DE112005000913B4

DE112005000913B4 - Hydrodynamischer Momentwandler, bei dem der Druckabfall in einer axialen Leitung außerhalb des Kolbens vorgegeben ist

Info

Publication number: DE112005000913B4
Application number: DE112005000913.0T
Authority: DE
Inventors: Roel Verhoog
Original assignee: Valeo Embrayages SAS
Current assignee: Valeo Kapec Co Ltd
Priority date: 2004-04-21
Filing date: 2005-04-20
Publication date: 2020-01-09
Anticipated expiration: 2025-04-21
Also published as: FR2869378B1; JP2007533934A; JP5208498B2; FR2869378A1; WO2005106289A3; DE112005000913T5; US20080093188A1; WO2005106289A2

Abstract

Hydrodynamischer Momentwandler (10), insbesondere für Kraftfahrzeuge, umfassend:
- ein von einer Motorwelle antreibbares Gehäuse (12);
- eine in dem Gehäuse (12) untergebrachte Turbine (14), durch die eine getriebene Welle (16) antreibbar ist; und
- eine in dem Gehäuse (12) angeordnete Überbrückungskupplung (18), die einen mit der getriebenen Welle (16) verbundenen Kolben (20) umfasst, der relativ zu dem Gehäuse (12) zwischen einer eingerückten Position, in der wenigstens eine ringförmige Querfläche (20a) des Kolbens (20) gegen eine gegenüberliegende ringförmige Querfläche (12e) des Gehäuses (12) anliegt, und einer ausgerückten Position, in der die ringförmige Querfläche (20a) des Kolbens (20) sich in einem Abstand von der gegenüberliegenden ringförmigen Querfläche (12e) des Gehäuses (12) befindet, axial beweglich ist,
wobei die axiale Position des Kolbens (20) relativ zum Gehäuse (12) durch Veränderung der Druckdifferenz zwischen einer ersten Kammer (26), die in erster Linie durch die Querflächen (20a, 12e) des Kolbens (20) und des Gehäuses (12) begrenzt ist, und einer im wesentlichen durch den Rest des inneren Volumens des Gehäuses (12) gebildeten zweiten Kammer (28) steuerbar ist,
und wobei der Kolben (20) radial nach außen durch eine äußere konvexe Umfangsfläche (20e) begrenzt ist und das Gehäuse eine gegenüberliegende konkave innere Umfangsfläche (17i) aufweist, wobei die beiden Umfangsflächen (20e, 17i) des Kolbens (20) und des Gehäuses (12) radial eine im wesentlichen ringförmige axiale Leitung (30) begrenzen, die die erste Kammer (26) mit der zweiten Kammer (28) verbindet,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Durchgangsquerschnitt der ringförmigen Leitung (30) in Abhängigkeit von der axialen Position des Kolbens (20) relativ zum Gehäuse (12) derart variiert,
dass der Durchgangsquerschnitt der ringförmigen Leitung (30) sich verringert, wenn der Kolben (20) sich axial nach vorne in Richtung seiner eingerückten Überbrückungs-Position verschiebt,
wobei die Umfangsflächen (20e, 17i) des Kolbens (20) und des Gehäuses (12) derart angepasst sind, dass der Wert des Druckabfalls, den das durch die besagte ringförmige Leitung (30) zirkulierende Fluid erfährt, in Abhängigkeit von der axialen Position des Kolbens (20) relativ zum Gehäuse (12) vorgegeben ist und variiert.

Description

Die Erfindung betrifft einen hydrodynamischen Momentwandler nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Ein derartiger Momentwandler, der insbesondere für Kraftfahrzeuge einsetzbar ist, umfasst:

- ein von einer Motorwelle angetriebenes Gehäuse;
- eine in dem Gehäuse untergebrachte Turbine, durch die eine getriebene Welle angetrieben wird; und
- eine in dem Gehäuse angeordnete Überbrückungskupplung, die einen mit der getriebenen Welle verbundenen Kolben umfasst, der relativ zu den Gehäuse zwischen einer eingerückten Position, in der wenigstens eine ringförmige Querfläche des Kolbens an einer gegenüberliegenden ringförmige Querfläche des Gehäuses anliegt, und einer ausgerückten Position, in der die ringförmige Querfläche des Kolbens sich in einem Abstand von der gegenüberliegenden ringförmigen Querfläche des Gehäuses befindet, axial beweglich ist, wobei die axiale Position des Kolbens relativ zum Gehäuse durch Veränderung der Druckdifferenz zwischen einer ersten Kammer, die vor allem durch die Querflächen des Kolbens und des Gehäuses begrenzt ist, und einer im wesentlichen durch den Rest des inneren Volumens des Gehäuses gebildeten zweiten Kammer gesteuert wird, und wobei der Kolben radial nach außen durch eine äußere konvexe Umfangsfläche begrenzt ist und das Gehäuse eine gegenüberliegende konkave innere Umfangsfläche aufweist, wobei die beiden Umfangsflächen des Kolbens und des Gehäuses radial eine im wesentlichen ringförmige axiale Verbindungsleitung begrenzen, welche die erste Kammer mit der zweiten Kammer verbindet.

Ein hydrodynamischer Momentwandler mit einer Überbrückungskupplung und einem Drehschwingungsdämpfer ist beispielsweise aus der US 4 399 895 A bekannt.
Ein hydrodynamischer Momentwandler verbindet in bekannter Weise ein von einem Motor angetriebenes Eingangselement mit einem eine getriebene Welle antreibenden Ausgangselement. Das Eingangselement ist allgemein ein Gehäuse, in dem ein fest mit dem Gehäuse verbundenes Schaufelrad, das ein Impulsgeber-Organ bildet, und ein drehfest mit der getriebenen Welle verbundenes Turbinenrad einander gegenüberliegende angeordnet sind.
Die Drehung des Gehäuses und des Impulsgeber-Organs ruft den Einsatz der Zirkulation einer Flüssigkeit hervor, welche das Turbinenrad und die getriebene Welle in Drehung versetzt, mit einer gewissen Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der Rotation des Gehäuses und der Rotation der getriebenen Welle, und auf diese Weise einen Verlust der von der Motorwelle auf die getriebene Welle übertragenen Energie verursacht.
Eine Überbrückungskupplung ist in dem Gehäuse angeordnet und erlaubt das Turbinenrad mit dem Gehäuse zu solidarisieren, sobald es die Funktionsbedingungen erlauben, um den Verlust der von der Motorwelle auf die getriebene Welle übertragenen Energie zu verringern.
Die Überbrückungskupplung umfasst einen Kolben, der im Verhältnis zum Gehäuse und zum Turbinenrad axial beweglich ist, und der dazu bestimmt ist, unter Zwischenlage von Reibungsmitteln mit einer gegenüberliegenden inneren Querfläche einer radialen vorderen Wand des Gehäuses zusammenzuwirken.
Der Kolben trennt das Gehäuse in zwei Kammern, wobei eine vordere, erste Kammer von dem Kolben und der vorderen Wand des Gehäuses begrenzt ist, und die hintere, zweite Kammer im wesentlichen durch den Rest des Volumens im Inneren des Gehäuses gebildet wird.
Der Kolben ist axial beweglich zwischen seiner vorderen eingerückten, sogenannten Überbrückungs-Position und seiner hinteren ausgerückten, sogenannten Freigabeposition.
Die axiale Verstellung des Kolbens wird durch eine elektronische Vorrichtung gesteuert, die die Differenz des Flüssigkeitsdrucks zwischen der ersten und der zweiten Kammer reguliert.
Wenn sich der Kolben in der Freigabeposition befindet, ist er im Verhältnis zum Gehäuse frei drehbar. Um jeden Kontakt zwischen der äußeren Umfangsfläche des Kolbens und der gegenüberliegenden konkaven innere Umfangsfläche einer axialen Einfassung des Gehäuses zu vermeiden, sind der Kolben und die axiale Einfassung mit einem radialen Spiel zwischen ihren einander gegenüberliegenden ringförmigen Umfangsflächen montiert.
Die einander gegenüberliegenden ringförmigen Umfangsflächen des Kolbens und der axialen Einfassung begrenzen so eine ringförmige axiale Verbindungsleitung, die die erste Kammer mit der zweiten Kammer verbindet, und in der die zirkulierende Flüssigkeit einem gewissen Druckverlust unterliegt, der besonders von dem Durchgangsquerschnitt der ringförmigen Leitung abhängt.
Der Kolben und das Gehäuse sind aber zwei durch Stanzen von dicken metallischen Blechen hergestellte Elemente. Die Abweichungen der Abmessungen des Kolbens und des Gehäuses, insbesondere die Abmessungen und die Form ihrer einander gegenüberliegenden Umfangsflächen sind daher verhältnismäßig wichtig.
Also ist der Durchgangsquerschnitt der ringförmigen Leitung besonders zufallsbedingt, und es ist daher unmöglich, mit Genauigkeit den Wert des Druckabfalls zu bestimmen, dem die zirkulierende Flüssigkeit in der ringförmigen Verbindungsleitung unterliegt.
Um eine optimierte Steuerung der Überbrückung oder der Freigabe der Überbrückungskupplung zu gewährleisten, ist es notwendig, die Druckdifferenz zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer des Gehäuses mit Präzision zu kennen.
Da aber der Druckabfall, der auf Höhe der ringförmigen Leitung auftritt, nicht mit Präzision bestimmt werden kann, kann er nicht für die zuverlässige Bestimmung der Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern des Gehäuses verwendet werden.
Also beeinflusst das Fehlen an Präzision bezüglich des Wertes des Druckabfalls die Genauigkeit der Steuerung der Überbrückung oder der Freigabe der Überbrückungskupplung.
Aus der US 5 605 210 A ist ein hydrodynamischer Momentwandler bekannt, bei dem der Kolben der Überbrückungskupplung an seinem äußeren Umfang einen zylindrischen Abschnitt umfasst, welcher in einen gebogenen Abschnitt des Kolbens übergeht. Ebenso umfasst die gegenüberliegende konkave innere Umfangsfläche des Gehäuses einen zylindrischen Abschnitt, der in einen gebogenen Abschnitt des Gehäuses übergeht.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen hydrodynamischen Momentwandler vorzuschlagen, bei dem das Auftreten von Rucken und damit verbundene Komforteinbußen beim Fahren vermieden werden und der somit insbesondere beim Schließen der Überbrückungskupplung einen höheren Fahrkomfort bietet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen hydrodynamischen Momentwandler nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Bei einem derartigen hydrodynamischen Momentwandler variiert der Durchgangsquerschnitt der ringförmigen Leitung in Abhängigkeit von der axialen Position des Kolbens relativ zum Gehäuse derart, dass der Durchgangsquerschnitt der ringförmigen Leitung sich verringert, wenn der Kolben sich axial nach vorne in Richtung seiner eingerückten Überbrückungs-Position verschiebt, wobei die Umfangsflächen des Kolbens und des Gehäuses derart angepasst sind, dass der Wert des Druckabfalls, den das durch die besagte ringförmige Leitung zirkulierende Fluid erfährt, in Abhängigkeit von der axialen Position des Kolbens relativ zum Gehäuse vorgegeben ist und variiert.
Gemäß weiteren optionalen Merkmalen der Erfindung:

- sind die äußere Umfangsfläche des Kolbens und die konkave innere Umfangsfläche der axialen Einfassung im wesentlich konisch zur Hauptachse des Momentwandlers ausgerichtete Flächen.
- sind die Erzeugende der äußeren Umfangsfläche des Kolbens und die Erzeugende der inneren Umfangsfläche des Gehäuses parallel zueinander.
- umfasst die Erzeugende der äußeren Umfangsfläche des Kolbens und/oder die Erzeugende der inneren Umfangsfläche des Gehäuses mindestens ein geradliniges Segment.
- umfasst die Erzeugende der äußeren Umfangsfläche des Kolbens und/oder die Erzeugende der inneren Umfangsfläche des Gehäuses mindestens ein bogenförmiges Segment.
- befinden sich die konvexe Außenfläche des Kolbens und die konkave innere Umfangsfläche des Gehäuses axial in einem Abstand von der ringförmigen Querfläche des Kolbens.
- sind die konvexe Außenfläche des Kolbens und/oder die konkave innere Umfangsfläche des Gehäuses durch spanabhebende Bearbeitung ausgeführt.
- ist der Wert des radialen Spiels „j“ zwischen der konvexen Außenfläche des Kolbens und der konkaven inneren Umfangsfläche des Gehäuses kleiner oder gleich 1 mm.
- ist der Wert des radialen Spiels „j“ zwischen der konvexen Außenfläche des Kolbens und der konkaven inneren Umfangsfläche des Gehäuses kleiner oder gleich 0,7 mm.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, zu deren Verständnis auf die beigefügten Zeichnungen verwiesen wird. Darin zeigen:

- die 1 eine teilweise axial geschnittene schematische Darstellung einer Halbansicht eines hydrodynamischen Momentwandlers;
- die 2 bis 5 sind vergrößerte Ansichten des Details D des in 1 dargestellten hydrodynamischen Momentwandlers, die verschiedene Ausführungsformen der Umfangsflächen des Kolbens und des Gehäuses zeigen, wobei 4 eine erfindungsgemäße Variante darstellt, während die 2, 3 und 5 nicht erfindungsgemäße Varianten zeigen.

In der nachfolgenden Beschreibung werden identische, gleichartige oder einander entsprechende Bestandteile jeweils durch die gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
Die axiale Orientierung von vorne nach hinten wird mit Bezug auf 1 entlang der Achse A und von rechts nach links angenommen.
In 1 ist ein hydrodynamischer Momentwandler 10 dargestellt, der ein Gehäuse 12 umfasst, welches auf einer äußeren Querfläche 12e Mittel 13 für seine Befestigung am Ende einer treibenden Welle (nicht dargestellt) trägt und in dem eine getriebene Welle 16, ein Impulsgeber-Rad (nicht dargestellt), das drehfest mit dem Gehäuse 12 verbunden ist, ein Turbinenrad 14, welches drehfest mit der getriebenen Welle 16 verbunden ist, und eine Überbrückungskupplung 18 angeordnet sind.
Das Gehäuse 12 umfasst eine sich radial erstreckende vordere Wand 15, deren radial äußerer Bereich 15e nach einem um 90° gebogenen Abschnitt durch eine axiale Einfassung 17 nach hinten verlängert ist. Der freie Rand des hinteren Endes der axialen Einfassung 17 ist ausgelegt um die Verbindung des Gehäuses 12 mit einem anderen Gehäuse (nicht dargestellt) zu erlauben, welches im wesentlichen symmetrisch zum Gehäuse 12 ist, zum Verschließen des Momentwandlers 10.
Das Impulsgeber-Rad und das Turbinenrad 14 sind Komponenten eines herkömmlichen Momentwandlers, der die Übertragung des vom Motor gelieferten Antriebsmoments bei gestartetem Fahrzeug erlaubt, unter Vermittlung einer im inneren Volumen des Gehäuses 12 befindlichen Flüssigkeit, im allgemeinen von Öl.
Die Überbrückungskupplung 18 erlaubt es, eine drehfeste Verbindung der getriebenen Welle 16 mit dem Gehäuse 12 herzustellen, um den Verlust von an die getriebene Welle 16 übertragener Energie zu kompensieren, der einem „Schlupf“ des Fluids in dem Momentwandler geschuldet ist.
Die Überbrückungskupplung 18 umfasst einen Kolben 20, der drehfest mit dem Turbinenrad 14 und der getriebenen Welle 16 verbunden ist, und der relativ zum Gehäuse 12, relativ zu der Turbine 14 und relativ zu der getriebenen Welle 16 axial beweglich ist.
Der Kolben 20 ist daher geeignet, eine erste, vordere Position anzunehmen, die als „Überbrückungsposition“ bezeichnet wird, in der der Kolben 20 die drehfeste Verbindung der getriebenen Welle 16 mit dem Gehäuse 12 herbeiführt, und eine zweite, hintere, ausgerückte Position einzunehmen, die als „Freigabeposition“ bezeichnet wird, in der die getriebene Welle 16 nicht unter Vermittlung des Kolbens 20 drehfest mit dem Gehäuse 12 verbunden ist.
Die Druckschrift FR 2 839 128 A1 beschreibt die Funktionsweise eines herkömmlichen Momentwandlers sowie die Phasen der Überbrückung und der Freigabe des Kolbens 20.
Der Kolben 20 umfasst eine vordere ringförmige Ringfläche 20a zur Anlage gegen eine gegenüberliegende hintere ringförmige Querfläche 15a der vorderen Wand 15 des Gehäuses 12, wenn der Kolben 20 in der Überbrückungsposition ist, und eine äußere konvexe Umfangsfläche 20e, die den Kolben 20 in radialer Richtung nach außen begrenzt.
Die Überbrückungskupplung 18 umfasst auch einen Torsionsdämpfer 24 herkömmlicher Bauart, der den Kolben 20 mit dem Turbinenrad 14 verbindet und der die Dämpfung von an die getriebene Welle 16 übertragenen Schwingungen gestattet, wenn die Kupplung in der Überbrückungsposition ist.
Der Kolben 20 teilt das innere Volumen des Gehäuses 12 in eine erste vordere Kammer 26, die in axialer Richtung durch die Anlagefläche 20a des Kolbens 20 und durch die gegenüberliegende ringförmige Querfläche 15a der vorderen Wand 15 begrenzt ist, und in eine zweite hintere Kammer 28, die durch den Rest des inneren Volumens des Gehäuses 12 gebildet ist.
Wie es detaillierter in den 2 bis 5 dargestellt ist, kommunizieren die beiden Kammern 26, 28 miteinander über eine axiale, im wesentlichen ringförmig oder rohrförmig geformte Verbindungsleitung 30, welche durch die äußere Umfangsfläche 20e des Kolbens 20 und durch eine konkave innere Umfangsfläche 17i der axialen Einfassung 17 begrenzt wird, die sich gegenüber der äußeren Umfangsfläche 20e des Kolbens 20 erstreckt.
Die Überbrückung oder die Freigabe der Überbrückungskupplung 18 wird durch eine (nicht dargestellte) elektronische Vorrichtung in Abhängigkeit insbesondere von der Umdrehungsgeschwindigkeit, von der Belastung des Fahrzeugs, und von dem eingelegten Übersetzungsverhältnis des Getriebes gesteuert.
Um die Bewegung des Kolbens 20 im Hinblick auf eine Überbrückung oder auf eine Freigabe gemäß eines vorherbestimmten Verhaltens der Überbrückungskupplung 18 zu steuern, führt die Steuervorrichtung eine Veränderung der Differenz des Flüssigkeitsdrucks in der vorderen Kammer 26 und der hinteren Kammer 28 herbei.
Die Druckdifferenz verursacht die axiale Verschiebung des Kolbens 20 im Verhältnis zum Gehäuse 12 nach vorne oder nach hinten und sie bewirkt infolge dessen auch eine Zirkulation der Flüssigkeit durch die axiale Verbindungsleitung 30.
Die durch die axiale Verbindungsleitung 30 zirkulierende Flüssigkeit ist aber einem Druckverlust unterworfen, dessen Wert insbesondere von dem Durchfluss der Flüssigkeit durch die axiale Verbindungsleitung 30 abhängt, welcher von dem Durchgangsquerschnitt der axialen Verbindungsleitung 30 abhängt.
Um mit Präzision den Durchgangsquerschnitt der Verbindungsleitung 30 bestimmen zu können, sind die Oberfläche oder der Rand des äußeren Umfangs 20e des Kolbens 20 und die konkave innere Umfangsfläche 17i der axialen Einfassung 17 derart ausgeführt, dass der Wert des Druckabfalls, den die Flüssigkeit erfährt, vorgegeben oder vorherbestimmt ist für jede axiale Position des Kolbens 20 im Verhältnis zum Gehäuse 12.
Dafür muss der Wert des Durchgangsquerschnitts der Verbindungsleitung 30 präzise bemessen sein, mit einer minimalen Streuung der Dimensionen, die aus der Serienfertigung des Kolbens 20 und der axialen Einfassung 17 resultiert.
Gemäß einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform ist der Wert des Druckabfalls unabhängig von der axialen Position des Kolbens 20 im Verhältnis zum Gehäuse 12, d.h. er ist konstant ohne Rücksicht auf die axiale Position des Kolbens 20 relativ zum Gehäuse 12.
Dafür sind die äußere Umfangsfläche 20e des Kolbens 20 und die konkave innere Umfangsfläche 17i der axialen Einfassung 17, wie in den 2, 3 und 5 dargestellt, zylindrische Umfangsflächen, d.h. dass ihre erzeugenden geraden Segmente parallel zur Hauptachse A des Momentwandlers 10 sind.
Folglich ist der Durchgangsquerschnitt der ringförmigen Verbindungsleitung 30 über die gesamte Länge der Leitung und unabhängig von der axialen Position des Kolbens 20 relativ zum Gehäuse 12 konstant.
Gemäß der in 4 dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsform variiert der Wert des Druckabfalls in Abhängigkeit der axialen Position des Kolbens 20 relativ zum Gehäuse 12.
Dafür sind die äußere Umfangsfläche 20e des Kolbens 20 und die konkave innere Umfangsfläche 17i der axialen Einfassung 17 im wesentlich konisch zur Achse A ausgerichtete Flächen, d.h. dass ihre Erzeugenden gerade Segmente sind, welche bezüglich der Hauptachse A des Momentwandlers 10 geneigt sind, wie in 4 dargestellt ist.
Folglich, nach einem bevorzugten Aspekt dieser in 4 dargestellten Ausführungsform, verringert sich der Durchgangsquerschnitt der axialen Verbindungsleistung 30, wenn der Kolben 20 sich axial nach vorne verschiebt, weil die äußere Umfangsfläche 20e des Kolbens 20 sich der konkaven inneren Umfangsfläche 17i der axialen Einfassung 17 nähert. Infolge dessen steigt der Wert des Druckabfalls an.
Bei einer (nicht dargestellten) Variante dieser Ausführungsform der Erfindung, bei der der Wert des Druckabfalls in Abhängigkeit von der axialen Position des Kolbens 20 relativ zum Gehäuse 12 variiert, sind die Erzeugenden der äußeren Umfangsfläche 20e des Kolbens 20 und der konkaven inneren Umfangsfläche 17i der axialen Einfassung 17 gebogene oder krummlinige Segmente.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die konkave innere Umfangsfläche 17i der axialen Einfassung 17 und/oder die äußere Umfangsfläche 20e des Kolbens 20 durch spanende Bearbeitung oder durch eine ergänzende Prägung bei ihrer Fertigung durch Ziehen ausgeführt, was eine präzise Bestimmung der Form und der Abmessungen der axialen Verbindungsleitung 30 erlaubt.
Die Herstellung der äußeren Umfangsfläche 20e des Kolbens 20 und/oder der konkaven inneren Umfangsfläche 17i der axialen Einfassung 17 besteht somit in einer Entfernung von Material.
Nun verursacht aber, wie man in 3 erkennen kann, die spanabhebende Bearbeitung des Gehäuses 12 zur Herstellung der konkaven inneren Umfangsfläche 17i eine Verringerung der Dicke „e“ des Gehäuses 12. Wenn die konkave innere Umfangsfläche 17i in der Nähe des um 90° gebogenen Abschnitts des Gehäuses 12 angeordnet ist, ist die Dicke „e“ dieses um 90° gebogenen Abschnitts daher erheblich reduziert, was sich in eine Schwächung und in Konsequenz in ein erhöhtes Risiko eines Bruchs des Gehäuses 12 überträgt.
Wie man in den 2, 4 und 5 erkennen kann, ist der radial äußere Bereich 32 des Kolbens 20, an dem die äußere Umfangsfläche 20e ausgebildet ist, im Verhältnis zur Anlagefläche 20a des Kolbens 20 nach hinten umgebogen.
Daher erstrecken sich die äußere Umfangsfläche 20e des Kolbens 20 und die konkave innere Umfangsfläche 17i der axialen Einfassung 17 in einer Entfernung von dem um 90° gebogenen Abschnitt des Gehäuses 12.
Gemäß der in 5 dargestellten Ausführungsform bildet der radiale Bereich 32 des Kolben 20 eine axiale Einfassung 17, die eine nochmalige Vergrößerung des axialen Abstands zwischen der äußeren Umfangsfläche 20e des Kolbens 20 und somit der konkaven inneren Umfangsfläche 17i der axialen Einfassung 17 im Verhältnis zu dem um 90° gebogenen Abschnitt des Gehäuses 12 erlaubt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, die in den Figuren dargestellt ist, wird der radial äußere Bereich 32 bei dem Ziehen des Kolbens 20 ausgeführt.
Allerdings ist der radial äußere Bereich 32 bei einer anderen (nicht dargestellten) Ausführungsform ein ringförmiges Element, das von dem Kolben beispielsweise durch Schweißen oder Kleben getragen wird.
Die Form und die Abmessungen der äußeren Umfangsfläche 20e des Kolbens 20 und der konkaven inneren Umfangsfläche 17i der axialen Einfassung 17 sind bekannt, so dass es also möglich ist, den Wert des Druckabfalls ohne Rücksicht auf die Funktionsbedingungen des Momentwandlers 10 und für alle axialen Positionen des Kolbens 20 relativ zum Gehäuse 12 zu bestimmen.
Unter den Funktionsbedingungen des Momentwandlers 10, die den Wert des Druckabfalls beeinflussen, ist insbesondere die Temperatur der Flüssigkeit zu nennen, die beim Start des Fahrzeugs oder nach einer bestimmten Betriebszeit des Fahrzeugs unterschiedlich ist.
Als Beispiel wurden Vergleichsversuche an einem Momentwandler durchgeführt, bei dem der Wert der axialen Entfernung „k“ zwischen der Vorderfläche 20a des Kolbens 20 und der gegenüberliegenden hinteren Fläche 15a der vorderen Wand 15 des Gehäuses 12 (in 2 dargestellt), die ausgehend von den größenmäßigen Toleranzen mehrerer Kupplungsstücke bestimmt wird, zwischen 0,3 und 1,3 mm liegt.
Man hat somit feststellen können, dass wenn der Wert dieser axialen Entfernung „k“ zwischen 0,6 und 1,3 mm liegt, der Wert des Druckabfalls zwischen der vorderen Kammer 26 und der hinteren Kammer 28 gering sein kann und eine zu bedeutsame Verringerung der Überbrückungsgeschwindigkeit hervorrufen kann. Es ist dann schwierig den Kolben 20 mit der gewünschten Antwortzeit anzutreiben, was den Komfort beim Fahren durch das Hervorrufen von Rucken bis zur Überbrückung schädigen kann.
Man konnte feststellen, dass man unter diesen Bedingungen exzellente Ergebnisse erhält, wenn man die Lehre der vorliegenden Erfindung gebraucht.
Diese sind insbesondere erhalten worden, indem der Wert „j“ des radialen Spiels zwischen der konkaven inneren Umfangsfläche 17i der axialen Einfassung und der äußeren Umfangsfläche 20e des Kolbens 20 (2) optimiert wurde.
Man hat auf diese Weise ermittelt, dass Werte des radialen Spiels „j“ kleiner oder gleich 1 mm, vorzugsweise kleiner oder gleich 0,7 mm es gestatten, einen Druckabfall zu erhalten, der ausreichen ist, um eine schnelle Bewegung des Kolbens 20 und eine Vermeidung der Rucke bis zur Überbrückung zu bewirken.
Die Erfindung wurde mit Bezug auf eine Überbrückungskupplung 18 beschrieben, bei der der Kolben 20 direkt in Anlage gegen das Gehäuse 12 kommt um die Überbrückung zu realisieren, d.h. für eine Kupplung des Typs „Einfach-Fläche“ („monoface“). Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt, und die Überbrückungskupplung 18 kann axial zwischen den Kolben 20 und das Gehäuse 12 zwischengeschaltete Reibscheiben umfassen, d.h. eine Kupplung des Typs „Mehrfach-Fläche“ (multiface).

Claims

Hydrodynamischer Momentwandler (10), insbesondere für Kraftfahrzeuge, umfassend: - ein von einer Motorwelle antreibbares Gehäuse (12); - eine in dem Gehäuse (12) untergebrachte Turbine (14), durch die eine getriebene Welle (16) antreibbar ist; und - eine in dem Gehäuse (12) angeordnete Überbrückungskupplung (18), die einen mit der getriebenen Welle (16) verbundenen Kolben (20) umfasst, der relativ zu dem Gehäuse (12) zwischen einer eingerückten Position, in der wenigstens eine ringförmige Querfläche (20a) des Kolbens (20) gegen eine gegenüberliegende ringförmige Querfläche (12e) des Gehäuses (12) anliegt, und einer ausgerückten Position, in der die ringförmige Querfläche (20a) des Kolbens (20) sich in einem Abstand von der gegenüberliegenden ringförmigen Querfläche (12e) des Gehäuses (12) befindet, axial beweglich ist, wobei die axiale Position des Kolbens (20) relativ zum Gehäuse (12) durch Veränderung der Druckdifferenz zwischen einer ersten Kammer (26), die in erster Linie durch die Querflächen (20a, 12e) des Kolbens (20) und des Gehäuses (12) begrenzt ist, und einer im wesentlichen durch den Rest des inneren Volumens des Gehäuses (12) gebildeten zweiten Kammer (28) steuerbar ist, und wobei der Kolben (20) radial nach außen durch eine äußere konvexe Umfangsfläche (20e) begrenzt ist und das Gehäuse eine gegenüberliegende konkave innere Umfangsfläche (17i) aufweist, wobei die beiden Umfangsflächen (20e, 17i) des Kolbens (20) und des Gehäuses (12) radial eine im wesentlichen ringförmige axiale Leitung (30) begrenzen, die die erste Kammer (26) mit der zweiten Kammer (28) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchgangsquerschnitt der ringförmigen Leitung (30) in Abhängigkeit von der axialen Position des Kolbens (20) relativ zum Gehäuse (12) derart variiert, dass der Durchgangsquerschnitt der ringförmigen Leitung (30) sich verringert, wenn der Kolben (20) sich axial nach vorne in Richtung seiner eingerückten Überbrückungs-Position verschiebt, wobei die Umfangsflächen (20e, 17i) des Kolbens (20) und des Gehäuses (12) derart angepasst sind, dass der Wert des Druckabfalls, den das durch die besagte ringförmige Leitung (30) zirkulierende Fluid erfährt, in Abhängigkeit von der axialen Position des Kolbens (20) relativ zum Gehäuse (12) vorgegeben ist und variiert.
Hydrodynamischer Momentwandler (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Umfangsfläche (20e) des Kolbens (20) und die konkave innere Umfangsfläche (17i) der axialen Einfassung (17) im wesentlich konisch zur Hauptachse (A) des Momentwandlers (10) ausgerichtete Flächen sind.
Hydrodynamischer Momentwandler (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugende der äußeren Umfangsfläche (20e) des Kolbens (20) und die Erzeugende der inneren Umfangsfläche (17i) des Gehäuses (12) parallel zueinander sind.
Hydrodynamischer Momentwandler (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugende der äußeren Umfangsfläche (20e) des Kolbens (20) und/oder die Erzeugende der inneren Umfangsfläche (17i) des Gehäuses (12) mindestens ein geradliniges Segment umfasst.
Hydrodynamischer Momentwandler (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugende der äußeren Umfangsfläche (20e) des Kolbens (20) und/oder die Erzeugende der inneren Umfangsfläche (17i) des Gehäuses (12) mindestens ein krummliniges Segment umfasst.
Hydrodynamischer Momentwandler (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die konvexe Außenfläche (20e) des Kolbens (20) und die konkave innere Umfangsfläche (17i) des Gehäuses (12) sich axial in einem Abstand von der ringförmigen Querfläche (20a) des Kolbens (20) befinden.
Hydrodynamischer Momentwandler (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die konvexe Außenfläche (20e) des Kolbens (20) und/oder die konkave innere Umfangsfläche (17i) des Gehäuses (12) durch spanende Bearbeitung ausgeführt sind.
Hydrodynamischer Momentwandler (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert des radialen Spiels „j“ zwischen der konvexen Außenfläche (20e) des Kolbens (20) und der konkaven inneren Umfangsfläche (17i) des Gehäuses (12) kleiner oder gleich 1 mm ist.
Hydrodynamischer Momentwandler (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert des radialen Spiels „j“ zwischen der konvexen Außenfläche (20e) des Kolbens (20) und der konkaven inneren Umfangsfläche (17i) des Gehäuses (12) kleiner oder gleich 0,7 mm ist.