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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Drehmomentwandler und insbesondere
einen Drehmomentwandler, der ein Leitrad aufweist.
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TECHNISCHER
HINTERGRUND
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Ein
Drehmomentwandler ist eine Vorrichtung für die Übertragung eines Drehmoments
von einem Motor auf ein Getriebe durch ein Fluid. Der Drehmomentwandler
umfasst im wesentlichen eine Frontabdeckung, in die das Drehmoment
von dem Motor eingeleitet wird, ein in der Frontabdeckung vorgesehenes
Pumpenrad, ein dem Pumpenrad gegenüberliegend angeordnetes Turbinenrad
und ein Leitrad zum Regulieren des Fluidstroms aus dem Turbinenrad
in das Pumpenrad und einen Leitradstützmechanismus zum Stützen des
Leitrads.
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Das
Leitrad ist zwischen radial inneren Bereichen des Pumpenrads und
des Turbinenrads angeordnet. Das Leitrad weist eine ringförmige Leitradnabe
auf, die an einem radial inneren Bereich angeordnet ist, und eine
Vielzahl von Leitradschaufeln die an einer äußeren Umfangsseite der Leitradnabe
angeordnet sind. Das Leitrad ist über die Leitradnabe durch einen
Leitradstützmechanismus
gestützt.
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Der
Leitradstützmechanismus
stützt
das Leitrad relativ zu einer feststehenden Welle, die sich von der
Getriebeseite erstreckt und die innerhalb einer radial inneren Peripherie
des Leitrads angeordnet ist. Der Leitradstützmechanismus weist eine Einwegkupplung,
einen Halter, ein erstes Axiallager und ein zweites Axiallager auf.
Die Einwegkupplung stützt das
Leitrad auf eine solche Weise, dass das Leitrad bezogen auf die
feststehende Welle nur in einer Richtung drehbar ist, und sie ist
an der feststehenden Welle radial nach außen angeordnet. Die Einwegkupplung
hat einen kreisförmigen äußeren Laufring, der
innerhalb einer radial inneren Peripherie der Leitradnabe angeordnet
ist, und einen kreisförmigen
inneren Laufring, der auf den radial äußeren Bereich der feststehenden
Welle aufgekeilt ist, und ein Kupplungselement, das zwischen dem äußeren Laufring und
dem inneren Laufring angeordnet ist und das eine relative Drehung
des äußeren Laufrings
und des inneren Laufrings nur in einer Richtung zulässt. Der Halter
ist ein ringförmiges
Element, das auf der Motorseite der Leitradnabe angeordnet ist und
das sich zwischen dem äußeren Laufring
und dem inneren Laufring und zwischen dem ersten Axiallager und dem
zweiten Axiallager befindet. Das erste Axiallager ist auf der Getriebeseite
des Halters angeordnet. Das zweite Axiallager ist auf der Motorseite
der Leitradnabe angeordnet (siehe zum Beispiel Patentdokument 1).
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Der
vorstehend beschriebene Drehmomentwandler überträgt ein Drehmoment durch die
folgenden Vorgänge.
Zunächst
werden die Frontabdeckung und das Pumpenrad durch das eingeleitete
Drehmoment von dem Motor gedreht. Wenn die Drehung des Pumpenrads
bewirkt, dass das Fluid von einer äußeren Umfangsseite des Pumpenrads
in eine äußere Umfangsseite
des Turbinenrads einströmt,
durchströmt
das in den radial äußeren Bereich
des Turbinenrads einströmende
Fluid die Strömungskanäle, die
in dem Turbinenrad mit den Schaufeln gebildet werden, und kehrt
durch den radial inneren Bereich des Turbinenrads zurück in den
inneren Bereich des Pumpenrads. Da das Fluid zu diesem Zeitpunkt
auf die Schaufeln des Turbinenrads auftrifft, dreht sich das Turbinenrad
in der gleichen Richtung wie das Pumpenrad. Bei diesem Strömungsverlauf
des Fluids dreht das in die Frontabdeckung eingeleitete Drehmoment
das Turbinenrad. Das Drehmoment wird dann über das Turbinenrad an die
Ausgangswelle abgegeben.
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Bei
einem signifikanten Drehzahlunterschied zwischen dem Pumpenrad und
dem Turbinenrad, strömt
das aus dem radial inneren Bereich des Turbinenrads in den radial
inneren Bereich des Pumpenrads strömende Fluid in eine Richtung,
in der eine Drehung des Pumpenrads erschwert wird. Dadurch verhindert
die Einwegkupplung eine Drehung des Leitrads in einer zur Drehrichtung
des Pumpenrads entgegengesetzten Richtung, so dass das Fluid in
einer Richtung strömt,
in der die Drehung des Pumpenrads nicht behindert wird. In diesem
Fall trifft das Fluid auf die Vorderflächen der Leitradschaufeln (d.h. auf
die in die Drehrichtung des Pumpenrads weisenden Flächen), um
die Strömungsrichtung
des Fluidstroms in die Drehrichtung des Pumpenrads zu ändern. Infolgedessen
wird das Drehmomentverhältnis des
Drehmomentwandlers größer.
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Wenn
dagegen der Drehzahlunterschied zwischen dem Pumpenrad und dem Turbinenrad
geringer wird, trifft das Fluid, das aus dem radial inneren Bereich
des Turbinenrads in den radial inneren Bereich des Pumpenrads strömt, auf
die Rückflächen der
Leitradschaufeln auf (d.h. auf die in Gegendrehrichtung des Pumpenrads
weisenden Flächen).
In dem vorgenannten Zustand wird das Pumpenrad durch das Fluid nicht
an einer Drehung gehindert, wenn sich das Leitrad drehen kann, und
die Wirksamkeit der Drehmomentübertragung
in dem Drehmomentwandler wird erhöht. Da in diesem Fall das Leitrad
durch die Einwegkupplung in der Drehrichtung des Pumpenrads drehbar
ist, behindert das die Rückseite
der Leitradschaufeln anströmende
Fluid nicht die Drehung des Pumpenrads. Infolgedessen wird die Wirksamkeit
der Drehmomentübertragung verbessert.
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Da
das Leitrad wie vorstehend erläutert
den Fluidstrom in der Fluidkammer reguliert, wird es über die
Leitradschaufeln in der axialen Richtung und in der Umfangsrichtung
mit dem Fluid beaufschlagt. Dem gemäß stützt der Leitradstützmechanismus
das Leitrad, während
verschiedene Lasten auf das Leitrad wirken.
- Patentdokument
1: Ungeprüfte
veröffentlichte
japanische Patentanmeldung JP 10-299858A
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DARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Durch die Erfindung zu
lösende
Probleme:
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Bei
einem konventionellen Leitradstützmechanismus
ist jedoch aus Gründen
der Herstellungskosten für
das Lager und aus Gründen
der axialen Dimension der Umgebung des Leitradstützmechanismus der Durchmesser
des auf der Motorseite vorgesehenen zweiten Axiallagers kleiner
als der Durchmesser des ersten Axiallagers. Das heißt, das
konventionelle Leitrad ist durch zwei Axiallager gestützt, die
in einer axialen Richtung unterschiedliche Durchmesser aufweisen
(siehe z.B. Patentdokument 1).
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Der
Durchmesser des zweiten Axiallagers ist kleiner als der Durchmesser
des ersten Axiallagers, da das zweite Axiallager an dem radial inneren
Bereich eine Vielzahl von Nieten angeordnet ist, die ein Turbinenradgehäuse und
die Turbinenradnabe miteinander verbinden. Dies ist deshalb der
Fall, weil das erste Axiallager an der äußeren Umfangsseite des äußeren Laufrings
angeordnet ist, wobei seine radiale Position nicht in der Flucht
ist, um die axialen Abmessungen zu reduzieren.
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Zwei
unterschiedliche Durchmesser bei den Axiallagern sind mit den folgenden
Nachteilen verbunden, wenn die Last in der axialen Richtung auf das
Leitrad wirkt. Wenn beispielsweise die axiale Last in Richtung auf
das Getriebe auf das Turbinenrad ausgeübt wird, wird die axiale Last
der Reihe nach durch das zweite Axiallager, den Halter, den äußeren Laufring
und die Leitradnabe auf das erste Axiallager übertragen. Zu dieser Zeit wird
die axiale Last von dem zweiten Axiallager auf einen radial inneren Bereich
des Halters und durch einen radial äußeren Bereich des Halters weiter
auf den äußeren Laufring übertragen.
Wenn daher die Stabilität
des Halters gering ist und seine Starrheit nicht ausreicht, biegt
sich bzw. federt der Halter in der axialen Richtung durch. Bei einer
Durchbiegung des Halters in der axialen Richtung gelangt eine sich
mit dem Halter in Kontakt befindende Laufringoberfläche des
zweiten Axiallagers in eine Schräglage
bzw. verkantet, und es wird eine zu hohe Last auf das zweite Axiallager
ausgeübt.
Die Lebensdauer des zweiten Axiallagers wird demzufolge entsprechend
verkürzt.
Eine zur Sicherstellung der Festigkeit bzw. Stabilität gewählte größere Dicke
des Halters in der axialen Richtung würde die axiale Dimension des
Leitradstützmechanismus und
seiner Umgebung vergrößern. Eine
größere axiale
Dimension des Leitradstützmechanismus
und seiner Umgebung vergrößert den
radial inneren Bereich des Drehmomentwandlers in der axialen Richtung
und seine Umgebung, was im Hinblick auf das Gewicht und auf die
Anordnung der Teile unvorteilhaft ist.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die axiale Dimension
an dem und um den radial inneren Bereich des Drehmomentwandlers
durch die Entwicklung von Konstruktionen für den Leitradstützmechanismus
zu verkürzen.
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Mittel zur
Lösung
der Aufgabe
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Ein
Drehmomentwandler gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist um eine feststehende
Welle angeordnet und überträgt durch ein
Fluid ein Drehmoment von einem Motor auf eine Ausgangswelle, die
sich in Richtung auf ein Getriebe erstreckt. Der Drehmomentwandler
hat eine Frontabdeckung, die auf einer Motorseite angeordnet ist
und in die ein Drehmoment von dem Motor eingeleitet wird, ein auf
einer Getriebeseite der Frontabdeckung angeordnetes Pumpenrad, das
zusammen mit der Frontabdeckung eine Fluidkammer bildet und das
in dieser mit einer Vielzahl von Schaufeln versehen ist, ein auf
der Motorseite des Pumpenrads in der Fluidkammer angeordnetes Turbinenrad
für die
Abgabe des Drehmoments an die Ausgangswelle, ein zwischen einem
radial inneren Bereich des Pumpenrads und des Turbinenrads angeordnetes
Leitrad zum Regulieren der Strömung
des Fluids aus dem Turbinenrad in das Pumpenrad und einen Leitradstützmechanismus
zum Stützen
des Leitrads in einer solchen Weise, dass das Leitrad bezogen auf
die feststehende Welle nur in einer Richtung drehbar ist. Das Leitrad
weist eine ringförmige
Leitradnabe auf, die an einem radial inneren Bereich des Leitrads
angeordnet ist, und der Leitradstützmechanismus umfasst einen ringförmigen Halter,
der auf der Motorseite der Leitradnabe angeordnet ist, einen äußeren Laufring,
der innerhalb der radial inneren Peripherie des Leitradnabe angeordnet
ist, ein ringförmiges
erstes Axiallager, das auf der Getriebeseite der Leitradnabe angeordnet
ist, und ein ringförmiges
zweites Axiallager, das auf der Motorseite der Leitradnabe und an
dem äußeren Laufring
radial nach außen
angeordnet ist.
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Bei
dem konventionellen Drehmomentwandler ist ein Durchmesser des zweiten
Axiallagers des Leitradstützmechanismus
kleiner als ein Durchmesser des ersten Axiallagers, das heißt, ein
Durchmesser des äußeren Laufrings.
Aus diesem Grund kann sich der Halter in der axialen Richtung durchbiegen, wenn
das Leitrad mit einer axialen Last beaufschlagt wird. Deshalb muss
der Halter, um seine Stabilität
sicherzustellen, eine bestimmte Dicke aufweisen. Da jedoch bei dem
erfindungsgemäßen Drehmomentwandler
das zweite Axiallager an dem äußeren Laufring
radial nach außen
angeordnet ist, kann im Gegensatz zu dem konventionellen Drehmomentwandler
ein radial äußerer Bereich
gestützt
werden. Wenngleich das zweite Axiallager konventioneller Bauweise
den Halter in der Umgebung des inneren Laufrings stützt, stützt das
zweite Axiallager gemäß der vorliegenden
Erfindung den Halter in der Umgebung der Leitradnabe, die radial
außerhalb
des inneren Laufrings angeordnet ist.
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Da
die Durchbiegung des Halters, der in der axialen Richtung zwischen
dem zweiten Axiallager und der Leitradwelle angeordnet ist, nicht
berücksichtigt
werden muss, kann die Dicke des Halters und somit die axiale Dimension
eines radial inneren Bereichs des Drehmomentwandlers und seiner
Umgebung reduziert werden. Da sich der Halter in der axialen Richtung
nicht durchbiegt, gerät
der Laufring des zweiten Axiallagers auch nicht in eine Schräglage, so
dass eine Verkürzung
der Lebensdauer des zweiten Axiallagers verhindert wird.
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Ein
Drehmomentwandler gemäß einem zweiten
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Drehmomentwandler gemäß dem ersten
Aspekt, wobei das zweite Axiallager derart angeordnet ist, dass sich
eine zentrale Position bezogen auf seine radial innere und äußere Kante
radial außen
an einer radial äußeren Kante
des äußeren Laufrings
liegt.
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Da
sich bei diesem Drehmomentwandler die zentrale Position bezogen
auf die radial innere und äußere Kante
des zweiten Axiallagers radial außen an einer radial äußeren Kante
des äußeren Laufrings befindet,
liegt die mit der axialen Last beaufschlagte Mitte näher an der
Leitradnabe, als dies bei der konventionellen Konstruktion der Fall
ist, weshalb es im Gegensatz zu der konventionellen Konstruktion
möglich
ist, die Umgebung der Leitradnabe zu stützen. Da also eine Durchbiegung
des in axialer Richtung zwischen dem zweiten Axiallager und der
Leitradnabe angeordneten Halters nicht berücksichtigt werden muss, kann
die Dicke des Halters reduziert werden und damit auch die axiale
Dimension eines radial inneren Bereichs des Drehmomentwandlers und
seiner Umgebung. Da sich der Halter außerdem in der axialen Richtung
nicht durchbiegt, gerät
der Laufring des zweiten Axiallagers nicht in eine Schräglage, wodurch
eine Verkürzung
der Lebensdauer des zweiten Axiallagers verhindert wird.
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Ein
Drehmomentwandler gemäß einem
dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Drehmomentwandler
gemäß dem ersten
Aspekt, wobei das zweite Axiallager in einer solchen Weise angeordnet
ist, dass seine radial innere Kante radial an der Außenseite
einer radial äußeren Kante
des äußeren Laufrings
angeordnet ist.
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Da
bei dem erfindungsgemäßen Drehmomentwandler
eine radial innere Kante des zweiten Axiallagers radial außen an einer
radial äußeren Kante
des äußeren Laufrings
angeordnet ist, kann die Umgebung der Leitradnabe, die im Gegensatz
zu der konventionellen Konstruktion radial nach außen liegt, gestützt werden.
Da somit eine Durchbiegung des in axialer Richtung zwischen dem
zweiten Axiallager und der Leitradnabe liegenden Halter nicht berücksichtig
werden muss, kann die Dicke des Halters und in der Folge auch die
axiale Dimension eines radial inneren Bereichs des Drehmomentwandlers
und seiner Umgebung reduziert werden. Da sich der Halter in der
axialen Richtung nicht durchbiegt, gerät der Laufring des zweiten
Axiallagers nicht in eine Schräglage,
wodurch eine Verkürzung
der Lebensdauer des zweiten Axiallagers verhindert wird.
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Ein
Drehmomentwandler gemäß einem
vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist um eine feststehende
Welle angeordnet und überträgt durch ein
Fluid ein Drehmoment von einem Motor auf eine sich in Richtung auf
ein Getriebe erstreckende Augangswelle. Der Drehmomentwandler hat
eine auf einer Motorseite angeordnete Frontabdeckung, in welche
eine Drehmoment von dem Motor eingleitet wird, ein auf einer Getriebeseite
der Frontabdeckung angeordnetes Pumpenrad, das zusammen mit der Frontabdeckung
eine Fluidkammer bildet und in dieser mit einer Vielzahl von Schaufeln
versehen ist, ein auf der Motorseite des Pumpenrads in der Fluidkammer
angeordnetes Turbinenrad für
die Abgabe eines Drehmoments an die Ausgangswelle, ein zwischen radial
inneren Bereichen des Pumpenrads und des Turbinenrads angeordnetes
Leitrad zum Regulieren des Fluidstroms aus dem Turbinenrad in das
Pumpenrad und einen Leitradstützmechanismus,
der das Leitrad in einer solchen Weise stützt, dass dieses bezogen auf
die feststehende Welle nur in einer Richtung drehbar ist. Das Turbinenrad
umfasst ein Turbinenradgehäuse
mit einer Vielzahl von Schaufeln, die dem Pumpenrad zugewandt sind,
eine Turbinenradnabe, die innerhalb einer radial inneren Peripherie des
Turbinenradgehäuses
angeordnet ist, um die Ausgangswelle mit dem Turbinenradgehäuse zu verbinden,
und eine Vielzahl von Befestigungselementen, die in einer Umfangsrichtung
angeordnet sind, um das Turbinengehäuse mit der Turbinennabe nichtdrehbar
zu verbinden, wobei das Leitrad eine ringförmige Leitradnabe aufweist,
die an einem radial inneren Bereich des Leitrads angeordnet ist.
Der Leitrad stützmechanismus
umfasst einen ringförmigen Halter,
der auf der Motorseite der Leitradnabe angeordnet ist, ein ringförmiges erstes
Axiallager, das auf der Getriebeseite der Leitradnabe angeordnet
ist, und ein ringförmiges
zweites Axiallager, das auf der Motorseite der Leitradnabe und an
der Vielzahl von Befestigungselementen radial nach außen angeordnet
ist.
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Da
bei diesem Drehmomentwandler das zweite Axiallager radial außen an den
Befestigungselementen des Turbinenrads angeordnet ist, kann das
zweite Axiallager die Umgebung der Leitradnabe, die sich radial
weiter außerhalb
befindet, stützen, während die
axiale Dimension des Leitradstützmechanismus
und seiner Umgebung reduziert wird. Da also die Durchbiegung des
Halters in einer axialen Richtung nicht berücksichtigt werden muss, kann
die Dicke des Halters und damit die axiale Dimension eines radial
inneren Bereichs des Drehmomentwandlers und seiner Umgebung reduziert
werden. Da sich der Halter darüber
hinaus in der axialen Richtung nicht durchbiegt, gelangt ein Laufring
des zweiten Axiallagers nicht in eine Schräglage, wodurch eine Verkürzung der
Lebensdauer des zweiten Axiallagers verhindert wird.
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Ein
Drehmomentwandler gemäß einem
fünften
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Drehmomentwandler gemäß dem vierten
Aspekt, wobei das zweite Axiallager derart angeordnet ist, dass
es sich in einer axialen Richtung mit den Befestigungselementen überlappt.
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Da
sich bei diesem Drehmomentwandler die axiale Position des zweiten
Axiallagers mit den Befestigungselementen überlappt, kann die axiale Dimension
des radial inneren Bereichs des Drehmomentwandlers und seiner Umgebung
noch weiter reduziert werden.
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Ein
Drehmomentwandler gemäß einem sechsten
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist um eine feststehende Welle
angeordnet und überträgt durch
ein Fluid ein Drehmoment von einem Motor auf eine sich in Richtung
auf ein Getriebe erstreckende Ausgangswelle. Der Drehmomentwandler
hat eine Frontabdeckung, die auf einer Motorseite angeordnet ist
und die das Drehmoment von dem Motor überträgt, ein auf der Getriebeseite
der Frontabdeckung angeordnetes Pumpenrad, das zusammen mit der Frontabdeckung
eine Fluidkammer bildet und in dieser mit einer Vielzahl von Schaufeln
versehen ist, ein auf der Motorseite des Pumpenrads in der Fluidkammer
angeordnetes Turbinenrad für
die Abgabe eines Drehmoments an die Ausgangswelle, ein zwischen radial
inneren Bereichen des Pumpenrads und des Turbinenrads angeordnetes
Leitrad zum Regulieren des Fluidstroms aus dem Turbinenrad in das
Pumpenrad und einen Leitradstützmechanismus
zum Stützen
des Leitrads derart, dass dieses bezogen auf die feststehende Welle
nur in einer Richtung drehbar ist. Das Leitrad weist eine ringförmige Leitradnabe auf,
die an einem radial inneren Bereich des Leitrads angeordnet ist.
Der Leitradstützmechanismus
umfasst einen ringförmigen
Halter, der auf der Motorseite der Leitradnabe angeordnet ist, ein
ringförmiges erstes
Axiallager, das auf der Getriebeseite der Leitradnabe angeordnet
ist, und ein ringförmiges
zweites Axiallager, das auf der Motorseite der Leitradnabe angeordnet
ist, und zwar bezogen auf das erste Axiallager an einer im wesentlichen
identischen radialen Position.
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Da
bei diesem Drehmomentwandler das zweite Axiallager bezogen auf das
erste Axiallager an einer im wesentlichen identischen radialen Position angeordnet
ist, sind die Positionen, an denen die auf die Leitradnabe wirkende
axiale Last unterstützt
wird, im wesentlichen identisch, so dass der Stütz-Zustand der Leitradnabe
stabilisiert wird. Da bei diesem Drehmomentwandler die axiale Durchbiegung
des zwischen dem zweiten Axiallager und der Leitradnabe angeordneten
Halters nicht berücksichtigt
werden muss, kann die Dicke des Halters und damit die axiale Dimension
eines radial inneren Bereichs des Drehmomentwandlers und seiner
Umgebung reduziert werden. Hinzukommt, dass aufgrund des sich in axialer
Richtung nicht durchbiegenden Halters ein Laufring des zweiten Axiallagers
nicht in eine Schräglage
gelangt, wodurch eine Verkürzung
der Lebensdauer des zweiten Axiallagers verhindert wird.
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Ein
Drehmomentwandler gemäß einem
siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Drehmomentwandler
gemäß einem
der Aspekte eins bis sechs, wobei der Halter in einer axialen Richtung
zwischen der Leitradnabe und dem zweiten Axiallager angeordnet ist.
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Da
der Halter bei diesem Drehmomentwandler in der axialen Richtung
zwischen der Leitradnabe und dem zweiten Axiallager angeordnet ist,
wirkt nur die axiale Druckkraft auf den Halter. Demzufolge kann
bei diesem Drehmomentwandler die Dicke des Halters und somit die
axiale Dimension eines radial inneren Bereich des Drehmomentwandlers
und seiner Umgebung reduziert werden. Da sich der Halter in der
axialen Richtung nicht durchbiegt, gelangt ein Laufring des zweiten
Axiallagers nicht in eine Schräglage,
wodurch verhindert wird, dass sich die Lebensdauer des zweiten Axiallagers
verkürzt.
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Ein
Drehmomentwandler gemäß einem
achten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Drehmomentwandler
gemäß einem
der Aspekte eins bis sieben, wobei der Halter einen ringförmigen Vorsprungsbereich
hat, der ringförmig
in Richtung auf den Motor vorspringt und in einer radialen Richtung mit
dem zweiten Axiallager im Eingriff ist.
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Da
bei diesem Drehmomentwandler der Halter den ringförmigen Vorsprungsbereich
aufweist, der in einer radialen Richtung mit dem zweiten Axiallager im
Eingriff ist, wird die radiale Position des zweiten Axiallagers
relativ zu dem Halter stabilisiert.
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Ein
Drehmomentwandler gemäß einem neunten
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Drehmomentwandler gemäß dem achten
Aspekt, wobei das zweite Axiallager in eine radial innere Peripherie
des ringförmigen
Vorsprungsbereichs eingepasst ist.
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Da
bei diesem Drehmomentwandler das zweite Axiallager in die radial
innere Peripherie des ringförmigen
Vorsprungsbereichs eingepasst ist, wird die Position des zweiten
Axiallagers relativ zu dem Halter in radialer Richtung weiter stabilisiert.
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Ein
Drehmomentwandler gemäß einem zehnten
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist um eine feststehende Welle
angeordnet und überträgt durch
ein Fluid ein Drehmoment von einem Motor auf eine sich in Richtung
eines Getriebes erstreckende Ausgangswelle. Der Drehmomentwandler
hat eine Frontabdeckung, die auf einer Motorseite angeordnet ist
und in die ein Drehmoment von dem Motor eingeleitet wird, ein auf
einer Getriebeseite der Frontabdeckung angeordnetes Pumpenrad, das
zusammen mit der Frontabdeckung eine Fluidkammer bildet und das
in dieser mit einer Vielzahl von Schaufeln versehen ist, ein auf
der Motorseite des Pumpenrads in der Fluidkammer angeordnetes Turbinenrad
für die
Abgabe eines Drehmoments an die Ausgangswelle, ein zwischen radial
inneren Bereichen des Pumpenrads und des Turbinenrads angeordnetes
Leitrad zum Regulieren des Fluidstroms aus dem Turbinenrad in das Pumpenrad
und einen Leitradstützmechanismus zum
Stützen
des Leitrads in einer solchen Weise, dass das Leitrad bezogen auf
die feststehende Welle nur in einer Richtung drehbar ist. Das Leitrad
hat eine ringförmige
Leitradnabe, die an einem radial inneren Bereich des Leitrads angeordnet
ist. Der Leitradstützmechanismus
umfasst einen ringförmigen
Halter auf der Motorseite der Leitradnabe und einen kreisförmigen äußeren Laufring,
der innerhalb einer radialen Peripherie der Leitradnabe angeordnet
ist. Ein radial äußerer Bereich
des Halters ist in einer axialen Richtung in Kontakt mit der Leitradnabe.
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Da
sich bei diesem Drehmomentwandler der radial äußere Bereich des Halters in
einer axialen Richtung in Kontakt mit der Leitradnabe befindet, kann
das zweite Axiallager in der Umgebung der Leitradnabe angeordnet
werden. Folglich kann bei dem erfindungsgemäßen Drehmomentwandler, bei
dem die Durchbiegung des Halters nicht berücksichtigt werden muss, die
Dicke des Halters und somit die axiale Dimension eines radial inneren
Bereichs des Drehmomentwandlers und seiner Umgebung reduziert werden.
Ferner gelangt ein Laufring des zweiten Axiallagers nicht in eine
Schräglage,
da sich der Halter in der axialen Richtung nicht durchbiegt, so
dass eine Verkürzung
der Lebensdauer des zweiten Axiallagers verhindert wird. Bei diesem
Drehmomentwandler ist es weiterhin möglich, die axiale Position des
Halters relativ zu der Leitradnabe zu stabilisieren.
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Ein
Drehmomentwandler gemäß einem
elften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Drehmomentwandler
gemäß einem
der Aspekte eins bis zehn, wobei die Leitradnabe einen ringförmigen Bereich
aufweist, der ringförmig
in Richtung auf den Motor vorspringt und der in einer radialen Richtung
mit dem Halter im Eingriff ist.
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Da
bei diesem Drehmomentwandler die Leitradnabe einen ringförmigen Bereich
aufweist, der in einer radialen Richtung mit dem Halter im Eingriff
ist, lässt
sich die radiale Position des Halters relativ zu der Leitradnabe
stabilisieren.
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Ein
Drehmomentwandler gemäß einem zwölften Aspekt
der vorliegenden Erfindung ist der Drehmomentwandler gemäß dem elften
Aspekt, wobei der Halter in eine radial innere Peripherie des ringförmigen Bereichs
derart eingepasst ist, dass er relativ zur Leitradnabe nicht drehbar
ist.
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Da
bei dem Drehmomentwandler gemäß der vorliegenden
Erfindung der Halter in eine radial innere Peripherie des ringförmigen Bereichs
derart eingepasst ist, dass er relativ zu der Leitradnabe nicht drehbar
ist, kann die radiale Position des Halters relativ zu der Leitradnabe
weiter stabilisiert werden. Darüber
hinaus lässt
sich bei diesem Drehmomentwandler die axiale Position des Halters
relativ zu der Leitradnabe weiter stabilisieren.
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Ein
Drehmomentwandler gemäß einem
dreizehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist um eine feststehende
Welle angeordnet und überträgt durch
ein Fluid ein Drehmoment von einem Motor auf eine Ausgangswelle,
die sich in Richtung eines Getriebes erstreckt. Der Drehmomentwandler
hat eine auf einer Motorseite angeordnete Frontabdeckung und überträgt das Drehmoment
von dem Motor, ein auf einer Getriebeseite der Frontabdeckung angeordnetes
Pumpenrad, das zusammen mit der Frontabdeckung eine Fluidkammer
bildet und das in dieser mit Schaufeln versehen ist, eine auf der
Motorseite des Pumpenrads in der Fluidkammer angeordnetes Turbinenrad
zur Abgabe des Drehmoments an die Ausgangswelle, ein zwischen den
radial inneren Bereichen des Pumpenrads und des Turbinenrads angeordnetes
Leitrad zum Regulieren des Fluidstroms aus dem Turbinenrad in das
Pumpenrad und einen Leitradstützmechanismus
zum Stützen
des Leitrads gegenüber
der feststehenden Welle. Das Leitrad hat eine ringförmige Nabe,
die an einem radial inneren Bereich des Leitrads angeordnet ist.
Die Leitradnabe umfasst einen zylindrischen Bereich, an dem das
Leitrad befestigt ist und der sich zylinderförmig in einer axialen Richtung
erstreckt, und einen Scheibenbereich, der sich von dem zylindrischen
Bereich radial nach innen erstreckt. Eine auf das Leitrad ausgeübte axiale
Last wird durch die axialen Enden des zylindrischen Bereichs unterstützt.
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Da
gemäß dem Drehmomentwandler
vorliegender Erfindung die auf das Leitrad ausgeübte Last in der axialen Richtung
durch die axialen Enden des zylindrischen Bereichs unterstützt wird,
lässt sich
der Stütz-Zustand
der Leitradnabe stabilisieren. Da bei dem erfindungsgemäßen Drehmomentwandler
ferner die axiale Last durch den zylindrischen Bereich und seine
Umgebung unterstützt
werden kann, kann die Durchbiegung des Halters in der axialen Richtung unberücksichtigt
bleiben. Folglich lässt
sich die Dicke des Halters reduzieren und dadurch auch eine axiale Dimension
eines radial inneren Bereichs des Drehmomentwandlers und seiner
Umgebung. Da sich der Halter ferner in der axialen Richtung nicht
durchbiegt, gelangt ein Laufring des zweiten Axial lagers nicht in eine
Schräglage,
und dies verhindert eine Verkürzung
der Lebensdauer des zweiten Axiallagers.
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Ein
Drehmomentwandler gemäß einem
vierzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Drehmomentwandler
gemäß dem dreizehnten
Aspekt, wobei der Leitradstützmechanismus
ein ringförmiges
zweites Axiallager aufweist, das auf der Motorseite der Leitradnabe
angeordnet ist, und einen Halter, der in einer axialen Richtung
zwischen der Leitradnabe und dem zweiten Axiallager angeordnet ist.
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Da
bei diesem Drehmomentwandler der Halter in der axialen Richtung
zwischen der Leitradnabe und dem zweiten Axiallager angeordnet ist,
wirkt nur die axiale Druckkraft auf den Halter. Demzufolge lässt sich
bei diesem Drehmomentwandler die Dicke des Halters reduzieren und
dadurch auch eine axiale Dimension eines radial inneren Bereichs
des Drehmomentwandlers und seiner Umgebung. Da sich der Halter ferner
in der axialen Richtung nicht durchbiegt, gelangt ein Laufring des
zweiten Axiallagers nicht in eine Schräglage, und dies verhindert
eine Verkürzung
der Lebensdauer des zweiten Axiallagers.
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Ein
Drehmomentwandler gemäß einem
fünfzehnten
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Drehmomentwandler gemäß dem vierzehnten
Aspekt, wobei der Halter einen ringförmigen Vorsprungsbereich aufweist,
der ringförmig
in Richtung auf den Motor vorspringt und in einer radialen Richtung
mit dem zweiten Axiallager im Eingriff ist.
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Da
bei diesem Drehmomentwandler der Halter einen ringförmigen Vorsprungsbereich
aufweist, der in einer radialen Richtung mit dem zweiten Axiallager
im Eingriff ist, wird die radiale Position des zweiten Axiallagers
relativ zu dem Halter stabilisiert.
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Ein
Drehmomentwandler gemäß einem sechzehnten
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Drehmomentwandler gemäß dem fünfzehnten Aspekt,
wobei das zweite Axiallager in eine radial innere Peripherie des
ringförmigen
Vorsprungsbereichs eingepasst ist.
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Da
bei diesem Drehmomentwandler das zweite Axiallager in die radial
innere Peripherie des ringförmigen
Vorsprungsbereichs eingepasst ist, wird die radiale Position des
zweiten Axiallagers relativ zu dem Halter weiter stabilisiert.
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Ein
Drehmomentwandler gemäß einem
siebzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Drehmomentwandler
gemäß einem
der Aspekte vierzehn bis sechzehn, wobei die Leitradnabe einen ringförmigen Bereich
aufweist, der ringförmig
in Richtung auf den Motor vorspringt und der in einer radialen Richtung
mit dem Halter im Eingriff ist.
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Da
bei diesem Drehmomentwandler die Leitradnabe einen ringförmigen Bereich
aufweist, der in der radialen Richtung mit dem Halter im Eingriff
ist, kann die radiale Position des Halters relativ zur Leitradnabe
stabilisiert werden.
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Ein
Drehmomentwandler gemäß einem
achtzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Drehmomentwandler
gemäß dem siebzehnten
Aspekt, wobei der Halter derart in eine radial innere Peripherie
des ringförmigen
Bereichs eingepasst ist, dass er relativ zu der Leitradnabe nichtdrehbar
ist.
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Da
bei diesem Drehmomentwandler gemäß der vorliegenden
Erfindung der Halter in einer solchen Weise in die radial innere
Peripherie des ringförmigen
Bereichs eingepasst ist, dass er relativ zu der Leitradnabe nicht
drehbar ist, kann die radiale Position des Halters relativ zu der
Leitradnabe weiter stabilisiert werden. Ferner lässt sich bei diesem Drehmomentwandler
die axiale Position des Halters relativ zu der Leiteradnabe weiter
stabilisieren.
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Wirkungen
der Erfindung
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Bei
dem Drehmomentwandler gemäß der vorliegenden
Erfindung kann eine axiale Dimension des radial inneren Bereichs
des Drehmomentwandlers und seiner Umgebung reduziert werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Längsschnittansicht
eines Drehmomentwandlers 1 gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine vergrößerte Ansicht
eines Leitradstützmechanismus 6 und
seiner Umgebung.
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AUSFÜHRUNGSWEG
DER ERFINDUNG
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf
die anliegenden Zeichnungen beschrieben.
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1. Struktur
des Drehmomentwandlers
-
1 zeigt
eine Längsschnittansicht
eines Drehmomentwandlers 1 gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die Linie O-O in 1 zeigt
eine Rotationsachse des Drehmomentwandlers 1.
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Wie
in 1 dargestellt ist, bildet der Drehmomentwandler 1 mit
einer Frontabdeckung 2 und mit einem Pumpenradgehäuse 9,
das an einem radial äußeren Vorsprung 8 der
Frontabdeckung 2 befestigt ist, eine Fluidkammer. Die Frontabdeckung 2 kann durch
Komponenten an einer Kurbelwelle des Motors angebracht und von derselben
abgenommen werden. Eine Vielzahl von Pumpenradschaufeln 10 ist
an der Innenseite des später
beschriebenen Pumpenradgehäuses 9 befestigt.
Ein Turbinenrad 4 ist in der Fluidkammer an einer dem Pumpenrad 3 gegenüberliegenden
Position angeordnet. Das Turbinenrad 4 hat eine Turbinenradgehäuse 11 und
eine Vielzahl von Turbinenradschaufeln 12, die an dem Turbinenradgehäuse 11 befestigt
sind. Ein radial innerer Bereich des Turbinenradgehäuses 11 ist
durch Niete 14 an einem Flansch 15 einer Turbinenradnabe 13 befestigt.
Die Turbinenradnabe 13 ist mit einem Keil 20 ausgebildet,
der für
den Eingriff mit einer Hauptantriebswelle (d.h. Ausgangswelle) eines
Getriebes an einem radial inneren Bereich derselben konfiguriert ist.
Ein Leitrad 5 ist zwischen einem radial inneren Bereich
des Pumpenrads 3 und einem radial inneren Bereich des Turbinenrads 4 angeordnet.
Das Leitrad 5, das eine Richtung des aus der Turbine 4 in
das Pumperad 3 zurückkehrenden
Fluids einstellt, ist über
einen Leitradstützmechanismus 6 durch
eine feststehende Welle unterstützt.
Die feststehende Welle ist ein zylindrisches Ele ment, das sich von
der Getriebeseite erstreckt. Die Hauptantriebswelle ist durch die
feststehende Welle hindurchgeführt.
Das Leitrad 5 hat eine Leitradnabe 52, die durch
den Leitradstützmechanismus 6 gehalten
ist, und eine Vielzahl von Leitradschaufeln 51, die radial
außen
an der Leitradnabe 52 angeordnet sind.
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2. Struktur
der Überbrückungskupplung
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Eine Überbrückungskupplung 7 ist
in einem Raum zwischen der Frontabdeckung 2 und dem Turbinenrad 4 angeordnet
und verbindet die Frontabdeckung 2 mechanisch mit dem Turbinenrad 4.
Die Überbrückungskupplung 7 weist
einen Kolben 22 und einen elastischen Verbindungsmechanismus 40 auf,
der den Kolben 22 elastisch mit dem Turbinenrad 4 verbindet.
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Der
etwa scheibenförmig
ausgebildete Kolben 22 ist so angeordnet, dass er den Raum
zwischen der Frontabdeckung 2 und dem Turbinenradgehäuse 11 in
eine erste Hydraulikkammer 36 auf der Seite der Frontabdeckung 2 und
in eine zweite Hydraulikkammer 37 auf der Seite des Turbinenrads 4 unterteilt.
Der Kolben 22 ist aus einem dünnen Blech hergestellt. Der
Kolben 22 weist einen radial inneren zylindrischen Bereich 23 auf,
der sich in Richtung auf das Getriebe erstreckt. Der radial innere
zylindrische Bereich 23 wird durch eine äußere Umfangsfläche 19 eines
zylindrischen Bereichs 16 des Flansches 15 der
Turbinenradnabe 13 auf solche Weise gestützt, dass
er in einer axialen Richtung und in einer Umfangsrichtung relativ
bewegbar ist. Und zwar befindet sich eine radial innere Fläche 25 des
radial inneren zylindrischen Bereichs 23 in Kontakt mit
der äußeren Umfangsfläche 19 des
zylindrischen Bereichs 16. Eine Ringnut ist an der äußeren Umfangsfläche 19 des
zylindrischen Bereichs 16 gebildet, und zwar in einer radialen
Richtung an einer Zwischenposition. Ein Dichtungsring 18 ist
in der Ringnut angeordnet und ist in Kontakt mit der radial inneren
Fläche 25 des radial
inneren zylindrischen Bereichs 23. Dadurch dichtet der
Dichtungsring 18 radial innere Bereiche der ersten Hydraulikkammer 36 und
der zweiten Hydraulikkammer 37 ab.
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Ein
radial äußerer zylindrischer
Bereich 24, der sich in Richtung auf das Getriebe erstreckt,
ist an einem radial äußeren Bereich
des Kolbens 22 gebildet. Ein ringförmiger Reibbelag 35 ist
auf einer Motorseite eines radial äußeren Bereichs des Kolbens 22 vorgesehen.
Der Reibbelag 35 ist einer ringförmigen ebenen Reibfläche 2a zugewandt,
die an einem radial äußeren Bereich
einer Innenfläche
der Frontabdeckung 2 gebildet ist. Die Anlage des Reibbelags 35 an
der Reibscheibe 2a der Frontabdeckung 2 sorgt für die Abdichtung
von radial äußeren Bereichen
der ersten Hydraulikkammer 36 und der zweiten Hydraulikkammer 37.
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Der
elastische Verbindungsmechanismus 40 ist zwischen dem Kolben 22 und
dem Turbinenrad 4 angeordnet und insbesondere zwischen
einem radial äußeren Bereich
des Kolbens 22 und einem radial äußeren Bereich des Turbinenradgehäuses 11.
Der elastische Verbindungsmechanismus 40 umfasst eine Halteplatte 27,
die als antriebsseitiges Element dient, eine angetriebene Platte 33,
die als abtriebsseitiges Element dient, und eine Vielzahl von Schraubenfedern 32,
die zwischen der Halteplatte 27 und der angetriebenen Platte 33 angeordnet
sind. Die Halteplatte 27 ist ein ringförmiges Plattenelement, das
auf einer Getriebeseite eines radial äußeren Bereichs des Kolbens 22 angeordnet
ist, das heißt
innerhalb einer radial inneren Peripherie des radial äußeren zylindrischen
Bereichs 24. Ein radial innerer Bereich der Halteplatte 27 ist
durch eine Vielzahl von Nieten an dem Kolben 22 befestigt.
Die Halteplatte 27 ist in Kontakt mit beiden Umfangsseiten
einer Schraubenfeder 32, um bei gleichzeitiger Stützung der
Schraubenfeder 32 das Drehmoment zu übertragen. Die Halteplatte 27 umfasst
Stützbereiche 28 und 29,
die jeweils einen radial äußeren Bereich
und einen radial inneren Bereich der in Umfangsrichtung angeordneten
Vielzahl von Schraubenfedern 32 stützen. Der Stützbereich 29,
der radial nach innen angeordnet ist, ist durch Krümmen und
Heben eines scheibenförmigen
Bereichs der Halteplatte 27 hergestellt. Die Halteplatte 27 hat
ferner einen Eingriffsbereich 30, der beide Umfangsseiten
jeder der Schraubenfedern 32 stützt.
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Die
angetriebene Platte 33 ist ein ringförmiges Plattenelement, das
an einer Rückfläche des Turbinenradgehäuses 11 an
dessen radial äußerem Bereich
befestigt ist. Die angetriebene Platte 33 hat eine Vielzahl
von Klinkenbereichen 33, die sich in Richtung auf den Motor
erstrecken und die in Umfangsrichtung angeordnet sind. Der Klinkenbereich 34 ist
mit beiden umfangsseitigen Enden jeder der Schraubenfedern 32 im
Eingriff. Dem gemäß wird das
Drehmoment von der Halteplatte 27 über die Schraubenfedern 32 auf
die angetriebene Platte 33 übertragen.
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3. Struktur
des Leitradstützmechanismus
und seines umliegenden Bereichs
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2 zeigt
eine vergrößerte Ansicht
des Leitradstützmechanismus 6 und
seiner Umgebung. Der Leitradstützmechanismus 6 umfasst
einen Halter 61, eine Einwegkupplung 62, ein erstes
Axiallager 66 und ein zweites Axiallager 67.
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Der
Halter 61 ist ein ringförmiges
Element, das auf der Motorseite der Leitradnabe 52 vorgesehen
ist. Die Leitradnabe 52 weist einen annähernd zylindrischen Leitradnaben-Hauptkörper 53 auf,
an dessen radial äußerem Bereich
die Vielzahl von Leitradschaufeln 51 vorgesehen ist, und
einen Scheibenbereich 54, der sich von dem Leitradnaben-Hauptkörper 53 radial
nach innen erstreckt. Ein zweiter ringförmiger Bereich 56,
der ringförmig
in Richtung auf den Motor vorspringt, ist auf der Motorseite eines radial äußeren Bereichs
des Leitradnaben-Hauptkörpers 53 gebildet.
Der Halter 61 ist in eine radial innere Peripherie des
zweiten ringförmigen
Bereichs 56 eingepasst, während sich seine Außenfläche in einer solchen
Weise mit einer zweiten Druckfläche 72 in Kontakt
befindet, dass er relativ dazu nicht drehbar ist. Dadurch ist der
Halter 61 in einer radialen Richtung und in einer axialen
Richtung relativ zu der Leitradnabe 52 stabil angeordnet.
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Die
Einwegkupplung 62 umfasst einen äußeren Laufring 64,
der innerhalb einer radial inneren Peripherie der Leitradnabe 52 angeordnet
ist, einen inneren Laufring 65, der auf einen radial äußeren Bereich
einer feststehenden Welle aufgekeilt ist, und ein Kupplungselement 63,
das zwischen dem äußeren Laufring 64 und
dem inneren Laufring 65 derart angeordnet ist, dass der äußere Laufring 64 und
der innere Laufring 65 nur in einer Richtung relativ drehbar sind.
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Das
erste Axiallager 66 ist zwischen der Leitradnabe 52 und
dem Pumpenradgehäuse 9 vorgesehen.
Ein erster ringförmiger
Bereich 55, der ringförmig
in Richtung auf das Getriebe vorspringt, ist an dem Leitradnaben-Hauptkörper 53 auf
der Getriebeseite eines radial äußeren Bereichs
gebildet. Das erste Axiallager 66 ist in eine radial innere
Peripherie des ersten ringförmigen
Bereichs 55 eingepasst und befindet sich dabei in Kontakt
mit einer ersten Druckfläche 71.
Dadurch wird die Position des ersten Drucklagers 66 in
der radialen Richtung und in der axialen Richtung relativ zu der
Leitradnabe 52 stabilisiert. Ferner befindet sich das erste
Axiallager 66 in Kontakt mit einer vierten Druckfläche 74 des
Pumpenradgehäuses 9.
Dementsprechend wird die in Richtung auf das Getriebe auf die Leitradnabe 52 ausgeübte axiale
Last über
das erste Axiallager 66 durch das Pumpenradgehäuse 9 unterstützt.
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Das
zweite Axiallager 67 ist zwischen dem Halter 61 und
dem Flansch 15 der Turbinenradnabe 13 vorgesehen.
Ein ringförmiger
Vorsprungsbereich 68, der ringförmig in Richtung auf den Motor
vorspringt, ist an dem Halter 61 an einem radial äußeren Bereich
auf der Motorseite gebildet. Das zweite Axiallager 67 ist
in einen radial inneren Umfangsbereich des ringförmigen Vorsprungsbereichs 68 eingepasst und
befindet sich dabei in Kontakt mit einer dritten Druckfläche 73.
Dadurch ist das zweite Axiallager 67 in der radialen Richtung
und in der axialen Richtung relativ zu dem Halter 61 und
zu der Leitradnabe 52 stabil angeordnet. Das zweite Axiallager 67 befindet sich
in Kontakt mit einer fünften
Druckfläche 75 des Flansches 15 der
Turbinenradnabe 13 auf der Motorseite. Eine ringförmige Druckscheibe 80,
die die Turbinenradnabe 13 in der axialen Richtung stützt bzw. hält, ist
zwischen einem näher
an dem Motor gelegenen Endbereich der Turbinenradnabe 13 und
der Frontabdeckung 2 vorgesehen. Dadurch wird die in Richtung
auf den Motor auf die Leitradnabe 52 ausgeübte Last über den
Halter 61, das zweite Axiallager 67, die Turbinenradnabe 13 und
die Druckscheibe 80 durch die Frontabdeckung 2 unterstützt.
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Der äußere Laufring 64 ist
in der axialen Richtung sandwichartig zwischen dem Halter 61 und dem
Scheibenbereich 54 aufgenommen, weil der Halter 61 in
den zweiten ringförmigen
Bereich 56 des Leitradnaben-Hauptkörpers 53 eingepasst
ist. Der Halter 61 ist an einem radial inneren Bereich
mit einem ersten Stufenbereich 69 ausgebildet. Der Halter 61 und
eine radial äußere Kante
des inneren Laufrings 65 sind über den ersten Stufenbereich 69 derart im
Eingriff miteinander, dass sie relativ drehbar und in der axialen
Richtung hin zu dem Getriebe unbeweglich sind. Der innere Laufring 65 ist
an einem Bereich, der sich mit dem Scheibenbereich 54 im
Eingriff befindet, mit einem zweiten Stufenbereich 70 ausgebildet.
Der innere Laufring 65 und eine radial innere Kante des
Scheibenbereichs 54 sind über den zweiten Stufenbereich 70 derart
im Eingriff miteinander, dass sie relativ drehbar sind und in der
axialen Richtung hin zu dem Motor unbeweglich sind.
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Wie
vorstehend erläutert
wurde, dienen das Leitrad 5, der Halter 61 und
der äußere Laufring 64 als
ein integrales Element, da der Halter 61 in die Leitradnabe 52 eingepasst
ist. Das das Leitrad 5, den Halter 61 und den äußeren Laufring 64 umfassende integral
arbeitende Element wird durch den Leitradstützmechanismus 6 derart
gestützt,
dass es relativ drehbar und in der axialen Richtung relativ zu dem Pumpenradgehäuse 9,
der Frontabdeckung 2 und der Turbinenradnabe 13 unbeweglich
ist.
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Die
Positionierung des zweiten Axiallagers 67 weist im Vergleich
zu dem konventionellen zweiten Axiallager ein Merkmal auf. Insbesondere
ist das zweite Axiallager 67 radial außen an dem äußeren Laufring 64 angeordnet.
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Darüber hinaus
ist insbesondere eine radial innere Kante des zweiten Axiallagers 67 radial
außen an
einer radial äußeren Kante
des äußeren Laufrings 64 angeordnet.
Und zwar ist das zweite Axiallager 67 relativ zu dem Leitradnaben-Hauptkörper 53 der
Leitradnabe 52 auf der Motorseite angeordnet. Unter Berücksichtigung
der axialen Dimension ist das zweite Axiallager 67 relativ
zu dem Niet 14 der Turbinenradnabe 13 radial nach
außen
angeordnet. Daher ist eine im wesentlichen identische Positionierung
des ersten Axiallagers 66 und des zweiten Axiallagers 67 in
der radialen Richtung möglich.
Demzufolge kann die auf die Leitradnabe 52 wirkende Last
durch beide axiale Enden des Leitradnaben-Hauptkörpers 53 unterstützt werden.
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Da
bei der Konstruktion des zweiten Axiallagers konventioneller Art
das zweite Axiallager in der Umgebung des inneren Laufrings und
relativ zu dem Niet der Turbinenradnabe radial nach innen angeordnet
ist, liegt ein den Halter beeinflussender Lastpunkt in einer radialen
Richtung außer
Flucht. Das führt
dazu, dass aufgrund der Durchbiegung des Halters in der axialen
Richtung der Laufring des zweiten Axiallagers in eine Schräglage gelangt,
wodurch die Lebensdauer des zweiten Axiallagers verkürzt wird. Hingegen
kann bei dem erfindungsgemäßen zweiten Axiallager
durch die Anordnung des zweiten Axiallagers 67 radial außen an dem äußeren Laufring 64 eine
radiale Position des zweiten Axiallagers 67 im wesentlichen
identisch sein mit einer radialen Position des ersten Axiallagers 66.
Da in diesem Fall lediglich die axiale Druckkraft auf den Halter 61 wirkt,
wird der Halter 61 in der axialen Richtung nicht durchgebogen.
Infolgedessen kommt es zu keiner Schrägstellung oder zu keinem Verkanten
des Laufrings des zweiten Axiallagers 67, wodurch eine
Verkürzung
der Lebensdauer des zweiten Drucklagers 67 verhindert wird.
Da ferner die auf die Leitradnabe 52 ausgeübte Last
durch beide axiale Enden des Leitradnaben-Hauptkörpers 53 unterstützt werden
kann, wird der Stütz-Zustand
der Leitradnabe 52 weiter stabilisiert.
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4. Funktionsweise
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Die
Funktionsweise des Drehmomentwandlers 1 wird im folgenden
erläutert.
Die Drehung der Frontabdeckung 2 durch ein Drehmoment von
dem Motor führt
zu einer Drehung des Pumpenrads 3 gemeinsam mit der Frontabdeckung 2.
Die Drehung des Pumpenrads 3 bewirkt, dass das Fluid durch
die Pumpenradschaufeln 10 und durch die Wirkung von Zentrifugalkraft
aus dem radial äußeren Bereich
des Pumpenrads 3 in den radial äußeren Bereich des Turbinenrads 4 strömt. Das
Fluid, das in den radial äußeren Bereich
des Turbinenrads 4 strömt
kehrt durch Strömungskanäle, die
durch die Turbinenschaufeln 12 in dem Turbinenrad 4 gebildet
werden, aus dem radial inneren Bereich des Turbinenrads 4 zurück in den
radial inneren Bereich des Pumpenrads 3. Da das Fluid dabei
auf die Schaufeln des Turbinenrads 4 trifft, dreht sich
das Turbinenrad 4 mit dem Pumpenrad 3 in derselben
Richtung. Bei einem Fluidstrom, der sich wie vorstehend beschrieben
verhält,
dreht das auf die Frontabdeckung 2 übertragene Drehmoment das Turbinenrad 4.
Folglich wird über das
Turbinenrad 4 ein Drehmoment an die Hauptantriebswelle
abgegeben.
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Eine
Drehzahldifferenz zwischen dem Pumpenrad 3 und dem Turbinenrad 4 kann
die Wirksamkeit der Drehmomentübertragung
herabsetzen. Deshalb reguliert das Leitrad 5 den Fluidstrom,
wenn das Fluid aus dem Turbinenrad 4 in das Pumpenrad 3 zurückkehrt.
Insbesondere bei einer bedeutenden Drehzahldifferenz zwischen dem
Pumpenrad 3 und dem Turbinenrad 4 nimmt das Fluid,
das aus dem radial inneren Bereich des Turbinenrads 4 in
den radial inneren Bereich des Pumpenrads 3 strömt, eine Richtung,
in der die Drehung des Pumpenrads 3 behindert wird. Dadurch
trifft das Fluid auf eine Vorderfläche der Leitradschaufel 51,
das heißt
eine in Drehrichtung des Pumpenrads 3 weisende Fläche, was
zu einer Änderung
der Strömungsrichtung
in die Drehrichtung des Pumpenrads führt. Die Festlegung des Leitrads 5 durch
die Einwegkupplung 62 zu dieser Zeit sorgt für eine Verbesserung
des Drehmomentverhältnisses
des Drehmomentwandlers 1.
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Wenn
dagegen die Drehzahldifferenz zwischen dem Pumpenrad 3 und
dem Turbinenrad 4 reduziert wird, trifft das aus dem radial
inneren Bereich des Turbinenrads 4 in den radial inneren
Bereich des Pumpenrads 3 strömende Fluid auf die Rückfläche der
Leitradschaufel 51, das heißt auf die in Gegendrehrichtung
des Pumpenrads 3 weisende Fläche. Da die Einwegkupplung 62 in
diesem Fall die Drehung des Leitrads 5 zulässt, strömt das Fluid,
das auf die Rückfläche der
Leitradschaufel 51 trifft, nicht in eine die Drehung des
Pumpenrads 3 behindernde Richtung. Dies sorgt für eine Verbesserung
der Wirksamkeit der Drehmomentübertragung.
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Demzufolge
kommt es während
des Betriebs des Drehmomentwandlers 1 selektiv zu einer
Drehung des Leitrads 5 oder zu einem Stoppen der Aufnahme
der Reaktionskraft des Fluids in der radialen Richtung und in der
axialen Richtung. Es ist daher nicht notwendig, dass der Leitradnabe 52 und
dem Halter 61 des Leitradstützmechanismus 6 die
axiale Last und die axiale Richtung aufgeprägt werden. Die axiale Last
kann ferner das Turbinenrad 4 beeinträchtigen. Wenn die axiale Last
in Richtung des Getriebes auf das Turbinenrad 4 ausgeübt wird,
erfolgt die Übertragung
der axialen Last in der genannten Reihenfolge, d.h. durch den Flansch 15,
das zweite Axiallager 67, den Halter 61 und die
Leitradnabe 52 auf das erste Axiallager 66. Dabei
wird aufgrund der Anordnung des zweiten Axiallagers 67 in
der Umgebung des Leitradnaben-Hauptkörpers 53 der
Leitradnabe 52 der Halter 61 zwischen dem zweiten
Axiallager 67 und der Leitradnabe 52 durch die
axiale Last zwar komprimiert, jedoch nicht in der axialen Richtung
durchgebogen. Da dementsprechend auch der Laufring des zweiten Axiallagers 67 nicht
in eine Schräglage
gelangt, wird eine verkürzte
Lebensdauer des zweiten Axiallagers 67 verhindert. Hinzu kommt,
dass die Dicke des Halters 61 verringert werden kann, weil
der Halter 61 in der axialen Richtung selbst dann nicht
durchgebogen wird, wenn die Dicke des Halters 61 in der
axialen Richtung geringer ist. Dadurch kann die axiale Dimension
des Leitradstützmechanismus 6 und
seiner Umgebung reduziert werden, und es kann die axiale Dimension
des Drehmomentwandlers 1 und der Umgebung seines radial
inneren Bereichs reduziert werden.
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5. Wirkungsweise
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Die
Wirkungsweise des Drehmomentwandlers 1 gemäß der vorliegenden
Erfindung wird im folgenden beschrieben.
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Bei
dem Drehmomentwandler 1 ist das zweite Axiallager 67 radial
außen
an dem äußeren Laufring 64 vorgesehen.
Bei dem Drehmomentwandler 1 ist das zweite Axiallager 67 relativ
zu den Nieten 14 des Turbinenrads 13 an der radial äußeren Seite
vorgesehen. Da ferner der äußere Umfangsbereich
des Halters 61 mit der Leitradnabe 52 in dem Drehmomentwandler 1 in
Kontakt ist, kann das zweite Axiallager 67 in der Umgebung
der Leitradnabe 52 angeordnet werden. Ferner ist bei dem
Drehmomentwandler 1 die radiale Position des zweiten Axiallagers 67 im
wesentlichen identisch mit der radialen Position des ersten Axiallagers 66,
und die auf die Leitradnabe 52 wirkende axiale Last wird
durch beide axiale Enden der Leitradnabe 52 unterstützt. Da
bei der vorstehenden Konstruktion im Gegensatz zu der konventionellen
Konstruktion hinsichtlich des Leitrads die radial äußeren Bereiche
gestützt
werden können
und es daher nicht notwendig ist zu berücksichtigen, dass der zwischen
dem zweiten Axiallager 67 und der Leitradnabe 52 angeordnete
Halter 61 sich in der axialen Richtung durchbiegt, können die Dicke
des Halters 61 und die axiale Dimension des radial inneren
Bereichs des Drehmomentwandlers 1 und seiner Umgebung reduziert
werden. Da sich der Halter 61 in der axialen Richtung nicht
durchbiegt, gelangt der Laufring des zweiten Axiallagers 67 nicht in
eine Schräglage,
wodurch eine Verkürzung
der Lebensdauer des zweiten Axiallagers verhindert werden kann.
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Da
bei dem Drehmomentwandler 1 der Halter 61 in der
axialen Richtung zwischen der Leitradnabe 52 und dem zweiten
Axiallager 67 angeordnet ist, wird lediglich die Kompressionskraft
in der axialen Richtung auf den Halter 61 ausgeübt. Folglich
können
bei dem Drehmomentwandler 1 die Dicke des Halters 61 und
die axiale Dimension des inneren Umfangsbereichs des Drehmomentwandlers 1 und
seiner Umgebung reduziert werden. Da der Halter 61 sich
in der axialen Richtung nicht durchbiegt, kommt es zu keinem Schrägstellen
bzw. Verkanten des zweiten Axiallagers 67, und dies verhindert,
dass das zweite Axiallager nur eine kurze Lebensdauer besitzt.
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Da
bei dem Drehmomentwandler 1 der Halter 61 den
ringförmigen
Vorsprungsbereich 68 aufweist, der in der radialen Richtung
mit dem zweiten Axiallager 67 im Eingriff ist, und da das
zweite Axiallager 67 in die innere Peripherie des ringförmigen Vorsprungsbereichs 68 eingepasst
ist, wird die radiale Position des zweiten Drucklagers 67 relativ
zu dem Halter 61 stabilisiert.
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Da
bei dem Drehmomentwandler 1 die Leitradnabe 52 den
zweiten ringförmigen
Bereich 56 aufweist, der in der radialen Richtung mit dem
Halter 61 im Eingriff ist, und da der Halter 61 in
die innere Peripherie des zweiten ringförmigen Bereichs 56 eingepasst
ist, so dass der Halter 61 relativ dazu nicht drehbar ist,
kann die Positionierung des Halters in der radialen Richtung und
in der axialen Richtung relativ zu der Leitradnabe 52 stabilisiert
werden.
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Gemäß dem vorstehend
beschriebenen Drehmomentwandler 1 kann die axiale Dimension des
radial inneren Bereichs des Drehmomentwandlers 1 und seiner
Umgebung reduziert werden.
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6. Weitere
Ausführungsformen
-
Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf vorstehend beschriebenen Ausführungsformen
beschränkt.
Es sind Variationen und Änderungen
möglich,
ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Weitere Ausführungsformen
werden im folgenden beschrieben.
-
(1) Anordnung des zweiten
Axiallagers
-
Obwohl
in der vorhergehenden Ausführungsform
das zweite Axiallager 67 radial außen an dem äußeren Laufring 64 und
bezogen auf die Nieten 14 radial nach außen angeordnet
ist, so dass die Positionierung des zweiten Axiallagers 67 in
der radialen Richtung im wesentlich identisch ist mit der radialen
Position des ersten Axiallagers, ist es kein Problem, wenn das zweite
Axiallager 67 im Gegensatz zu der vorhergehenden Ausführungsform
radial nach innen angeordnet wird, solange der Halter 61 in
der axialen Richtung nicht durchfedert bzw. sich durchbiegt. Zum
Beispiel kann die zentrale Position der radial inneren und äußeren Kanten
des zweiten Axiallagers 67 radial außen an der radial äußeren Kante des äußere Laufrings 64 oder
in deren Umgebung vorgesehen sein.
-
(2) Äußerer Laufring
-
Eine
weitere Ausführungsform
betreffend den äußeren Laufring
wird im folgenden beschrieben. Obwohl die vorstehende Ausführungsform
unter der Annahme beschrieben wurde, dass sich der Halter 61 in
der axialen Richtung hauptsächlich
mit der zweiten Druckfläche 72 der
Leitradnabe 52 in Kontakt befindet, kann sich der Halter 61 in
der axialen Richtung auch mit einer sechsten Druckfläche 76 des äußeren Laufrings 64 in
Kontakt befinden. Alternativ dazu kann sich der Halter 61 gleichermaßen mit
der zweiten Druckfläche 72 und
mit der sechsten Druckfläche 76 in
Kontakt befinden.
-
GEWERBLICHE
ANWENDBARKEIT
-
Da
die axiale Dimension des radial inneren Bereichs des Drehmomentwandlers
und seiner Umgebung reduziert werden kann, ist die vorliegende Erfindung
auf einen Drehmomentwandler anwendbar, insbesondere auf einen Drehmomentwandler,
der ein Leitrad aufweist.
-
ZUSAMMENFASSUNG
-
Die
Erfindung betrifft einen Drehmomentwandler, bei dem durch die Entwicklung
einer Konstruktion eines Leitradstützmechanismus eine axiale Dimension
eines radial inneren Bereichs des Drehmomentwandlers und seiner
Umgebung reduziert wird. Der Drehmomentwandler (1) umfasst
eine Frontabdeckung (2), ein Pumpenrad (3), ein
Turbinenrad (4), ein Leitrad (5), das den Fluidstrom
aus dem Turbinenrad (4) in das Pumpenrad (3) reguliert, und
einen Leitradstützmechanismus
(6), der das Leitrad (5) in solcher Weise stützt, dass
dieses relativ zu einer feststehenden Welle nur in einer Richtung
drehbar ist. Der Leitradstützmechanismus
(6) umfasst einen ringförmigen
Halter (61), der auf einer Motorseite der Leitradnabe (52)
angeordnet ist, einen kreisförmigen äußeren Laufring
(64), der an einem radial inneren Bereich der Leitradnabe
(52) angeordnet ist, ein ringförmiges erstes Axiallager (66),
das auf einer Getriebeseite der Leitradnabe (52) angeordnet
ist, und ein ringförmiges
zweites Axiallager (67), das auf der Motorseite der Leitradnabe
(52) und an einem radial äußeren Bereich des äußeren Laufrings
(64) angeordnet ist.
-
- 1
- Drehmomentwandler
- 2
- Frontabdeckung
- 3
- Pumpenrad
- 4
- Turbinenrad
- 5
- Leitrad
- 6
- Leitradstützmechanismus
- 7
- Überbrückungskupplung
- 13
- Turbinenradnabe
- 14
- Niet
(Befestigungselement)
- 15
- Flansch
- 51
- Leitradschaufel
- 52
- Leitradnabe
- 53
- Hauptkörper (zylindrischer
Bereich) des Leitrads
- 54
- Scheibenbereich
- 55
- erster
ringförmiger
Bereich
- 56
- zweiter
ringförmiger
Bereich (ringförmiger
Bereich)
- 61
- Halter
- 62
- Einwegkupplung
- 63
- Kupplungselement
- 64
- äußerer Laufring
- 65
- innerer
Laufring
- 66
- erstes
Axiallager
- 67
- zweites
Axiallager
- 68
- ringförmiger Vorsprungsbereich