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TECHNISCHES GEBIET
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Vorliegende Erfindung betrifft eine Überbrückungsvorrichtung, insbesondere eine Überbrückungsvorrichtung für einen Drehmomentwandler, die zwischen einer Frontabdeckung, die mit einem antriebsmaschinenseitigen Element verbunden ist, und einem Drehmomentwandlerkörper angeordnet ist, um ein Drehmoment von der Frontabdeckung direkt auf ein Turbinenrad des Drehmomentwandlerkörpers zu übertragen.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Um den Kraftstoffverbrauch zu senken, ist ein Drehmomentwandler häufig mit einer Überbrückungsvorrichtung ausgestattet. Die Überbrückungsvorrichtung ist zwischen einer Frontabdeckung und einem Turbinenrad angeordnet und ist konfiguriert für eine mechanische Verbindung der Frontabdeckung und der Turbine, um ein Drehmoment direkt zwischen der Frontabdeckung und der Turbine zu übertragen.
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Die Überbrückungsvorrichtung hat normalerweise einen Kolben und einen Dämpfungsmechanismus. Der Kolben wird durch die Wirkung von Hydraulikdruck an die Frontabdeckung angepresst und das Drehmoment von der Frontabdeckung auf den Kolben übertragen. Zum anderen umfasst der Dämpfungsmechanismus eine Mehrzahl von Torsionsfedern, und der Kolben ist mit einem ausgangsseitigen Element, das mit der Turbine verbunden ist, durch eine Mehrzahl von Torsionsfedern elastisch verbunden. Bei der vorstehend beschriebenen Überbrückungsvorrichtung wird das auf den Kolben übertragene Drehmoment durch diese mehreren Torsionsfedern auf das ausgangsseitige Element und weiter auf das Turbinenrad übertragen.
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PTL 1 beschreibt eine Überbrückungsvorrichtung, bei der ein Trägheitselement an dem ausgangsseitigen Element montiert ist, um eine Schwankung der Antriebsmaschinendrehzahl zu verhindern. Bei der in PTL 1 beschriebenen Überbrückungsvorrichtung ist das Trägheitselement an dem Ausgangselement montiert, das relativ zu dem Turbinenrad drehbar an demselben befestigt ist. Ferner sind zwischen dem Ausgangselement und dem Trägheitselement Torsionsfedern als elastische Elemente montiert.
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Bei der Überbrückungsvorrichtung gemäß PTL 1 ist das Trägheitselement durch die Torsionsfedern mit dem Ausgangselement verbunden. Daher wirken das Trägheitselement und die Torsionsfedern als dynamischer Dämpfer, und diese Komponenten dämpfen eine Drehzahlschwankung des ausgangseitigen Elements (Turbinenrad).
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PTL 2 hingegen beschreibt eine Überbrückungsvorrichtung, die durch den Einbau eines Mechanismus zum Erzeugen eines variablen Hysteresedrehmoments in einer Position zwischen dem Trägheitselement und dem Ausgangselement in der Überbrückungsvorrichtung, wie diese in PTL 1 beschrieben ist, zu implementieren ist. Selbst wenn eine Überbrückungsdrehzahl auf einen niedrigen Wert eingestellt ist, kann die Überbrückungsvorrichtung eine Schwankung der Abtriebsdrehzahl über weite Drehzahlbereiche verhindern.
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DOKUMENTLISTE
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PATENTLITERATUR
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- PTL 1: Offengelegte japanische Patentanmeldungs-Publikation Nr. 2009-293671
- PTL 2: Offengelegte japanische Patentanmeldungs-Publikation Nr. 2012-87856
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ÜBERSICHT
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Technische Probleme
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Bei der Vorrichtung von PTL 2 ist der Hysteresedrehmoment-Erzeugungsmechanismus konfiguriert für die Erzeugung eines relativ niedrigen ersten Hysteresedrehmoments in einem niedrigen Drehzahlbereich und für die Erzeugung eines zweiten Hysteresedrehmoments, das größer ist als das erste Hysteresedrehmoment, in einem mittleren bis hohen Drehzahlbereich. Dementsprechend lässt sich eine Schwankung der Abtriebsdrehzahl über weite Drehzahlbereiche verhindern.
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Jedoch sind bei der Vorrichtung gemäß PTL 2 neben dem Trägheitselement, das einen Teil der dynamischen Dämpfungsvorrichtung bildet, ein Schieber und ein Paar von Platten zum Stützen des Schiebers notwendig. Dadurch erhöht sich die Anzahl der Vorrichtungskomponenten.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, Drehzahlschwankungen über weite Drehzahlbereiche mit einer kompakten Konstruktion ohne zusätzliche Komponenten wirksam zu dämpfen.
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Problemlösung
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Eine Überbrückungsvorrichtung für einen Drehmomentwandler gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung, die zwischen einer Frontabdeckung, die mit einem antriebsmaschinenseitigen Element verbunden ist, und einem Drehmomentwandlerkörper angeordnet und für eine direkte Übertragung eines Drehmoments von der Frontabdeckung auf das Turbinenrad des Drehmomentwandlers konfiguriert ist. Die vorliegende Überbrückungsvorrichtung hat einen Kupplungsbereich, ein Zwischenelement, einen eingangsseitigen Dämpfungsmechanismus, einen ausgangsseitigen Dämpfungsmechanismus und eine dynamische Dämpfungsvorrichtung. Der Kupplungsbereich ist konfiguriert für die Übertragung des Drehmoments von der Frontabdeckung auf eine Ausgangsseite. Das Zwischenelement ist in einem Kraftübertragungsweg zwischen dem Kupplungsbereich und dem Turbinenrad angeordnet. Der eingangsseitige Dämpfungsmechanismus ist zwischen dem Kupplungsbereich und dem Zwischenelement montiert und ist konfiguriert für die Dämpfung einer Drehzahlschwankung. Der ausgangsseitige Dämpfungsmechanismus ist zwischen dem Zwischenelement und der Turbine montiert und ist konfiguriert für die Erzeugung eines Hysteresedrehmoments, das größer ist als ein Hysteresedrehmoment des eingangsseitigen Dämpfungsmechanismus, und für die Dämpfung einer Drehzahlschwankung. Die dynamische Dämpfungsvorrichtung ist mit dem Zwischenelement verbunden und ist konfiguriert für die Dämpfung einer Drehzahlschwankung.
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Bei vorliegender Vorrichtung wird im aktivierten Zustand des Kupplungsbereichs (Kraftübertragungszustand) eine Kraft von der Frontabdeckung in den Kupplungsbereich eingeleitet und durch den eingangsseitigen Dämpfungsmechanismus, das Zwischenelement und den ausgangsseitigen Dämpfungsmechanismus auf das Turbinenrad übertragen. Zu diesem Zeitpunkt ist der dynamische Dämpfungsmechanismus mit dem Zwischenelement verbunden, und es kann durch die dynamische Dämpfungsvorrichtung eine Drehzahlschwankung verhindert werden.
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Der ausgangsseitige Dämpfungsmechanismus, der konfiguriert ist für die Erzeugung eines Hysteresedrehmoments, das größer ist als jenes in dem eingangsseitigen Dämpfungsmechanismus, ist hier zwischen dem Turbinenrad und dem Zwischenelement, mit dem die dynamische Dämpfungsvorrichtung verbunden ist, montiert. Es ist daher ähnlich wie bei einer Vergrößerung des Drehmoments in der dynamischen Dämpfungsvorrichtung möglich, die Wirkung der Dämpfung einer Drehzahlschwankung zu verbessern. Dabei ist es anders als bei der bekannten Vorrichtung nicht notwendig, zusätzlich einen Mechanismus zum Erzeugen eines Hysteresedrehmoments vorzusehen. Dadurch ist eine kompakte Ausbildung der gesamten Vorrichtung mit nur wenigen Komponenten möglich.
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Bei einer Überbrückungsvorrichtung für einen Drehmomentwandler gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der eingangsseitige Dämpfungsmechanismus an einer inneren Umfangsseite des ausgangsseitigen Dämpfungsmechanismus angeordnet.
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Bei der vorstehend beschriebenen Lageanordnung kann das Hysteresedrehmoment in dem ausgangsseitigen Dämpfungsmechanismus ohne weiteres größer sein als das Hysteresedrehmoment in dem eingangsseitigen Dämpfungsmechanismus.
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Bei einer Dämpfungsvorrichtung gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält der Kupplungsbereich einen Kolben, ein Reibelement und eine Antriebsplatte. Der Kolben kann sich bezüglich der Frontabdeckung axial bewegen. Das Reibelement ist an einem äußeren Umfangsbereich des Kolbens montiert und ist konfiguriert für ein Anpressen an die Frontabdeckung. Die Antriebsplatte ist an dem Kolben befestigt. Außerdem hat das Zwischenelement ein Paar von Platten, die relativ zur Antriebsplatte drehbar montiert sind und die Antriebsplatte axial zwischen sich aufnehmen. Der eingangsseitige Dämpfungsmechanismus enthält darüber hinaus die Antriebsplatte, das Plattenpaar und eine Mehrzahl von eingangsseitigen elastischen Elementen, welche die Antriebsplatten und das Plattenpaar elastisch und drehrichtungsseitig verbinden.
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Mit der Ausbildung des eingangsseitigen Dämpfungsmechanismus in der vorstehend beschriebenen Weise kann die Größe des Hysteresedrehmoments in dem eingangsseitigen Dämpfungsmechanismus verringert werden.
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Bei einer Überbrückungsvorrichtung für einen Drehmomentwandler gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält der ausgangsseitige Dämpfungsmechanismus einen äußeren Umfangsbereich des Zwischenelements, eine angetriebene Platte, eine Mehrzahl von ausgangsseitigen elastischen Elementen und ein Stützelement. Die angetriebene Platte ist mit dem Turbinenrad verbunden. Die mehreren ausgangsseitigen elastischen Elemente verbinden das Zwischenelement und die angetriebene Platte elastisch und drehrichtungsseitig. Das Stützelement hindert die mehreren ausgangsseitigen elastischen Elemente an einer radialen Bewegung und an einer axialen Bewegung zu einer Seite.
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Mit der Ausbildung des ausgangsseitigen Dämpfungsmechanismus in der vorstehend beschriebenen Weise kann der ausgangsseitige Dämpfungsmechanismus ohne weiteres ein Hysteresedrehmoment erzeugen, das größer ist als das des eingangsseitigen Dämpfungsmechanismus.
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Bei einer Überbrückungsvorrichtung für einen Drehmomentwandler gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Stützelement durch den äußeren Umfangsbereich des Zwischenelements gebildet.
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Der ausgangsseitige Dämpfungsmechanismus hat in diesem Fall eine einfache Konstruktion.
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Bei einer Überbrückungsvorrichtung für einen Drehmomentwandler gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält die dynamische Dämpfungsvorrichtung ein Trägheitselement und eine Mehrzahl von elastischen Elementen des dynamischen Dämpfers. Das Trägheitselement ist an einer äußeren Umfangsseite der ausgangsseitigen elastischen Elemente angeordnet. Die Dämpfungsplatte ist mit dem Zwischenelement verbunden. Die mehreren elastischen Element des dynamischen Dämpfers verbinden das Trägheitselement und die Dämpfungsplatte elastisch und drehrichtungsseitig.
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Das die dynamische Dämpfungsvorrichtung bildende Trägheitselement ist an der äußeren Umfangsseite der ausgangsseitigen elastischen Elemente angeordnet. Bei dieser Ausbildung kann das Trägheitselement derart angeordnet sein, dass sich seine axiale Position mit jener der ausgangsseitigen elastischen Elemente überlappt. Aus diesem Grund kann der axiale Raum der gesamten Überbrückungsvorrichtung, welche die dynamische Dämpfungsvorrichtung enthält, verringert werden. Zusätzlich kann das Trägheitselement in der radialen Richtung so weit wie möglich an der äußeren Umfangsseite angeordnet sein. Ein Trägheitsmoment durch die beiden Trägheitsringe 46 und 47 kann dadurch vergrößert werden, und eine Drehzahlschwankung lässt sich mit größerer Wirksamkeit verhindern.
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Bei einer Überbrückungsvorrichtung für einen Drehmomentwandler gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung hat das Trägheitselement einen ersten Trägheitsring und einen zweiten Trägheitsring, die axial geteilt sind und ein Paar von Aufnahmevertiefungen aufweisen, die einander gegenüberliegen. Ferner sind die mehreren elastischen Elemente des dynamischen Dämpfers in den Paaren von Aufnahmevertiefungen des ersten und des zweiten Trägheitsrings angeordnet.
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Hier sind die elastischen Elemente des dynamischen Dämpfers in den Paaren von Aufnahmevertiefungen der beiden Trägheitsringe angeordnet und aufgenommen. Der Raum, den die dynamische Dämpfungsvorrichtung belegt, kann daher im Vergleich zu der bekannten dynamischen Dämpfungsvorrichtung verringert werden. Zudem kann dafür gesorgt werden, dass die elastischen Elemente eine Trägheitsfunktion ausüben, weshalb sich das Gewicht des gesamten Drehmomentwandlers verringern und eine Drehzahlschwankung wirksam verhindern lässt.
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Darüber hinaus ist das Trägheitselement hier axial geteilt, und die elastischen Elemente sind in den Paaren von Aufnahmevertiefungen angeordnet, die in den jeweiligen Trägheitsringen gebildet sind, weshalb sich die elastischen Elemente leicht an den Trägheitsringen montieren lassen.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Wie vorstehend beschrieben wurde, kann die erfindungsgemäße Überbrückungsvorrichtung für einen Drehmomentwandler eine Drehzahlschwankung über weite Drehzahlbereiche wirksam dämpfen, wobei die Konstruktion kompakt ist und sich die Anzahl von Komponenten nicht vergrößert.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Schnittansicht einer Konstruktion eines Drehmomentwandlers, der mit einer Überbrückungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist;
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2 zeigt schematisch eine Überbrückungsvorrichtung als Auszug von 1;
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3 zeigt schematisch eine dynamische Dämpfungsvorrichtung als Auszug von 1;
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4 ist eine Teilvorderansicht der dynamischen Dämpfungsvorrichtung;
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5 ist eine Teilvorderansicht eines ersten Trägheitsrings, der einen Teil der dynamischen Dämpfungsvorrichtung bildet;
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6 ist eine Teilvorderansicht eines zweiten Trägheitsrings, der einen Teil der dynamischen Dämpfungsvorrichtung bildet;
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7 ist ein Kennliniendiagramm der Drehzahl der Antriebsmaschine und einer Drehzahlschwankung.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 ist eine Teilschnittansicht eines Drehmomentwandlers 1, der mit einer Überbrückungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist. In 1 ist eine Antriebsmaschine (in der Zeichnung nicht gezeigt) auf der linken Seite und ein Getriebe (in der Zeichnung nicht gezeigt) auf der rechten Seiten angeordnet. Eine Linie O-O in 1 gibt eine Drehachse des Drehmomentwandlers und der Überbrückungsvorrichtung an.
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[Gesamtkonstruktion des Drehmomentwandlers]
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Der Drehmomentwandler 1 ist eine Vorrichtung zum Übertragen eines Drehmoments von einer antriebsmaschinenseitigen Kurbelwelle (in den Zeichnungen nicht gezeigt) auf eine Eingangswelle des Getriebes und umfasst eine Frontabdeckung 2, die an einem eingangsseitigen Element befestigt ist, einen Drehmomentkörper 6, der aus drei Arten von Flügelrädern besteht (einem Pumpenrad 3, einem Turbinenrad 4 und einem Leitrad 5), und eine Überbrückungsvorrichtung 7.
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Die Frontabdeckung 2 ist ein scheibenförmiges Element, und ein außenumfangsseitiger rohrförmiger Bereich 10 ist an dem äußeren Umfangsbereich der Frontabdeckung 2 in Richtung auf das Getriebe vorspringend gebildet. Das Pumpenrad 3 besteht aus einem Pumpenradgehäuse 12, das an den außenumfangsseitigen rohrförmigen Bereich 10 der Frontabdeckung 2 geschweißt ist, aus einer Mehrzahl von Pumpenradflügeln 13, die an der Innenseite des Pumpenradgehäuses 12 befestigt sind, und einer rohrförmigen Pumpenradnabe 14, die an der inneren Umfangsseite des Pumpenradgehäuses 12 angeordnet ist.
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Das Turbinenrad 4 liegt dem Pumpenrad 3 in einer Fluidkammer gegenüber. Das Turbinenrad 4 besteht aus einem Turbinenradgehäuse 15, einer Vielzahl von Turbinenradschaufeln 16, die an dem Turbinenradgehäuse 15 befestigt sind, und einer Turbinenradnabe 17, die an dem inneren Umfangsbereich des Turbinenradgehäuses 15 befestigt ist. Die Turbinenradnabe 17 hat einen Flansch 17a, der sich zur äußeren Umfangsseite erstreckt, und der innere Umfangsbereich des Turbinenradgehäuses 15 ist durch eine Mehrzahl von Nieten 18 an dem Flansch 17a befestigt. Ferner ist die Eingangswelle des Getriebes (in den Zeichnungen nicht gezeigt) mit dem inneren Umfangsbereich der Turbinenradnabe 17 keilverbunden.
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Das Leitrad 5 ist ein Mechanismus zum Regulieren des Betriebsölflusses des Betriebsöls, das von dem Turbinenrad 4 zu dem Pumpenrad 3 zurückfließt, und ist zwischen dem inneren Umfangsbereich des Pumpenrads 3 und dem des Turbinenrads 4 angeordnet. Das Leitrad 5 besteht hauptsächlich aus einem Leitradträger 20 und einer Mehrzahl von Leitradschaufeln 21, die an der äußeren Umfangsfläche des Leitradträgers 20 montiert sind. Der Leitradträger 20 wird über eine Einwegkupplung durch eine stationäre Welle (in der Zeichnung nicht gezeigt) gestützt. Es ist zu beachten, dass an den beiden Seiten des Leitradträgers 20 in der axialen Richtung Drucklager 24 und 25 montiert sind.
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[Überbrückungsvorrichtung 7]
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2 zeigt die Überbrückungsvorrichtung 7 als Auszug von 1. Die Überbrückungsvorrichtung 7 ist in einem zwischen der Frontabdeckung 2 und dem Turbinenrad 4 gebildeten Ringraum angeordnet. Die Überbrückungsvorrichtung 7 hat einen Kupplungsbereich 28, eine Mehrzahl von innenumfangsseitigen Torsionsfedern 29, ein Zwischenelement 30, eine Mehrzahl von außenumfangsseitigen Torsionsfedern 31, eine angetriebene Platte (ein Ausgangsdrehelement) 32 und eine dynamische Dämpfungsvorrichtung 33.
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[Kupplungsbereich 28]
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Der Kupplungsbereich 28 ist der Frontabdeckung 2 gegenüberliegend angeordnet und kann sich axial bewegen, und es wird eine Kraft von der Frontabdeckung 2 in den Kupplungsbereich 28 eingeleitet. Der Kupplungsbereich 28 enthält einen Kolben 35, ein Reibelement 36 und eine Antriebsplatte 37.
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Der Kolben 35 ist ringförmig und hat einen Scheibenbereich 35a, einen innenumfangsseitigen rohrförmigen Bereich 35b und einen außenumfangsseitigen rohrförmigen Bereich 35c. Der Scheibenbereich 35a ist der Frontabdeckung 2 gegenüberliegend angeordnet. Der innenumfangsseitige rohrförmige Bereich 35b erstreckt sich axial und ist gebildet durch den in Richtung auf das Getriebe gebogenen inneren Umfangsbereich des Scheibenbereichs 35a. Der innenumfangsseitige rohrförmige Bereich 35b ist ferner durch die äußere Umfangsfläche der Turbinenradnabe 17 axial bewegbar gestützt. Der außenumfangsseitige rohrförmige Bereich 35c erstreckt sich axial und ist durch den in Richtung auf das Getriebe gebogenen äußeren Umfangsbereich des Scheibenbereichs 35a gebildet. Der außenumfangsseitige rohrförmige Bereich 35c liegt an der inneren Umfangsseite des außenumfangsseitigen rohrförmigen Bereichs 10 der Frontabdeckung 2.
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Es ist zu beachten, dass ein Dichtungselement 39 auf der äußeren Umfangsfläche der Turbinenradnabe 17 montiert ist und für eine Abdichtung zwischen dem innenumfangsseitigen rohrförmigen Bereich 35b des Kolbens 35 und der äußeren Umfangsfläche der Turbinenradnabe 17 sorgt.
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Das Reibelement 36 ist an dem äußeren Umfangsbereich des Scheibenbereichs 35a des Kolbens 35 befestigt, so dass es der Frontabdeckung 2 gegenüberliegt. Wenn sich der Kolben 35 axial bewegt und das Reibelement 36 dadurch an die Frontabdeckung 2 angepresst wird, wird ein aktivierter Zustand der Kupplung (ein Kraftübertragungszustand) hergestellt.
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<Antriebsplatte 37 und innenumfangsseitige Torsionsfedern 29>
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Die Antriebsplatte 37 ist ein scheibenförmiges Element, und ihr innerer Umfangsbereich ist durch Niete 40 an jenem des Kolbens 35 befestigt. Außerdem hat die Antriebsplatte 37 eine Mehrzahl von Fensteröffnungen 37a, die in ihrem äußeren Umfangsbereich gebildet sind. Diese mehreren Fensteröffnungen 37a nehmen jeweils die mehreren innenumfangsseitigen Torsionsfedern 29 auf.
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<Zwischenelement 30 und außenumfangsseitige Torsionsfedern 31>
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Das Zwischenelement 30 ist zwischen dem Kolben 35 und dem Turbinenrad 4 angeordnet und setzt sich zusammen aus einer ersten Platte 41 und einer zweiten Platte 42, die derart angeordnet sind, dass sie die Antriebsplatte 37 axial zwischen sich aufnehmen. Die erste Platte 41 und die zweite Platte 42 sind ringscheibenförmige Elemente und sind relativ zur Antriebsplatte 37 und zu der angetriebenen Platte 32 drehbar. Die erste Antriebsplatte 41 ist auf der Antriebsmaschinenseite angeordnet, während die zweite Antriebsplatte 42 auf der Getriebeseite angeordnet ist. Die erste und die zweite Platte 41 und 42 sind durch eine Mehrzahl von Nieten 43 miteinander verbunden, so dass sie sich relativ zueinander nicht drehen und sich axial nicht bewegen können.
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Die erste und die zweite Platte 41 und 42 haben jeweils Fensteröffnungen 41a, 42a, welche die Platten axial durchgreifen. Jede Fensteröffnung 41a, 42a hat eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Form und hat ausgeschnittene und hochgezogene Bereiche, die an ihrem inneren und äußeren Umfangsbereich axial ausgeschnitten und nach oben gezogen sind. Die innenumfangsseitigen Torsionsfedern 29 sind in den Fensteröffnungen 41a und 42a und in der Fensteröffnung 37a der Antriebsplatte 37 aufgenommen und sind durch die ausgeschnittenen und hochgezogenen Bereiche der Fensteröffnungen 41a und 42a beider Platten 41 und 42 gestützt.
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Die erste Platte 41 hat einen Federstützbereich 41b mit einem C-förmigen Querschnitt in ihrem äußeren Umfangsbereich. Die außenumfangsseitigen Torsionsfedern 31 sind im Inneren des Federstützbereichs 41b gestützt. Mit anderen Worten: der Federstützbereich 41b ist derart montiert, dass dieser die radial äußeren Umfangsbereiche und die axial antriebsmaschinenseitigen Bereiche der außenumfangsseitigen Torsionsfedern 31 abdeckt.
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Weiterhin hat die zweite Platte 42 eine Mehrzahl von Verriegelungsbereichen 42b, die in ihrem äußeren Umfangsbereich gebildet und in Richtung auf das Getriebe gebogen sind. Diese mehreren Verriegelungsbereiche 42b sind in Umfangsrichtung in vorgegebenen Abständen angeordnet, und jede außenumfangsseitige Torsionsfeder 31 ist zwischen zwei der Verriegelungsbereiche 42b angeordnet.
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Das in vorstehend beschriebener Weise ausgebildete Zwischenelement 30 ermöglicht, dass die innenumfangsseitigen Torsionsfedern 29 und die außenumfangsseitigen Torsionsfedern 31 nacheinander wirken.
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<Angetriebene Platte 32>
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Die angetriebene Platte 32 ist ein ringscheibenförmiges Element, und ihr innerer Umfangsbereich ist zusammen mit dem Turbinenradgehäuse 15 durch Niete 18 an dem Flansch 17a der Turbinenradnabe 17 befestigt. Die angetriebene Platte 32 ist zwischen dem Zwischenelement 30 und dem Turbinenrad 4 angeordnet. Ferner hat die angetriebene Platte 32 an ihrem äußeren Umfangsbereich eine Mehrzahl von Eingriffsbereichen 32a, die sich mit den beiden Enden der jeweiligen außenumfangsseitigen Torsionsfedern 31 im Eingriff befinden. Diese mehreren Eingriffsbereiche 32a werden gebildet, indem der äußere Umfangsbereich der angetriebenen Platte 32 in Richtung auf die Antriebsmaschine 32 gebogen wird.
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<Eingangsseitiger Dämpfungsmechanismus und ausgangsseitiger Dämpfungsmechanismus>
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Bei vorstehend beschriebener Konstruktion ist ein eingangsseitiger Dämpfungsmechanismus Di gebildet durch die Antriebsplatte 37, das Paar aus erster und zweiter Platte 41 und 42, welche die Antriebsplatte 37 axial zwischen sich aufnehmen, und die mehreren innenumfangsseitigen Torsionsfedern 29, welche die Antriebsplatte 37 und die erste und die zweite Platte 41 und 42 in der Drehrichtung elastisch verbinden. Bei einer derartigen Konstruktion sind die Antriebsplatte 37 und die innenumfangsseitigen Torsionsfedern 29 axial zwischen die erste und die zweite Platte 41 und 42 geschaltet. Die Größe des Hysteresedrehmoments, das bei dieser Art des eingangsseitigen Dämpfungsmechanismus Di zu erzeugen ist, ist relativ gering.
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Zum anderen ist ein ausgangsseitiger Dämpfungsmechanismus Do durch die äußeren Umfangsbereiche der ersten und der zweiten Platte 41 und 42, die angetriebene Platte 32 und die mehreren außenumfangsseitigen Torsionsfedern 31 gebildet, die die zweite Platte 42 und die angetriebene Platte 32 in der Drehrichtung verbinden. Das Hysteresedrehmoment, das in dem ausgangsseitigen Dämpfungsmechanismus Do zu erzeugen ist, ist größer als das Hysteresedrehmoment, das in dem eingangsseitigen Dämpfungsmechanismus Di zu erzeugen ist.
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<Dynamische Dämpfungsvorrichtung 33>
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Die 3 und 4 zeigen die dynamische Dämpfungsvorrichtung 33 als Auszug der Gesamtkonstruktion. Die dynamische Dämpfungsvorrichtung 33 hat eine Dämpfungsplatte 45, einen ersten und einen zweiten Trägheitsring 46 und 47 und eine Mehrzahl von Schraubenfedern (elastische Elemente des dynamischen Dämpfers) 48.
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Die Dämpfungsplatte 45 ist ein scheibenförmiges Element, und ihr innerer Umfangsbereich ist durch Niete 43 an der ersten und zweiten Platte 41 und 42 befestigt. Die Dämpfungsplatte 45 hat eine Mehrzahl von Federaufnahmebereichen 45a, die in Umfangsrichtung in vorgegebenen Abständen aufeinander ausgerichtet sind. Jeder Federaufnahmebereich 45a hat eine Öffnung 45b, die mit einer vorgegebenen Umfangslänge gebohrt ist.
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Der erste und der zweite Trägheitsring 46 und 47 liegen an der äußeren Umfangsseite der außenumfangsseitigen Torsionsfedern 31 weiter außen und sind so angeordnet, dass sich ihre axialen Positionen mit jenen der außenumfangsseitigen Torsionsfedern 31 überlappen. Darüber hinaus sind der erste und der zweite Trägheitsring 46 und 47 an der inneren Umfangsseite des außenumfangsseitigen rohrförmigen Bereichs 35c des Kolbens 35 angeordnet, und zwar derart, dass sich ihre radialen Positionen mit jener des Reibelements 36 überlappen.
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5 zeigt den ersten Trägheitsring 46 teilweise, während der zweite Trägheitsring 47 in 6 teilweise dargestellt ist.
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Der erste Trägheitsring 46 hat eine Mehrzahl von Vertiefungen 46a, die in Umfangsrichtung in vorgegebenen Abständen aufeinander ausgerichtet sind. Die Vertiefungen 46a sind in Richtung auf die Antriebsmaschine vertieft. Ferner ist die Umfangslänge jeder Vertiefung 46a gleich jener jeder Öffnung 45b der Dämpfungsplatte 45. Eine axial durchgreifende Öffnung 46b und ein Zapfenvorsprung 46c sind umfangsseitig zwischen zwei benachbarten der Vertiefungen 46a gebildet. Die Öffnungen 46b sind diejenigen, die von Bolzen (in den Zeichnungen nicht dargestellt) durchgriffen werden, um die beiden Trägheitsringe 46 und 47 zu verbinden. Die Zapfenvorsprünge 46c sind an der äußeren Umfangsseite der Öffnungen 46b gebildet und haben in der Umfangsrichtung jeweils eine vorgegebene Länge.
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Der zweite Trägheitsring 47 hat eine Mehrzahl von Vertiefungen 47a, die umfangsseitig in vorgegebenen Abständen gebildet sind. Die Vertiefungen 47a sind dem ersten Trägheitsring 46 gegenüberliegend in Richtung auf das Getriebe vertieft. Die Umfangslänge jeder Vertiefung 47a ist gleich jener jeder Öffnung 45b der Dämpfungsplatte 45. Eine sich axial erstreckende Schraubenöffnung 47b und eine Zapfenvertiefung 47c sind umfangsseitig zwischen zwei benachbarten der Vertiefungen 47a gebildet. Die Schraubenöffnungen 47b sind die, in die die Bolzen (in den Zeichnungen nicht gezeigt) für die Verbindung der beiden Trägheitsringe 46 und 47 geschraubt sind. Die Zapfenvertiefungen 47c sind an der äußeren Umfangsseite der Schraubenöffnungen 47b gebildet und haben in der Umfangsrichtung jeweils eine vorgegebene Länge. Die Zapfenvorsprünge 46c befinden sich im Eingriff mit den Zapfenvertiefungen 47c.
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Im Zustand eines Eingriffs der Zapfenvorsprünge 46c des ersten Trägheitsrings 46 mit den Zapfenvertiefungen 47c des zweiten Trägheitsrings 47 wird umfangsseitig zwischen zwei benachbarten der Paare aus einem Zapfenvorsprung 46c und einer Zapfenvertiefung 47c, d.h. in einem vorgegebenen Winkelbereich, der einen Bereich umfasst, in dem die Vertiefungen 46a und 47a gebildet sind, ein vorgegebener axialer Spalt gebildet. Jeder Federaufnahmebereich 45a der Dämpfungsplatte 45 ist in den Spalt eingesetzt. Ferner kann sich jeder Federaufnahmebereich 45a der Dämpfungsplatte 45 relativ zu beiden Trägheitsringen 46 und 47 innerhalb des vorgegebenen Winkelbereichs drehen, während er in den Spalt zwischen beiden Trägheitsringen 46 und 48 eingesetzt ist.
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Die mehreren Schraubenfedern 48 sind jeweils in den Aufnahmeräumen aufgenommen, die durch die Vertiefungen 46a und 47a der beiden Trägheitsringe 46 und 47 gebildet werden, und sie sind auch in den Öffnungen 45b der Federaufnahmebereiche 45a der Dämpfungsplatte 45 aufgenommen.
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[Funktionsweise]
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Zunächst wird ein Ablauf in dem Drehmomentwandlerkörper kurz erläutert. Während der Drehung der Frontabdeckung 2 und des Pumpenrads 3 fließt Betriebsöl von dem Pumpenrad 3 zu dem Turbinenrad 4, und es wird über das Betriebsöl ein Drehmoment von dem Pumpenrad 3 auf das Turbinenrad 4 übertragen. Das auf das Turbinenrad 4 übertragene Drehmoment wird über die Turbinenradnabe 17 auf die Eingangswelle (in der Zeichnung nicht gezeigt) des Getriebes übertragen.
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Wenn sich das Drehzahlverhältnis des Drehmomentwandlers 1 erhöht und die Drehzahl der Eingangswelle eine vorgegebene Drehzahl erreicht, wird das zwischen der Frontabdeckung 2 und dem Kolben 35 vorhandene Betriebsöl abgeleitet, während das Betriebsöl der Turbinenradseite des Kolbens 35 zugeleitet wird. Dadurch wird der Kolben 35 in Richtung auf die Frontabdeckung 2 bewegt, und das Reibelement 36, das an dem äußeren Umfangsbereich des Kolbens 35 befestigt ist, wird an die Frontabdeckung 2 angepresst und der Kupplungsbereich 28 in den eingerückten Zustand gebracht.
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In dem vorstehend beschriebenen eingerückten Zustand der Kupplung wird das Drehmoment auf einem Weg übertragen, der in der genannten Reihenfolge den Kolben 35, die Antriebsplatte 37, die innenumfangsseitigen Torsionsfedern 29, das Zwischenelement 30, die außenumfangsseitigen Torsionsfedern 31 und die angetriebene Platte 32 enthält, und wird schließlich an die Turbinenradnabe 17 abgegeben.
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In der Überbrückungsvorrichtung 7 wird das Drehmoment übertragen, und es wird auch eine von der Frontabdeckung 2 eingeführte Drehmomentschwankung gedämpft und abgeschwächt. Wenn in der Überbrückungsvorrichtung 7 Torsionsschwingungen auftreten, werden insbesondere die innenumfangsseitigen Torsionsfedern 29 und die außenumfangsseitigen Torsionsfedern 31 zwischen der Antriebsplatte 37 und der angetriebenen Platte 32 nacheinander komprimiert, wodurch sich ein Torsionswinkel vergrößern lässt.
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[Funktionsweise der dynamischen Dämpfungsvorrichtung 33]
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Das auf das Zwischenelement 30 übertragene Drehmoment wird über die außenumfangsseitigen Torsionsfedern 31 auf die angetriebene Platte 32 und über die Turbinenradnabe 17 weiter auf ein getriebeseitiges Element übertragen. Dabei ist die dynamische Dämpfungsvorrichtung 33 an dem Zwischenelement 30 montiert, weshalb eine Schwankung der Drehung der Antriebsmaschine wirksam verhindert werden kann. Mit anderen Worten: die Drehung der Dämpfungsplatte 45 und die der beiden Trägheitsringe 46 und 47 sind durch die Wirkung der Schraubenfedern 48 phasenverschoben. Insbesondere ist die Drehung der Trägheitsringe 46 und 47 gegenüber der Drehung der Dämpfungsplatte 45 verzögert. Eine Schwankung der Drehung kann durch die Phasenverschiebung gedämpft werden.
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Ferner ist bei vorliegendem Ausführungsbeispiel die dynamische Dämpfungsvorrichtung 33 an dem Zwischenelement 30 befestigt, und die außenumfangsseitigen Torsionsfedern 31 zum Verhindern von Vibrationen sind zwischen der dynamischen Dämpfungsvorrichtung 33 und der Turbinenradnabe 17 angeordnet. Wie in 7 gezeigt ist, kann eine Schwankung der Drehung durch die Wirkung der außenumfangsseitigen Torsionsfedern 31 wirksamer gedämpft werden.
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Eine Kennlinie C1 in 7 zeigt eine Schwankung der Antriebsmaschinendrehung. Eine Kennlinie C2 zeigt eine Schwankung der Antriebsmaschinendrehung, die verursacht wird, wenn die dynamische Dämpfungsvorrichtung an der Turbinenradnabe montiert ist und kein elastisches Element (Torsionsfeder) auf der Ausgangsseite der dynamischen Dämpfungsvorrichtung montiert ist. Eine Kennlinie C3 hingegen zeigt eine Schwankung der Antriebsmaschinendrehung, die bei vorliegendem Ausführungsbeispiel verursacht wird, wenn die dynamische Dämpfungsvorrichtung an dem Zwischenelement montiert ist und die elastischen Elemente (die außenumfangsseitigen Torsionsfedern 31) auf der Ausgangsseite der dynamischen Dämpfungsvorrichtung montiert sind. Es ist zu beachten, dass sich die Kennlinie C3 ergibt, wenn wie in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Hysteresedrehmoment in dem ausgangsseitigen Dämpfungsmechanismus Do größer ist als in dem eingangsseitigen Dämpfungsmechanismus Di. Wenn angenommen wird, dass das durch den eingangsseitigen Dämpfungsmechanismus Di und das durch den ausgangsseitigen Dämpfungsmechanismus Do zu erzeugende Hysteresedrehmoment gleich sind, wird ein Verhältnis einer Drehzahlschwankung (ein Verhältnis einer Drehmomentschwankung) in dem mittleren bis hohen Drehzahlbereich kleiner als das der Kennlinie C2, jedoch geringfügig größer als das der Kennlinie C3.
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Wie der Vergleich zwischen den Kennlinien C2 und C3 in 7 zeigt, wird der Spitzenwert der Schwankung der Drehung kleiner, wenn die Torsionsfedern als elastische Elemente auf der Ausgangsseite der dynamischen Dämpfungsvorrichtung montiert sind, und es kann eine Schwankung der Drehung sogar in einem normalen Drehzahlbereich verhindert werden. Speziell wenn das Hysteresedrehmoment in dem ausgangsseitigen Dämpfungsmechanismus Do größer eingestellt ist als jenes in dem eingangsseitigen Dämpfungsmechanismus Di, lassen sich Sprünge in dem Verhältnis der Drehzahlschwankung in der dynamischen Dämpfungsvorrichtung soweit wie möglich verhindern. Insbesondere kann das Drehzahlschwankungsverhältnis in dem mittleren bis hohen Drehzahlbereich wirksam unterdrückt werden.
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[Merkmale]
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- (1) Der ausgangsseitige Dämpfungsmechanismus Do, der konfiguriert ist für die Erzeugung eines Hysteresedrehmoments, das höher als jenes in dem eingangsseitigen Dämpfungsmechanismus Di ist, ist an der Ausgangsseite der dynamischen Dämpfungsvorrichtung 33 montiert. Daher kann die Wirkung der Dämpfung einer Drehzahlschwankung im mittleren bis hohen Drehzahlbereich verbessert werden.
- (2) Es ist nicht notwendig, zusätzlich einen Mechanismus zum Erzeugen eines Hysteresedrehmoments vorzusehen. Daher kann die gesamte Vorrichtung mit nur wenigen Komponenten kompakt gebaut sein.
- (3) Der eingangsseitige Dämpfungsmechanismus Di ist an der inneren Umfangsseite des ausgangsseitigen Dämpfungsmechanismus Do angeordnet. Das Hysteresedrehmoment in dem ausgangsseitigen Dämpfungsmechanismus Do kann daher ohne weiteres größer sein als das Hysteresedrehmoment in dem eingangsseitigen Dämpfungsmechanismus Di.
- (4) Der eingangsseitige Dämpfungsmechanismus Di ist derart ausgebildet, dass die Antriebsplatte 37 und die innenumfangsseitigen Torsionsfedern 29 zwischen dem Paar der Platten 41 und 42 angeordnet sind und gehalten werden. Die Größe des Hysteresedrehmoments in dem eingangsseitigen Dämpfungsmechanismus Di kann daher verringert werden.
- (5) Radiale und axiale Bewegungen der außenumfangsseitigen Torsionsfedern 31 werden durch den äußeren Umfangsbereich der ersten Platte 41, die einen Teil des Zwischenelements 30 bildet, begrenzt. Es ist daher möglich, die außenumfangsseitigen Torsionsfedern 31 mit einer einfachen Konstruktion in einer stabilen Position zu halten.
- (6) Der erste und der zweite Trägheitsring 46 und 47 sind an der Umfangsseite der außenumfangsseitigen Torsionsfedern 31 weiter außen angeordnet und liegen so, dass sich ihre axialen Positionen mit jenen der außenumfangsseitigen Torsionsfedern 31 überlappen. Aus diesem Grund kann der axiale Raum, den die Trägheitsringe 46 und 47 belegen, sowie der axiale Raum der gesamten Überbrückungsvorrichtung einschließlich der dynamischen Dämpfungsvorrichtung 33 verringert werden.
- (7) Der erste und der zweite Trägheitsring 46 und 47 sind in der radialen Richtung möglichst weit an der äußeren Umfangsseite angeordnet. Dadurch lässt sich ein Trägheitsmoment durch die beiden Trägheitsringe 46 und 47 vergrößern und eine Drehzahlschwankung wirksamer dämpfen.
- (8) Die Schraubenfedern 48 sind in den Trägheitsringen 46 und 47 aufgenommen. Der von der dynamischen Dämpfungsvorrichtung belegte Raum kann dadurch weiter verringert werden. Außerdem ist es möglich zu bewirken, dass die Schraubenfedern 48 eine Trägheitsfunktion ausüben, und das Gewicht des gesamten Drehmomentwandlers kann verringert werden.
- (9) Die Trägheitsringe sind axial geteilt, so dass sich die Dämpfungsplatte 45 leicht in die Ringe einsetzen lässt und die Schraubenfedern 48 leicht an der Dämpfungsplatte montiert werden können.
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[Weitere Ausführungsbeispiele]
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Vorliegende Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Es sind vielfältige Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
- (a) Bei vorstehendem Ausführungsbeispiel sind die außenumfangsseitigen Torsionsfedern 31 derart ausgebildet, dass sie durch den äußeren Umfangsbereich der Platte 41 gestützt werden. Es kann jedoch auch getrennt von der ersten Platte 41 ein Element zum Stützen der außenumfangsseitigen Torsionsfedern 31 vorgesehen sein.
- (b) Bei vorstehendem Ausführungsbeispiel sind die elastischen Elemente aus Schraubenfedern gebildet. Anstelle von Schraubenfedern können jedoch elastische Element aus Harz etc. verwendet werden.
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INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
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Die Überbrückungsvorrichtung für einen Drehmomentwandler gemäß vorliegender Erfindung kann mit einer kompakten Konstruktion und ohne zusätzliche Komponenten Drehzahlschwankungen über weite Drehzahlbereiche wirksam dämpfen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drehmomentwandler
- 2
- Frontabdeckung
- 4
- Turbinenrad
- 6
- Drehmomentwandlerkörper
- 7
- Überbrückungsvorrichtung
- 28
- Kupplungsbereich
- 29
- innenumfangsseitige Torsionsfeder
- 30
- Zwischenelement
- 31
- außenumfangsseitige Torsionsfeder
- 37
- angetriebene Platte
- 33
- dynamische Dämpfungsvorrichtung
- 36
- Reibelement
- 45
- Dämpfungsplatte
- 46
- erster Trägheitsring
- 46a
- Vertiefung
- 47
- zweiter Trägheitsring
- 47a
- Vertiefung
- 48
- Schraubenfeder (elastisches Element des dynamischen Dämpfers)
- Di
- eingangsseitiger Dämpfungsmechanismus
- Do
- ausgangsseitiger Dämpfungsmechanismus
