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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Überbrückungsvorrichtung und insbesondere eine Überbrückungsvorrichtung für eine Kraftübertragungsvorrichtung des Fluidtyps für die mechanische Verbindung der Kraft von einer Frontabdeckung mit einem Turbinenrad einer Kraftübertragungsvorrichtung des Fluidtyps.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs ist in einem als Kraftübertragungsvorrichtung des Fluidtyps wirkenden Drehmomentwandler eine Überbrückungsvorrichtung vorgesehen. Die Überbrückungsvorrichtung ist in einem zwischen einem Turbinenrad und einer Frontabdeckung gebildeten Raum angeordnet und ist konfiguriert für die mechanische Verbindung der Frontabdeckung und des Turbinenrads, um ein Drehmoment direkt zwischen Frontabdeckung und Turbinenrad zu übertragen.
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Im Allgemeinen umfasst die Überbrückungsvorrichtung einen Kolben und einen Dämpfungsmechanismus. Der Kolben wird durch die Wirkung von Hydraulikdruck an die Frontabdeckung angepresst, und es wird ein Drehmoment von der Frontabdeckung auf den Kolben übertragen. Der Dämpfungsmechanismus umfasst andererseits ein mit dem Turbinenrad verbundenes ausgangsseitiges Element und eine Mehrzahl von Torsionsfedern für die elastische Verbindung des Kolbens und des ausgangsseitigen Elements. Darüber hinaus wird das auf den Kolben übertragene Drehmoment über die Mehrzahl von Torsionsfedern auf das ausgangsseitige Element und weiter auf das Turbinenrad übertragen.
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PTL 1 beschreibt eine Überbrückungsvorrichtung, bei der an dem ausgangsseitigen Element ein Trägheitselement befestigt ist, um eine Variation der Motordrehung zu unterbinden. Bei der in PTL 1 beschriebenen Überbrückungsvorrichtung ist das Trägheitselement an dem ausgangsseitigen Element angebracht, das an dem Turbinenrad befestigt ist, und kann sich relativ zu diesem drehen. Ferner sind zwischen dem Ausgangselement und dem Trägheitselement Torsionsfedern als elastische Elemente angeordnet.
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Bei der Überbrückungsvorrichtung gemäß PTL 1 ist das Trägheitselement über die Torsionsfedern mit dem Ausgangselement verbunden. Dadurch wirken das Trägheitselement und die Torsionsfedern als dynamischer Dämpfer, und diese Bauteile mildern eine Variation der Drehgeschwindigkeit des ausgangsseitigen Elements (Turbinenrad) ab.
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ENTGEGENHALTUNGEN
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PATENTLITERATUR
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- PTL 1: Offengelegte japanische Patentanmeldungs-Publikation Nr. JP-A-2009-293671
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ÜBERSICHT
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Technische Probleme
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Bei den neuesten Personenfahrzeugen besteht die Anforderung, eine Drehzahl zu unterdrücken, bei der die Frontabdeckung und die Turbine zusammengeschlossen werden (im Folgenden als ”Überbrückungsdrehzahl” bezeichnet), so niedrig wie möglich zu halten, um den Kraftstoffverbrauch zu verbessern. Im Allgemeinen aber variiert die Motordrehzahl weitgehend in einem unteren Motordrehzahlbereich. Wenn also die Überbrückungsdrehzahl auf einen niedrigen Wert festgelegt ist, kommt es unvermeidbar zu einer noch größeren Variation der ausgangsseitigen Drehgeschwindigkeit. Wenn im Hinblick darauf eine Überbrückungsvorrichtung mit dem Trägheitselement wie in PTL 1 beschrieben verwendet wird, kann die Variation der Drehung auch dann unterdrückt werden, wenn die Überbrückungsdrehzahl auf beispielsweise etwa 1.200 U/min festgelegt ist.
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Allerdings entsteht der Nachteil, dass die Drehzahl bei rund 1.600 U/min stark variiert, wenn die mit dem Trägheitselement versehene Überbrückungsvorrichtung derart spezifiziert ist, dass eine Variation der ausgangsseitigen Drehzahl bei rund 1.200 U/min minimiert wird. Die Charakteristik der Variation der Drehzahl, d. h. bei welcher Drehzahl etwa die Variation der Drehzahl minimiert und maximiert wird, wird hauptsächlich der Größe des zwischen dem Ausgangselement und dem Trägheitselement zu erzeugenden Hysteresedrehmoment zugeschrieben.
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Die in PTL 1 beschriebene Überbrückungsvorrichtung ist mit einem Mechanismus zum Erzeugen eines Hysteresedrehmoments versehen, jedoch lässt sich die Variation der ausgangsseitigen Drehzahl nicht in einem weiten Drehzahlbereich unterdrücken.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Variation der ausgangsseitigen Drehzahl in einem weiten Drehzahlbereich auch dann zu unterdrücken, wenn die Überbrückungsdrehzahl auf einen niedrigen Wert festgelegt ist.
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Lösung der Probleme
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Eine Überbrückungsvorrichtung für eine Kraftübertragungsvorrichtung des Fluidtyps gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung, die konfiguriert ist für die mechanische Kopplung einer Kraft von einer Frontabdeckung mit einem Turbinenrad der Kraftübertragungsvorrichtung des Fluidtyps. Die Überbrückungsvorrichtung umfasst einen Kolben, der für das Anpressen an die Frontabdeckung konfiguriert ist, und eine ausgangsseitige Einheit, die für eine Drehung als Einheit mit dem Turbinenrad angeordnet ist. Die ausgangsseitige Einheit umfasst ein an dem Turbinenrad befestigtes Ausgangselement, ein relativ zu dem Ausgangselement drehbar angeordnetes Trägheitselement, ein elastisches Element, das das Trägheitselement und das Ausgangselement in einer Drehrichtung elastisch verbindet, und einen Mechanismus zum Erzeugen eines Hysteresedrehmoments. Der Mechanismus zum Erzeugen eines Hysteresedrehmoments ist zwischen dem Trägheitselement und dem Ausgangselement angeordnet und ist konfiguriert für die Erzeugung eines variablen Hysteresedrehmoments zwischen dem Trägheitselement und dem Ausgangselement.
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Bei der vorliegenden Vorrichtung wird die Kraft durch den Kolben, der an die Frontabdeckung angepresst wird, auf die ausgangsseitige Einheit übertragen. In der ausgangsseitigen Einheit wird die Kraft von dem Ausgangselement übertragen, das an dem Turbinenrad befestigt ist. Dabei ist das Trägheitselement über das zweite elastische Element mit dem Ausgangselement verbunden, und eine Variation der ausgangsseitigen Drehzahl lässt sich durch das Trägheitselement unterbinden.
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Hier werden das Ausgangselement und das Trägheitselement relativ zueinander gedreht, und das durch den Mechanismus zum Erzeugen eines Hysteresedrehmoments erzeugte Hysteresedrehmoment ist zwischen beiden Elementen wirksam. Eine Charakteristik der Variation der ausgangsseitigen Drehzahl variiert abhängig von der Größe des Hysteresedrehmoments.
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In Anbetracht des Vorgenannten ist das Hysteresedrehmoment erfindungsgemäß derart konfiguriert, dass es abhängig von den Drehzahlbereichen variiert, und die Variation der ausgangsseitigen Drehzahl ist derart konfiguriert, dass sie in einem weiten Drehzahlbereich reduziert wird. Dadurch lässt sich die Variation der Drehzahl in einem weiten Drehzahlbereich unterdrücken, selbst wenn die Überbrückungsdrehzahl auf einen niedrigen Wert festgelegt ist.
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Eine Überbrückungsvorrichtung für eine Kraftübertragungsvorrichtung des Fluidtyps gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung bezieht sich auf die Überbrückungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, wobei der Mechanismus zum Erzeugen eines Hysteresedrehmoments konfiguriert ist für die Erzeugung eines ersten Hysteresedrehmoments in einem niedrigen Drehzahlbereich und zum Erzeugen eines zweiten Hysteresedrehmoments, das größer als das erste Hysteresedrehmoment ist, in mittleren bis hohen Drehzahlbereichen.
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Wenn zwischen dem Ausgangselement und dem Trägheitselement ein kleines Hysteresedrehmoment erzeugt wird, wird die Variation der ausgangsseitigen Drehzahl im niedrigen Drehzahlbereich reduziert. Wenn dagegen zwischen dem Ausgangselement und dem Trägheitselement ein großes Hysteresedrehmoment erzeugt wird, wird eine Variation der ausgangsseitigen Drehzahl im mittleren Drehzahlbereich reduziert. Im Hinblick darauf ist das erste Hysteresedrehmoment erfindungsgemäß derart konfiguriert, dass dieses in dem niedrigen Drehzahlbereich erzeugt wird, wohingegen das höhere zweite Hysteresedrehmoment derart konfiguriert ist, dass es in mittleren bis hohen Drehzahlbereichen erzeugt wird. Aus diesem Grund kann eine Variation der ausgangsseitigen Drehzahl in einem weiten Drehzahlbereich unterdrückt werden.
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Eine Überbrückungsvorrichtung für eine Kraftübertragungsvorrichtung des Fluidtyps gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung bezieht sich auf eine Überbrückungsvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung, wobei das Ausgangselement eine angetriebene Platte umfasst, in die Kraft von dem Kolben eingeleitet wird, und einen Nabenflansch, der an einem inneren Umfangsbereich der angetriebenen Platte und an dem Turbinenrad befestigt ist. Ferner umfasst das Trägheitselement eine ringförmige Trägheitsplatte, die über das elastische Element in Drehrichtung mit dem Nabenflansch verbunden ist, und einen Trägheitsblock, der an einem äußeren Umfangsbereich der Trägheitsplatte befestigt ist. Weiterhin ist der Mechanismus zum Erzeugen eines Hysteresedrehmoments zwischen einer äußeren Peripherie des Nabenflansches und einem inneren Umfangsbereich der Trägheitsplatte angeordnet.
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Hier ist der Mechanismus zum Erzeugen eines Hysteresedrehmoments zwischen der äußeren Peripherie des Nabenflansches und dem inneren Umfangsbereich der Trägheitsplatte angeordnet. Dadurch lässt sich eine Ausdehnung des axialen Raums vermeiden.
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Eine Überbrückungsvorrichtung für eine Kraftübertragungsvorrichtung des Fluidtyps gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung bezieht sich auf eine Überbrückungsvorrichtung gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung, wobei der Mechanismus zum Erzeugen eines Hysteresedrehmoments eine Mehrzahl von Schiebern umfasst, die für eine Drehung mit dem Nabenflansch konfiguriert sind und durch Zentrifugalkraft radial nach außen bewegt werden können und mit der Trägheitsplatte in Kontakt gelangen, wenn der Nabenflansch bei einer vorgegebenen Drehgeschwindigkeit oder höher gedreht wird.
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Hier kann das Hysteresedrehmoment, das für eine Variation abhängig von der Drehgeschwindigkeit ausgelegt ist, unter Nutzung der Zentrifugalkraft erzeugt werden, die auf die Schieber wirkt. Dadurch lässt sich der Mechanismus zum Erzeugen eines Hysteresedrehmoments durch eine einfache Konstruktion implementieren.
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Eine Überbrückungsvorrichtung für eine Kraftübertragungsvorrichtung des Fluidtyps gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung bezieht sich auf die Überbrückungsvorrichtung gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung, wobei der Mechanismus zum Erzeugen des Hysteresedrehmoments ferner einen Anpressmechanismus umfasst, der konfiguriert ist für das Anpressen der Schieber an die Trägheitsplatte.
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Zur Erzeugung eines großen Hysteresedrehmoments müssen die Schieber vergrößert werden, um ihre Zentrifugalkraft zu erhöhen. Der für diesen Zweck belegte Raum ist jedoch groß. Wenn andererseits die Schieber verkleinert werden, um den belegten Raum zu reduzieren, wird die auf die Schieber wirkende Zentrifugalkraft ebenfalls reduziert, so dass sich ein großes Hysteresedrehmoment nicht erzeugen lässt.
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Im Hinblick darauf ist der Anpressmechanismus zum Anpressen des Schiebers erfindungsgemäß derart konfiguriert, dass auch bei kleinen Schiebern ein großes Hysteresedrehmoment erzeugt wird.
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Eine Überbrückungsvorrichtung für einen Kraftübertragungsmechanismus des Fluidtyps gemäß einem sechsten Aspekt der Erfindung bezieht sich auf die Überbrückungsvorrichtung gemäß dem fünften Aspekt, wobei der Anpressmechanismus eine Mehrzahl von Rollen umfasst, die zwischen dem Nabenflansch und der jeweiligen Mehrzahl von Schiebern angeordnet und derart konfiguriert sind, dass sie die Mehrzahl von Schiebern mittels einer Variation der Drehung an die Trägheitsplatte anpressen.
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Hier können die Schieber mit einer einfachen Konstruktion mit hoher Kraft an die Trägheitsplatte angepresst werden, und es lässt sich ohne Weiteres ein großes Hysteresedrehmoment erzeugen.
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Eine Überbrückungsvorrichtung für eine Kraftübertragungsvorrichtung des Fluidtyps gemäß einem siebten Aspekt der Erfindung bezieht sich auf eine Überbrückungsvorrichtung gemäß einem der Aspekte eins bis sechs der Erfindung und umfasst ferner ein elastisches Element, das den Kolben und die ausgangsseitige Einheit in Drehrichtung elastisch miteinander verbindet.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Wie vorstehend beschrieben, kann die Überbrückungsdrehzahl so niedrig wie möglich eingestellt werden, und darüber hinaus lässt sich eine Variation der Drehung des Turbinenrads in einem weiten Drehzahlbereich unterdrücken. Dadurch wird ein geringer Kraftstoffverbrauch erzielt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Schnittansicht der Konstruktion eines Drehmomentwandlers, der mit einer Überbrückungsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist;
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2 ist eine Schnittansicht der Konstruktion der Überbrückungsvorrichtung;
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3 ist eine Teilvorderansicht eines Nabenflansches;
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4 ist eine Schnittansicht von 3 entlang einer Linie IV-IV;
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5 ist eine Vorderansicht eines Mechanismus zum Erzeugen eines Hysteresedrehmoments;
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6 ist eine Vorderansicht einer Seitenplatte.
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7 ist eine Schnittansicht von 6 entlang einer Linie VII-VII.
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8 ist eine Vorderansicht eines Schiebers;
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9 ist ein Kennliniendiagramm der Motordrehzahl und der Variation der Motordrehzahl;
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10 ist eine Darstellung eines Betätigungsprinzips zur Erläuterung eines Wirkungsablaufs des Mechanismus zum Erzeugen eines Hysteresedrehmoments.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Gesamtkonstruktion
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1 zeigt einen Drehmomentwandler als eine Kraftübertragungsvorrichtung des Fluidtyps gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 1 ist auf der linken Seite eine Antriebsmaschine und auf der rechten Seite ein Getriebe angeordnet. Eine in 1 dargestellte Linie O-O ist eine Drehachsenlinie des Drehmomentwandlers.
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Ein Drehmomentwandler 1 ist eine Vorrichtung zur Kraftübertragung von einer Kurbelwelle der Antriebsmaschine auf eine Eingangswelle des Getriebes. Der Drehmomentwandler 1 umfasst hauptsächlich eine Frontabdeckung 2, in die Kraft eingeleitet wird, ein Pumpenrad 3, ein Turbinenrad 4, ein Leitrad 5 und eine Überbrückungsvorrichtung 6.
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Der äußere Umfangsbereich der Frontabdeckung 2 und jener des Pumpenrads 3 sind durch Bolzen 7 aneinander befestigt. Die Frontabdeckung 2 und das Pumpenrad 3 bilden eine Fluidkammer. Das Turbinenrad 4 ist in der Fluidkammer dem Pumpenrad 3 gegenüberliegend angeordnet. Das Turbinenrad 4 umfasst ein Turbinengehäuse 8, eine Mehrzahl von Turbinenschaufeln 9, die an dem Innenbereich des Turbinengehäuses 8 befestigt sind, und eine Turbinennabe 10, die an dem Innenbereich des Turbinengehäuses 8 befestigt ist. Die Turbinennabe 10 hat einen rohrförmigen Bereich 11, der sich in axialer Richtung erstreckt, und einen scheibenförmigen Flansch 12, der sich von dem rohrförmigen Bereich 11 radial nach außen erstreckt. Ferner ist der innere Umfangsbereich des Turbinengehäuses 8 durch Niete 13 an dem äußeren Umfangsbereich des Flansches 12 befestigt. Es ist zu beachten, dass der rohrförmige Bereich 11 der Turbinennabe 10 eine Keilöffnung 11a hat, die in dessen innerem Umfangsbereich gebildet ist, und eine Keilwelle 11b, die an dessen äußerem Umfangsbereich gebildet ist. Ferner ist die Eingangswelle des Getriebes (in den Figuren nicht dargestellt) mit der Keilöffnung 11a verbunden. Das Leitrad 5 ist ein Mechanismus zum Regulieren des Betriebsölstroms von dem Turbinenrad 4 zu dem Pumpenrad 3. Das Leitrad 5 ist zwischen dem Pumpenrad 3 und dem Turbinenrad 4 angeordnet.
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Überbrückungsvorrichtung 6
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2 zeigt die aus dem Drehmomentwandler 1 herausgenommene Überbrückungsvorrichtung 1. Die Überbrückungsvorrichtung 6 ist eine Vorrichtung zur mechanischen Verbindung der Frontabdeckung 2 und des Turbinenrads 4, wenn die Motordrehzahl eine vorgegebene Drehzahl (Überbrückungsdrehzahl) erreicht. Wie in 1 dargestellt ist, ist die Überbrückungsvorrichtung 6 zwischen der Frontabdeckung 2 und dem Turbinenrad 4 angeordnet. Die Überbrückungsvorrichtung 6 umfasst einen Kolben 15, eine ausgangsseitige Einheit 16 und eine Mehrzahl von ersten Torsionsfedern (erste elastische Elemente) 17.
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Kolben 15
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Der Kolben 15 hat einen rohrförmigen Abschnitt 15a an seinem inneren Umfangsbereich, wobei der rohrförmige Abschnitt 15a gebildet ist, indem der innere Umfangsbereich in Richtung auf die Antriebsmaschine gekrümmt ist. Ferner ist der rohrförmige Abschnitt 15a durch die äußere Umfangsfläche des rohrförmigen Abschnitts 11 der Turbinennabe 10 gestützt und kann in der axialen Richtung und in Drehrichtung gleiten. Ferner ist ein ringförmiges Reibelement 18, das für ein Anpressen an die Seitenfläche der Frontabdeckung 2 konfiguriert ist, an einem äußeren Umfangsbereich 15b des Kolbens 15 befestigt.
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Ausgangsseitige Einheit 16
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Die ausgangsseitige Einheit 16 umfasst ein Ausgangselement 20, ein Trägheitselement 21, eine Mehrzahl von zweiten Torsionsfedern (zweite elastische Elemente) 22 und einen Mechanismus 23 zum Erzeugen eines Hysteresedrehmoments.
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Ausgangselement 20
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Das Ausgangselement 20 ist durch eine angetriebene Platte 25 und einen Nabenflansch 26 gebildet. Die angetriebene Platte 25 und der Nabenflansch 26 sind durch Niete 27 aneinander befestigt.
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Die angetriebene Platte 25 ist ein annähernd scheibenförmiges Element, dessen äußerer Umfangsbereich in Richtung auf die Antriebsmaschine geneigt ist. Ferner befindet sich das vordere Ende des äußeren Umfangsbereichs mit den Enden der ersten Torsionsfedern 17 im Eingriff.
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Wie in 3 und in 4, die eine Querschnittdarstellung von 3 entlang einer Linie IV-IV ist, dargestellt ist, hat der Nabenflansch 26 einen Vorsprung 30 und einen sich von der äußeren Peripherie eines axialen Endes des Vorsprungs 30 radial nach außen erstreckenden Flansch 31. Der Vorsprung 30 hat eine Keilöffnung 30a, die in seinem inneren Umfangsbereich gebildet ist. Die Keilöffnung 30a steht im Eingriff mit einer Keilwelle 11b der Turbinennabe 10. Ferner hat der Nabenvorsprung 30 vier kreisbogenförmige Vertiefungen 30b, die in gleichen Winkelabständen (90 Grad) an seiner äußeren Umfangsfläche gebildet sind. Der Flansch 31 hat eine Mehrzahl von Fensteröffnungen 31a, die in seinem äußeren Umfangsbereich gebildet sind. Die zweiten Torsionsfedern 22 sind in den mehreren Fensteröffnungen 31a gehalten. Eine Mehrzahl von Anschlag-Ausschnitten 31b ist an der inneren Umfangsseite der Fensteröffnungen 31a gebildet. Jeder Anschlag-Ausschnitt 31b hat in Umfangsrichtung eine vorgegebene Länge.
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Trägheitselement 21
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Das Trägheitselement 21 ist ein Element, das als dynamischer Dämpfer wirkt, um eine Variation der Drehzahl, die von der angetriebenen Platte 25 in das Trägheitselement einzuleiten ist, weiter zu unterdrücken. Das Trägheitselement 21 wird durch eine erste und eine zweite Trägheitsplatte 34 und 35 und einen Trägheitsblock 36 gebildet. Die beiden Trägheitsplatten 34 und 35 und der Trägheitsblock 36 sind durch Niete 37 aneinander befestigt.
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Die erste und die zweite Trägheitsplatte 34 und 35 liegen einander gegenüber und nehmen den Flansch 31 des Nabenflansches 26 zwischen sich auf. Beide Platten 34 und 35 haben jeweils eine Mehrzahl von Ausschnitten 34a, die eine Mehrzahl von zweiten Torsionsfedern stützen, und eine Mehrzahl von Ausschnitten 35a, die eine Mehrzahl von zweiten Torsionsfedern stützen in ihren radialen Zwischenbereichen. Die zweiten Torsionsfedern 22 sind in den Ausschnitten 34a und 35a gehalten.
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Ferner hat die erste Trägheitsplatte 34 eine Mehrzahl von Anschlag-Krümmungsbereichen 34b an ihrem inneren Umfangsende. Die Anschlag-Krümmungsbereiche 34b sind durch axiales Krümmen des inneren Umfangsendes der ersten Trägheitsplatte 34 in Richtung auf das Getriebe gebildet. Die Anschlag-Krümmungsbereiche 34b sind in die Anschlag-Ausschnitte 31b eingesetzt, die in dem Flansch 31 des Nabenflansches 26 gebildet sind. Dementsprechend können sich die beiden Trägheitsplatten 34 und 35 und der Trägheitsblock 36 innerhalb eines Bereichs der Umfangslänge jedes Anschlag-Ausschnitts 31b (ein Winkelbereich) relativ zu dem Nabenflansch 26 drehen.
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Die zweite Trägheitsplatte 35 hat eine Positionierungs-Vertiefung 35b an der äußeren Umfangsseite der Ausschnitte 35a. Die Positionierungs-Vertiefung 35a ist axial in Richtung auf die Antriebsmaschine vertieft, und ihre innere Umfangsfläche kann mit der außenumfangsseitigen Endfläche des Flansches 31 des Nabenflansches 26 in Kontakt gebracht werden. Ferner ist die innenumfangsseitige Endkante der zweiten Trägheitsplatte 35 axial in Richtung auf das Getriebe gekrümmt, wodurch ein rohrförmiger Kontaktbereich 35c gebildet wird.
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Der Trägheitsblock 36 ist ein ringförmiges Element und hat einen Hauptkörper 36a und einen an der inneren Umfangsseite des Hauptkörpers 36a gebildeten Befestigungsbereich 36b. Ferner ist der Befestigungsbereich 36b, wie vorstehend beschrieben, durch Niete 37 an beiden Trägheitsplatten 34 und 35 befestigt.
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Mechanismus 23 zum Erzeugen eines Hysteresedrehmoments
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Der Mechanismus 23 zum Erzeugen eines Hysteresedrehmoments ist axial zwischen dem Flansch 31 des Nabenflansches 26 und dem Flansch 12 der Turbinennabe 10 und radial zwischen dem Vorsprung 30 des Nabenflansches 26 und dem rohrförmigen Kontaktbereich 35c der zweiten Trägheitsplatte 35 angeordnet. Der Mechanismus 23 zum Erzeugen eines Hysteresedrehmoments ist ein Mechanismus, der konfiguriert ist für die Erzeugung eines variablen Hysteresedrehmoments zwischen dem Nabenflansch 26, der einen Teil des Ausgangselements 20 bildet, und der zweiten Trägheitsplatte 35, die einen Teil des Trägheitselements 21 bildet.
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Wie in den 2 und 5 dargestellt ist, umfasst der Mechanismus 23 zum Erzeugen eines Hysteresedrehmoments ein Paar von Seitenplatten 40 und 41, vier Schieber 42, die zwischen dem Paar von Seitenplatten 40 und 41 angeordnet sind, vier Federn 43, die entsprechend den vier Schiebern 42 angeordnet sind, und vier Rollen 44. Es ist zu beachten, dass 5(a) den Mechanismus 23 zum Erzeugen eines Hysteresedrehmoments mit einer daraus entfernten Seitenplatte zeigt, wohingegen 5(b) eine Teilschnittansicht von 5(a) ist.
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Das Paar von Seitenplatten 41 und 42 hat eine identische Form, so dass nur die eine Platte, 40, beschrieben wird.
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Wie in 6 und in 7, die eine Schnittansicht von 6 entlang der Linie VII-VII ist, dargestellt ist, ist die Seitenplatte 40 ringförmig und hat vier Befestigungsbereiche 40a und vier Schieber-Gleitbereiche 40b.
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Die vier Befestigungsbereiche 40a sind in Umfangsrichtung in gleichen Winkelabständen an einem Teil des äußeren Umfangsbereichs der Seitenplatte 40 gebildet. Wie 7 zeigt, sind die Befestigungsbereiche 40a in der axialen Richtung zu den Schieber-Gleitbereichen 40b versetzt. Jeder Befestigungsbereich 40a hat eine Öffnung 40c für eine Nietanbringung. Ferner befinden sich die vier Befestigungsbereiche 40a mit den Befestigungsbereichen, die an der anderen der Seitenplatten, d. h. an der Seitenplatte 41, gebildet sind, in Kontakt und sind durch Niete 46 (siehe 5) an derselben befestigt. Bei einer derartigen Konstruktion entstehen zwischen den Schieber-Gleitbereichen 40b der Seitenplatte 40 als eine der Seitenplatten und den Schieber-Gleitbereichen der Seitenplatte 41 als die andere der Seitenplatten Zwischenräume (vier geteilte Zwischenräume) in dem Maße, in dem die Befestigungsbereiche 40a versetzt sind.
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Jeder der vier Schieber-Gleitbereiche 40b ist zwischen zwei benachbarten Befestigungsbereichen 40a gebildet. Jeder Schieber-Gleitbereich 40b hat eine Öffnung 40d für die Aufnahme einer jeweiligen Feder 43. Ferner hat jeder Schieber-Gleitbereich 40b an seinem inneren Umfangsende einen gekrümmten Bereich 40e zum Halten der jeweiligen Feder 43.
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Jeder der vier Schieber 42 ist zwischen den Schieber-Gleitbereichen des Paares der Seitenplatten 40 und 41 angeordnet und kann radial entlang deren Flächen gleiten. Ferner wird jeder Schieber 42 durch die Seitenflächen der Befestigungsbereiche 40a der Seitenplatten 41 und 42 an einer Bewegung in Umfangsrichtung gehindert. Wie in 8 dargestellt ist, ist jeder Schieber 42 annähernd formgleich mit jedem Schieber-Gleitbereich 40b. Sein äußerer Umfangsbereich ist kreisbogenförmig und kann mit der inneren Umfangsfläche des rohrförmigen Kontaktbereichs 35c in Kontakt treten, der in dem inneren Umfangsbereich der zweiten Trägheitsplatte 35 gebildet ist. Ferner hat jeder Schieber 42 in einer der Öffnung 40d jedes Schieber-Gleitbereichs 40b entsprechenden Position eine Öffnung 42a für die Aufnahme der jeweiligen Feder 43. Darüber hinaus hat jeder Schieber 42 eine kreisbogenförmige Vertiefung 42b an beiden Umfangsenden seines inneren Umfangsbereichs, um den Kontakt eines Teils der äußeren Umfangsfläche jeder Rolle 44 mit jeder kreisbogenförmigen Vertiefung 42b zu ermöglichen.
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Wie die 5(a) und 5(b) zeigen, sind die vier Federn 43 jeweils in den entsprechenden Paaren von Öffnungen 40d und 42a der Schieber-Gleitbereiche 40b und der Schieber 42 aufgenommen. Ein radial innenseitiges Ende jeder Feder 43 befindet sich in Kontakt mit dem jeweiligen Schieber 42, während sich ein radial außenseitiges Ende jeder Feder 43 mit den Seitenplatten 40 und 41 in Kontakt befindet. Wenn die Überbrückungsvorrichtung 6 nicht gedreht wird (d. h. wenn keine Zentrifugalkraft ausgeübt wird), wird der jeweilige Schieber 42 ohne Kontakts mit dem rohrförmigen Kontaktbereich 35c der zweiten Trägheitsplatte 35 durch die jeweilige Feder 43 radial nach innen beaufschlagt.
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Wie 5 zeigt, sind die Rollen 44 an der inneren Umfangsseite der Schieber 42 angeordnet. Insbesondere ist jede Rolle 44 zwischen den kreisbogenförmigen Vertiefungen 42b von zwei benachbarten Schiebern 42 und jeder an dem Vorsprung 30 des Nabenflansches 26 gebildeten kreisförmigen Vertiefung 30b angeordnet.
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Erste Torsionsfedern 17
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Wie in 2 dargestellt ist, sind die mehreren ersten Torsionsfedern 17 Elemente für die elastische Verbindung einer an dem Kolben 15 befestigten Antriebsplatte 50 und der angetriebenen Platte 25 in Drehrichtung. Die ersten Torsionsfedern 17 sind durch eine Mehrzahl von Elementen wie beispielsweise die Antriebsplatte 50 gehalten und werden an einer Bewegung in axialer und radialer Richtung gehindert.
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Wirkungsablauf
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Der Wirkungsablauf des Drehmomentwandlers an sich wird kurz erläutert.
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Während der Drehung der Frontabdeckung 2 und des Pumpenrads 3 fließt das Betriebsöl von dem Pumpenrad 3 zu dem Turbinenrad 4, und es wird über das Betriebsöl Kraft von dem Pumpenrad 3 auf das Turbinenrad 4 übertragen. Die auf das Turbinenrad 4 übertragene Kraft wird über die Turbinennabe 10 auf die Eingangswelle (in den Figuren nicht dargestellt) übertragen.
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Wenn die Drehzahl der Eingangswelle eine vorgegebene Drehzahl erreicht, setzt die Kraftübertragung über die Überbrückungsvorrichtung 6 ein. Insbesondere wird der Kolben 15 mittels Hydraulikdruckvariation in Richtung auf die Antriebsmaschine bewegt, und das Reibelement 18 des Kolbens 15 wird an die Frontabdeckung 2 angepresst. Folglich wird der Kolben 15 als Einheit mit der Frontabdeckung 2 gedreht, und es wird durch den Kolben 15, die ersten Torsionsfedern 17 usw. Kraft von der Frontabdeckung 2 auf die ausgangsseitige Einheit 16 übertragen.
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Wirkungsweise der ausgangsseitigen Einheit
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In der ausgangsseitigen Einheit 16 wird die in die angetriebene Platte 25 eingeleitete Kraft über den Nabenflansch 26 auf die Turbinennabe 10 übertragen. Dabei ist der Nabenflansch 26 mit dem Trägheitselement 21 versehen, weshalb eine Variation der Drehung der Antriebsmaschine wirksam unterdrückt werden kann. Eine diesbezügliche Erläuterung erfolgt nachstehend.
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Wie in 9 dargestellt ist, nimmt die Variation der Drehung der Antriebsmaschine, die durch eine Variation der Verbrennung zu bewirken ist, im Allgemeinen zu, wenn die Drehzahl der Antriebsmaschine reduziert wird (Kennlinie E1). Wenn ein Trägheitselement, d. h. ein dynamischer Dämpfer, nicht vorgesehen ist, nimmt dabei die Variation der von einem Drehmomentwandler abzugebenden Drehzahl allmählich zu, wenn die Motordrehzahl reduziert wird. Wenn dagegen ein dynamischer Dämpfer vorgesehen ist, wie in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform, ist es möglich, die Variation der Drehzahl eines Turbinenrads als ausgangsseitiges Bauteil auf etwa eine spezifische Motordrehzahl (rund 1.200 U/min in dem Beispiel von 9) zu reduzieren (Kennlinien E2 und E3).
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Eine Differenz zwischen den Kennlinien E2 und E3 in einem niedrigen Drehzahlbereich wird der Größe eines Hysteresedrehmoments in dem Mechanismus 23 zum Erzeugen eines Hysteresedrehmoments zugeschrieben. Mit anderen Worten: Die Kennlinie E2 bezieht sich auf einen Fall, in dem ein Hysteresedrehmoment relativ groß ist, wohingegen die Kennlinie E3 sich auf einen Fall bezieht, in dem ein Hysteresedrehmoment relativ klein ist. Bei Kennlinie E2 wird die Variation der Drehzahl des Turbinenrads reduziert, wenn die Antriebsmaschine etwa bei einer Drehzahl von 1.200 U/min gedreht, dann auf etwa 1.500 U/min maximiert und in einem Drehzahlbereich von mehr als rund 1.500 U/min allmählich reduziert wird. Bei Kennlinie E3 andererseits zeigt die Variation der Drehzahl des Turbinenrads den Minimalwert, der kleiner ist als jener von Kennlinie E2, wenn die Motordrehzahl in etwa 1.200 U/min übersteigt, und sie zeigt den Maximalwert, der größer ist als der von Kennlinie E2 bei etwa 1.600 U/min.
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Wie aus diesen Kennlinien offensichtlich ist, ist die Variation der Drehzahl des Turbinenrads in einem niedrigen Drehzahlbereich der Antriebsmaschine kleiner, wenn ein Hysteresedrehmoment kleiner ist, wohingegen eine Variation der Drehzahl des Turbinenrads in einem Zwischendrehzahlbereich der Antriebsmaschine kleiner ist, wenn ein Hysteresedrehmoment größer ist. Dagegen wird die Variation der Drehzahl des Turbinenrads in einem hohen Drehzahlbereich der Antriebsmaschine durch die Größe eines Hysteresedrehmoments weniger beeinflusst.
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Angesichts des Vorgenannten ist der Mechanismus 23 zum Erzeugen eines Hysteresedrehmoments gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konfiguriert für eine Änderung eines Hysteresedrehmoments in Abhängigkeit von Drehzahlbereichen. Insbesondere wird ein von dem Mechanismus 23 zum Erzeugen eines Hysteresedrehmoments zu erzeugendes Drehmoment klein in einem niedrigen Drehzahlbereich der Antriebsmaschine und groß in mittleren und hohen Drehzahlbereichen der Antriebsmaschine.
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Wirkungsweise des Mechanismus zum Erzeugen eines Hysteresedrehmoments
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Anhand von 10 wird die Wirkungsweise bei einem abhängig von den Drehzahlbereichen variierenden Hysteresedrehmoment erläutert.
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Im niedrigen Drehzahlbereich ist eine auf den jeweiligen Schieber 42 wirkende Zentrifugalkraft F0 zunächst relativ klein. Aus diesem Grund wird der jeweilige Schieber 42 durch seine relevante Feder 43 radial nach innen beaufschlagt, während kein Kontakt der äußeren Umfangsfläche des jeweiligen Schiebers 42 mit dem rohrförmigen Kontaktbereich 35c der zweiten Trägheitsplatte 35 besteht. Aus diesem Grund ist ein Hysteresedrehmoment relativ klein. Mit anderen Worten: Es liegt lediglich ein Hysteresedrehmoment vor, das einer Reibung zwischen den jeweiligen Komponenten zuzuschreiben ist.
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Wenn die Drehzahl erhöht wird, vergrößert sich die auf den jeweiligen Schieber 42 wirkende Zentrifugalkraft. Wenn eine derart große Zentrifugalkraft F0 auf den jeweiligen Schieber 42 wirkt, wird der jeweilige Schieber 42 gegen die Druckkraft seiner relevanten Feder 43 zur äußeren Umfangsseite bewegt. Die äußere Umfangsfläche des jeweiligen Schiebers 42 gelangt dann etwa bei Punkt P0 in Kontakt mit dem rohrförmigen Kontaktbereich 35c der zweiten Trägheitsplatte 35. Dabei werden der Flansch 26 (Vorsprung 30 in 10) und der rohrförmige Kontaktbereich 35c in umgekehrten Phasen gedreht, während eine Drehzahlvariation verursacht wird. Aus diesem Grund wirkt auf den jeweiligen Schieber 42, der sich mit dem rohrförmigen Kontaktbereich 35c in Kontakt befindet, ein Moment M, weshalb der Schieber versucht, sich in Gegenuhrzeigerrichtung in 10 zu drehen. Andererseits befindet sich die jeweilige Rolle 44 bei Punkt P1 in Kontakt mit dem Nabenflansch 26 und nimmt an dem Kontaktpunkt P1 eine Kraft F1 auf. Ferner befindet sich jede Rolle 44 an Punkt P2 in Kontakt mit dem jeweiligen Schieber 42, wodurch der jeweilige Schieber 42 von der jeweiligen Rolle 44 eine Kraft F2 aufnimmt. Dementsprechend wird angenommen, dass auf den jeweiligen Schieber 42 ferner ein Moment in Uhrzeigerrichtung wirkt und dass die äußere Umfangsfläche des jeweiligen Schiebers 42 aus diesem Grund mit hoher Kraft an den rohrförmigen Kontaktbereich 35c angepresst wird.
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Wie vorstehend beschrieben, wird angenommen, dass ein Hysteresedrehmoment, dass größer als das im niedrigen Drehzahlbereich zu erzeugende Hysteresedrehmoment ist, zwischen dem Trägheitselement 21 (zweite Trägheitsplatte 35) und dem Nabenflansch 26 erzeugt wird, die relativ zueinander gedreht werden.
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Mit der vorstehend beschriebenen, in 9 dargestellten Konstruktion wird die Kennlinie der Drehzahlvariation des Turbinenrads im niedrigen Drehzahlbereich zur Kennlinie E3 und in den mittleren bis hohen Drehzahlbereichen zur Kennlinie E2. Aus diesem Grund kann die Drehzahlvariation des Turbinenrads in den gesamten Drehzahlbereichen der Antriebsmaschine nach unten gedrückt werden.
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Merkmale
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- (1) Im niedrigen Drehzahlbereich wird ein kleines Hysteresedrehmoment, in den mittleren bis hohen Drehzahlbereichen hingegen ein großes Hysteresedrehmoment erzeugt. Aus diesem Grund lässt sich eine Drehzahlvariation des Turbinenrads in einem weiten Drehzahlbereich unterdrücken.
- (2) Der Mechanismus 23 zum Erzeugen eines Hysteresedrehmoments ist zwischen der äußeren Peripherie des Nabenflansches 26 und dem inneren Umfangsbereich der Trägheitsplatte 35 vorgesehen. Aus diesem Grund kann die Vorrichtung in der axialen Richtung eine kompakte Größe besitzen.
- (3) Eine Variation des Hysteresedrehmoments wird durch Anwendung von Zentrifugalkraft, die auf die Schieber 42 wirkt, bewirkt. Deshalb können unterschiedliche Hysteresedrehmomente mit einer einfachen Konstruktion abhängig von Drehzahlbereichen erzeugt werden.
- (4) Die Schieber 42 sind derart konfiguriert, dass sie durch Rollen 44 an die Trägheitsplatte 35 angepresst werden. Aus diesem Grund lässt sich mit kleinen Schiebern und einer einfachen Konstruktion ein großes Hysteresedrehmoment erzeugen.
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Weitere beispielhafte Ausführungsformen
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebene beispielhafte Ausführungsform beschränkt. Vielfältige Änderungen und Modifikationen sind möglich, ohne den Schutzrahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
- (a) Die Konstruktion des Mechanismus zum Erzeugen eines Hysteresedrehmoments ist nicht auf die in der vorstehenden beispielhaften Ausführungsform beschriebene Konstruktion beschränkt. Es eignet sich jede Konstruktion, solange ein zu erzeugendes Hysteresedrehmoment abhängig von Drehzahlbereichen variiert.
- (b) Die vorstehend beschriebene beispielhafte Ausführungsform wurde am Beispiel eines Drehmomentwandlers als Kraftübertragungsvorrichtung des Fluidtyps erläutert. Es kann jedoch auch eine Fluidkupplung ohne Leitrad als Kraftübertragungsvorrichtung des Fluidtyps verwendet werden.
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INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
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Erfindungsgemäß ist es möglich, die Überbrückungsdrehzahl der Überbrückungsvorrichtung so niedrig wie möglich festzulegen. Darüber hinaus kann eine Variation der Turbinenraddrehung in einem weiten Drehzahlbereich unterdrückt werden, weshalb sich ein niedriger Kraftstoffverbrauch erzielen lässt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drehmomentwandler
- 2
- Frontabdeckung
- 3
- Pumpenrad
- 4
- Turbinenrad
- 6
- Überbrückungsvorrichtung
- 10
- Turbinennabe
- 15
- Kolben
- 16
- ausgangsseitige Einheit
- 17
- erste Torsionsfeder (erstes elastisches Element)
- 20
- Ausgangselement
- 21
- Trägheitselement
- 22
- zweite Torsionsfeder (zweites elastisches Element)
- 23
- Mechanismus zum Erzeugen eines Hysteresedrehmoments
- 25
- angetriebene Platte
- 26
- Nabenflansch
- 30
- Vorsprung
- 31
- Flansch
- 34, 35
- Trägheitsplatten
- 36
- Trägheitsblock
- 40, 41
- Seitenplatten
- 42
- Schieber
- 43
- Feder
- 44
- Rolle
