseite (84) und eine hierzu drehschwingungsgedämpfte Ausgangsseite (83), und die Torsionsdämpferwandung (85) ist ausgangsseitig des Torsionsdämpfers (8) aufgehängt.
Drehmomentwandler (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Torsionsdämpferwandung (85) ist mittels Niete (86, 88) befestigt, diese Niete (86, 88) verbinde zudem zwei weitere Bauelemente (87; 84, 89) des Torsionsdämpfer (8) drehfest miteinander.
Drehmomentwandler (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Zwischenraum (9) weist eine radial innenliegende Einlassöffnung (10) für das Hydraulikfluid auf, die Torsionsdämpferwandung (85) erstreckt sich radial zwischen der Einlassöffnung (10) und der Überbrückungskupplung (6), um von der Einlassöffnung (10) einströmendes Hydraulikfluid zu der Überbrückungskupplung (6) zu führen.
Drehmomentwandler (1) nach Anspruch 8, wobei der Torsionsdämpfer (8) verfügt über erste Bogenfedern (81), die auf einem ersten Umfang oder Umfangsbereich des Torsionsdämpfers (8) angeordnet sind, im Bereich der ersten Bogenfedern (81) sind Öffnungen in dem Torsionsdämpfer (8) angeordnet, durch die Hydraulikfluid durch den Torsionsdämpfer (8) strömen kann, die Torsionsdämpferwandung (85) überdeckt zumindest teilweise diese Öffnungen.
Drehmomentwandler (1) nach Anspruch 9, wobei der Torsionsdämpfer (8) verfügt über zweite Bogenfedern (82), die auf einem zweiten Umfang oder Umfangsbereich des Torsionsdämpfers (8) angeordnet sind, der zweite Umfang oder Umfangsbereich liegt radial außen bezüglich des ersten Umfangs oder Umfangsbereich, die Überbrückungskupplung (6) ist radial zwischen dem ersten und zweiten Umfang oder Umfangsbereich mit dem Torsionsdämpfer (8) gekoppelt.
Drehmomentwandler (1) nach Anspruch 10, wobei im Bereich der zweiten Bogenfedern (85) sind Öffnungen in dem Torsionsdämpfer (8) angeordnet, durch die Hydraulikfluid durch den Torsionsdämpfer (8) strömen kann, die Torsionsdämpferwandung (85) ist so ausgeführt, dass sie diese Öffnungen nicht überdeckt.