DE112008001506B4

DE112008001506B4 - Drehmomentübertragungseinrichtung

Info

Publication number: DE112008001506B4
Application number: DE112008001506.6T
Authority: DE
Inventors: Thorsten Krause; Alexandre Stock
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-07-05
Filing date: 2008-06-18
Publication date: 2018-12-27
Anticipated expiration: 2028-06-19
Also published as: DE112008001506A5; DE112008001506C5; WO2009003583A1; DE102008028904A1

Abstract

Drehmomentübertragungseinrichtung mit einer im Antriebsstrang (1) eines Kraftfahrzeugs zur Drehmomentübertragung zwischen einer Antriebseinheit (3) und einem Getriebe (5) angeordneten Turbinenradnabe (22) eines Turbinenrads (21) eines Drehmomentwandlers (6), die unter Zwischenschaltung eines Drehschwingungsdämpfers (27) einer Wandlerüberbrückungskupplung (26) mit einer Dämpfernabe (38) gekoppelt ist, an der ein Dämpferflansch (35) befestigt ist, der in axialer Richtung zwischen einem primären (41) und einem sekundären (42) Druckraum angeordnet ist, wobei der Dämpferflansch (35) mindestens ein Durchgangsloch (44) aufweist, das den primären (41) mit dem sekundären (42) Druckraum verbindet, um einen Druckausgleich zwischen den Druckräumen (41,42) zu ermöglichen dadurch gekennzeichnet, dass das Durchgangsloch (44) radial innerhalb von Fenstern angeordnet ist, die für Energiespeicher (33) des Drehschwingungsdämpfers (27) in dem Dämpferflansch (35) ausgespart sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungseinrichtung mit einer im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zur Drehmomentübertragung zwischen einer Antriebseinheit und einem Getriebe angeordneten Turbinenradnabe eines Turbinenrads eines Drehmomentwandlers gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Drehmomentübertragungseinrichtung mit einer im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zur Drehmomentübertragung zwischen einer Antriebseinheit und einem Getriebe angeordneten Turbinenradnabe eines Turbinenrads eines Drehmomentwandlers, die unter Zwischenschaltung eines Drehschwingungsdämpfers über eine Wandlerüberbrückungskupplung mit einer Dämpfernabe koppelbar ist, an der ein Dämpferflansch befestigt ist, der in axialer Richtung zwischen einem primären und einem sekundären Druckraum angeordnet ist.
Aus der DE 10 2006 056 747 A1 und DE 101 54 286 A1 sind Drehmomentübertragungseinrichtungen bekannt, die auf den Oberbegriff des Patentanspruchs 1 lesbar sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Übertragungsfähigkeit der Wandlerüberbrückungskupplung in einer Drehmomentübertragungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 auf einfache Art und Weise zu verbessern.
Die Aufgabe ist bei einer Drehmomentübertragungseinrichtung mit einer im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zur Drehmomentübertragung zwischen einer Antriebseinheit und einem Getriebe angeordneten Turbinenradnabe eines Turbinenrads eines Drehmomentwandlers, die unter Zwischenschaltung eines Drehschwingungsdämpfers über eine Wandlerüberbrückungskupplung mit einer Dämpfernabe koppelbar ist, an der ein Dämpferflansch befestigt ist, der in axialer Richtung zwischen einem primären und einem sekundären Druckraum angeordnet ist, dadurch gelöst, dass der Dämpferflansch mindestens ein Durchgangsloch aufweist, das den primären mit dem sekundären Druckraum verbindet, um einen Druckausgleich zwischen den Druckräumen zu ermöglichen. Der Dämpferflansch stellt das Ausgangsteil des Drehschwingungsdämpfers dar. Das Durchgangsloch ermöglicht einen dynamischen Druckausgleich zwischen dem sekundären und dem primären Druckraum. Dadurch kann eine unerwünschte Wirbelbildung im Bereich der Ölaustrittsöffnung aus dem Wandler vermieden werden. Dadurch wiederum kann der Rückstaudruck hinter der Wandlerüberbrückungskupplung reduziert und infolgedessen die Übertragungsfähigkeit der Wandlerüberbrückungskupplung speziell bei hohen Drehzahlen sichergestellt werden.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Drehmomentübertragungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Durchgangsloch in der Nähe eines radial inneren Umfangsrands des Dämpferflanschs angeordnet ist. Vorzugsweise ist der Dämpferflansch an seinem inneren Umfangsrand stoffschlüssig mit der Dämpfernabe verbunden.
Ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel der Drehmomentübertragungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Durchgangsloch radial innerhalb von Fenstern angeordnet ist, die für Energiespeicher des Drehschwingungsdämpfers in dem Dämpferflansch ausgespart sind. Die Fenster werden auch als Federfenster bezeichnet. Bei den Energiespeichern handelt es sich vorzugsweise um Schraubendruckfedern.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Drehmomentübertragungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfernabe stoffschlüssig mit dem Dämpferflansch verbunden ist. Die stoffschlüssige Verbindung ist vorzugsweise als umlaufende Schweißverbindung ausgeführt. Die Schweißverbindung verbindet vorzugsweise den radial inneren Umfangsrand des Dämpferflanschs mit der Dämpfernabe. Die Dämpfernabe wiederum ist drehfest mit einer beziehungsweise der Getriebeeingangswelle verbunden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Drehmomentübertragungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Durchgangsloch im Bereich von Radialnuten angeordnet ist, die in einer antriebsnahen Gehäusewand des Drehmomentwandlers vorgesehen sind. Die Radialnuten dienen dazu, den Rückstaudruck im primären Druckraum zu vermindern.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Drehmomentübertragungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Durchgangsloch auf einem Dämpferflanschwirkdurchmesser angeordnet ist, der kleiner als der mit Zwanzig multiplizierte Wert eines axialen Abstands zwischen einem antriebsseitigen Ende einer Getriebeeingangswelle oder der Dämpfernabe und einer beziehungsweise der antriebsnahen Gehäusewand des Drehmomentwandlers ist. Prinzipiell sollte das Durchgangsloch in dem Dämpferflansch auf einem möglichst kleinen Wirkdurchmesser angeordnet sein. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat sich der angegebene Bereich als besonders vorteilhaft erwiesen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Drehmomentübertragungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Durchgangslöcher auf dem Wirkdurchmesser des Dämpferflanschs angeordnet sind. Vorzugsweise sind die Durchgangslöcher gleichmäßig über den Wirkdurchmesser des Dämpferflanschs verteilt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Drehmomentübertragungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangslöcher in der Summe eine Querschnittsfläche von mindestens 15 Quadratmillimeter aufweisen. Diese Größe hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung als besonders vorteilhaft erwiesen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Drehmomentübertragungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Durchgangslöcher jeweils eine Querschnittsfläche von mindestens 5 Quadratmillimeter aufweisen. Damit wurden im Rahmen der vorliegenden Erfindung besonders gute Ergebnisse erzielt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist.
Die beiliegende 1 zeigt eine erfindungsgemäße Drehmomentübertragungseinrichtung im Halbschnitt.
In 1 ist ein Teil eines Antriebsstrangs 1 eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Zwischen einer Antriebseinheit 3, insbesondere einer Brennkraftmaschine, von der eine Kurbelwelle ausgeht, und einem Getriebe 5 ist ein hydrodynamischer Drehmomentwandler 6 angeordnet. Die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 3 ist über ein Antriebsblech 8, das auch als Flex Plate bezeichnet wird, drehfest mit einem Gehäuse 10 des Drehmomentwandlers 6 verbunden.
Das Gehäuse 10 des Drehmomentwandlers 6 ist um eine Drehachse 12 drehbar und mit einer antriebsnahen Gehäusewand 14 und einer antriebsfernen Gehäusewand 15 ausgestattet. An der Kurbelwelle ist mit Hilfe eines sich radial nach außen erstreckenden Verbindungsblechteils 16 ein Anlasserzahnkranz 17 befestigt. Die antriebsferne Gehäusewand 15 ist in eine Baueinheit mit einem Pumpenrad 20 des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 6 zusammengefasst. Die antriebsnahe Gehäusewand wird auch als Wandlerdeckel bezeichnet.
Zwischen dem Pumpenrad 20 und der antriebsnahen Gehäusewand 14 ist ein Turbinenrad 21 angeordnet, das mit Hilfe von Nietverbindungselementen an einer Turbinenradnabe 22 befestigt ist. Die Turbinenradnabe 22 ist drehbar zu einer Eingangwelle 23 des Getriebes 5 angeordnet. Zwischen dem Turbinenrad 21 und dem Pumpenrad 20 ist in bekannter Art und Weise ein Leitrad 24 angeordnet. Zwischen dem Turbinenrad 21 und der antriebsnahen Gehäusewand 14 ist ebenfalls in bekannter Art und Weise eine Wandlerüberbrückungskupplung 26 mit einem Drehschwingungsdämpfer 27 angeordnet.
Die Wandlerüberbrückungskupplung 26 umfasst einen Kolben 28, der drehbar und axial verschiebbar radial außen auf der Turbinenradnabe 22 gelagert ist. Der Kolben 28 weist radial außen eine Reibfläche auf, die der Brennkraftmaschine 3 zugewandt und gegenüber einer weiteren Reibfläche angeordnet ist, die auf der der Brennkraftmaschine 3 abgewandten Seite der antriebsnahen Gehäusewand 14 vorgesehen ist. Zwischen den beiden Reibflächen ist eine Reiblamelle 29 angeordnet, die drehfest mit einer Mitnehmerscheibe 30 verbunden ist.
Die Mitnehmerscheibe 30 ist in bekannter Art und Weise unter Zwischenschaltung von Energiespeicherelementen 33, insbesondere von Schraubendruckfedern, mit einem Dämpferflansch 35 des Drehschwingungsdämpfers 27 gekoppelt. Der Dämpferflansch 35 ist mit Hilfe einer Schweißverbindung 36 stoffschlüssig mit einer Dämpfernabe 38 verbunden. Die Dämpfernabe 38 wiederum ist radial innen drehfest mit einem Ende der Eingangswelle 23 des Getriebes 5 verbunden. Die Mitnehmerscheibe 30 und der Dämpferflansch 35 weisen zur Aufnahme der Energiespeicher 33 vier gleichmäßig über den Umfang verteilte Fenster auf.
Die Wandlerüberbrückungskupplung 26 stellt im geschlossenen Zustand eine mechanische Verbindung zwischen dem Pumpenrad 20 und dem Turbinenrad 21 her. Der Kolben 28 der Wandlerüberbrückungskupplung 26 wird hydraulisch betätigt. Wenn der Druck eines Hydraulikmediums in einem Schließdruckraum 40 zunimmt, dann bewegt sich der Kolben 28 in axialer Richtung auf die antriebsnahe Gehäusewand 14 zu, die auch als Wandlerdeckel bezeichnet wird. Durch diese Bewegung des Kolbens 28 wird die Reiblamelle 29 zwischen dem Wandlerdeckel 14 und dem Kolben 28 eingeklemmt. Dann ist die Wandlerüberbrückungskupplung 26 geschlossen.
Auf der dem Schließdruckraum 40 abgewandten Seite des Kolbens 28 ist zwischen dem Kolben 28 und dem Wandlerdeckel 14 ein Öffnungsdruckraum ausgebildet, der einen primären Druckraum 41 und einen sekundären Druckraum 42 umfasst. Der primäre Druckraum 41 ist in axialer Richtung zwischen dem Wandlerdeckel 14 und dem Dämpferflansch 35 angeordnet. Der sekundäre Druckraum 42 ist in axialer Richtung zwischen dem Dämpferflansch 35 und der Mitnehmerscheibe 30 beziehungsweise dem Kolben 28 angeordnet.
Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung stehen die beiden Druckräume 41, 42 über ein Durchgangsloch 44 miteinander in Verbindung, das in dem Dämpferflansch 35 ausgespart ist. Dadurch wird, obwohl der Dämpferflansch 35 an der Schweißnaht 36 mit der Dämpfernabe 38 verschweißt ist, auf einfache Art und Weise ermöglicht, dass sich der Öldruck radial innerhalb der Federfenster, in denen die Energiespeicher 33 aufgenommen sind, aber beidseits des Dämpferflanschs 35 ausgleichen kann. Das Durchgangsloch 44 ermöglicht einen dynamischen Druckausgleich und trägt somit zur Vermeidung einer unerwünschten Wirbelbildung im Bereich der Ölaustrittsöffnung aus dem hydrodynamischen Drehmomentwandler 6 bei. Hierdurch wird der Rückstaudruck hinter der Wandlerüberbrückungskupplung 26 reduziert und infolgedessen die Übertragungsfähigkeit der Wandlerüberbrückungskupplung 26 speziell bei hohen Drehzahlen sichergestellt.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde herausgefunden, dass sich bei sehr hohen Drehzahlen durch den Coriolis-Effekt im Bereich des Ölablaufs in die Getriebeeingangswelle Wirbel bilden. Diese Wirbel verhindern ein ungehindertes Ausströmen des Öls aus dem primären Druckraum 41 beim Schließen der Wandlerüberbrückungskupplung 26. Hierdurch wird ein Rückstaudruck hervorgerufen, der unter anderem den effektiven Anpressdruck der Wandlerüberbrückungskupplung 26 und somit deren Übertragungsfähigkeit maßgeblich reduzieren kann. Dieser Effekt wird durch Radialnuten 46 reduziert, die verhindern sollen, dass sich in Umfangsrichtung verlaufende Wirbel ausbilden können.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat sich herausgestellt, dass bei sehr hohen Drehzahlen, von zum Beispiel 7000 Umdrehungen pro Minute, und sehr hohen Öltemperaturen, von zum Beispiel 125 Grad Celsius die Wandlerkupplungsübertragungsfähigkeit trotz der Radialnuten 46 stark abfällt, zum Beispiel um bis zu 50 Prozent. Das führt dazu, dass das Motordrehmoment nicht mehr vollständig übertragen werden kann und demzufolge an der Kupplung ein zu großer Schlupf entsteht. An der Entstehung der unerwünschten Wirbelströmung ist maßgeblich der radial nach außen weitgehend abgeschlossene, schnell rotierende Raum mit der im Zentrum der Rotation liegenden Auslassöffnung in dem Ende der Getriebeeingangswelle 23 beteiligt. Dieser rotierende Raum wird im primären Druckraum 41 beim Schließen der Wandlerüberbrückungskupplung 26 mit Öl von radial außen nach radial innen durchströmt. Die Wirbelströmung in Umfangsrichtung wird dadurch ermöglicht, dass die Seitenwände des primären Druckraums 41 nach radial außen weitgehend abgeschlossen sind.
Durch das erfindungsgemäße Durchgangsloch 44, das den beim Schließen der Wandlerkupplung durchströmten primären Druckraum 41 mit dem nicht durchströmten sekundären Druckraum 42 verbindet, kann die Entstehung von unerwünschten Wirbeln verhindert oder zumindest minimiert werden. Die Güte der Reduzierung der Wirbelbildung hängt maßgeblich davon ab, auf welchem Wirkdurchmesser die Verbindung hergestellt werden kann, und in welcher Form diese dort ausgeführt wird.
Die vorliegende Erfindung lehrt, die Aussparung oder das Durchgangsloch in dem Dämpferflansch auf einem möglichst kleinen Wirkdurchmesser D des Dämpferflanschs 35 anzuordnen. Dabei konnte eine Abhängigkeit zwischen dem Wirkdurchmesser D und einer axialen Ausdehnung b zwischen dem antriebsseitigen Ende der Getriebeeingangswelle 23 beziehungsweise der Dämpfernabe 38 und der antriebsnahen Gehäusewand 14 festgestellt werden. Als besonders wirksam hat sich ein Bereich des Wirkdurchmessers D erwiesen, der kleiner als das zwanzigfache Produkt der Ausdehnung b ist, und zwar für den betreffenden Drehzahlbereich. Vorzugsweise sind mehrere Durchgangslöcher auf dem Wirkdurchmesser D gleichmäßig oder ungleichmäßig verteilt. In der Summe weisen die Durchgangslöcher 44 eine Querschnittsfläche von mindestens 15 Quadratmillimeter auf. Dabei ist die Querschnittsfläche eines einzelnen Durchgangslochs 44 nicht kleiner als 5 Quadratmillimeter.

Claims

Drehmomentübertragungseinrichtung mit einer im Antriebsstrang (1) eines Kraftfahrzeugs zur Drehmomentübertragung zwischen einer Antriebseinheit (3) und einem Getriebe (5) angeordneten Turbinenradnabe (22) eines Turbinenrads (21) eines Drehmomentwandlers (6), die unter Zwischenschaltung eines Drehschwingungsdämpfers (27) einer Wandlerüberbrückungskupplung (26) mit einer Dämpfernabe (38) gekoppelt ist, an der ein Dämpferflansch (35) befestigt ist, der in axialer Richtung zwischen einem primären (41) und einem sekundären (42) Druckraum angeordnet ist, wobei der Dämpferflansch (35) mindestens ein Durchgangsloch (44) aufweist, das den primären (41) mit dem sekundären (42) Druckraum verbindet, um einen Druckausgleich zwischen den Druckräumen (41,42) zu ermöglichen dadurch gekennzeichnet, dass das Durchgangsloch (44) radial innerhalb von Fenstern angeordnet ist, die für Energiespeicher (33) des Drehschwingungsdämpfers (27) in dem Dämpferflansch (35) ausgespart sind.
Drehmomentübertragungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchgangsloch (44) in der Nähe eines radial inneren Umfangsrands des Dämpferflanschs (35) angeordnet ist.
Drehmomentübertragungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfernabe (38) stoffschlüssig mit dem Dämpferflansch (35) verbunden ist.
Drehmomentübertragungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchgangsloch (44) im Bereich von Radialnuten (46) angeordnet ist, die in einer antriebsnahen Gehäusewand (14) des Drehmomentwandlers (6) vorgesehen sind.
Drehmomentübertragungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchgangsloch (44) auf einem Dämpferflanschwirkdurchmesser (D) angeordnet ist, der kleiner als der mit Zwanzig multiplizierte Wert eines axialen Abstands (b) zwischen einem antriebsseitigen Ende einer Getriebeeingangswelle (23) oder der Dämpfernabe (38) und einer beziehungsweise der antriebsnahen Gehäusewand (14) des Drehmomentwandlers (6) ist.
Drehmomentübertragungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Durchgangslöcher (44) auf dem Wirkdurchmesser (D) des Dämpferflanschs (35) angeordnet sind.
Drehmomentübertragungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangslöcher (44) in der Summe eine Querschnittsfläche von mindestens 15 Quadratmillimeter aufweisen.
Drehmomentübertragungseinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Durchgangslöcher (44) jeweils eine Querschnittsfläche von mindestens 5 Quadratmillimeter aufweisen.