-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Überbrückungsvorrichtung, insbesondere eine Überbrückungsvorrichtung für einen Drehmomentwandler zur Übertragung eines Drehmoments und gleichzeitig zum Absorbieren und Dämpfen von Torsionsschwingungen.
-
TECHNISCHER HINTERGRUND
-
Drehmomentwandler enthalten vielfach eine Überbrückungsvorrichtung für die direkte Übertragung eines Drehmoments von einer Frontabdeckung auf eine Turbine. Die Überbrückungsvorrichtung umfasst einen Kolben, eine Halteplatte, eine Mehrzahl von Torsionsfederpaaren und eine angetriebene Platte. Der Kolben kann mit der Frontabdeckung reibschlüssig verbunden werden. Die Halteplatte ist an dem Kolben befestigt. Die Torsionsfedern sind durch die Halteplatte gestützt. Die angetriebene Platte ist durch die Torsionsfedern in einer Drehrichtung elastisch mit dem Kolben verbunden. Die angetriebene Platte ist an der Turbine befestigt (siehe
JP 2008-138 797 A ).
-
Der Kolben unterteilt vorliegend den Raum zwischen der Frontabdeckung und der Turbine axial. Das Drehmoment der Frontabdeckung ist konfiguriert für die Übertragung auf die Überbrückungsvorrichtung, wenn ein an dem äußeren Umfangsbereich des Kolbens ringförmig befestigter Reibbelag an eine Reibfläche der Frontabdeckung gedrückt wird. Dementsprechend wird das Drehmoment von der Überbrückungsvorrichtung auf die Turbine übertragen. Schwankungen eines Drehmoments, das von einer Antriebsmaschine einzuleiten ist, werden vorliegend durch eine Mehrzahl von Torsionsfedern, die in dem äußeren Umfangsbereich der Überbrückungsvorrichtung angeordnet sind, absorbiert und getilgt.
-
ÜBERSICHT
-
Problemstellung
-
DE 32 18 632 A1 offenbart ein automatisches Getriebe für Kraftfahrzeuge mit einem hydrokinetischen Drehmomentwandler und Planetenradsätzen, wobei eine Verzweigung der Drehmomentübertragung zwischen hydrokinetischer Übertragung und mechanischer Übertragung stattfindet. Zwischen einem Pumpenrad und einer Überholkupplung, die am Stator angeschlossen ist, ist eine Dämpfungseinrichtung, bestehend aus Federn und Reibeinrichtungen, vorgesehen. Die Dämpfungseinrichtung weist insgesamt drei Federnanordnungen mit entsprechenden Reibeinrichtungen auf, wobei zwei Federanordnungen parallel zueinander wirken und die parallel zueinander wirkenden Federnanordnungen hintereinander geschaltet sind einer dritten Federnanordnung, wodurch eine dreistufige Charakteristik der Drehmomentübertragungsmöglichkeit abhängig von der Winkelauslenkung der das Drehmoment übertragenden Teile erreicht wird.
-
DE 10 2005 058 783 A1 offenbart einen Torsionsschwingungsdämpfer für eine Überbrückungskupplung einer hydrodynamischen Kopplungsanordnung. Der Torsionsschwingungsdämpfer verfügt über eine antriebsseitige Dämpfungsvorrichtung, die mit dem Gehäuse der Kopplungsvorrichtung in Wirkverbindung bringbar und mit einem antriebsseitigen Übertragungselement versehen ist, das über eine antriebsseitige Energiespeichergruppe an einem Zwischen-Übertragungselement angreift, und über eine abtriebsseitige Dämpfungsvorrichtung zur Herstellung einer Wirkverbindung des Zwischen-Übertragungselementes über eine abtriebsseitige Energiespeichergruppe mit einem abtriebsseitigen Übertragungselement, das mit einem abtriebsseitigen Bauteil der hydrodynamischen Kopplungsanordnung verbunden ist. Zwischen Energiespeichern einer ersten Energiespeichergruppe und Energiespeichern einer zweiten Energiespeichergruppe wird ein vorbestimmtes Steifigkeitsverhältnis gebildet, wobei die entsprechenden Energiespeicher der antriebsseitigen Energiespeichergruppe mit einer anderen Steifigkeit als die zugeordneten Energiespeicher der abtriebsseitigen Energiespeichergruppe ausgebildet sind.
-
DE 10 2008 041 304 A1 offenbart einen Drehmomentwandler, der ein mit einem Antriebsorgan zur gemeinsamen Drehung um eine Drehachse zu koppelndes Gehäuse umfasst, an dem Gehäuse ein Pumpenrad mit einer Mehrzahl von Pumpenradschaufeln, in einem Innenraum des Gehäuses ein Turbinenrad mit einer Mehrzahl von Turbinenradschaufeln, ein Abtriebselement, welches mittels einer Überbrückungskupplungsanordnung wahlweise mit dem Gehäuse zur Drehmomentübertragung koppelbar ist, eine Torsionsschwingungsdämpferanordnung im Drehmomentübertragungsweg zwischen der Überbrückungskupplungsanordnung und dem Abtriebselement, wobei die Torsionsschwingungsdämpferanordnung einen ersten Torsionsschwingungsdämpferbereich und seriell dazu einen zweiten Torsionsschwingungsdämpferbereich jeweils mit einer Primärseite und einer bezüglich der Primärseite gegen die Wirkung einer Dämpferelementenanordnung um die Drehachse drehbaren Sekundärseite umfasst, wobei die Dämpferelementenanordnung des ersten Torsionsschwingungsdämpferbereichs und die Dämpferelementenanordnung des zweiten Torsionsschwingungsdämpferbereichs bezüglich eines Relativdrehwinkels der jeweils zugeordneten Primärseite und Sekundärseite eine Mehrzahl von Rückstellwirkungsbereichen mit in Richtung von einer Neutral-Relativdrehlage weg zunehmender Relativdrehwinkel-Rückstellwirkung-Kennliniensteigung aufweisen.
-
Wenn bei einer Überbrückungsvorrichtung, die in
JP 2008-138 797 A beschrieben ist (nachfolgend als bekannte Überbrückungsvorrichtung bezeichnet), die Torsionsfedern der mehreren Paare zusammengedrückt werden, werden die Torsionskennlinien der Torsionsfedern der mehreren Paare auf der Basis der Torsionskennlinie der Torsionsfedern eines Paares bestimmt. Mit anderen Worten: Um die Torsionskennlinien der Torsionsfedern der mehreren Paare zu bestimmen, muss die Torsionskennlinie der Torsionsfedern eines Paares festgelegt werden.
-
Eine Torsionskennlinie beschreibt die Relation zwischen dem Torsionswinkel (dem Drehwinkel) der Torsionsfedern des einen Paares und dem Betrag der Drehmomentschwankung, der durch die Torsionsfedern des einen Paares getilgt werden kann. Wenn die Torsionsfedern des einen Paares zusammengedrückt werden, wird demnach die Drehmomentschwankung entsprechend der Torsionssteifigkeit der Torsionsfedern des einen Paares getilgt.
-
Die bekannte Überbrückungsvorrichtung hat eine lineare (einstufige) Torsionskennlinie. Aus diesem Grund ließ es sich nicht vermeiden, die Torsionssteifigkeit zu erhöhen, um unter Anwendung der Torsionskennlinie eine vorgegebene Drehmomentschwankung zu tilgen. Jedoch wird die Torsionssteifigkeit in diesem Fall zu groß, so dass bei beginnender Kompression der Torsionsfedern möglicherweise eine Anfangsvibration entsteht. Es wurde daher eine Konfiguration für eine Festlegung der Torsionskennlinie auf einen bilinearen (zweistufigen) Verlauf ausgearbeitet, um den vorstehend genannten Nachteil zu beseitigen. Wenn jedoch der Ziel-Tilgungsbetrag im Hinblick auf die Drehmomentschwankung groß bemessen wird, muss eine zweite Torsionssteifigkeit groß bemessen werden, um den Ziel-Tilgungsbetrag zuverlässig zu erreichen, obwohl die Anfangsvibration unterbunden werden kann. Aus diesem Grund wird hier ein Verhältnis der ersten Torsionssteifigkeit hinsichtlich der zweiten Torsionssteifigkeit vergrößert. Demzufolge können in einem Bereich der Torsionskennlinie, der größer oder gleich ihrem Knickpunkt ist, erneut Vibrationen entstehen, die dem Unterschied in der Steifigkeit zugeschrieben werden. Mit anderen Worten: Auch bei einer Einstellung der Torsionskennlinie auf einen bilinearen (zweistufigen) Verlauf ist der Nachteil entstanden, dass die den Torsionsfedern zugeschriebene Vibration nicht vollständig unterdrückt werden konnte.
-
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts des vorgenannten Nachteils gemacht. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Überbrückungsvorrichtung für einen Drehmomentwandler anzugeben, durch welche Vibrationen, die auf eine Schraubenfeder zurückzuführen sind, zuverlässig unterbunden werden können.
-
Problemlösung
-
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Hauptanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Eine Überbrückungsvorrichtung für einen Drehmomentwandler gemäß Anspruch 1 ist eine Vorrichtung zur Drehmomentübertragung und zum Absorbieren und Dämpfen von Drehmomentschwingungen. Die Überbrückungsvorrichtung umfasst ein Eingangs-Drehelement, ein Ausgangs-Drehelement, eine Mehrzahl von Paaren erster Schraubenfedern und eine Mehrzahl von zweiten Schraubenfedern.
-
Die mehreren Paare von ersten Schraubenfedern sind konfiguriert für eine Kompression in Drehrichtung an einer radialen äußeren Seite durch eine relative Drehung zwischen dem Eingangs-Drehelement und dem Ausgangs-Drehelement. Die beiden ersten Schraubenfedern eines jeden Paares sind in Reihe angeordnet. Die mehreren zweiten Schraubenfedern sind konfiguriert für eine Kompression an einer radial inneren Seite der Mehrzahl von Paaren erster Schraubenfedern in Drehrichtung durch eine relative Drehung zwischen dem Eingangs-Drehelement und dem Ausgangs-Drehelement unter einem vorgegebenen oder größeren Relativwinkel. Bei einer Überbrückungsvorrichtung mit einer derartigen Konstruktion wird eine mehrstufige Torsionskennlinie, die eine Relation zwischen dem Drehmoment und dem Relativwinkel zwischen dem Eingangs-Drehelement und dem Ausgangs-Drehelement beschreibt, durch die Kompression von mindestens einer der beiden ersten Schraubenfedern jedes Paares und der zweiten Schraubenfedern gemäß dem Relativwinkel zwischen dem Eingangs-Drehelement und dem Ausgangs-Drehelement erzeugt. Außerdem ist bei der dreistufigen Torsionskennlinie ein Steifigkeitsverhältnis zwischen einer ersten Torsionssteifigkeit und einer zweiten Torsionssteifigkeit größer oder gleich 1,5 und kleiner oder gleich 3,0 bemessen (wobei n eine positive Ganzzahl ist).
-
Bei vorliegender Überbrückungsvorrichtung wird das Drehmoment der Antriebsmaschine von dem Eingangs-Drehelement auf das Ausgangs-Drehelement übertragen. Mindestens eine der ersten Schraubenfedern eines jeden Paares und der mehreren zweiten Schraubenfedern wird vorliegend durch die relative Drehung zwischen dem Eingangs-Drehelement und dem Ausgangs-Drehelement zusammengedrückt, und die Torsionsschwingung wird auf der Basis der mehrstufigen Torsionskennlinie gemäß dem Relativwinkel absorbiert und gedämpft. Speziell bei der vorliegenden Überbrückungsvorrichtung ist das Steifigkeitsverhältnis zwischen der ersten Torsionssteifigkeit und der zweiten Torsionssteifigkeit (d. h. ein Steifigkeitsverhältnis der ersten Torsionssteifigkeit zu der zweiten Torsionssteifigkeit) derart bemessen, dass es größer oder gleich 1,5 und kleiner oder gleich 3,0 ist.
-
Bei vorliegender Erfindung ist die Torsionssteifigkeit dreistufig ausgelegt, weshalb eine Anfangsvibration, die den Schraubenfedern zugeschrieben wird, auch dann vermeidbar ist, wenn der Ziel-Tilgungsbetrag der Drehmomentvariation erhöht wird. Ferner ist das Steifigkeitsverhältnis zwischen der ersten Torsionssteifigkeit und der zweiten Torsionssteifigkeit erfindungsgemäß derart bemessen, dass es größer oder gleich 1,5 und kleiner oder gleich 3,0 ist. Aus diesem Grund ist es möglich, eine Vibration zu unterdrücken, die entstehen könnte, wenn ein Knickpunkt der Torsionssteifigkeit überschritten wird, d. h. eine Vibration, die einer Differenz in der Steifigkeit zugeschrieben wird. Eine Vibration, die auf die Schraubenfedern zurückzuführen ist, lässt sich bei vorliegender Erfindung somit zuverlässig verhindern.
-
Genauer ausgedrückt wird die Steifigkeitsdifferenz zwischen der ersten Torsionssteifigkeit und der zweiten Torsionssteifigkeit zu klein, wenn das Steifigkeitsverhältnis zwischen der ersten Torsionssteifigkeit und der zweiten Torsionssteifigkeit kleiner als 1,5 wird. Daher wird die Anzahl der Stufen der Torsionskennlinie, die für ein zuverlässiges Erreichen des Ziel-Tilgungsbetrags erforderlich ist, d. h. die Anzahl der Stufen der Torsionskennlinie im regulären Einsatzbereich, erhöht, so dass demzufolge die Wahrscheinlichkeit einer erschwerten Festlegung oder Steuerung der Torsionskennlinie besteht. Weiterhin ist es wahrscheinlich, dass eine größere Anzahl von Stufen der Torsionskennlinie eine kompliziertere Konstruktion der Überbrückungsvorrichtung zur Folge hat, die mit einer Erhöhung der Kosten für die Überbrückungsvorrichtung einhergeht. Derartige Nachteile können durch vorliegende Erfindung jedoch beseitigt werden.
-
Bei einem Steifigkeitsverhältnis zwischen der ersten Torsionssteifigkeit und der zweiten Torsionssteifigkeit von größer 3,0 wird die Steifigkeitsdifferenz zwischen der ersten Torsionssteifigkeit und der zweiten Torsionssteifigkeit zu groß, weshalb eine Vibration entstehen kann, die dieser Steifigkeitsdifferenz zugeschrieben wird, wenn die ersten Torsionssteifigkeit in die zweite Torsionssteifigkeit geändert wird. Dieser Nachteil kann durch vorliegende Erfindung jedoch beseitigt werden.
-
Bei der mehrstufigen Torsionskennlinie, die die Endstufe der Torsionskennlinie ausschließt, ist ein Steifigkeitsverhältnis zwischen der ersten Torsionssteifigkeit und der zweiten Torsionssteifigkeit auf das vorstehend genannte Steifigkeitsverhältnis festgelegt. In diesem Fall ist es möglich, bei Festlegung der die Endstufe der Torsionskennlinie ausschließenden mehrstufigen Torsionskennlinie als in dem regulären Einsatzbereich zu verwendende Kennlinie eine Vibration zu verhindern, die beim Überschreiten eines Knickpunkts der Torsionskennlinie entstehen könnte, d. h. eine Vibration, die der Steifigkeitsdifferenz zugeschrieben wird, wenn das Steifigkeitsverhältnis zwischen der ersten Torsionssteifigkeit und der zweiten Torsionssteifigkeit in dem regulären Einsatzbereich derart festgelegt wird, dass es größer oder gleich 1,5 und kleiner oder gleich 3,0 ist. Weiterhin ist es möglich, bei einem Steifigkeitsverhältnis, das auf einen Wert von größer oder gleich 2,0 und kleiner oder gleich 3,0 festgelegt ist, zuverlässig eine der Steifigkeitsdifferenz zugeschriebene Vibration zu unterdrücken, die entstehen könnte, wenn ein Knickpunkt der Torsionskennlinie überschritten wird.
-
Die mehrstufige Torsionskennlinie ist vorliegend eine dreistufige Torsionskennlinie. In diesem Fall beginnt die Kompression der beiden ersten Schraubenfedern jedes Paares erstmals, wenn das Eingangs-Drehelement und das Ausgangs-Drehelement relativ zueinander gedreht werden. Dementsprechend wird eine Torsionsschwingung gemäß der Torsionssteifigkeit der beiden ersten Schraubenfedern jedes Paares absorbiert und gedämpft. Wenn dann eine der beiden ersten Schraubenfedern zusammengedrückt ist und ihre Wendeln eng aneinander anliegen, während die andere der beiden ersten Schraubenfedern jedes Paares zusammengedrückt wird, wird die Torsionsschwingung gemäß der Torsionssteifigkeit der vorliegend zusammengedrückten ersten Schraubenfeder absorbiert und gedämpft. Wenn schließlich die andere der beiden ersten Schraubenfedern jedes Paares und die mehreren zweiten Schraubenfedern zusammengedrückt werden, wird die Torsionsschwingung gemäß der Torsionssteifigkeit der vorliegend zusammengedrückten ersten Schraubenfeder und jener der zweiten Schraubenfedern absorbiert und gedämpft.
-
Bei einer Überbrückungsvorrichtung mit einer derartigen Torsionskennlinie wird das vorgenannte Steifigkeitsverhältnis festgelegt als ein Verhältnis zwischen der ersten Torsionssteifigkeit, die erzeugt wird, wenn die beiden ersten Schraubenfedern jedes Paares zusammengedrückt werden, und der zweiten Torsionssteifigkeit, die erzeugt wird, wenn eine der beiden ersten Schraubenfedern jedes Paares zusammengedrückt ist und ihre Wendeln eng aneinanderliegen, während die andere der beiden Schraubenfedern jedes Paares zusammengedrückt wird.
-
Erfindungsgemäß wird also die zweite Torsionssteifigkeit erzeugt, indem eine der beiden ersten Schraubenfedern jedes Paares zusammengedrückt wird, wobei ihre Wendeln eng aneinander anliegen. Anschließend wird die dritte Torsionssteifigkeit erzeugt, indem die andere der beiden ersten Schraubenfedern jedes Paares und die zweiten Schraubenfedern zusammengedrückt werden. Eine dreistufige Torsionskennlinie lässt sich somit erreichen, ohne eine spezielle Bereitstellung von Schraubenfedern, die sich von den ersten Schraubenfedern und den zweiten Schraubenfedern unterscheiden. Mit anderen Worten: Die dreistufige Torsionskennlinie ist auf einfache Weise erreichbar, ohne die Überbrückungsvorrichtung zu komplizieren.
-
In diesem Fall ist es weiterhin möglich, wenn die die dritte Stufe der Torsionskennlinie ausschließende Torsionskennlinie (d. h. die Torsionskennlinie mit der ersten und der zweiten Stufe) als in dem regulären Einsatzbereich zu verwendende Kennlinie festgelegt wird, eine Vibration zu unterdrücken, die entstehen könnte, wenn ein Knickpunkt der Torsionskennlinie überschritten wird, d. h. eine der Steifigkeitsdifferenz zugeschriebene Vibration, wenn das Steifigkeitsverhältnis zwischen der ersten Torsionssteifigkeit und der zweiten Torsionssteifigkeit im regulären Einsatzbereich auf einen Wert festgelegt wird, der größer oder gleich 1,5 und kleiner oder gleich 3,0 ist. Weiterhin ist es möglich, bei einer Festlegung des Steifigkeitsverhältnisses auf einen Wert größer oder gleich 2,0 und kleiner oder gleich 2,5 eine der Steifigkeitsdifferenz zugeschriebene Vibration, die beim Überschreiten eines Knickpunkts der Torsionskennlinie entstehen könnte, zuverlässig zu unterbinden.
-
Vorliegend ist ein Relativwinkel, der gebildet wird, wenn eine der beiden ersten Schraubenfedern jedes Paares zusammengedrückt wird und ihre Wendeln eng aneinander anliegen, kleiner als ein vorgegebener Relativwinkel, der bei beginnender Kompression der zweiten Schraubenfedern gebildet wird.
-
Vorliegend wird eine dritte Torsionssteifigkeit erzeugt, indem der Relativwinkel, der gebildet wird, wenn eine der beiden ersten Schraubenfedern jedes Paares zusammengedrückt wird und ihre Wendeln eng aneinander anliegen, kleiner als der vorgegebene Relativwinkel bemessen wird, der bei beginnender Kompression der zweiten Schraubenfedern gebildet wird. Die dreistufige Torsionskennlinie ist also auf einfache Weise erreichbar, ohne speziell zusätzliche Schraubenfedern bereitstellen zu müssen, die sich von den vorgenannten ersten und zweiten Schraubenfedern unterscheiden.
-
Eine Überbrückungsvorrichtung für einen Drehmomentwandler gemäß Anspruch 2 bezieht sich auf die Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Steifigkeitsverhältnis zwischen der ersten Torsionssteifigkeit und der zweiten Torsionssteifigkeit in der Torsionskennlinie auf größer oder gleich 2,0 und auf kleiner oder gleich 2,5 festgelegt wird. In diesem Fall ist das Steifigkeitsverhältnis zwischen der ersten Torsionssteifigkeit und der zweiten Torsionssteifigkeit (das Steifigkeitsverhältnis der zweiten Torsionssteifigkeit hinsichtlich der ersten Torsionssteifigkeit) derart festgelegt, dass es größer oder gleich 2,0 und kleiner oder gleich 2,5 ist. Deshalb ist es möglich, eine der Steifigkeitsdifferenz zugeschriebene Vibration, die beim Überschreiten eines Knickpunkts der Torsionskennlinie entstehen könnte, zuverlässig zu unterbinden.
-
Eine Überbrückungsvorrichtung für einen Drehmomentwandler gemäß Anspruch 3 bezieht sich auf die Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 2 und umfasst ferner eine Drehbegrenzungsvorrichtung zum Begrenzen der relativen Drehung zwischen dem Eingangs-Drehelement und dem Ausgangs-Drehelement.
-
In diesem Fall wird die relative Drehung zwischen dem Eingangs-Drehelement und dem Ausgangs-Drehelement durch die Drehbegrenzungsvorrichtung begrenzt. Demzufolge wird der Vorgang der Absorption und Dämpfung einer Torsionsschwingung (Dämpfungsvorgang) durch die ersten Schraubenfedern und die zweiten Schraubenfedern gestoppt. Mit anderen Worten: Die Obergrenze der Torsionskennlinie wird durch die Drehbegrenzungsvorrichtung festgelegt. Durch die Festlegung der Obergrenze der Torsionskennlinie durch die Drehbegrenzungsvorrichtung ist es möglich, das Drehmoment zuverlässig von dem Eingangs-Drehelement auf das Ausgangs-Drehelement zu übertragen, wenn der Torsionswinkel größer oder gleich dem vorgegebenen Torsionswinkel ist.
-
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
-
Erfindungsgemäß lässt sich eine Vibration, die auf eine Schraubenfeder zurückzuführen ist, bei einer Überbrückungsvorrichtung für einen Drehmomentwandler zuverlässig unterbinden.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist eine schematische Schnittansicht eines Drehmomentwandlers, bei dem eine erste beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet ist;
-
2 ist eine Ansicht der Überbrückungsvorrichtung bei Betrachtung von einer Getriebeseite;
-
3 ist ein Querschnitt entlang der Linie A-A' in 2;
-
4 ist ein Querschnitt entlang der Linie O-D in 2;
-
5 ist eine Ansicht einer Halteplatte;
-
6 ist ein Musterdiagramm, das eine dreistufige Torsionskennlinie der Überbrückungsvorrichtung zeigt;
-
7 zeigt jeweils Musterdiagramme der Überbrückungsvorrichtung bei der Betätigung von Torsionsfedern.
-
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Grundkonstruktion des Drehmomentwandlers
-
1 ist eine schematische Schnittansicht eines Drehmomentwandlers 1 (eine Drehmomentübertragungsvorrichtung des Fluidtyps), bei dem eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet ist. Der Drehmomentwandler 1 ist eine Vorrichtung zur Übertragung eines Drehmoments von einer Kurbelwelle einer Antriebsmaschine auf die Eingangswelle eines Getriebes. Die Antriebsmaschine (in den Figuren nicht dargestellt) ist auf der linken Seite in 1 angeordnet, wohingegen das Getriebe (in den Figuren nicht dargestellt) auf der rechten Seite in 1 angeordnet ist. Eine in 1 dargestellte Linie O-O ist die Drehachse des Drehmomentwandlers 1.
-
Der Drehmomentwandler 1 hat eine Frontabdeckung 2, ein Pumpenrad 4, ein Turbinenrad 5, ein Leitrad 6 und eine Überbrückungsvorrichtung 7. Weiterhin bilden das Pumpenrad 4, das Turbinenrad 5 und das Leitrad 6 eine torusförmige Fluidbetätigungskammer 3.
-
Die Frontabdeckung 2 ist ein Element, in das über eine flexible Platte (in den Figuren nicht dargestellt) ein Drehmoment eingeleitet wird. Die Frontabdeckung 2 ist ein Element, das auf der Antriebsmaschinenseite angeordnet ist, und hat einen ringförmigen Bereich 21 und ein zylindrischen Bereich 22, der sich von der äußeren Umfangskante des ringförmigen Bereichs 21 in Richtung auf das Getriebe erstreckt.
-
Die Frontabdeckung 2 hat einen zentralen Ansatz 23, der an ihrem innenumfangsseitigen Ende angeordnet ist. Der zentrale Ansatz 23 ist ein zylinderförmiges Element, das sich axial erstreckt und das in eine zentrale Öffnung der Kurbelwelle eingesetzt ist.
-
Ferner ist die flexible Platte (in den Figuren nicht dargestellt) durch eine Mehrzahl von Bolzen 24 auf der Antriebsmaschinenseite an der Frontabdeckung 2 befestigt. Die flexible Platte ist ein dünnes scheibenförmiges Element zur Drehmomentübertragung und zum Absorbieren von Biegeschwingungen, die von der Kurbelwelle auf den Hauptkörper des Drehmomentwandlers 1 zu übertragen sind.
-
Ferner ist das getriebeseitige vordere Ende des an der äußeren Umfangskante des ringförmigen Bereichs 21 gebildeten zylinderförmigen Bereichs 22 an der äußeren Umfangskante eines Pumpenradgehäuses 41 des Pumpenrads 4 festgeschweißt. Die Frontabdeckung 2 und das Pumpenrad 4 bilden eine Fluidkammer, die mit Betriebsöl gefüllt ist.
-
Das Pumpenrad 4 umfasst hauptsächlich das Pumpenradgehäuse 41, Pumpenradschaufeln 42, die an der Innenseite des Pumpenradgehäuses 41 befestigt sind, und eine Pumpenradnabe 43, die an einem inneren Umfangsbereich des Pumpenradgehäuses 41 befestigt ist.
-
Das Pumpenradgehäuse 41 ist auf der Getriebeseite der Frontabdeckung 2 angeordnet und liegt der Frontabdeckung 2 gegenüber. Das Pumpenradgehäuse 41 hat an seiner innenumfangsseitigen Fläche vertiefte Befestigungsbereiche 41a zur dortigen Festlegung der Pumpenradschaufeln 42. Die Pumpenradschaufeln 42 sind plattenförmige Elemente, die durch das Betriebsöl druckbeaufschlagt werden. Die Pumpenradschaufel 42 hat konvexe Bereiche 42a, die an ihren innen- und außenumfangsseitigen Bereichen gebildet sind und die ihre Anordnung in den vertieften Befestigungsbereichen 41a des Pumpenradgehäuses 41 ermöglichen. Ferner ist ein ringförmiger Pumpenradkern 44 auf der Seite des Turbinenrads 5 der Pumpenradschaufeln 42 angeordnet. Die Pumpenradnabe 43 ist ein rohrförmiges Element, das sich von dem innenumfangsseitigen Ende des Pumpenradgehäuses 41 in Richtung auf das Getriebe erstreckt.
-
Das Turbinenrad 5 ist in der Fluidkammer angeordnet und liegt dem Pumpenrad 4 axial gegenüber. Das Turbinenrad 5 umfasst hauptsächlich ein Turbinenradgehäuse 51, eine Mehrzahl von Turbinenradschaufeln 52 und eine Turbinenradnabe 53, die an dem inneren Umfangsbereich des Turbinenradgehäuses 51 befestigt ist. Das Turbinenradgehäuse 51 ist ein annähernd scheibenförmiges Element. Die Turbinenradschaufeln 52 sind plattenförmige Elemente, die an der auf der Seite des Pumpenrads 4 liegenden Fläche des Turbinenradgehäuses 51 befestigt sind. Ein Turbinenradkern 54 ist auf der Pumpenradseite der Turbinenradschaufeln 52 angeordnet und liegt dem Pumpenradkern 44 gegenüber.
-
Die Turbinenradnabe 53 ist in dem inneren Umfangsbereich des Turbinenradgehäuses 51 angeordnet und hat einen zylindrischen Bereich 53a, der sich axial erstreckt, und einen Scheibenbereich 53b, der sich von dem zylindrischen Bereich 53a zur äußeren Umfangsseite erstreckt. Der innere Umfangsbereich des Turbinenradgehäuses 51 ist durch eine Mehrzahl von Nieten 55 an dem Scheibenbereich 53b der Turbinenradnabe 53 befestigt. Ferner ist ein mit der Eingangswelle in Eingriff zu bringender Keil an dem inneren Umfangsbereich des zylindrischen Bereichs 53a des Turbinenrads 53 gebildet. Die Turbinenradnabe 53 wird dadurch als Einheit mit der Eingangswelle gedreht.
-
Das Leitrad 6 ist ein Mechanismus zum Regulieren des Ölstroms, der von dem Turbinenrad 5 zu dem Pumpenrad 4 zurückkehrt. Das Leitrad 6 ist ein Element, das durch Schmieden von Harz, einer Aluminiumlegierung oder dergleichen einteilig hergestellt wird. Das Leitrad 6 umfasst hauptsächlich einen ringförmigen Leitradträger 61, eine Mehrzahl von Leitradschaufeln 61 und einen Leitradkern 63, der an der äußeren Umfangsseite der Leitradschaufeln 62 angeordnet ist. Der Leitradträger 61 ist über eine Einwegkupplung 64 durch einen rohrförmigen Befestigungsschaft (in den Figuren nicht dargestellt) gestützt.
-
Das Pumpenradgehäuse 41, das Turbinenradgehäuse 51 und der Leitradträger 61, die vorstehend beschrieben wurden, bilden eine torusförmige Fluid-Betätigungskammer 3 in der Fluidkammer. Es sollte beachtet werden, dass zwischen der Frontabdeckung 2 und der Fluid-Betätigungskammer 3 in der Fluidkammer zuverlässig ein Ringraum gebildet wird.
-
Es sollte beachtet werden, dass ein Harzelement 10 zwischen dem inneren Umfangsbereich der Frontabdeckung 2 und dem zylindrischen Bereich 53a der Turbinennabe 53 angeordnet ist und dass eine erste Öffnung 11 in dem Harzelement 10 gebildet ist, damit das Betriebsöl in der radialen Richtung hin- und zurückströmen kann. Ein Ölweg, der in der Eingangswelle und in dem Raum zwischen dem Turbinenrad 5 und der Frontabdeckung 2 vorgesehen ist, stehen über die erste Öffnung 11 in Verbindung. Zum anderen ist ein erstes Axialdrucklager 12 zwischen der Turbinennabe 53 und dem inneren Umfangsbereich des Leitrads 6 angeordnet, und eine zweite Öffnung 13 ist in dem ersten Axialdrucklager 12 gebildet, damit das Betriebsöl hin- und zurückströmen kann. Ferner ist ein zweites Axialdrucklager 14 axial zwischen dem Leitrad 6 und dem Pumpenrad 4 angeordnet, und eine dritte Öffnung 15 ist in dem zweiten Axialdrucklager 14 gebildet, damit das Betriebsöl in der radialen Richtung hin- und zurückströmen kann. Die jeweiligen Öffnungen 11, 13 und 15 können das Betriebsöl unabhängig voneinander zuführen und abführen.
-
Konstruktion der Überbrückungsvorrichtung
-
Die Überbrückungsvorrichtung 7 ist eine Vorrichtung zur Übertragung eines Drehmoments von der Kurbelwelle der Antriebsmaschine und zum Absorbieren und Dämpfen von Torsionsschwingungen. Wie in 1 gezeigt ist, ist die Überbrückungsvorrichtung 7 ein Mechanismus, der in dem Raum zwischen dem Turbinenrad 5 und der Frontabdeckung 2 angeordnet ist, um die beiden Elemente bei Bedarf mechanisch miteinander zu verbinden. Die Überbrückungsvorrichtung 7 ist in einem Raum A angeordnet, der axial zwischen der Frontabdeckung 2 und dem Turbinenrad 5 gebildet ist. Die Überbrückungsvorrichtung 7 ist derart angeordnet, dass sie den Raum A etwa axial teilt. Dabei ist der Raum zwischen der Frontabdeckung 2 und der Überbrückungsvorrichtung 7 als erste Hydraulikkammer B definiert, während der Raum zwischen der Überbrückungsvorrichtung 7 und dem Turbinenrad 5 als zweite Hydraulikkammer C definiert ist.
-
Die Überbrückungsvorrichtung 7 hat die Funktion einer Kupplung und die einer elastischen Verbindungsvorrichtung und umfasst hauptsächlich einen Kolben 71, eine Halteplatte 72, eine angetriebene Platte 73 als Ausgangs-Drehelement, eine Mehrzahl von großen Torsionsfedern 74 (erste Schraubenfedern), eine Mehrzahl von kleinen Torsionsfedern 75 (zweite Schraubenfedern) und ein Stützelement 76.
-
2 ist eine Ansicht der Überbrückungsvorrichtung 7 bei Betrachtung von der Getriebeseite. 3 hingegen ist ein Querschnitt entlang der Linie A-A' in 2, wohingegen 4 eine Schnittansicht entlang der Linie O-D in 2 ist. Ferner ist 5 eine Ansicht der Halteplatte 72.
-
Der Kolben 71 ist ein Element zum Verbinden und Lösen der Kupplung und dient ferner als Eingangselement der Überbrückungsvorrichtung 7 in ihrer Funktion als elastischer Verbindungsmechanismus. Der Kolben 71 ist so angeordnet, dass er sich hinsichtlich der Kurbelwelle der Antriebsmaschine drehen kann. Der Kolben 71 ist ein scheibenförmiges Element mit einer kreisrunden Öffnung in seiner Mitte. Ein äußeres seitliches Ende 71g (siehe 3) des Kolbens 71 erstreckt sich zur äußeren Umfangskante der Halteplatte 72, d. h. den äußeren Umfangskanten der außenumfangsseitig vorspringenden Bereiche 72c, die noch zu beschreiben sind.
-
Der Kolben 71 erstreckt sich radial in dem Raum A und teilt den Raum A etwa axial. Wie die 3 und 4 zeigen, hat der Kolben 71 einen vertieften Bereich 71a, der an seinem etwa radial mittleren Bereich in Richtung auf die Antriebsmaschine gekrümmt ist. Wie in 3 dargestellt ist, sind kleine Torsionsfedern 75 teilweise in den vertieften Bereichen 71a angeordnet.
-
Ferner hat der Kolben 71 einen eingedrückten Bereich 71b, der an der äußeren Umfangsseite des vertieften Bereichs 71a gebildet ist und in Richtung auf das Getriebe gekrümmt ist, und einen ebenen Bereich 71c, der senkrecht zur axialen Richtung an der weiteren äußeren Umfangsseite des eingedrückten Bereichs 71b gebildet ist. Ein Reibbelag 71d ist an der antriebsmaschinenseitigen Fläche des ebenen Bereichs 71c angeordnet. Hier ist ein ebener Bereich 2a in der Frontabdeckung 2 gebildet. Der ebene Bereich 2a der Frontabdeckung 2 ist ein Bereich, der dem Reibbelag 71d des Kolbens 71 gegenüberliegt. Eine Kupplungsfunktion der Überbrückungsvorrichtung 7 wird durch den ebenen Bereich 2a der Frontabdeckung, den ebenen Bereich 71c des Kolbens und den Reibbelag 71d des Kolbens 71 implementiert.
-
Der Kolben 71 hat einen innenumfangsseitigen rohrförmigen Bereich 71e, der an seiner Umfangskante gebildet ist und sich radial in Richtung auf die Antriebsmaschine erstreckt. Der innenumfangsseitige rohrförmige Bereich 71e ist durch die äußere Umfangsfläche der Turbinenradnabe 53 gestützt. Es ist zu beachten, dass sich der Kolben 71 axial bewegen kann und mit der Frontabdeckung 2 in Kontakt gebracht werden kann. Ferner ist eine Ringdichtung 71f, die sich an die innere Umfangsfläche des innenumfangsseitigen rohrförmigen Bereichs 71e anlegen kann, an dem äußeren Umfangsbereich der Turbinenradnabe 53 vorgesehen (siehe 1). Eine axiale Abdichtung wird durch die Ringdichtung 71f an der inneren Umfangskante des Kolbens 71 erreicht.
-
Wie die 2 und 3 zeigen, ist die Halteplatte 72 ein ringförmiges Element und auch ein Element, das aus Metall hergestellt ist. Ferner hat die Halteplatte 72 einen Befestigungsbereich 72a, drei Stützbereiche 72b, die außenumfangsseitigen vorspringenden Bereiche 72c (radialer Stützbereich), Drehbegrenzungsbereiche 72d, Federaufnahmebereiche 72e und umfangsseitige Stützbereiche 72m.
-
Der Befestigungsbereich 72a ist ein Bereich, der etwa ringförmig ist und der an dem eingedrückten Bereich 71b des Kolbens 71 durch eine Vielzahl von Nieten 72f befestigt ist (siehe 3). Die Stützbereiche 72b sind Bereiche zum Stützen von umfangsseitigen Enden der großen Torsionsfedern 74. Ferner springt der Stützbereich 72b von dem Befestigungsbereich 72a zur äußeren Umfangsseite vor und sind einteilig mit dem Befestigungsbereich 72a ausgebildet. Ferner sind die Stützbereiche 72b in Umfangsrichtung in vorgegebenen Abständen angeordnet.
-
Der Stützbereich 72b hat plattenförmige umfangsseitige Stützbereiche 72h (umfangsseitiger Stützbereich 72h an der äußeren Umfangsseite), die sich an beiden umfangsseitigen Enden ihres äußeren Umfangsbereichs in Richtung auf das Getriebe erstrecken. Der umfangsseitige Stützbereich 72h an der äußeren Umfangsseite ist für einen Kontakt mit einem umfangsseitigen Ende der großen Torsionsfedern 74 ausgebildet. Der außenumfangsseitige vorspringende Bereich 72c ist ein Bereich, der von dem Stützbereich 72b zur weiteren äußeren Umfangsseite vorspringt. Der außenumfangsseitige vorspringende Bereich ist zwischen den beiden großen Torsionsfedern 74 angeordnet, die einander in Umfangsrichtung benachbart sind.
-
Die Drehbegrenzungsbereiche 72d sind Bereiche, die die Halteplatte 72 und die angetriebene Platte 73 durch einen Kontakt mit der Halteplatte 73 an einer Drehung relativ zueinander hindern. Der Drehbegrenzungsbereich 72d ist plattenförmig und springt von der äußeren Umfangskante des Befestigungsbereichs 72a in einem mittleren Bereich zwischen den einander in Umfangsrichtung benachbarten Stützbereichen 72b in Richtung auf das Getriebe vor. Der Drehbegrenzungsbereich 72d ist für einen Kontakt seiner beiden umfangsseitigen Enden mit der angetriebenen Platte 73 ausgebildet.
-
Die Federaufnahmebereiche 72e sind Bereiche, die die kleinen Torsionsfedern 75 aufnehmen können, und sind derart angeordnet, dass sie von dem Befestigungsbereich 72a in Richtung auf die innere Umfangsseite vorspringen. Ferner hat der Federaufnahmebereich 72e weitere umfangsseitige Stützbereiche 72m (die umfangsseitigen Stützbereiche 72m an der inneren Umfangsseite), die an der inneren Umfangsseite der Stützbereiche 72h an der äußeren Umfangsseite gebildet sind. Der umfangsseitige Stützbereich 72m an der inneren Umfangsseite ist für einen Kontakt mit einem umfangsseitigen Ende der kleinen Torsionsfeder 75 ausgebildet.
-
Die angetriebene Platte 73 ist ein ringförmiges Element aus Blech. Der innere Umfangsbereich der angetriebenen Platte 73 ist durch eine Mehrzahl von Nieten 55 an der Turbinenradnabe 53 befestigt. Ferner sind drei Fensteröffnungen 73a in dem etwa radialen Mittelbereich der angetriebenen Platte 73 gebildet, um darin die kleinen Torsionsfedern 75 anzuordnen. Umfangsseitige Stützbereiche 73b (umfangsseitige Stützbereiche 73b an der äußeren Umfangsseite), die in Richtung auf die Antriebsmaschine gebogen sind, sind an dem äußeren umfangsseitigen Endbereich der angetriebenen Platte 73 gebildet. Ferner sind umfangsseitige Stützbereiche 73f (umfangsseitige Stützbereiche 73f an der inneren Umfangsseite), die in Richtung auf die Antriebsmaschine gekrümmt sind, an dem radialen Mittelbereich der angetriebenen Platte, d. h. an der inneren Umfangsseite der umfangsseitigen Stützbereiche 73b an der äußeren Umfangsseite gebildet.
-
Der umfangsseitige Stützbereich 73b der äußeren Umfangsseite ist für einen Kontakt mit einem umfangsseitigen Ende der großen Torsionsfeder 74 ausgebildet. Ferner werden die beiden großen Torsionsfedern 74 jedes Paares zwischen den umfangsseitigen Stützbereichen 73b der angetriebenen Platte 73 und zwischen den umfangsseitigen Stützbereichen 72h an der äußeren Umfangsseite der Halteplatte 72 zusammengedrückt. Der umfangsseitige Stützbereich 73f an der inneren Umfangsseite ist für einen Kontakt mit einem umfangsseitigen Ende der kleinen Torsionsfeder 75 ausgebildet. Ferner wird jede der mehreren kleinen Torsionsfedern 75 zwischen den umfangsseitigen Stützbereichen 73f der angetriebenen Platte 73 und zwischen den umfangsseitigen Stützbereichen 72m an der inneren Umfangsseite der Halteplatte 72 zusammengedrückt.
-
Weiterhin sind in der angetriebenen Platte 73 ebene plattenförmige Bereiche 73c gebildet. Bei einem Kontakt der ebenen plattenförmigen Bereiche 73c mit den Drehbegrenzungsbereichen 72d, wird eine Drehung der angetriebenen Platte 73 verhindert. Es ist zu beachten, dass die vorgenannte Drehbegrenzungsvorrichtung durch die vorgenannten Drehbegrenzungsbereiche 72d der Halteplatte 72 und die ebenen plattenförmigen Bereiche 73c der angetriebenen Platte 73 gebildet wird.
-
Die großen Federn 74 übertragen über die Halteplatte 72 Kraft zwischen dem Kolben 71 und der angetriebenen Platte 73. Ferner absorbieren und dämpfen die großen Torsionsfedern 74 Torsionsschwingungen. Die großen Torsionsfedern 74 sind auf der Getriebeseite des Kolbens 71 angeordnet. Ferner sind in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform drei Paare (drei Einheiten) von großen Torsionsfedern 74 (sechs große Torsionsfedern 74) vorgesehen und in Umfangsrichtung aufeinander ausgerichtet. Zwei große Torsionsfedern 74 bilden ein Paar der großen Torsionsfedern 74. Wie in 2 dargestellt ist, sind Federbleche 74a an beiden umfangsseitigen Enden der großen Torsionsfeder 74 angeordnet. Das Federblech 74a ist durch die Halteplatte 72 gestützt und hat einen scheibenförmigen Bereich 74b zum Stützen eines umfangsseitigen Endes der großen Torsionsfeder 74 und einen vorspringenden Stützbereich 74c, der in Umfangsrichtung von dem scheibenförmigen Bereich 74b vorspringt.
-
Die kleinen Torsionsfedern 75 übertragen Kraft zwischen der Halteplatte 72 und der angetriebenen Platte 73. Ferner absorbieren und dämpfen die kleinen Torsionsfedern 75 Torsionsschwingungen. Die kleinen Torsionsfedern 75 sind an der inneren Umfangsseite der großen Torsionsfedern 74 angeordnet. Die kleinen Torsionsfedern 75 liegen auf der Getriebeseite des Kolbens 71. Hier sind die kleinen Torsionsfedern 75 in Umfangsrichtung aufeinander ausgerichtet. Ferner wird jede der drei kleinen Torsionsfedern 75 unter Zusammenwirken mit einem Paar großer Torsionsfedern 74 zusammengedrückt. Eine grundlegende Torsionskennlinie der Überbrückungsvorrichtung 7 wird durch die Kompression gebildet.
-
Das Stützelement 76 ist ein Element zum Stützen der äußeren Umfangsseite der großen Torsionsfedern 74. Ferner hat das Stützelement 76 einen außenumfangsseitigen Stützbereich 76a, drei vorspringende Bereiche 76b, Bewegungsbegrenzungsbereiche 76c und Zwischenbereiche 76d.
-
Der außenumfangsseitige Stützbereich 76a ist ein Bereich zum Stützen der äußeren Umfangsseite der großen Torsionsfedern 74 und ist an der äußeren Umfangsseite der großen Torsionsfedern 74 angeordnet, wie in 3 dargestellt. Ferner ist der außenumfangsseitige Stützbereich 76a ein zylindrischer Bereich, der sich in der axialen Richtung erstreckt. Weiterhin ist der außenumfangsseitige Stützbereich 76a radial durch die vorderen Enden der außenumfangsseitigen vorspringenden Bereiche 72c der Halteplatte 72 gestützt. Der außenumfangsseitige Stützbereich 76a ist auf der axialen Getriebeseite der außenumfangsseitigen vorspringenden Bereiche 72c angeordnet.
-
Die vorspringenden Bereiche 76b sind an dem antriebsmaschinenseitigen Ende des außenumfangsseitigen Stützbereichs 76a angeordnet und springen von der inneren Umfangsfläche des außenumfangsseitigen Stützbereichs 76a zur inneren Umfangsseite vor. Die vorspringenden Bereiche 76b sind in Umfangsrichtung in gleichen Abständen angeordnet. Ferner sind die vorspringenden Bereiche 76b, wie in 3 gezeigt, Bereiche, die axial zwischen dem äußeren seitlichen Ende 71g des Kolbens und den äußeren Umfangskanten 72j der Halteplatte 72 angeordnet sind. Wenn das Stützelement 76 sich axial in Richtung auf das Getriebe zu bewegen versucht, gelangen die vorspringenden Bereiche 76b in Kontakt mit der antriebsmaschinenseitigen Fläche der außenumfangsseitigen vorspringenden Bereiche 72c, wodurch das Stützelement 76 an einer Bewegung gehindert wird. Wenn ferner das Stützelement 76 sich axial in Richtung auf die Antriebsmaschine zu bewegen versucht, gelangen die vorspringenden Bereiche 76b in Kontakt mit der getriebeseitigen Fläche des äußeren seitlichen Endes 71g des Kolbens 71 und des Stützelements 76 und werden an einer Bewegung in Richtung auf die Antriebsmaschine gehindert. Die vorspringenden Bereiche 76b sind korrespondierend zu den außenumfangsseitigen vorspringenden Bereichen 72c angeordnet. Mit anderen Worten: Die vorspringenden Bereiche 76b sind in Positionen angeordnet, an denen in der Umfangsrichtung keine große Torsionsfeder 74 angeordnet ist.
-
Die Bewegungsbegrenzungsbereiche 76c sind Bereiche zum Hindern der großen Torsionsfedern 74 an einer Bewegung in Richtung auf das Getriebe und erstrecken sich von dem getriebeseitigen Ende des außenumfangsseitigen Stützbereichs 76a zur inneren Umfangsseite. Ferner hat der Bewegungsbegrenzungsbereich 76c einen Begrenzungsabschnitt 76e und einen Verstärkungsabschnitt 76f. Der Begrenzungsabschnitt 76e ist ein Abschnitt zum Begrenzen der Bewegung der großen Torsionsfedern 74 durch einen Kontakt mit den großen Torsionsfedern 74, wenn die Torsionsfedern 74 sich in Richtung auf das Getriebe zu bewegen versuchen. Der Begrenzungsabschnitt 76e ist ein Abschnitt, der sich von dem getriebeseitigen Ende des außenumfangsseitigen Stützbereichs 76a zur inneren Umfangsseite erstreckt. Es ist zu beachten, dass der axiale Abstand zwischen den Bewegungsbegrenzungsbereichen 76c und dem Kolben 71 während des Kontakts der vorspringenden Bereiche 76b mit der Halteplatte 72 größer ist als der Durchmesser der großen Torsionsfedern 74. Mit anderen Worten: Zwischen den Bewegungsbegrenzungsbereichen 76c und den großen Torsionsfedern 74 wird ein Freiraum gebildet. Der Verstärkungsabschnitt 76f ist ein Abschnitt zum Verbessern der Stabilität des Bewegungsbegrenzungsbereichs 76c und erstreckt sich von dem Begrenzungsabschnitt 76e in Richtung auf das Getriebe.
-
Wie in 2 dargestellt ist, sind die Zwischenbereiche 76d Bereiche, die die umfangsseitigen Enden der großen Torsionsfedern 74 stützen können und die in Umfangsrichtung zwischen jeweils zwei benachbarten Torsionsfedern 74 angeordnet sind. Ferner sind die Zwischenbereiche 76d Bereiche, die sich von den Bewegungsbegrenzungsbereichen 76c in Richtung auf die Antriebsmaschine erstrecken.
-
Abläufe in dem Drehmomentwandler
-
Unmittelbar nach dem Starten der Antriebsmaschine wird über die erste Öffnung 11 und die dritte Öffnung 15 Betriebsöl in den Hauptkörper des Drehmomentwandlers 1 geleitet und über die zweite Öffnung 13 abgeleitet. Das über die erste Öffnung 11 zugeleitete Betriebsöl fließt durch den Raum (die erste Hydraulikkammer B) zwischen dem Kolben 71 und der Frontabdeckung 2 zur äußeren Umfangsseite und durch den Raum (zweite Hydraulikkammer C) zwischen dem Kolben 71 und dem Turbinenrad 5 in die Fluid-Betätigungskammer 3.
-
Weiterhin bewegt sich das über die dritte Öffnung 15 in den Hauptkörper des Drehmomentwandlers 1 geleitete Betriebsöl in Richtung auf das Pumpenrad 4 und wird durch das Pumpenrad 4 in Richtung auf das Turbinenrad 5 bewegt und von dort durch das Turbinenrad 5 zu dem Leitrad 6 und wieder zurück zu dem Pumpenrad 4. Das Turbinenrad 5 wird durch diesen Ablauf gedreht.
-
Kraft, die auf das Turbinenrad 5 übertragen wurde, wird auf die Eingangswelle übertragen, wodurch eine Kraftübertragung zwischen der Kurbelwelle der Antriebsmaschine und der Eingangswelle erfolgt. Es ist zu beachten, dass der Kolben 71 vorliegend von der Frontabdeckung 2 entfernt ist, so dass das Drehmoment der Frontabdeckung 2 nicht auf den Kolben 71 übertragen wird.
-
Abläufe in der Überbrückungsvorrichtung
-
Wenn sich die Drehgeschwindigkeit des Drehmomentwandlers 1 erhöht und die der Eingangswelle eine vorgegebene Höhe erreicht, wird das Betriebsöl in der ersten Kammer B über die erste Öffnung 11 abgeleitet. In der Folge wird der Kolben 71 durch die Hydraulikdifferenz zwischen der ersten Hydraulikkammer B und der zweiten Hydraulikkammer C in Richtung auf die Frontabdeckung 2 bewegt und der Reibbelag 71d an die ebene Reibfläche der Frontabdeckung 2 gedrückt. Beim Andrücken des Reibbelags 71d an die Frontabdeckung 2 wird das Drehmoment der Frontabdeckung 2 von dem Kolben 71 über die Halteplatte 72 und die großen Torsionsfedern 74 auf die angetriebene Platte 73 übertragen. Das auf die angetriebene Platte 73 übertragene Drehmoment wird von der angetriebenen Platte 73 weiter auf das Turbinenrad 5 übertragen. Mit anderen Worten: Die Frontabdeckung 2 wird mechanisch mit dem Turbinenrad 5 verbunden, und das Drehmoment der Frontabdeckung 2 wird über das Turbinenrad 5 direkt an die Eingangswelle abgegeben.
-
Torsionskennlinie der Überbrückungsvorrichtung
-
In dem vorstehend beschriebenen überbrückten Zustand überträgt die Überbrückungsvorrichtung 7 ein Drehmoment. Die Überbrückungsvorrichtung 7 überträgt nicht nur ein Drehmoment, sondern sie absorbiert und dämpft auch Drehmomentschwingungen, die von der Frontabdeckung in sie eingeleitet werden, auf der Basis einer Torsionskennlinie.
-
Die Torsionskennlinie der Überbrückungsvorrichtung 7 wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die 6 und 7 erläutert. 6 ist ein Musterdiagramm, das eine dreistufige Torsionskennlinie der Überbrückungsvorrichtung 7 darstellt, wohingegen 7 ein Musterdiagramm ist, das die Torsionsfedern in der Überbrückungsvorrichtung bei ihrer Kompression darstellt. In den Musterdiagrammen von 6 und 7 werden ein Paar von großen Torsionsfedern 74 und eine einzelne kleine Torsionsfeder 75 zusammengedrückt. Es ist zu beachten, dass in 7 zur Unterscheidung zwischen den großen Torsionsfedern 74 eines Paares, d. h. zwischen zwei großen Torsionsfedern 74, eine der beiden großen Torsionsfedern 74 mit Bezugsziffer 74a und die andere mit Bezugsziffer 74b gekennzeichnet ist.
-
Insbesondere wird beim Einleiten einer Torsionsschwingung von der Frontabdeckung 2 in die Überbrückungsvorrichtung 7 zwischen der Halteplatte 72 und der angetriebenen Platte 73 ein Torsionswinkel θ erzeugt. Dementsprechend werden die beiden großen Torsionsfedern 74a und 74b eines jeden Paares in Drehrichtung zwischen der Halteplatte 72 und der angetriebenen Platte 73 zusammengedrückt, wie in 7(a) dargestellt. Insbesondere werden die beiden großen Torsionsfedern 74a und 74b jedes Paares in Drehrichtung zwischen den umfangsseitigen Stützbereichen 72h an der äußeren Umfangsseite der Halteplatte 72 und zwischen den umfangsseitigen Stützbereichen 73b der angetriebenen Platte 73 zusammengedrückt. Dieser Zustand wird als der erste zusammengedrückte Zustand J1 (siehe 6) bezeichnet. In dem ersten zusammengedrückten Zustand J1 wird eine Torsionskennlinie der ersten Stufe durch die Torsionssteifigkeit bestimmt, die durch die Verschmelzung der Torsionssteifigkeiten der beiden großen Torsionsfedern 74a und 74b erhalten wird, d. h. eine erste Torsionssteifigkeit D1. Torsionsschwingungen werden dann auf der Basis der Torsionskennlinie der ersten Stufe absorbiert und gedämpft.
-
Wenn der Torsionswinkel θ in diesem Zustand größer wird, lässt sich die große Torsionsfeder 74a, die eine der beiden großen Torsionsfedern 74 jedes Paares ist, nicht mehr zusammendrücken, und ihre Wendeln liegen eng aneinander an. Der Zustand zu diesem Zeitpunkt entspricht einem ersten Knickpunkt P1 in 6.
-
Wenn vorliegend die vorgenannte große Torsionsfeder 74a zusammengedrückt ist und ihre Wendeln eng aneinander anliegen, wie das in 7(b) dargestellt ist, wird die große Torsionsfeder 74b, die die andere der beiden großen Torsionsfedern 74a und 74b des Paares ist, in Drehrichtung zwischen der Halteplatte 72 und der angetriebenen Platte 73 zusammengedrückt, d. h. zwischen den umfangsseitigen Stützbereichen 72h an der äußeren Umfangsseite der Halteplatte 72 und zwischen den umfangsseitigen Stützbereichen 73b der angetriebenen Platte 73. Dieser Zustand wird als der zweite zusammengedrückte Zustand J2 (siehe 6) bezeichnet. In dem zweiten zusammengedrückten Zustand J2 wird eine Torsionskennlinie der zweiten Stufe durch die Torsionssteifigkeit der einzelnen großen Torsionsfeder 74b bestimmt, d. h. eine zweite Torsionssteifigkeit D2. Torsionsschwingungen werden dann auf der Basis der Torsionskennlinie der zweiten Stufe absorbiert und gedämpft.
-
Wenn der Torsionswinkel θ in diesem Zustand weiter zunimmt, setzt die Kompression der mehreren kleinen Torsionsfedern 75 in einem Zustand ein, in dem die großen Torsionsfedern 74a, die die einen Torsionsfedern der jeweiligen Paare sind, zusammengedrückt sind und ihre Wendeln eng aneinander anliegen, wohingegen die anderen Torsionsfedern der jeweiligen Paare zusammengedrückt werden. Der Zustand zu diesem Zeitpunkt entspricht einem zweiten Knickpunkt P2 in 6. Wie weiterhin in 7(c) dargestellt ist, werden die mehreren kleinen Torsionsfedern 75 und die großen Torsionsfedern 74b, welche die anderen Torsionsfedern der jeweiligen Paare sind, zwischen der Halteplatte 72 und der angetriebenen Platte 73 zusammengedrückt. Das bedeutet im Einzelnen, dass die großen Torsionsfedern 74b, welche die anderen Torsionsfedern der jeweiligen Paare sind, in Drehrichtung zwischen den umfangsseitigen Stützbereichen 72h an der äußeren Umfangsseite der Halteplatte 72 und zwischen den umfangsseitigen Stützbereichen 73b der angetriebenen Platte 73 zusammengedrückt werden. Ferner werden die mehreren kleinen Torsionsfedern 75 in Drehrichtung zwischen den umfangsseitigen Stützbereichen 72m an der inneren Umfangsseite der Halteplatte 72 und zwischen den umfangsseitigen Stützbereichen 73f an der inneren Umfangsseite der angetriebenen Platte 73 zusammengedrückt. Dieser Zustand wird als ein dritter zusammengedrückter Zustand J3 (siehe 6) bezeichnet. In dem dritten zusammengedrückten Zustand J3 wird eine Torsionskennlinie der dritten Stufe durch die Torsionssteifigkeit bestimmt, die durch die Verschmelzung der Torsionssteifigkeit der einzelnen großen Torsionsfeder 74 und jener der einzelnen kleinen Torsionsfeder 75 erhalten wird, d. h. eine dritte Torsionssteifigkeit D3. Torsionsschwingungen werden dann auf der Basis der Torsionskennlinie der dritten Stufe absorbiert und gedämpft.
-
Wenn der Torsionswinkel θ in diesem Zustand weiter zunimmt, gelangen die Drehbegrenzungsbereiche 72d der Halteplatte 72 schließlich in Kontakt mit den ebenen plattenförmigen Bereichen 73c der angetriebenen Platte 73. Dieser Zustand entspricht einem Zustand an einer Schwelle P3 in 6. Die Kompression der großen Torsionsfedern 74 der jeweiligen in Bewegung befindlichen Paare und die der in Bewegung befindlichen kleinen Torsionsfedern 75 werden dann gestoppt. Dieser Zustand wird als gestoppter Kompressionszustand JF (siehe 6) bezeichnet. Mit anderen Worten: Die Dämpfungsvorgänge der Torsionsfedern 74 und 75 werden gestoppt.
-
Torsionskennlinie der Überbrückungsvorrichtung
-
Es wird auf die 6 und 7 Bezug genommen, anhand derer die Torsionssteifigkeit bei einer Betätigung der Torsionsfedern 74 und 75 wie vorstehend beschrieben erläutert wird. Es ist anzumerken, dass die Erläuterung der Einfachheit halber anhand der Torsionssteifigkeit jeder der paarweise vorgesehenen großen Torsionsfedern 74 und anhand der Torsionssteifigkeit der einzelnen kleinen Torsionsfeder 75 erfolgt. Es ist auch anzumerken, dass die Bezugszeichen K11 und K12 die Torsionssteifigkeit der beiden großen Torsionsfedern 74 und das Bezugszeichen K2 die Torsionssteifigkeit der einzelnen kleinen Torsionsfeder 75 bezeichnen.
-
Wie in den 6 und 7 angegeben und dargestellt ist, ist die Torsionssteifigkeit der beiden in Reihe angeordneten großen Torsionsfedern 74 im ersten zusammengedrückten Zustand J1 festgelegt auf D1 (= 1/{(1/K11 + 1/K12)}. Wenn dann eine der großen Torsionsfedern 75 zusammengedrückt ist und ihre Wendeln eng aneinander anliegen, und der erste zusammengedrückte Zustand J1 in den zweiten zusammengedrückten Zustand J2 geändert wird, wird die Torsionssteifigkeit K12 der einen zusammendrückbaren Torsionsfeder der großen Torsionsfedern 74 als die zweite Torsionssteifigkeit D2 (= K12) in dem zweiten zusammengedrückten Zustand J2 festgelegt. Die Torsionskennlinie ist vorliegend derart festgelegt, dass ein Verhältnis der zweiten Torsionssteifigkeit D2 hinsichtlich der ersten Torsionssteifigkeit D1 in einen vorgegebenen Bereich fallen kann, zum Beispiel in einen Bereich, der größer oder gleich 1,5 und kleiner oder gleich 3,0 ist.
-
Wenn anschließend die Kompression der kleinen Torsionsfeder 75 einsetzt, während eine der großen Torsionsfedern 75 zusammengedrückt und der zweite zusammengedrückte Zustand J2 daher in den dritten zusammengedrückten Zustand J3 geändert wird, wird die Torsionssteifigkeit der beiden parallel angeordneten großen Torsionsfedern 74 und der kleinen Torsionsfeder 75 als die dritte Torsionssteifigkeit D3 (= K12 + K2) festgelegt. Auf diese Weise erfolgt die Festlegung der dreistufigen Torsionskennlinie. Wenn schließlich der dritte zusammengedrückte Zustand J3 in den gestoppten Kompressionszustand JF geändert wird, erreicht der Torsionswinkel θ der Torsionskennlinie den maximalen Torsionswinkel θ. Wenn der Torsionswinkel θ den maximalen Torsionswinkel θ erreicht, wird das Drehmoment zu dem maximalen Drehmoment in der Torsionskennlinie.
-
Es ist zu beachten, dass bei der vorliegend beschriebenen Torsionskennlinie die erste Stufe und die zweite Stufe der Torsionskennlinie als Torsionskennlinie im regulären Einsatzbereich verwendet werden. Aus diesem Grund ist in der vorstehenden Beschreibung lediglich das Steifigkeitsverhältnis der zweiten Torsionssteifigkeit D2 hinsichtlich der ersten Torsionssteifigkeit D1 so festgelegt, dass es in einen vorgegebenen Bereich fällt, wohingegen das Steifigkeitsverhältnis der dritten Torsionssteifigkeit D3 hinsichtlich der zweiten Torsionssteifigkeit D2 nicht notwendigerweise so festgelegt werden muss, dass es in einen vorgegeben Bereich fällt, z. B. in einen Bereich größer oder gleich 1,5 und kleiner oder gleich 3,0 oder in einen Bereich größer oder gleich 2,0 und kleiner oder gleich 2,5.
-
Vorteilhafte Wirkungen der Torsionsschwingungsdämpfungs-Kennlinie
-
Wie vorstehend beschrieben, kann die Torsionskennlinie bei der vorliegenden Überbrückungsvorrichtung 7 derart gestaltet sein, dass sie mehrere Stufen hat, d. h. drei Stufen. Durch die Festlegung der Torsionskennlinie auf drei Stufen können die entsprechend dem Torsionswinkel θ variierenden Torsionssteifigkeiten D1, D2 und D3 ohne eine schroffe Änderung allmählich erhöht werden, auch wenn der Ziel-Reduktionsbetrag der Drehmomentvariation erhöht wird. Es ist daher möglich, eine Anfangsvibration zu unterbinden, die entstehen könnte, wenn der Torsionswinkel θ klein ist. Ferner ist bei der vorliegenden Überbrückungsvorrichtung 7 das Steifigkeitsverhältnis der n-ten Torsionssteifigkeit und der (n + 1)-ten Torsionssteifigkeit (d. h. das Steifigkeitsverhältnis der (n + 1)-ten Torsionssteifigkeit hinsichtlich der n-ten Torsionssteifigkeit, wobei n eine positive Ganzzahl ist) derart festgelegt, dass es größer oder gleich 1,5 und kleiner oder gleich 3,0 im regulären Einsatzbereich ist. Es ist daher möglich, eine Vibration zu unterbinden, die entstehen könnte, wenn ein Knickpunkt der Torsionskennlinie überschritten wird, d. h. eine Vibration, die der Steifigkeitsdifferenz zugeschrieben wird. Speziell wenn das Steifigkeitsverhältnis der (n + 1)-ten Torsionssteifigkeit hinsichtlich der n-ten Torsionssteifigkeit derart festgelegt wird, dass es größer oder gleich 2,0 und kleiner oder gleich 2,5 im regulären Einsatzbereich ist, lässt sich eine Vibration, die der Steifigkeitsdifferenz zugeschrieben wird, die beim Überschreiten eines Knickpunkts der Torsionskennlinie entstehen könnte, zuverlässig verhindern. Die vorliegende Überbrückungsvorrichtung 7 kann eine Vibration, die einer Variation der Steifigkeit der Torsionsfedern zugeschrieben wird, somit zuverlässig verhindern.
-
Ferner wird bei der vorliegenden Überbrückungsvorrichtung 7 die zweite Torsionssteifigkeit D2 erzeugt, indem eine der beiden paarweise vorgesehenen großen Schraubenfedern 74 derart zusammengedrückt wird, dass ihre Wendeln eng aneinander anliegen. Anschließend wird die dritte Torsionssteifigkeit D3 erzeugt, indem die andere der beiden paarweise vorgesehenen großen Schraubenfedern 74 und die kleine Schraubenfeder 75 zusammengedrückt werden. Dementsprechend lässt sich eine dreistufige Torsionskennlinie schaffen, ohne hierfür andere Schraubenfedern als die vorgenannten großen Schraubenfedern 74 und kleinen Schraubenfedern 75 bereitstellen zu müssen. Mit anderen Worten: Die dreistufige Torsionskennlinie ist auf einfache Weise erzielbar, ohne die Überbrückungsvorrichtung 7 zu komplizieren.
-
Ferner wird die relative Drehung der Halteplatte 72 und der angetriebenen Platte 73 durch die Drehbegrenzungsvorrichtung, die durch die Drehbegrenzungsbereiche 72d der Halteplatte 72 und die ebenen plattenförmigen Bereiche 73c der angetriebenen Platte 73 gebildet wird, begrenzt. Dementsprechend werden die Vorgänge (der Dämpfungsbetrieb) zum Absorbieren und Dämpfen der Torsionsschwingungen durch die großen Torsionsfedern 74 und die kleinen Torsionsfedern 75 gestoppt. Mit anderen Worten: Die Obergrenze der Torsionskennlinie wird durch die Drehbegrenzungsvorrichtung festgelegt. Durch die Festlegung der Obergrenze der Torsionskennlinie unter Verwendung der Drehbegrenzungsvorrichtung kann das Drehmoment zuverlässig von der Halteplatte 72 auf die angetriebene Platte 73 übertragen werden, wenn der Torsionswinkel größer wird als ein vorgegebener Wert oder gleich diesem vorgegebenen Wert ist.
-
Weitere beispielhafte Ausführungsformen
-
- (a) In der vorstehend beschriebenen beispielhaften Ausführungsform wurde das Beispiel eines Falles beschrieben, in dem die Überbrückungsvorrichtung 7 eine dreistufige Torsionskennlinie hat. Die Torsionskennlinie ist jedoch nicht auf drei Stufen beschränkt, sondern kann beliebig gestaltet sein. Kurz ausgedrückt können vorteilhafte Wirkungen ähnlich wie die vorgenannten vorteilhaften Wirkungen der vorliegenden Erfindung erzielt werden, solange die Torsionskennlinie mehrstufig ist.
- (b) In der vorstehend beschriebenen beispielhaften Ausführungsform wurde das Beispiel eines Falles beschrieben, in dem die Torsionskennlinie dreistufig ist und die erste Stufe und die zweite Stufe der Torsionskennlinie im regulären Einsatzbereich verwendet werden. Die Torsionskennlinie kann jedoch vier oder mehr Stufen haben, wobei die restlichen Stufen, mit Ausnahme der Endstufe, für die Verwendung im regulären Einsatzbereich konfiguriert sein können. In diesem Fall ist das Verhältnis der benachbarten Torsionssteifigkeiten, d. h. das Steifigkeitsverhältnis der (n + 1)-ten Torsionssteifigkeit hinsichtlich der n-ten Torsionssteifigkeit, auf größer oder gleich 1,5 und kleiner oder gleich 3,0 oder alternativ auf größer oder gleich 2,0 und kleiner oder gleich 2,5 festgelegt, was mit Ausnahme der Torsionssteifigkeit der Endstufe für die restlichen Torsionssteifigkeiten gilt. Auch in diesem Fall lassen sich ähnlich vorteilhafte Wirkungen wie jene, die vorstehend beschrieben wurden, erzielen.
-
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
-
Die vorliegende Erfindung kann bei einer Überbrückungsvorrichtung eines Drehmomentwandlers zur Drehmomentübertragung und zum Absorbieren und Dämpfen von Drehmomentschwingungen angewendet werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Drehmomentwandler
- 2
- Frontabdeckung
- 2a
- ebener Bereich
- 3
- Fluid-Betätigungskammer
- 4
- Pumpenrad
- 5
- Turbinenrad
- 6
- Leitrad
- 7
- Überbrückungsvorrichtung
- 10
- Harzelement
- 11
- erste Öffnung
- 12
- erstes Axialdrucklager
- 13
- zweite Öffnung
- 14
- zweites Axialdrucklager
- 15
- dritte Öffnung
- 21
- ringförmiger Bereich
- 22
- zylindrischer Bereich
- 23
- zentraler Ansatz
- 24
- Bolzen
- 41
- Pumpenradgehäuse
- 41a
- vertiefter Befestigungsbereich
- 42a
- konvexer Bereich
- 42
- Pumpenradschaufel
- 43
- Pumpenradnabe
- 44
- Pumpenradkern
- 51
- Turbinenradgehäuse
- 52
- Turbinenradschaufel
- 53
- Turbinenradnabe
- 53a
- zylindrischer Bereich
- 53b
- Scheibenbereich
- 54
- Turbinenradkern
- 55
- Niet
- 61
- Leitradträger
- 62
- Leitradschaufel
- 63
- Leitradkern
- 64
- Einwegkupplung
- 71
- Kolben
- 71a
- vertiefter Bereich
- 71b
- eingedrückten Bereich
- 71c
- ebenen Bereich
- 71d
- Reibbelag
- 71e
- rohrförmiger Bereich
- 71f
- Ringdichtung
- 71g
- äußeres seitliches Ende
- 72
- Halteplatte
- 72a
- Befestigungsbereich
- 72b
- Stützbereich
- 72c
- vorspringender Bereich (radialer Stützbereich)
- 72d
- Drehbegrenzungsbereich
- 72e
- Federaufnahmebereich
- 72f
- Niet
- 72h
- umfangsseitiger Stützbereich
- 72j
- äußere Umfangskante
- 72m
- Stützbereich
- 73
- angetriebene Platte
- 73a
- Fensteröffnung
- 73b
- umfangsseitiger Stützbereich
- 73c
- ebener plattenförmiger Bereich
- 73f
- umfangsseitiger Stützbereich
- 74, 74a, 74b
- große Torsionsfeder
- 74c
- vorspringender Stützbereich
- 75
- kleine Torsionsfeder
- 76a
- außenumfangsseitigen Stützbereich
- 76b
- vorspringender Bereich
- 76c
- Bewegungsbegrenzungsbereich
- 76d
- Zwischenbereich
- 76e
- Begrenzungsabschnitt
- 76f
- Verstärkungsabschnitt
- A
- Raum
- B
- erste Hydraulikkammer
- C
- zweite Hydraulikkammer
- D1
- erste Torsionssteifigkeit
- D2
- zweite Torsionssteifigkeit
- D3
- dritte Torsionssteifigkeit
- J1
- erster zusammengedrückter Zustand
- J2
- zweiter zusammengedrückter Zustand
- J3
- dritter zusammengedrückter Zustand
- JF
- gestoppter Kompressionszustand
- K2
- Torsionssteifigkeit
- K11
- Torsionssteifigkeit
- K12
- Torsionssteifigkeit
- P1
- erster Knickpunkt
- P2
- zweiter Knickpunkt
- P3
- Schwelle
- T
- Drehmoment
- θ
- Torsionswinkel
