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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drehmomentwandler, insbesondere einen Drehmomentwandler mit einer Leitradbremse, die radial innerhalb eines Leitrads angeordnet ist.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Drehmomentwandler, die drei Arten von Schaufelrädern aufweisen (d. h. ein Laufrad, ein Turbinenrad und ein Leitrad), sind Vorrichtungen, die für die Drehmomentübertragung über ein Fluid in einem durch die Schaufelräder gebildeten Torus ausgebildet sind. Das Laufrad und eine Frontabdeckung bilden eine Fluidkammer, in die Betriebsöl gefüllt ist. Die Frontabdeckung nimmt das von dem Motor eingeleitete Drehmoment auf. Das Turbinenrad indessen liegt dem Laufrad axial gegenüber und ist im Inneren der Fluidkammer angeordnet. Eine Turbinenradnabe, die einen Teil des Turbinenrads bildet, ist mit einer Getriebeeingangswelle verbunden. Das Leitrad ist für die Lenkung des von dem Turbinenrad zu dem Leitrad zurückströmenden Betriebsöls konfiguriert. Das Leitrad ist zwischen dem inneren radialen Bereich des Laufrads und dem inneren radialen Bereich des Turbinenrads angeordnet. Ferner ist das Leitrad über eine Einwegkupplung mit einem stationären Gehäuse und dergleichen verbunden.
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Es gibt einen Drehmomentwandler, der zum Bremsen der Drehung des Leitrads anstelle einer bekannten, an dem Leitrad angebrachten Einwegkupplung eine Bremse aufweist (siehe Patentliteratur 1). Der Drehmomentwandler, der in Patentliteratur 1 beschrieben ist, hat eine Leitradbremse und eine Überbrückungskupplung. Die Leitradbremse ist an der Innenumfangsseite des Leitrads angeordnet, wohingegen die Überbrückungskupplung zwischen der Frontabdeckung und dem Turbinenrad angeordnet ist. Die Überbrückungskupplung ist konfiguriert für die Änderung der Einrückkraft gegenüber dem Leitrad, abhängig von der Differenz eines Betriebsöldrucks zum Aktivieren (d. h. Verriegeln) der Überbrückungskupplung und eines Betriebsöldrucks zum Deaktivieren (d. h. Entriegeln) der Überbrückungskupplung.
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ÜBERSICHT DER ERFINDUNG
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Problemstellung
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Bei dem in Patentliteratur 1 beschrieben Drehmomentwandler ist die Leitradbremse an der Innenumfangsseite des Leitrads angeordnet, weshalb ein Torus in dem Drehmomentwandler reduziert wird, wenn die Bremsscheibe zur Sicherstellung einer hohen Bremskapazität einen großen Durchmesser hat. Dies beeinträchtigt die Leistung des Drehmomentwandlers. Hingegen wird der Raum, der für die Leitradbremse benötigt wird, kleiner, wenn der Torus zur Sicherstellung einer guten Leistung des Drehmomentwandlers vergrößert wird. Dies verhindert jedoch eine ausreichende Bremskapazität.
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Zum anderen wird die Leitradbremse axial länger, wenn die Bremsvorrichtung eine große Anzahl von Scheibenblättern aufweist, um eine ausreichende Bremskapazität sicherzustellen. Dies verhindert eine Reduzierung der axialen Größe des gesamten Drehmomentwandlers.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Leitradbremse in einer kompakten Größe auszubilden und dabei die Leistung des Drehmomentwandlers beizubehalten. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Leitradbremse an der inneren Umfangsseite des Leitrads anzuordnen, ohne den Drehmomentwandler axial zu vergrößern.
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Problemlösung
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Ein Drehmomentwandler gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist konfiguriert für die Übertragung eines Drehmoments von einem Motor über ein Fluid auf eine Eingangswelle eines Getriebes. Der Drehmomentwandler hat eine Frontabdeckung, ein Laufrad, ein Turbinenrad, ein Leitrad, eine Leitradbremse, ein erstes Gleitelement und ein zweites Gleitelement. Die Frontabdeckung nimmt das Drehmoment von dem Motor auf. Das Leitrad ist mit der Frontabdeckung verbunden. Das Leitrad bildet zusammen mit der Frontabdeckung eine Fluidkammer. Das Turbinenrad liegt dem Leitrad gegenüber. Das Turbinenrad ist konfiguriert für die Abgabe des Drehmoments an das Getriebe. Das Leitrad ist zwischen einem inneren radialen Bereich Laufrads und einem inneren radialen Bereich des Turbinenrads angeordnet. Das Leitrad ist konfiguriert für die Lenkung des Fluidstroms von dem Turbinenrad zu dem Laufrad. Die Leitradbremse ist konfiguriert für das Bremsen der Drehung des Leitrads. Die Leitradbremse hat ein leitradseitiges Element, ein fixierungsseitiges Element und eine Bremsscheibeneinheit. Das leitradseitige Element ist mit dem Leitrad vebunden. Das fixierungsseitige Element ist mit Bezug auf das leitradseitige Element radial nach innen angeordnet. Das fixierungsseitige Element ist mit einem nichtdrehbaren Element verbunden. Die Bremsscheibeneinheit ist zwischen dem leitradseitigen Element und dem fixierungsseitigen Element angeordnet. Das erste Gleitelement ist axial zwischen dem Laufrad und dem leitradseitigen Element angeordnet. Das erste Gleitelement stützt das Laufrad und das leitradseitige Element in einer Weise, die eine Drehung des Laufrads und des leitradseitigen Elements erlaubt. Das zweite Gleitelement ist axial zwischen dem Laufrad und dem fixierungsseitigen Element angeordnet. Das zweite Gleitelement ist axial näher an dem Motor angeordnet als das erste Gleitelement. Das zweite Gleitelement stützt das Laufrad und das fixierungsseitige Element in einer Weise, die eine Drehung des Laufrads und des fixierungsseitigen Elements erlaubt.
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Bei dem Drehmomentwandler gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das in die Frontabdeckung und in das Laufrad eingeleitete Drehmoment über das Fluid auf das Turbinenrad und weiter auf das Getriebe übertragen. Weiterhin strömt das Fluid aus dem Laufrad in das Turbinenrad und durch das Leitrad zurück zu dem Laufrad. Weiterhin wird die Drehung des Leitrads durch die Leitradbremse gebremst. Dadurch wird die Kapazität des Drehmomentwandlers gesteuert.
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Die Leitradbremse weist hier ein leitradseitiges Element auf, das sich mit dem Leitrad drehen kann, und ein fixierungsseitiges Element, das nicht drehbar ist. Diese Elemente sind näher an dem Laufrad angeordnet und sind so konfiguriert, dass sie sich nicht im Gleichlauf mit dem Laufrad drehen. Die Leitradbremse und das Laufrad müssen jedoch nahe zueinander angeordnet sein, damit die axiale Größe des Drehmomentwandlers reduziert werden kann.
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Daher ist das erste Gleitelement zwischen dem Laufrad und dem leitradseitigen Element angeordnet, das einen Teil der Leitradbremse bildet, wohingegen das zweite Gleitelement zwischen dem Laufrad und dem fixierungsseitigen Element angeordnet ist, das einen Teil der Leitradbremse bildet. Die Leitradbremse wird durch das erste und das zweite Gleitelement derart gestützt, dass sie sich relativ zu dem Laufrad drehen kann. Deshalb befindet sich zwischen der Leitradbremse und dem Laufrad kein unnützer Raum. Mit anderen Worten: Der Drehmomentwandler kann in seiner axialen Richtung kompakt gebaut sein. Außerdem ist das zweite Gleitelement, das weiter an der Innenumfangsseite angeordnet ist, axial näher an dem Motor angeordnet als das erste Gleitelement. Diese Konstruktion trägt zu einer weiteren Reduzierung der axialen Größe des Drehmomentwandlers bei.
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Ein Drehmomentwandler gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf einen Drehmomentwandler gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung. Bei dem Drehmomentwandler ist das zweite Gleitelement radial innerhalb des leitradseitigen Elements angeordnet und überlappt sich mit dem leitradseitigen Element entlang seiner axialen Richtung.
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Bei dem Drehmomentwandler gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung überlappt sich das zweite Gleitelement mit dem leitradseitigen Element in dessen axialer Richtung. Deshalb kann der Drehmomentwandler in seiner axialen Richtung kompakt gebaut sein.
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Ein Drehmomentwandler gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf den Drehmomentwandler gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung. Der Drehmomentwandler umfasst ferner eine Überbrückungskupplung, die konfiguriert ist für die direkte Übertragung des Drehmoments von der Frontabdeckung auf das Turbinenrad. Die Überbrückungskupplung hat einen Kolben, der für den Druckkontakt mit der Frontabdeckung konfiguriert ist. Ferner hat das Turbinenrad eine Turbinenradnabe mit einem geflanschten Bereich und einem rohrförmigen Bereich. Der geflanschte Bereich ist scheibenförmig. Der rohrförmige Bereich erstreckt sich axial und ist an einem inneren radialen Bereich des geflanschten Bereichs gebildet. Der rohrförmige Bereich ist mit der Getriebeeingangswelle verbunden. Der Kolben der Überbrückungskupplung ist an dem äußeren radialen Bereich des geflanschten Bereichs derart gestützt, dass er sich axial bewegen kann. Das leitradseitige Element hat einen vertikalen Wandbereich, einen äußeren rohrförmigen Bereich und einen inneren rohrförmigen Bereich. Der vertikale Wandbereich ist scheibenförmig. Der äußere rohrförmige Bereich erstreckt sich von einem äußeren radialen Bereich des vertikalen Wandbereichs des leitradseitigen Elements in Richtung auf das Getriebe. Der innere rohrförmige Bereich erstreckt sich von einem inneren radialen Bereich des vertikalen Wandbereichs des leitradseitigen Elements in Richtung auf das Getriebe. Der innere rohrförmige Bereich des leitradseitigen Elements ist durch eine äußere Umfangsfläche des rohrförmigen Bereichs der Turbinenradnabe drehbar gehalten.
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Bei dem Drehmomentwandler gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der innere rohrförmige Bereich des leitradseitigen Elements an der äußeren Umfangsfläche des rohrförmigen Bereichs der Turbinenradnabe drehbar gehalten. Deshalb kann der Drehmomentwandler in seiner axialen Richtung kompakt gebaut sein.
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Ein Drehmomentwandler gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf den Drehmomentwandler gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung. Bei dem Drehmomentwandler ist das erste Gleitelement zwischen einer inneren Wandfläche des Laufrads und einer getriebeseitigen Endfläche des äußeren rohrförmigen Bereichs des leitradseitigen Elements angeordnet.
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Ein Drehmomentwandler gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung bezieht sich auf einen Drehmomentwandler gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung. Der Drehmomentwandler hat ferner ein drittes Gleitelement, das das leitradseitige Element derart stützt, dass dieses sich drehen kann. Das dritte Gleitelement ist zwischen dem Turbinenrad und einer motorseitigen Fläche des vertikalen Wandbereichs des leitradseitigen Elements angeordnet.
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Ein Drehmomentwandler gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf den Drehmomentwandler gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung. Bei dem Drehmomentwandler hat das Laufrad in seinem inneren radialen Bereich einen rohrförmigen Bereich. Der rohrförmige Bereich des Laufrads erstreckt sich axial entlang der Getriebeeingangswelle. Ferner hat das Element. auf der Fixierungsseite der Leitradbremse einen vertikalen Wandbereich und einen inneren rohrförmigen Bereich. Der vertikale Wandbereich hat eine Scheibenform. Der innere rohrförmige Bereich ist an einem inneren radialen Bereich des vertikalen Wandbereichs des Elements auf der Fixierungsseite gebildet. Der innere rohrförmige Bereich erstreckt sich axial in Richtung auf das Getriebe. Der innere rohrförmige Bereich des fixierungsseitigen Elements ist an einer Innenumfangsseite des rohrförmigen Bereichs des Laufrads angeordnet und überlappt sich axial mit dem rohrförmigen Bereich des Laufrads entlang seiner axialen Richtung.
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Bei dem Drehmomentwandler gemäß dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung überlappt sich der einen Teil der Leitradbremse bildende innere rohrförmige Bereich des fixierungsseitigen Elements mit dem rohrförmigen Bereich des Laufrads entlang der axialen Richtung desselben. Aus diesem Grund kann der Drehmomentwandler in der axialen Richtung kompakt gebaut sein.
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Ein Drehmomentwandler gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf einen Drehmomentwandler gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung. Bei dem Drehmomentwandler hat der äußere rohrförmige Bereich des leitradseitigen Elements eine Mehrzahl von Zähnen, die sich an einer äußeren Peripherie des äußeren rohrförmigen Bereichs axial erstrecken und in Umfangsrichtung miteinander fluchten. Ferner hat das Leitrad eine Mehrzahl von Zähnen an einem inneren Umfangsbereich, die mit den an dem äußeren rohrförmigen Bereich des leitradseitigen Elements gebildeten Zähnen kämmen.
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Bei dem Drehmomentwandler gemäß dem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein die Leitradbremse enthaltender Bereich eine größere radiale Abmessung sicher. Mit anderen Worten: Die die Leitradbremse bildenden Scheiben können große Durchmesser haben. Somit lässt sich die notwendige Bremskapazität mit einer kleinen Anzahl von Scheiben sicherstellen.
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Ein Drehmomentwandler gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf den Drehmomentwandler gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung. Bei dem Drehmomentwandler hat ein Torus, der durch das Laufrad, das Turbinenrad und das Leitrad gebildet wird, ein Innendurchmesser/Außendurchmesser-Verhältnis von größer oder gleich 0,55. Ferner ist die Leitradbremse an einer Innenumfangsseite des Torus angeordnet.
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Bei dem Drehmomentwandler gemäß dem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung lässt sich die erforderliche Leistung des Drehmomentwandlers beibehalten, ohne dass die Anzahl von Scheiben der Leitradbremse erhöht werden muss.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Leitradbremse kompakt ausgebildet sein, während die Leistung des Drehmomentwandlers gleichzeitig beibehalten wird. Ferner kann der Drehmomentwandler in seiner axialen Richtung kompakt gebaut sein.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 eine schematische vertikale Schnittansicht eines Drehmomentwandlers 1;
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2 eine vergrößerte fragmentarische Ansicht von 1.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Gesamtstruktur des Drehmomentwandlers
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1 ist eine vertikale Schnittansicht eines Drehmomentwandlers 1 in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Drehmomentwandler 1 ist eine Vorrichtung, die konfiguriert ist für die Übertragung eines Drehmoments von einer Kurbelwelle eines Motors auf eine Eingangswelle 2 eines Getriebes. Der Motor (in den Figuren nicht dargestellt) ist auf der linken Seite, das Getriebe (in den Figuren nicht dargestellt) hingegen auf der rechten Seite in 1 angeordnet. Eine Rotationsachse des Drehmomentwandlers 1 ist anhand einer Linie 0-0 in 1 dargestellt.
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Der Drehmomentwandler 1 umfasst im Wesentlichen eine Frontabdeckung 4, drei Arten von Schaufelrädern (d. h. ein Laufrad 5, ein Turbinenrad 6 und ein Leitrad 7), eine Leitradbremse 8 und eine Überbrückungskupplung 10.
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Frontabdeckung
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Die Frontabdeckung 4 ist ein Scheibenelement, an dessen innerem radialen Bereich ein zentraler Vorsprung 14 angeschweißt ist. Der zentrale Vorsprung 14 ist ein sich axial erstreckendes Element, das in eine zentrale Öffnung der Kurbelwelle (in den Figuren nicht dargestellt) einzusetzen ist.
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Die Frontabdeckung 4 ist durch eine flexible Platte mit der Kurbelwelle des Motors verbunden, wenngleich dies in den Figuren nicht dargestellt ist. Insbesondere ist eine Mehrzahl von Muttern 15 an dem äußeren radialen Bereich der motorseitigen Fläche der Frontabdeckung 4 befestigt und an dieser in Umfangsrichtung in gleichen Abständen fluchtend angeordnet. Der äußere radiale Bereich der flexiblen Platte ist mittels einer Mehrzahl von Bolzen (in den Figuren nicht dargestellt), die jeweils in die Muttern 15 geschraubt sind, an der Frontabdeckung 4 befestigt.
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Die Frontabdeckung 4 hat an ihrem äußeren radialen Bereich einen äußeren radialen rohrförmigen Bereich 4a. Der äußere radiale rohrförmige Bereich 4a erstreckt sich axial in Richtung auf das Getriebe. Das Laufrad 5 ist an das vordere Ende des äußeren radialen rohrförmigen Bereichs 4a geschweißt. Die Frontabdeckung 4 und das Laufrad 5 bilden somit eine Fluidkammer, deren Innenraum mit Betriebsöl gefüllt ist.
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Laufrad
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Das Laufrad 5 umfasst im Wesentlichen ein Laufradgehäuse 18, eine Mehrzahl von Laufradschaufeln 19 und eine Laufradnabe 20. Die Laufradschaufeln 19 sind an der Innenseite des Laufradgehäuses 18 befestigt. Die Laufradnabe 20 ist an dem inneren radialen Bereich des Laufradgehäuses 18 befestigt. Wie vorstehend beschrieben, ist das vordere Ende des äußeren radialen Bereichs des Laufradgehäuses 18 an die Frontabdeckung 4 geschweißt. Ferner hat die Laufradnabe 20 in ihrem inneren radialen Bereich einen rohrförmigen Bereich 20a. Der rohrförmige Bereich 20a erstreckt sich in Richtung auf das Getriebe.
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Turbinenrad
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Das Turbinenrad 6 ist dem Laufrad 5 axial gegenüberliegend in der Fluidkammer angeordnet. Das Turbinenrad 6 umfasst im Wesentlichen ein Turbinengehäuse 22, eine Mehrzahl von Turbinenschaufeln 23 und eine Turbinenradnabe 24. Die Turbinenschaufeln 23 sind an der laufradseitigen Fläche des Turbinengehäuses 22 befestigt. Die Turbinenradnabe 24 ist an der inneren radialen Kante des Turbinengehäuses 22 befestigt. Das Turbinengehäuse 22 und die Turbinenradnabe 24 sind mittels einer Mehrzahl von Nieten (in den Figuren nicht dargestellt) aneinander befestigt.
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Die Turbinenradnabe 24 hat einen geflanschten Bereich 24a, einen äußeren rohrförmigen Bereich 24b und einen inneren rohrförmigen Bereich 24c. Der geflanschte Bereich 24a ist ein Scheibenbereich, an dem der innere radiale Bereich des Turbinengehäuses 22 befestigt ist. Der äußere rohrförmige Bereich 24b ist in dem äußeren radialen Bereich des geflanschten Bereichs 24a gebildet und erstreckt sich axial in Richtung auf den Motor. Der innere rohrförmige Bereich 24c ist in dem inneren radialen Bereich des geflanschten Bereichs 24a gebildet und erstreckt sich axial. Ferner hat der innere rohrförmige Bereich 24c eine Keilwellenöffnung in seiner inneren Peripherie. Die Keilwellenöffnung befindet sich im Eingriff mit einer Keilwelle, die an dem vorderen Ende der Getriebeeingangswelle 2 gebildet ist. Es sollte beachtet werden, dass eine Druckscheibe 25 zwischen der Frontabdeckung 4 und dem vorderen Ende des inneren rohrförmigen Bereichs 24c der Turbinenradnabe 24 angeordnet ist. Die Druckscheibe 25 stützt die Frontabdeckung 4 und die Turbinenradnabe 24 und ermöglicht deren Drehung relativ zueinander.
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Leitrad
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Das Leitrad 7 ist ein Mechanismus, der zwischen dem inneren radialen Bereich des Laufrads 5 und dem inneren radialen Bereich des Turbinenrads 6 angeordnet ist, um den Strom des von dem Laufrad 5 in das Turbinenrad 6 zurückkehrenden Betriebsöls zu lenken. Das Leitrad 7 ist aus Harz, einer Aluminiumlegierung oder dergleichen einteilig gegossen. Das Leitrad 7 umfasst in erster Linie ein ringförmiges Leitradgehäuse 30 und eine Mehrzahl von Leitradschaufeln 31, die an der äußeren Umfangsfläche des Leitradgehäuses 30 angeordnet sind. Das Leitradgehäuse 30 ist über die Leitradbremse 8 durch einen rohrförmigen stationären (nichtdrehbaren) Schaft 33 gehalten. Das Leitradgehäuse 30 hat eine Mehrzahl von Zähnen 30a, die sich axial erstrecken und die an seiner inneren Umfangsfläche in Umfangsrichtung miteinander fluchten. Der stationäre Schaft 33 ist zwischen der äußeren Umfangsfläche der Eingangswelle 2 und der inneren Umfangsfläche des rohrförmigen Bereichs 20a der Laufradnabe 20 angeordnet.
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Die vorgenannten Gehäuse 18, 22 und 30 der Schaufelräder 5, 6 und 7 bilden eine torusförmige Fluidbetriebskammer innerhalb der Fluidkammer. In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform hat der Torus ein Inndurchmesser/Außendurchmesser-Verhältnis (D1/D2) von 0,63. Unter Berücksichtigung der Leistung des Drehmomentwandlers, der zu beschreibenden Bremskapazität der Leitradbremse und der axialen Größe der Leitradbremse hat der Torus vorzugsweise ein Innendurchmesser/Außendurchmesser-Verhältnis von größer oder gleich 0,55.
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Wie in 1 dargestellt ist, entspricht der Außendurchmesser D2 des Torus dem Außendurchmesser jeder Leitradschaufel 19, während der Innendurchmesser D1 des Torus dem Außendurchmesser des Leitradgehäuses 30 entspricht (d. h. dem Innendurchmesser jeder Leitradschaufel 31).
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Leitradbremse
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Die Leitradbremse 8 ist an der Innenumfangsseite des Leitrads 7 angeordnet, um die Drehung des Leitrads 7 zu bremsen. Die Leitradbremse 8 ist eine Kupplungsbremse mit hydraulischer Aktivierung. Wie in 2 im Detail dargestellt ist, hat die Leitradbremse 8 ein Bremsgehäuse 35 (d. h. ein leitradseitiges Element), eine Bremsscheibeneinheit 36, einen Kolben 37 und ein Bremsfixierungselement 38 (d. h. ein fixierungsseitiges Element). Die Bremsscheibeneinheit 36 entspricht dem Mehrscheibentyp und ist in dem Bremsgehäuse 35 angeordnet. Der Kolben 37 ist für die Druckbeaufschlagung der Bremsscheibeneinheit 36 konfiguriert. Das Bremsfixierungselement 38 ist mit einem stationären Schaft 33 verbunden und an der Innenumfangsseite der Bremsscheibeneinheit 36 angeordnet.
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Bremsgehäuse
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Wie in 2 dargestellt ist, hat das Bremsgehäuse 35 einen vertikalen Wandbereich 35a, einen äußeren rohrförmigen Bereich 35b und einen inneren rohrförmigen Bereich 35c. Der vertikale Wandbereich 35a hat eine Scheibenform. Der äußere rohrförmige Bereich 35b erstreckt sich von dem äußeren radialen Bereich des vertikalen Wandbereichs 35a in Richtung auf das Getriebe. Der innere rohrförmige Bereich 35c erstreckt sich von dem inneren radialen Bereich des vertikalen Wandbereichs 35a in Richtung auf das Getriebe. Der vertikale Wandbereich 35a ist grob parallel zu dem geflanschten Bereich 24a der Turbinenradnabe 24 angeordnet.
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Ferner ist ein erstes Drucklager 40 zwischen dem äußeren radialen Bereich des vertikalen Wandbereichs 35a und dem inneren radialen Bereich des Turbinengehäuses 22 angeordnet. Das erste Drucklager 40 ist ein Lager (d. h. ein Gleitelement), das das Bremsgehäuse 35 der Leitradbremse 8 derart stützt, dass sich das Bremsgehäuse 35 hinsichtlich der Turbinenradnabe 24 (d. h. des Turbinengehäuses 22) drehen kann.
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Der äußere rohrförmige Bereich 35b hat eine Mehrzahl von Zähnen 35d, die sich axial erstrecken und die in Umfangsrichtung an seiner äußeren Umfangsfläche miteinander fluchten. Ferner hat der äußere rohrförmige Bereich 35b eine Mehrzahl von Zähnen 35e, die sich axial erstrecken und in Umfangsrichtung an seiner inneren Umfangsfläche miteinander fluchten. Die Zähne 35d, die in Umfangsrichtung an der äußeren Umfangsfläche des äußeren rohrförmigen Bereichs 35b gebildet sind, kämmen mit einer an der inneren Umfangsfläche des Leitradgehäuses 30 gebildeten Mehrzahl von Zähnen 30a. Ferner ist ein Paar von Schnappringen 41, 42 an beiden axialen Enden der Zähne 30a an der inneren Umfangsfläche des Leitradgehäuses 30 befestigt. Die vorgenannte Konstruktion verhindert eine relative Drehung und eine relative axiale Bewegung des Bremsgehäuses 35 und des Leitradgehäuses 30.
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Weiterhin ist ein zweites Drucklager 42 zwischen dem Laufradgehäuse 18 und der axial vorderen Fläche des äußeren rohrförmigen Bereichs 35b angeordnet. Das zweite Drucklager 43 ist ein Lager (d. h. ein Gleitelement), das das Bremsgehäuse 35 der Leitradbremse 8 derart stützt, dass sich das Bremsgehäuse 35 hinsichtlich des Laufradgehäuses 18 drehen kann.
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Der innere rohrförmige Bereich 35c ist durch den äußeren Umfangsbereich des inneren rohrförmigen Bereichs 24c der Turbinenradnabe 24 über ein Rollenlager 44 relativ drehbar gelagert. Mit anderen Worten: Der innere rohrförmige Bereich 35c des Bremsgehäuses 35 überlappt sich mit dem inneren rohrförmigen Bereich 24c des Turbinengehäuses 24 entlang seiner axialen Richtung. Es sollte beachtet werden, dass eine Druckscheibe 45 zwischen dem Bremsfixierungselement 38 und dem axialen vorderen Ende des inneren rohrförmigen Bereichs 35c angeordnet ist.
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Bremsscheibeneinheit
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Die Bremsscheibeneinheit 36 hat eine Mehrzahl von angetriebenen Platten 48 (im vorliegenden Beispiel vier) und eine Mehrzahl von Scheiben 49 (im vorliegenden Beispiel drei). Die angetriebenen Platten 48 und die Scheiben 49 sind entlang ihrer axialen Richtung alternierend nebeneinander angeordnet.
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Die angetriebenen Platten 48 sind ringförmige Elemente. Jede angetriebene Platte 48 hat an ihrer äußeren Peripherie eine Mehrzahl von Zähnen. Die Zähne jeder angetriebenen Platte 48 kämmen axial beweglich mit den Zähnen 35e des Bremsgehäuses 35. Eine der vier angetriebenen Platten 48, die am nächsten zu dem Getriebe angeordnet ist, hat eine Dicke, die größer ist als die Dicke der anderen drei angetriebenen Platten 48. Die anderen drei angetriebenen Platten 48 sind gleich dick ausgebildet.
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Ferner sind die Scheiben 49 ringförmige Elemente. Jede Scheibe 49 hat Beläge, die als Reibelemente an ihren beiden Oberflächen befestigt sind. Jede Scheibe 49 hat an ihrer inneren Peripherie eine Mehrzahl von Zähnen.
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Kolben
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Der Kolben 37 weist an seinem radial äußeren Bereich einen Andruckbereich 37a auf. Der Kolben 37 ist für Druckbeaufschlagung der Bremsscheibeneinheit 36 konfiguriert, wodurch die angetriebenen Platten 48 und die Scheiben 49 aneinandergedrückt werden. Der Andruckbereich 37a hat eine Mehrzahl von Nuten, die entlang seiner radialen Richtungen gebildet sind. Ferner hat der Kolben 37 in seinem radial inneren Bereich einen rohrförmigen Stützbereich 37b. Der Stützbereich 37b erstreckt sich axial in Richtung auf das Getriebe. Der Stützbereich 37b ist axial beweglich an der äußeren Umfangsfläche des inneren rohrförmigen Bereichs 35c des Bremsgehäuses 35 gestützt. Es ist zu beachten, dass ein Raum zwischen dem Kolben 37 und dem Bremsgehäuse 35 mit zwei Dichtungselementen 51, 52 abgedichtet ist. Das Dichtungselement 51 ist an der äußeren Peripherie des Kolbens 37, das Dichtungselement 52 hingegen an der äußeren Peripherie des inneren rohrförmigen Bereichs 35c des Bremsgehäuses 35 angeordnet.
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Bremsfixierungselement
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Wie in 2 dargestellt ist, hat das Bremsfixierungselement 38 einen vertikalen Wandbereich 38a, einen äußeren rohrförmigen Bereich 38b und einen inneren rohrförmigen Bereich 38c. Der vertikale Wandbereich 38a hat eine Scheibenform. Der äußere rohrförmige Bereich 38b erstreckt sich axial von dem äußeren radialen Bereich des vertikalen Wandbereichs 38a in Richtung auf den Motor. Der innere rohrförmige Bereich 38c erstreckt sich axial von dem inneren radialen Bereich des vertikalen Wandbereichs 38a in Richtung auf das Getriebe.
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Der äußere rohrförmige Bereich 38b hat eine Vielzahl von Zähnen, die sich axial erstrecken und an seiner äußeren Umfangsfläche in Umfangsrichtung fluchtend angeordnet sind. Die Zähne des äußeren rohrförmigen Bereichs 38b kämmen mit den Zähnen, die an der inneren Peripherie jeder Scheibe 49 gebildet sind. Ferner weist der innere rohrförmige Bereich 38c in seiner inneren Umfangsfläche eine Keilwellenöffnung auf. Die Keilwellenöffnung des inneren rohrförmigen Bereichs 38c befindet sich im Eingriff mit einer Keilwelle, die an der äußeren Umfangsfläche des stationären Schafts 33 gebildet ist. Es sollte beachtet werden, dass der innere rohrförmige Bereich 38c an der inneren Umfangsseite des rohrförmigen Bereichs 20a der Laufradnabe 20 angeordnet ist. Dadurch überlappen sich der innere rohrförmige Bereich 38c und der rohrförmige Bereich 20a entlang ihrer axialen Richtung.
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Ferner ist ein drittes Drucklager 50 zwischen dem Laufradgehäuse 18 und dem äußeren radialen Bereich des vertikalen Wandbereichs 38a angeordnet. Das dritte Drucklager 50 ist ein Lager (d. h. ein Gleitelement), das das nichtdrehbar befestigte Bremsfixierungselement 38 so stützt, dass dieses sich relativ zu der drehbaren Laufradnabe 20 drehen kann.
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Das dritte Drucklager 50 ist hier axial näher zu dem Motor angeordnet als das zweite Drucklager 43. Ferner ist das dritte Drucklager 50 radial innerhalb des Bremsgehäuses 35 der Leitradbremse 8 angeordnet und überlappt sich mit dem äußeren rohrförmigen Bereich 35b des Bremsgehäuses 35 entlang seiner axialen Richtung.
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Überbrückungskupplung
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Die Überbrückungskupplung 10 ist für die direkte Drehmomentübertragung von der Frontabdeckung 4 auf die Turbine 6 zwischen der Frontabdeckung 4 und der Turbine 6 angeordnet. Wie in 1 dargestellt ist, umfasst die Überbrückungskupplung 10 einen Kolben 55 und eine Dämpfungseinheit 56, die zwischen dem Kolben 55 und der Turbine 6 angeordnet ist.
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Der Kolben 55 hat einen Kolbenkörper 55a, einen äußeren rohrförmigen Bereich 55b und einen inneren rohrförmigen Bereich 55c. Der Kolbenkörper 55a ist mit einem Reibelement 57 versehen, das der Frontabdeckung 4 gegenüberliegend an seiner Oberfläche befestigt ist. Der äußere rohrförmige Bereich 55b ist an dem äußeren radialen Bereich des Kolbens 55 gebildet. Der innere rohrförmige Bereich 55c ist an dem inneren radialen Bereich des Kolbens 55 gebildet. Der innere rohrförmige Bereich 55c ist axialbeweglich durch den äußeren rohrförmigen Bereich 24b der Turbinenradnabe 24 gehalten. Es sollte beachtet werden, dass der äußere rohrförmige Bereich 24b der Turbinenradnabe 24 mit einem Dichtungselement 58 für die Abdichtung eines Raums zwischen dem äußeren rohrförmigen Bereich 24b und dem Kolben 55 versehen ist.
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Die Dämpfungseinheit 56 ist an der inneren Umfangsseite des äußeren rohrförmigen Bereichs 55b des Kolbens 55 angeordnet. Die Dämpfungseinheit 56 umfasst ein eingangsseitiges Element 60, ein ausgangsseitiges Element 61 und eine Mehrzahl von Torsionsfedern 62. Das eingangsseitige Element 60 ist an dem Kolben 55 befestigt. Das ausgangsseitige Element 61 ist an dem Turbinengehäuse 22 befestigt. Die Torsionsfedern 22 verbinden das eingangsseitige Element 60 elastisch mit dem ausgangsseitigen Element 61.
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Aktivierungskreislauf der Leitradbremse
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Wie in 2 dargestellt ist, umfasst ein Kreislauf, der für die Aktivierung der Leitradbremse 8 konfiguriert ist, eine Durchgangsöffnung 65 und eine Durchgangsöffnung 66. Die Durchgangsöffnung 65 ist in dem inneren rohrförmigen Bereich 24c der Turbinennabe 24 gebildet, wohingegen die Durchgangsöffnung 66 in dem inneren rohrförmigen Bereich 35c des Bremsgehäuses 35 gebildet ist. Insbesondere wird das Betriebsöl durch die Durchgangsöffnungen 65, 66 in den Raum zwischen dem Bremsgehäuse 35 und dem Kolben 37 geleitet, um die Leitradbremse 8 zu aktivieren (d. h. um die Scheiben mit Druck zu beaufschlagen). Dagegen wird das Betriebsöl auf dem vorgenannten Weg abgeleitet (d. h. durch die Öffnungen 65, 66), um die Leitradbremse 8 zu deaktivieren (d. h. den Druck auf die Scheiben aufzuheben). Es sollte beachtet werden, dass Dichtungselemente an dem inneren rohrförmigen Bereich 24c der Turbinennabe 24 angeordnet sind und die Durchgangsöffnung 65 axial zwischen sich aufnehmen.
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Abläufe des Drehmomentwandlers
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Wenn die Überbrückungskupplung 10 deaktiviert wird (d. h. wenn der Überbrückungszustand aufgehoben ist), wird das Drehmoment durch Fluidübertragung zwischen dem Laufrad 5 und dem Turbinenrad 6 zwischen der Frontabdeckung 4 und dem Turbinenrad 6 übertragen. Wird das Laufrad 5 durch den Motor gedreht, strömt das Betriebsöl durch die Wirkung von Zentrifugalkraft von dem Laufrad 5 zu dem Turbinenrad 6. Hat das Betriebsöl aus dem Laufrad 5 das Turbinenrad 6 erreicht, dreht das Betriebsöl das Turbinenrad 6 und strömt dann durch das Leitrad 7. Während das Betriebsöl durch das Leitrad 7 hindurch strömt, trifft es auf die Leitradschaufeln 31, ändert dadurch seine Strömungsrichtung und kehrt zurück zu dem Laufrad 5.
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Wenn die Überbrückungskupplung 10 dagegen aktiviert wird, wird das Betriebsöl in den Raum zwischen dem Kolben 55 und der Frontabdeckung 4 abgeleitet. Der Kolben 55 wird dadurch axial in Richtung auf die Frontabdeckung 4 bewegt, und das Reibelement 57, das an dem Kolbenkörper 55a befestigt ist, wird durch die Frontabdeckung 4 mit Druck beaufschlagt.
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Das von dem Motor auf die Frontabdeckung 4 übertragene Drehmoment wird bei Aktivierung der Überbrückungskupplung 10 in der vorstehend beschriebenen Weise durch die Überbrückungskupplung 10 in die Dämpfungseinheit geleitet. Das Drehmoment wird über die Dämpfungseinheit 56 auf das Turbinenrad 6 und weiter über die Turbinenradnabe 24 auf die Getriebeeingangswelle 2 übertragen. Das Drehmoment wird dadurch direkt in Richtung auf das Getriebe übertragen.
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Die Leitradbremse 8 bleibt während der Drehung des Motors im Leerlauf (d. h. wenn das Fahrzeug anhält) aktiviert. In diesem Fall wird das Betriebsöl über die Durchgangsöffnung 65 der Turbinenradnabe 24 und die Durchgangsöffnung 66 des Bremsgehäuses 35 hinter den Kolben 37 befördert (d. h. in den Raum zwischen dem Kolben 37 und dem Bremsgehäuse 35). Dadurch wird der Kolben 37 axial in Richtung auf das Getriebe bewegt. Die angetriebenen Platten 48 und die Scheiben 49 werden durch die Bewegung des Kolbens 37 aneinandergedrückt, wodurch das Leitrad 7 gebremst und in einen nichtdrehbaren Zustand gebracht wird. Während das Leitrad 7 gebremst ist, ist der Kapazitätskoeffizient des Drehmomentwandlers relativ niedrig. Mit anderen Worten: Der Motor ist weniger belastet. Daher kann der Kraftstoffverbrauch unterbunden werden.
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Dagegen wird die Leitradbremse 8, wenn das Fahrzeug anfährt, von einem aktivierten Zustand (d. h. einem gebremsten Zustand) in einen deaktivierten Zustand (d. h. nichtgebremsten Zustand) überführt, wodurch sich der Kapazitätskoeffizient erhöht und eine für den Fahrbetrieb des Fahrzeugs ausreichende Kapazität des Drehmomentwandlers erzielt werden kann. Beim Umschalten der Leitradbremse 8 von dem aktivierten Zustand in den deaktivierten Zustand wird das Betriebsöl, das hinter den Kolben 37 befördert wurde, über die Öffnungen 65, 66 abgeleitet.
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Merkmale der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform
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- (a) Das Drucklager 43 ist zwischen dem Bremsgehäuse 35 der Leitradbremse 8 und dem Laufrad 5 angeordnet, wohingegen das Drucklager 50 zwischen dem Bremsfixierungselement 38 und dem Laufrad 5 angeordnet ist. Dadurch ist die Leitradbremse 8 durch die Drucklager 43, 55 derart gehalten, dass sie sich relativ zu dem Laufrad 5 drehen kann. Aus diesem Grund befindet sich zwischen der Leitradbremse 8 und dem Laufrad 5 kein unnützer Raum, weshalb der Drehmomentwandler in seiner axialen Richtung kompakt gebaut sein kann. Ferner ist das dritte Drucklager 50 axial näher am Motor angeordnet als das zweite Drucklager 43 und ist in dem Bremsgehäuse 35 enthalten. Diese Konstruktion trägt zu einer weiteren Reduzierung der axialen Baugröße des Drehmomentwandlers bei.
- (b) Der innere rohrförmige Bereich 35c des Bremsgehäuses 35 ist durch die äußere Umfangsfläche des inneren rohrförmigen Bereichs 24c der Turbinenradnabe 24 gestützt. Diese Konstruktion trägt zu einer weiteren Reduzierung der axialen Baugröße des Drehmomentwandlers bei. Ferner überlappt sich der innere rohrförmige Bereich 38c des Bremsfixierungselements 38 mit dem rohrförmigen Bereich 20a der Laufradnabe 20 entlang seiner axialen Richtung. Auch diese Konstruktion trägt zu einer weiteren Reduzierung der axialen Baugröße des Drehmomentwandlers bei.
- (c) Das Leitrad 7 und die Leitradbremse 8 sind mit den Zähnen, deren mehrere an der inneren Peripherie des Leitrads 7 gebildet sind, und mit Zähnen, deren mehrere an der äußeren Peripherie der Leitradbremse 8 gebildet sind, miteinander gekoppelt. Ein Bereich, der die Leitradbremse enthält, stellt verglichen mit anderen Kopplungsarten eine größere radiale Abmessung sicher, weshalb die Scheiben, die die Leitradbremse bilden, größere Durchmesser aufweisen können. Aus diesem Grund lässt sich die notwendige Bremskapazität mit einer nur geringen Anzahl von Scheiben sicherstellen.
- (d) Der Torus hat ein Innendurchmesser/Außendurchmesser-Verhältnis (D1/D2) von größer oder gleich 0,55, und die Leitradbremse 8 ist an der inneren Umfangsseite des Torus angeordnet. Ähnlich wie vorstehend erwähnt, stellt der die Leitradbremse enthaltende Bereich eine größere radiale Abmessung sicher, weshalb die notwendige Bremskapazität mit einer nur geringen Anzahl von Scheiben gewährleistet werden kann. Mit anderen Worten: Die erforderliche Leistung des Drehmomentwandlers lässt sich ohne eine Erhöhung der Anzahl von Scheiben in der Leitradbremse beibehalten.
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Andere beispielhafte Ausführungsformen
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Die vorstehende beispielhafte Ausführungsform ist anhand eines Falles beschrieben, in dem das Leitrad aus einer Mehrzahl von Scheiben gebildet ist. Jedoch kann die Erfindung in ähnlicher Weise auf Leitradbremsen des Einscheibentyps angewandt werden.
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Ferner ist die spezielle Konstruktion der Überbrückungskupplung nicht auf jene in der beschriebenen Ausführungsform beschränkt, und ähnlich sind die Konstruktionen der jeweiligen Ölversorgungskreisläufe nicht auf jene beschränkt, die in den vorstehenden beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wurden.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Bei dem erfindungsgemäßen Drehmomentwandler kann die Leitradbremse kompakt gebaut sein, während die gute Leistung des Drehmomentwandlers dennoch beibehalten wird. Ferner kann der Drehmomentwandler auch in seiner axialen Richtung kompakt gebaut sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drehmomentwandler
- 2
- Getriebeeingangswelle
- 4
- Frontabdeckung
- 5
- Laufrad
- 6
- Turbinenrad
- 7
- Leitrad
- 8
- Leitradbremse
- 20
- Laufradnabe
- 20a
- rohrförmiger Bereich der Laufradnabe
- 24
- Turbinenradnabe
- 42a
- geflanschter Bereich
- 24b
- äußerer rohrförmiger Bereich
- 24c
- innerer rohrförmiger Bereich
- 35
- Bremsgehäuse
- 35a
- vertikale Wand
- 35b
- äußerer rohrförmiger Bereich
- 35c
- innerer rohrförmiger Bereich
- 36
- Bremsscheibeneinheit
- 37
- Kolben
- 38
- Bremsfixierungselement
- 38c
- innerer rohrförmiger Bereich
- 40
- Drucklager
- 43
- Drucklager
- 50
- Drucklager
- 55
- Überbrückungskupplung
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Zitierte Dokumente
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Patentliteratur
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- Patentliteratur 1: Japanische offengelegte Patentanmeldungspublikation Nr. JP-A-2006-30099
