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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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Zum Verringern des Kraftstoffverbrauchs hat ein Drehmomentwandler eine Überbrückungsvorrichtung. Die Überbrückungsvorrichtung ist zwischen einer Frontabdeckung und einem Turbinenrad angeordnet und ist konfiguriert für die mechanische Verbindung der Frontabdeckung und des Turbinenrads, um ein Drehmoment direkt zwischen der Frontabdeckung und dem Turbinenrad zu übertragen.
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Die Überbrückungsvorrichtung hat üblicherweise 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. Zum anderen enthält der Dämpfungsmechanismus eine Mehrzahl von Torsionsfedern, und der Kolben und ein ausgangsseitiges Element, das mit dem Turbinenrad verbunden ist, sind durch die Mehrzahl von Torsionsfedern elastisch verbunden. Bei der vorstehend beschriebenen Überbrückungsvorrichtung wird das auf den Kolben übertragene Drehmoment durch diese Mehrzahl von 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 an dem Turbinenrad derart befestigt ist, dass es sich relativ zu diesem drehen kann. Ferner sind Torsionsfedern als elastische Elemente zwischen dem Ausgangselement und dem Trägheitselement 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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DOKUMENTLISTE
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PATENTLITERATUR
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- PTL 1: Offengelegte japanische Patentanmeldungs-Publikation Nr. 2009-293671
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ÜBERSICHT
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Technische Probleme
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Bei der Überbrückungsvorrichtung gemäß PTL 1 sind die Torsionsfedern, die einen Teil der dynamischen Dämpfungsvorrichtung bilden, zwischen dem Kolben und dem Turbinenrad angeordnet, und wie vorstehend beschrieben, ist ein ringförmiges Plattenelement durch die Torsionsfedern mit dem Ausgangselement elastisch verbunden. Ferner ist ein Trägheitsring an dem äußeren Umfangsbereich der ringförmigen Platte befestigt.
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Die Konstruktion, wie sie in PTL 1 beschrieben ist, führt zu einer Vergrößerung des axialen Raums, der von dem dynamischen Dämpfer belegt wird, und führt auch zu einer komplexen Form des Trägheitselements.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine dynamische Dämpfungsvorrichtung anzugeben, die sich insbesondere axial raumsparend ausbilden lässt und deren Kosten gering sind.
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Problemlösung
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Eine Überbrückungsvorrichtung für einen Drehmomentwandler gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung, die zwischen einer Frontabdeckung, die mit einem antriebsmaschinenseitigen Element verbunden ist, und einem Drehmomentwandlerkörper angeordnet ist und für eine direkte Übertragung eines Drehmoments von der Frontabdeckung auf ein Turbinenrad des Drehmomentwandlerkörpers konfiguriert ist. Die Überbrückungsvorrichtung hat einen Kupplungsbereich, ein Ausgangsdrehelement, Eingangsdrehelement, eine Mehrzahl von ersten elastischen Elementen und eine dynamische Dämpfungsvorrichtung. Der Kupplungsbereich ist konfiguriert für die Übertragung des Drehmoments von der Frontabdeckung auf eine Ausgangsseite. Das Ausgangsdrehelement ist mit dem Turbinenrad verbunden kann sich relativ zu dem Kupplungsbereich drehen und. Die mehreren ersten elastischen Elemente verbinden den Kupplungsbereich und das Ausgangsdrehelement elastisch und drehrichtungsseitig. Die dynamische Dämpfungsvorrichtung ist mit einem der Elemente verbunden, die einen Kraftübertragungsweg von dem Kupplungsbereich zu dem Ausgangsdrehelement bilden, und ist konfiguriert für eine Dämpfung von Drehzahlschwankungen. Außerdem hat die dynamische Dämpfungsvorrichtung eine Dämpfungsplatte, ein Paar von Trägheitselementen und eine Mehrzahl von zweiten elastischen Elementen. Die Dämpfungsplatte hat eine Mehrzahl von sich in Umfangsrichtung erstreckenden ersten Öffnungen und ist konfiguriert für eine Drehung zusammen mit dem Ausgangsdrehelement. Das Paar von Trägheitselementen ist auf beiden axialen Seiten der Dämpfungsplatte angeordnet und kann sich relativ zur Dämpfungsplatte drehen, und jedes der Trägheitselemente hat sich in Umfangsrichtung erstreckende zweite Öffnungen, die den ersten Öffnungen gegenüberliegen. Die mehreren zweiten elastischen Elemente sind in den ersten und in den zweiten Öffnungen aufgenommen und verbinden die Dämpfungsplatte elastisch mit dem Paar von Trägheitselementen.
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Wenn bei vorliegender Vorrichtung der Kupplungsbereich in den aktivierten Zustand (Kraftübertragungszustand) gebracht wird, wird durch den Kupplungsbereich eine Kraft von der Frontabdeckung in die mehreren ersten elastischen Elementen eingeleitet und dann über das Ausgangsdrehelement von den mehreren elastischen Elementen auf das Turbinenrad übertragen. Dabei ist die dynamische Dämpfungsvorrichtung mit einem der Elemente verbunden, die den Kraftübertragungsweg bilden, und kann eine Drehzahlschwankung verhindern.
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Das Paar von Trägheitselementen ist hier an den beiden axialen Seiten der Dämpfungsplatte montiert, und die zweiten elastischen Elemente sind in den Öffnungen der Dämpfungsplatte und jenen des Paares von Trägheitselementen aufgenommen und angeordnet. Daher kann der Raum, der von der dynamischen Dämpfungsvorrichtung eingenommen wird, im Vergleich zu dem von einer Dämpfungsvorrichtung der bekannten Art eingenommenen Raum verkleinert werden. Insbesondere kann das Paar von Trägheitselementen bei der erfindungsgemäßen Konstruktion durch Plattenelemente gebildet sein, deren Herstellungskosten geringer sind als jene von gegossenen oder geschmiedeten Trägheitselementen.
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Eine Überbrückungsvorrichtung für einen Drehmomentwandler gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf die Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt und umfasst ferner ein Paar von Deckelelementen, deren jedes axial außerhalb jedes Paares von Trägheitselementen angeordnet ist, um die zweiten Öffnungen zu verschließen.
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Die Deckelelemente verhindern in diesem Fall, dass die zweiten elastischen Elemente aus den zweiten Öffnungen des Paares von Trägheitselementen herausspringen. Außerdem haben die Deckelelemente auch die Funktion von Elementen zum Vergrößern der Trägheit.
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Eine Überbrückungsvorrichtung für einen Drehmomentwandler gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf die Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt, wobei die Dämpfungsplatte eine Mehrzahl von sich in Umfangsrichtung erstreckenden Langlöchern hat, die in Umfangsrichtung zwischen oder inmitten der Mehrzahl von ersten Öffnungen liegen. Weiterhin hat die Überbrückungsvorrichtung eine Mehrzahl von Verbindungselementen, die axial durch die Langlöcher hindurchgeführt sind und das Paar von Trägheitselementen und das Paar von Deckelelementen verbinden.
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Die Verbindungselemente, die das Paar von Trägheitselementen und das Paar von Deckelelementen verbinden, sind durch die Langlöcher der Dämpfungsplatte hindurchgeführt. Die Verbindungselemente dienen daher als Anschläge zum Begrenzen einer relativen Drehwinkelbereichs zwischen der Dämpfungsplatte und den Trägheitselementen sowie den Deckelelementen auf einen vorgegebenen Winkelbereich.
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Eine Überbrückungsvorrichtung für einen Drehmomentwandler gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf die Vorrichtung gemäß dem dritten Aspekt, wobei die ersten Öffnungen und die Langlöcher der Dämpfungsplatte auf einem gemeinsamen Kreis angeordnet sind.
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Eine Überbrückungsvorrichtung für einen Drehmomentwandler gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf die Vorrichtung gemäß einem der Aspekte eins bis vier, wobei jedes der Trägheitselemente eine Ringform hat und die Dämpfungsplatte einen Zapfenbereich aufweist, der sich mit einer der inneren Umfangsflächen der Trägheitselemente in Kontakt befindet, um die Trägheitselemente radial zu positionieren.
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Der Zapfenbereich ist hier als Teil der Dämpfungsplatte ausgebildet und positioniert die Trägheitselemente radial.
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Eine Überbrückungsvorrichtung für einen Drehmomentwandler gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf die Vorrichtung gemäß einem der Aspekte eins bis fünf, wobei die dynamische Dämpfungsvorrichtung einen Hysteresedrehmoment-Generierungsmechanismus aufweist, der konfiguriert ist für die Generierung eines ersten Hysteresedrehmoments in einem niedrigen Drehzahlbereich und für die Generierung eines zweiten Hysteresedrehmoments, das größer ist als das erste Hysteresedrehmoment, in mittleren bis hohen Geschwindigkeitsbereichen.
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Wenn die dynamische Dämpfungsvorrichtung den Hysteresedrehmoment-Generierungsmechanismus enthält, zeigt die Drehzahlschwankung des Ausgangsdrehelements einen dem Betrag des Hysteresedrehmoments entsprechenden unterschiedlichen Verlauf.
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Insbesondere wenn der Betrag des Hysteresedrehmoments der dynamischen Dämpfungsvorrichtung klein ist, wird die Drehzahlschwankung des Ausgangsdrehelements im niedrigen Drehzahlbereich gering. Wenn der Betrag des Hysteresedrehmoments der dynamischen Dämpfungsvorrichtung hingegen groß ist, wird die Drehzahlschwankung des Ausgangsdrehelements im mittleren Drehzahlbereich gering.
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In Anbetracht der vorstehenden Ausführungen ist das Hysteresedrehmoment in der dynamischen Dämpfungsvorrichtung erfindungsgemäß derart konfiguriert, dass dieses sich mit einem Anstieg der Drehzahl vergrößert. Aus diesem Grund lässt sich eine Drehzahlschwankung über weite Drehzahlbereiche verhindern, selbst wenn die Überbrückungsdrehzahl durch die Anbringung der dynamischen Dämpfungsvorrichtung an der Überbrückungsvorrichtung niedrig eingestellt ist.
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Eine Überbrückungsvorrichtung für einen Drehmomentwandler gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf die Vorrichtung gemäß dem sechsten Aspekt, wobei der Hysteresedrehmoment-Generierungsmechanismus einen Gleitkörper und ein Kontaktelement umfasst. Der Gleitkörper ist derart konfiguriert, dass er zusammen mit den Trägheitselementen gedreht wird, sich bezüglich der Trägheitselemente bewegen kann und eine sich drehrichtungsseitig erstreckende Gleitfläche hat. Das Kontaktelement ist konfiguriert für eine Drehung zusammen mit der Dämpfungsplatte, ist konfiguriert für einen Kontakt mit der Gleitfläche des Gleitkörpers im niedrigen Drehzahlbereich, so dass ein relativer Torsionswinkelbereich desselben bezüglich der Trägheitselemente auf einen ersten Winkelbereich begrenzt wird, ist konfiguriert für einen Kontakt mit der Gleitfläche des Gleitkörpers im mittleren Drehzahlbereich, der eine Drehzahl einschließt, die höher ist als eine Drehzahl im niedrigen Drehzahlbereich, um den relativen Torsionswinkelbereich desselben bezüglich der Trägheitselement auf einen zweiten Winkelbereich zu begrenzen, der schmaler ist als der erste Winkelbereich, und ist konfiguriert für einen Kontakt mit der Gleitfläche des Gleitkörpers im hohen Drehzahlbereich, der eine Drehzahl einschließt, die höher ist als die Drehzahl im mittleren Drehzahlbereich, um eine relative Verdrehung desselben bezüglich der Trägheitselemente zu verhindern.
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Eine Überbrückungsvorrichtung für einen Drehmomentwandler gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf die Vorrichtung gemäß dem siebten Aspekt, wobei der Gleitkörper in einer drehrichtungsseitigen Mitte seiner Gleitfläche einen Verriegelungsbereich hat, damit das Kontaktelement an Gleitkörper montiert werden kann.
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Wenn bei dieser Konstruktion die Drehzahl in den hohen Drehzahlbereich fällt und der relative Torsionswinkelbereich zwischen dem Kontaktelement und den Trägheitselementen schmal wird, wird das Kontaktelement endgültig an dem Verriegelungsbereich des Gleitkörpers montiert und verhindert dadurch eine relative Drehung zwischen den beiden. Mit anderen Worten: das Hysteresedrehmoment wird unendlich.
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Eine Überbrückungsvorrichtung für einen Drehmomentwandler gemäß einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf die Vorrichtung gemäß einem der Aspekte eins bis acht und enthält ferner ein Zwischenelement. Das Zwischenelement kann sich relativ zu dem Kupplungsbereich und zu dem Ausgangsdrehelement drehen und bewirkt, dass wenigstens zwei der mehreren ersten elastischen Elemente nacheinander wirken. Außerdem ist die Dämpfungsplatte mit dem Zwischenelement verbunden.
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Die Überbrückungsvorrichtung ist vorliegend derart ausgebildet, dass die Dämpfungsplatte der dynamischen Dämpfungsvorrichtung mit dem Zwischenelement verbunden ist und die ersten elastischen Elemente zwischen der dynamischen Dämpfungsvorrichtung und dem Ausgangsdrehelement angeordnet sind. Aus diesem Grund können die gewünschten Charakteristiken der Dämpfung von Drehmomentschwankungen auch erzielt und ein Drehzahlschwankung wirksam verhindert werden, wenn ein Element, das Teil der dynamischen Dämpfungsvorrichtung ist, einen Herstellungsfehler usw. aufweist.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Wie vorstehend beschrieben, kann bei der erfindungsgemäßen Überbrückungsvorrichtung für einen Drehmomentwandler insbesondere eine Ausführung realisiert werden, die axial platzsparend ist. Außerdem können die Trägheitselemente durch Plattenelemente gebildet sein, so dass diese im Vergleich zu Trägheitselementen in Form von Guss- oder Schmiedeprodukten mit geringeren Kosten hergestellt werden können.
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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 die Überbrückungsvorrichtung als Auszug aus 2;
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3 zeigt schematisch ein Zwischenelement und eine dynamische Dämpfungsvorrichtung als Auszug aus 2;
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4 ist eine Teilvorderansicht der dynamischen Dämpfungsvorrichtung;
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5 ist eine Schnittansicht entlang der Linie V-V in 4;
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6 ist eine Teilvorderansicht einer Dämpfungsplatte der dynamischen Dämpfungsvorrichtung;
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7 ist eine Teilvorderansicht eines Trägheitsrings der dynamischen Dämpfungsvorrichtung;
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8 ist eine Kennlinie der Antriebsmaschinendrehzahl und der Drehzahlschwankung;
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9 ist eine Teilvorderansicht eines Hysteresedrehmoment-Generierungsmechanismus gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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10 ist eine Teilvorderansicht einer Dämpfungsplatte gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
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11 ist eine Teilvorderansicht eines Trägheitsrings gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
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12 zeigt schematisch einen Gleitkörper des Hysteresedrehmoment-Generierungsmechanismus;
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13 ist eine Kennlinie einer Antriebsmaschinendrehzahl und einer Drehzahlschwankung;
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14 zeigt Diagramme zur Erläuterung der Abläufe in dem Hysteresedrehmoment-Generierungsmechanismus.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 ist eine Teilschnittansicht eines Drehmomentwandlers 1, der mit einer Überbrückungsvorrichtung gemäß einem 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 Seite angeordnet. Eine Linie O-O in 1 gibt eine Drehachse des Drehmomentwandlers und der Überbrückungsvorrichtung an.
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[Gesamtkonstruktion des Drehmomentwandlers 1]
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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 Drehmomentwandlerkörper 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 dargestellt) mit dem inneren Umfangsbereich der Turbinenradnabe 17 keilverbunden.
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Das Leitrad 5 ist ein Mechanismus zum Regulieren des Flusses 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 den Zeichnungen nicht dargestellt) 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 aus 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, außenumfangsseitige Torsionsfedern (beispielhafte erste elastische Elemente) 29, ein schwimmendes Element 30, ein Zwischenelement 31, innenumfangsseitige Torsionsfedern (beispielhafte erste elastische Elemente) 32, eine angetriebene Platte (ein Ausgangsdrehelement) 33 und eine dynamische Dämpfungsvorrichtung 34.
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<Kupplungsbereich 28>
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Der Kupplungsbereich 28 umfasst eine Mehrzahl von Kupplungsplatten 36, einen Kolben 37, ein Element 38, das eine Hydraulikkammer bildet, und eine Antriebsplatte 39.
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– Kupplungsplatte 36 –
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Die mehreren Kupplungsplatten 36 sind zwischen der Frontabdeckung 2 und dem Kolben 37 angeordnet und sind gebildet aus zwei ersten Kupplungsplatten 36a und zwei zweiten Kupplungsplatten 36b. Die beiden ersten Kupplungsplatten 36a und die beiden zweiten Kupplungsplatten 36b haben jeweils eine Ringform und sind in der axialen Richtung alternierend aufeinander ausgerichtet. Jede erste Kupplungsplatte 36a hat eine Mehrzahl von Zähnen an ihrem inneren Umfangsbereich. Jede zweite Kupplungsplatte 36b hat Reibbeläge, die an ihren beiden Flächen befestigt sind, und hat an ihrem äußeren Umfangsbereich eine Mehrzahl von Zähnen.
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– Kolben 37 –
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Der Kolben 37 hat eine Ringform und ist auf der Getriebeseite der Frontabdeckung 2 angeordnet. Eine Kupplungsnabe 40 ist hier an dem inneren Umfangsbereich der Frontabdeckung 2 befestigt. Die Kupplungsnabe 40 hat einen Flansch 40a, der sich radial nach außen erstreckt, und einen zylindrischen Bereich 40b, der sich axial zur Turbinenradseite erstreckt. Die innere Umfangsfläche des Kolbens 37 ist durch die äußere Umfangsfläche des Flansches 40a der Kupplungsnabe 40 axial bewegbar gestützt. Außerdem ist in dem radialen Zwischenbereich des Kolbens 37 ein zylindrischer Bereich 37a gebildet und springt in Richtung auf die Frontabdeckung 2 vor. Darüber hinaus ist der zylindrische Bereich 37a durch einen gestuften Bereich 2a der Frontabdeckung 2 axial beweglich gestützt. Eine Mehrzahl von Öffnungen 37b ist an der äußeren Umfangsseite des zylindrischen Bereichs 37a gebildet und in vorgegebenen Abständen in Umfangsrichtung aufeinander ausgerichtet.
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Der äußere Umfangsbereich des Kolbens 37 ist den mehreren Kupplungsplatten 36 axial gegenüberliegend angeordnet und dient als Anpressbereich 37c, der die mehreren Kupplungsplatten 36 in Richtung auf die Frontabdeckung 2 drückt.
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– Das eine Hydraulikkammer bildende Element 38 –
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Das eine Hydraulikkammer bildende Element 38 ist auf der Turbinenradseite des Kolbens 37 angeordnet. Der innere Umfangsbereich des eine Hydraulikkammer bildenden Elements 38 ist an dem zylindrischen Bereich 40b der Kupplungsnabe 40 befestigt. Ein gestufter Bereich 38a ist in dem radialen Zwischenbereich des eine Hydraulikkammer bildenden Elements 38 gebildet und bildet einen sich in Richtung auf die Frontabdeckung 2 erstreckenden zylindrischen Bereich. Ferner ist eine Mehrzahl von vorspringenden Bereichen 38b an dem äußeren Umfangsbereich des gestuften Bereichs 38a gebildet und durch die Öffnungen 37a des Kolbens 37 hindurchgeführt, um in Richtung auf die Frontabdeckung 2 vorzuspringen. Die mehreren vorspringenden Bereiche 38b sind in Umfangsrichtung in vorgegebenen Abständen aufeinander ausgerichtet und kämmen mit den Zähnen, die an dem inneren Umfangsbereich der ersten Kupplungsplatte 36a gebildet sind. Deshalb können sich die ersten Kupplungsplatten 36a und das eine Hydraulikkammer bildende Element 38 relativ zueinander nicht drehen, können sich jedoch relativ zueinander axial bewegen.
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Weiterhin ist an dem äußeren Umfangsbereich des die Hydraulikkammer bildenden Elements 38 ein verlängerter Bereich 38c gebildet, der sich radial nach außen erstreckt. Der verlängerte Bereich 38c deckt den Kolben 37 und die Kupplungsplatten 36 von der Turbinenradseite ab.
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– Hydraulikkammer –
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Bei der vorstehend beschriebenen Konstruktion ist ein Dichtungselement 42 an der äußeren Umfangsfläche des Flansches 40a der Kupplungsnabe 40 montiert, wohingegen ein Dichtungselement 43 an dem gestuften Bereich 2a der Frontabdeckung 2 montiert ist. Diese Elemente sorgen für eine Abdichtung zwischen der Kupplungsnabe 40 und der inneren Umfangsfläche des Kolbens 37 und zwischen dem zylindrischen Bereich 37a des Kolbens 37 und dem gestuften Bereich 2a der Frontabdeckung 2, wodurch eine erste Ölkammer 44a für die Deaktivierung der Kupplung gebildet wird. Zum anderen ist ein Dichtungselement 45 an einem vorspringenden Bereich 37d des Kolbens 37 montiert, welcher ein ringförmiger Bereich ist, der in Richtung auf das Turbinenrad 4 vorspringt. Das Element sorgt für eine Abdichtung zwischen dem Kolben 37 und dem die Hydraulikkammer bildenden Element 38, wodurch eine zweite Ölkammer 44b für die Aktivierung der Kupplung gebildet wird.
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Die Kupplungsnabe 40 hat einen ersten Ölweg 40c, der mit der ersten Ölkammer 44a in Verbindung steht, und einen zweiten Ölweg 40d, der mit der zweiten Ölkammer 44b in Verbindung steht.
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– Antriebsplatte 39 –
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Die Antriebsplatte 39 ist auf der Ausgangsseite des Kupplungsbereichs 28 angeordnet. Insbesondere ist die Antriebsplatte 39 an dem äußeren Umfangsbereich der Kupplungsplatten 36 angeordnet. Die Antriebsplatte 39 hat einen Kupplungseingriffsbereich 39a, der sich in Richtung auf die Frontabdeckung 2 erstreckt, und eine Mehrzahl von Federeingriffsbereichen 39b.
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Der Kupplungseingriffsbereich 39a hat eine zylindrische Form und hat sich axial erstreckende Nuten, die in Umfangsrichtung in vorgegebenen Abständen aufeinander ausgerichtet sind. Die Nuten befinden sich ferner mit den Zähnen im Eingriff, die an dem äußeren Umfangsbereich jeder zweiten Kupplungsplatte 36b gebildet sind. Dadurch können sich die zweiten Kupplungsplatten 36b und die Antriebsplatte 39 relativ zu einander nicht drehen, können sich jedoch relativ zueinander axial bewegen.
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Die mehreren Federeingriffsbereiche 39b erstrecken sich von der Turbinenradseite des Kupplungseingriffsbereichs 39a radial nach außen und befinden sich im Eingriff mit den beiden Endflächen der jeweiligen außenumfangsseitigen Torsionsfedern 29.
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Weiterhin ist eine Mehrzahl von Klauen 39d an einem Bereich 39c zwischen dem Kupplungseingriffsbereich 39a und den Federeingriffsbereichen 39b gebildet, wobei sich die Klauen zur Turbinenradseite erstrecken.
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<Außenumfangsseitige Torsionsfedern 29 und schwimmendes Element 30>
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Die mehreren außenumfangsseitigen Torsionsfedern 29 setzen sich zusammen aus insgesamt acht Federn, die zum Beispiel paarweise angeordnet sind, und das schwimmende Element 30 ist in einer Weise montiert, dass zwei außenumfangsseitige Torsionsfedern 29 eines jeden Paares nacheinander wirken.
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Das schwimmende Element 30 ist ein ringförmiges Element mit einem C-förmigen Querschnitt und ist an der äußeren Umfangsseite des Kupplungseingriffsbereichs 39a der Antriebsplatte 39 angeordnet. Das schwimmende Element 30 ist derart angeordnet, dass dieses sich relativ zur Antriebsplatte 39 drehen kann, stützt die äußeren Umfangsbereiche der außenumfangsseitigen Torsionsfedern 29 durch seinen äußeren Umfangsbereich und stützt die antriebsmaschinenseitigen Seitenbereiche der außenumfangsseitigen Torsionsfedern 29 durch seinen Seitenbereich. Mit anderen Worten: das schwimmende Element 30 hindert die außenumfangsseitigen Torsionsfedern 29 an einem Herausspringen zur äußeren Umfangsseite und zur lateralen Seite. Das axiale getriebeseitige obere Ende des schwimmenden Elements 30 ist zur inneren Umfangsseite und zur Antriebsmaschinenseite gebogen und ist in Form von gebogenen Bereichen 30a ausgebildet, deren jeder zwischen den außenumfangsseitigen Torsionsfedern 29 jedes Paares eingesetzt ist. Mit anderen Worten: jeder gebogene Bereich 30a befindet sich an seinen beiden umfangsseitigen Endflächen in Kontakt mit den Endflächen seiner entsprechenden außenumfangsseitigen Torsionsfedern 29.
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Wie vorstehend beschrieben wurde, befinden sich die beiden Umfangsenden jedes Paares der außenumfangsseitigen Torsionsfedern 29, die so angeordnet sind, dass sie nacheinander wirken, mit den Federeingriffsbereichen 39b der Antriebsplatte 39 im Eingriff, und jeder gebogene Bereich 30a des schwimmenden Elements 30 ist in der Mitte der außenumfangsseitigen Torsionsfedern 29 jedes Paares eingefügt. Außerdem werden die äußeren Umfangsbereiche der außenumfangsseitigen Torsionsfedern 29 durch den äußeren Umfangsbereich des schwimmenden Elements 30 gestützt.
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<Zwischenelement 31>
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3 zeigt schematisch das Zwischenelement 31 und die dynamische Dämpfungsvorrichtung 34 als Auszug aus 1. Wie in 3 gezeigt ist, ist das Zwischenelement 31 gebildet aus einer ersten Platte 48 und einer zweiten Platte 49 und kann sich relativ zur Antriebsplatte 39 und zu der angetriebenen Platte 33 drehen. Die erste und die zweite Platte 48 und 49 sind ringscheibenförmige Elemente, die zwischen dem Kupplungsbereich 28 und dem Turbinenradgehäuse 15 angeordnet sind. Die erste Platte 48 und die zweite Platte 49 sind axial in einem Abstand angeordnet. Die erste Platte 48 ist auf der Antriebsmaschinenseite angeordnet, die zweite Platte 49 hingegen auf der Getriebeseite. Die erste Platte 48 und die zweite Platte 49 sind an ihren äußeren Umfangsbereichen durch eine Mehrzahl von Nieten 50 verbunden, so dass sich die Platten relativ zueinander weder drehen noch axial bewegen können. Die erste und die zweite Platte 48 und 49 sind axial jeweils von Fensterbereichen 48a, 49a durchgriffen. Jeder Fensterbereich 48a, 49a hat eine sich umfangsseitig erstreckende Form und hat ausgeschnittene und hochgezogene Bereiche, die an ihren inneren und äußeren Umfangsbereichen derart gebildet sind, dass sie axial ausgeschnitten und hochgezogen sind.
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Ferner ist eine Mehrzahl von Verriegelungsbereichen 48b an dem äußeren Umfangsende der ersten Platte 48 gebildet, die sich zur äußeren Umfangsseite der Torsionsfedern 29 erstrecken. Diese mehreren Verriegelungsbereiche 48b sind gebildet durch ein zur axialen Antriebsmaschinenseite gebogenes oberes Ende der ersten Platte 48. Diese mehreren Verriegelungsbereiche 48b sind in Umfangsrichtung in vorgegebenen Abständen angeordnet, und jedes Paar der außenumfangsseitigen Torsionsfedern 29, die für eine Wirkung in Reihe konfiguriert sind, ist zwischen den Verriegelungsbereichen 48b angeordnet.
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Wie vorstehend beschrieben wurde, ermöglicht das Zwischenelement 31, dass die außenumfangsseitigen Torsionsfedern 29 und die innenumfangsseitigen Torsionsfedern 32 der Reihe nach wirken.
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Es sollte beachtet werden, dass Öffnungen 48c, 49c jeweils in dem äußeren Umfangsbereich der jeweiligen ersten und zweiten Platte 48 und 49 gebildet sind und die Platten axial durchgreifen. Ferner sind die Klauen 39d der Antriebsplatte 39 in die Öffnungen 48c und 49c eingesetzt. Jede Klaue 39d ist radial von einer Öffnung durchgriffen und eine Blattfeder 51, die mit ihrem einen Ende an jedem Niet 50 befestigt ist, befindet sich teilweise mit der Öffnung jeder Klaue 39d im Eingriff.
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Bei vorstehend beschriebener Konstruktion werden die Antriebsplatte 39, die durch die Antriebsplatte 39 gestützten außenumfangsseitigen Torsionsfedern 29 und das schwimmende Element 30 an einer Bewegung in der axialen Richtung gehindert.
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<Innenumfangsseitige Torsionsfedern 32>
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Jede der mehreren innenumfangsseitigen Torsionsfedern 32 ist eine Kombination einer großen Schraubenfeder und einer kleinen Schraubenfeder, die in die große Schraubenfeder eingesetzt ist und die gleiche Länge hat wie die große Schraubenfeder. Jede innenumfangsseitige Torsionsfeder 32 ist in dem jeweiligen Paar der Fensterbereiche 48a und 49a der beiden Platten 48 und 49 angeordnet, die das Zwischenelement 31 bilden. Ferner werden die beiden und die beiden radialen Seiten jeder innenumfangsseitigen Torsionsfeder 32 durch das jeweilige Paar der Fensterbereiche 48a und 49a gestützt. Weiterhin wird jede innenumfangsseitige Torsionsfeder 32 durch ausgeschnittene und hochgezogene Bereiche der Fensterbereiche 48a und 49a jedes Paares an einem axialen Herausspringen gehindert.
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<Angetriebene Platte 33>
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Die angetriebene Platte 33 ist ein ringscheibenförmiges Element, dessen innerer Umfangsbereich zusammen mit dem Turbinenradgehäuse 15 durch Niete 18 an dem Flansch 17a der Turbinenradnabe 17 befestigt ist. Die angetriebene Platte 33 ist zwischen der ersten Platte 48 und der zweiten Platte 49 angeordnet, so dass sie sich relativ zu den beiden Platten 48 und 49 drehen kann. Ferner sind Fensterbereiche 33a in den äußeren Umfangsbereich der angetriebenen Platte 33 gebohrt, so dass diese in Übereinstimmung mit den Fensterbereichen 48a und 49a der ersten und der zweiten Platte 48 und 49 angeordnet sind. Die Fensterbereiche 33a sind axial durchgreifende Öffnungen, in denen die innenumfangsseitigen Torsionsfedern 32 angeordnet sind.
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<Dynamische Dämpfungsvorrichtung 34>
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Wie in den 3, 4 und 5 gezeigt ist, umfasst die dynamische Dämpfungsvorrichtung 34 eine Dämpfungsplatte 52 als den außenumfangsseitigen verlängerten Bereich der zweiten Platte 49, die das Zwischenelement 31 bildet, und ein Paar von Trägheitsringen 53, ein Paar von Deckelelementen 54 und eine Mehrzahl von Schraubenfedern (zweite elastische Elemente) 55 sowie Anschlagbolzen 56. Es sollte beachtet werden, dass 4 eine Teilansicht der dynamischen Dämpfungsvorrichtung 34 von der Seite der Frontabdeckung 2 betrachtet ist. 5 hingegen ist eine Schnittansicht entlang der Linie V-V in 4.
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Wie vorstehend beschrieben wurde, ist die Dämpfungsplatte 52 ein Bereich, der gebildet wird durch die Verlängerung der äußeren Peripherie der zweiten Platte 49, die das Zwischenelement 31 bildet, und hat, wie in 6 gezeigt, eine Mehrzahl von Federaufnahmebereichen (erste Öffnungen) 52a, die in Umfangsrichtung in vorgegebenen Abständen aufeinander ausgerichtet sind. Jeder Federaufnahmebereich 52b ist derart gebohrt, dass er in Umfangsrichtung eine vorgegebene Länge hat. Eine Mehrzahl von Langlöchern 52b sind in Umfangsrichtung inmitten der mehreren Federaufnahmebereiche 52a gebohrt. Die Langlöcher 52b haben jeweils eine vorgegebene Umfangslänge und sind auf einem gemeinsamen Kreis mit den Federaufnahmebereichen 52a ausgerichtet. Ferner ist jeder der Mehrzahl von Zapfenbereichen 52c in Umfangsrichtung zwischen jedem Federaufnahmebereich 52a und jedem Langloch 52b gebildet. Jeder Zapfenbereich 52c ist gebildet durch ein teilweises Ausschneiden und Hochbiegen der Dämpfungsplatte 2 in Richtung auf die Frontabdeckung 2.
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Das Paar von Trägheitsringen 53 ist aus Blechteilen gestanzt und ist axial auf beiden Seiten der Dämpfungsplatte 52 angeordnet. Die beiden Trägheitsringe 53 sind baugleich. Wie 7 zeigt, hat jeder Trägheitsring 53 eine Mehrzahl von Federaufnahmebereichen (zweite Öffnungen) 53, die in Umfangsrichtung in vorgegebenen Abständen aufeinander ausgerichtet sind. Die Federaufnahmebereiche 53a sind in Positionen gebohrt, die den Positionen der Federaufnahmebereiche 52a der Dämpfungsplatte 52 entsprechen. Ferner hat jeder Trägheitsring 53 Durchgangsöffnungen 53b, die jeweils in einer Position gebohrt sind, die der umfangsseitigen Mittelposition in jedem Langloch 52b der Dämpfungsplatte 52 entspricht.
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Das Paar von Deckelelementen 54 ist axial außerhalb des Paares von Trägheitsringen 53 angeordnet. Insbesondere ist ein Deckelelement 54 auf der weiter zur Frontabdeckung 2 gelegenen Seite des Trägheitsrings 53 angeordnet, der auf der Seite der Frontabdeckung 2 liegt, wohingegen das andere Deckelelement 54 auf der weiter zu dem Turbinenrad 4 gelegenen Seite des anderen Trägheitsrings 53 angeordnet ist, der auf der Seite des Turbinenrads 4 liegt.
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Wie 4 zeigt, hat jedes Deckelelement 54 eine Ringform, und sein Innen- und Außendurchmesser ist gleich dem Innen- und Außendurchmesser jedes Trägheitsrings 53. Ferner hat jedes Deckelelement 54 Durchgangsöffnungen 54b, die in Positionen gebohrt sind, die den Durchgangsöffnungen 53b jedes Trägheitsrings 53 entsprechen. Darüber hinaus ist an dem axial außenseitigen Ende jeder Durchgangsöffnung 54b eine Ausnehmung gebildet, die einen größeren Durchmesser als jede Durchgangsöffnung 54b hat.
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Jede der mehreren Schraubenfedern 55 ist in dem jeweiligen Federaufnahmebereich 52a der Dämpfungsplatte 52 und dem jeweiligen Federaufnahmebereich 53a jedes Trägheitsrings 53 aufgenommen. Außerdem befinden sich die beiden Enden jeder Schraubenfeder 55 in Kontakt mit den umfangsseitigen Enden jedes Federaufnahmebereichs 52a der Dämpfungsplatte 52 und mit jenen jedes Federaufnahmebereichs 53a jedes Trägheitsrings 53.
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5 zeigt, dass jeder Anschlagbolzen 56 in seinem axial mittleren Bereich einen Abschnitt 56a mit großem Durchmesser und beidseitig des Abschnitts 56a mit großem Durchmesser Abschnitte 56b mit kleinem Durchmesser hat.
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Der Durchmesser des Abschnitts 56a mit großem Durchmesser ist größer als jener jeder Durchgangsöffnung 53b jedes Trägheitsrings 53 und ist kleiner als jener (radiale Dimension) jedes Langlochs 52b der Dämpfungsplatte. Außerdem ist die Dicke des Abschnitts 56a mit großem Durchmesser geringfügig größer als die Dicke der Dämpfungsplatte 52.
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Jeder Abschnitt 56b mit kleinem Durchmesser ist durch die jeweilige Durchgangsöffnung 53b einer der Trägheitsringe 53 und durch die jeweilige Durchgangsöffnung 54b eines der Deckelelemente 54 eingesetzt. Der Kopf jedes Abschnitts 56b mit kleinem Durchmesser ist gestaucht, wodurch die Trägheitsringe 53 und die Deckelelemente 54 an beiden axialen Seiten der Dämpfungsplatte 52 fixiert sind.
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Bei vorstehend beschriebener Konstruktion können sich die Dämpfungsplatte 52 und beide Trägheitsringe 53 und die Deckelelemente 54 innerhalb eines Bereichs, in dem sich der jeweilige Anschlagbolzen 56 innerhalb des jeweiligen Langlochs 52b der Dämpfungsplatte 52 bewegen kann, relativ zueinander drehen, wobei deren relative Drehung verhindert wird, wenn der den großen Durchmesser aufweisende Abschnitt 56a jedes Anschlagbolzens 56 an einem Ende jedes Langloches 52b anschlägt.
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Darüber hinaus sind die Trägheitsringe 53 und die Deckelelemente 54 durch die Anschlagbolzen 56 fixiert, und in diesem Zustand befindet sich die innere Umfangsfläche eines der Trägheitsringe 53 in Kontakt mit den äußeren Umfangsflächen der Zapfenbereiche 52c der Dämpfungsplatte 52. Dementsprechend sind die Trägheitsringe 53, die Deckelelemente 54 und die Schraubenfedern 55 radial positioniert.
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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 das Betriebsöl von dem Pumpenrad 3 zu dem Turbinenrad 4, und es wird durch 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 den Zeichnungen nicht gezeigt) des Getriebes übertragen.
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Wenn sich das Drehzahlverhältnis des Drehmomentwandlers 1 vergrößert und die Drehzahl der Eingangswelle eine vorgegebene Drehzahl erreicht, wird das Betriebsöl in der ersten Ölkammer 44a durch den ersten Ölweg 40c abgeführt und das Betriebsöl durch den zweiten Ölweg 40d der zweiten Ölkammer 44b zugeführt. Der Kolben 37 wird dementsprechend in Richtung auf die Frontabdeckung 2 bewegt. Dadurch drückt der Anpressbereich 37c des Kolbens 37 die Kupplungsplatten 36 in Richtung auf die Frontabdeckung 2, und der Kupplungsbereich 28 wird in einen aktivierten Zustand überführt.
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In dem vorstehend beschriebenen aktivierten Zustand der Kupplung wird das Drehmoment auf einem Weg übertragen, der in der genannten Reihenfolge gebildet wird durch die Kupplungsplatten 36, die Antriebsplatte 39, die außenumfangsseitigen Torsionsfedern 29, das Zwischenelement 31, die innenumfangsseitigen Torsionsfedern 32 und die angetriebene Platte 33, und wird dann an die Turbinenradnabe 17 abgegeben.
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In der Überbrückungsvorrichtung 7 wird das Drehmoment übertragen und es wird eine Drehmomentschwankung, die von der Frontabdeckung 2 in die Überbrückungsvorrichtung eingeführt wird, gedämpft und abgemildert. Insbesondere bei Auftreten von Torsionsschwingungen in der Überbrückungsvorrichtung 7 werden die außenumfangsseitigen Torsionsfedern 29 und die innenumfangsseitigen Torsionsfedern 32 der Reihen nach zwischen der Antriebsplatte 39 und der angetriebenen Platte 33 komprimiert. Was ferner die außenumfangsseitigen Torsionsfedern 29 betrifft, werden die außenumfangsseitigen Torsionsfedern 29 jedes Paares ähnlich der Reihe nach komprimiert. Dies ermöglicht eine Vergrößerung des Torsionswinkels. Hinzu kommt insbesondere, dass die außenumfangsseitigen Torsionsfedern 29, die in Umfangsrichtung lang ausgelegt sind, für einen Einsatz nacheinander konfiguriert sind. Daher lässt sich der Torsionswinkel zuverlässig so weit wie möglich vergrößern. Das bedeutet, dass die Steifigkeit in den Torsionskennlinien soweit wie möglich verringert und das Vibrationsdämpfungsvermögen soweit wie möglich verbessert werden kann.
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[Funktionsweise der dynamischen Dämpfungsvorrichtung]
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Das auf das Zwischenelement 31 übertragene Drehmoment wird über die innenumfangsseitigen Torsionsfedern 32 auf die angetriebene Platte 33 und über die Turbinenradnabe 17 weiter auf ein getriebeseitiges Element übertragen. Dabei ist die dynamische Dämpfungsvorrichtung an dem Zwischenelement 31 montiert, weshalb eine Drehzahlschwankung der Antriebsmaschine wirksam verhindert werden kann. Mit anderen Worten: die Drehung der Dämpfungsplatte 52 und die der beiden Trägheitsringe 53 und der Deckelelemente 54 sind durch die Wirkung der Schraubenfedern 55 in der Phase verschoben. Speziell die Drehung der Trägheitsringe 53 und der Deckelelemente 54 ist gegenüber jener der Dämpfungsplatte 52 verzögert. Eine Drehzahlschwankung kann durch die Phasenverschiebung gedämpft werden.
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Ferner ist die dynamische Dämpfungsvorrichtung 34 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel an dem Zwischenelement 31 befestigt, und die innenumfangsseitigen Torsionsfedern 32 zum Verhindern von Vibrationen sind zwischen die dynamische Dämpfungsvorrichtung 34 und die Turbinenradnabe 17 geschaltet. Wie 8 zeigt, kann eine Drehzahlschwankung durch die Wirkung der innenumfangsseitigen Torsionsfedern 32 verhindert werden. In 8 zeigt eine Kennlinie C1 eine Drehzahlschwankung in einer bekannten Überbrückungsvorrichtung. Eine Kennlinie C2 zeigt eine Drehzahlschwankung, die verursacht wird, wenn die dynamische Dämpfungsvorrichtung an der Turbinenradnabe montiert ist und kein elastisches Element (Torsionsfeder) an der Ausgangsseite der dynamischen Dämpfungsvorrichtung montiert ist. Eine Kennlinie C3 hingegen zeigt eine Drehzahlschwankung, die verursacht wird, wenn die dynamische Dämpfungsvorrichtung wie bei vorliegendem Ausführungsbeispiel an dem Zwischenelement montiert ist und die elastischen Elemente (die innenumfangsseitigen Torsionsfedern 32) an der Ausgangsseite der dynamischen Dämpfungsvorrichtung montiert sind.
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Aus einem Vergleich zwischen den Kennlinien C2 und C3 in 8 geht hervor, dass der Spitzenwert der Drehzahlschwankung niedriger wird, wenn die elastischen Elemente an der Ausgangsseite der Drehmomentdämpfungsvorrichtung montiert sind, und dass die Drehzahlschwankung auch in einem normalen Bereich der Antriebsmaschinendrehzahl verhindert werden kann.
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[Merkmale]
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- (1) Die dynamische Dämpfungsvorrichtung 34 ist gebildet durch die Anordnung des Paares von Trägheitsringen 53 auf beiden Seiten der Dämpfungsplatte 52. Daher kann das Paar von Trägheitsringen 53 durch Plattenelemente gebildet sein. Dies reduziert die Herstellungskosten im Vergleich zu Trägheitsringen, die als Guss- oder Schmiedeprodukte hergestellt werden.
- (2) Die Deckelelement 54 verhindern, dass die Schraubenfedern 55 aus den Federaufnahmebereichen 53a der Trägheitsringe 53 herausspringen. Die Trägheitsringe 53 müssen somit nicht mit Vorsprüngen oder ähnlichem versehen sein, um die Schraubenfedern 55 an einem Herausspringen zu hindern. Außerdem lassen sich die Deckelelemente 54 nutzen, um eine Trägheitsfunktion auszuüben.
- (3) Die Schraubenfedern 55 sind in der Dämpfungsplatte 52 und in den Trägheitsringen 53 aufgenommen, weshalb insbesondere der von der dynamischen Dämpfungsvorrichtung belegte axiale Raum kompakter gestaltet werden kann.
- (4) Die Trägheitsringe 53 sind axial geteilt, so dass sich die Dämpfungsplatte 52 ohne weiteres in diese einsetzen lässt, und auch die Schraubenfedern 55 können ohne weiteres an diesen montiert werden.
- (5) Die dynamische Dämpfungsvorrichtung 34 ist an dem Zwischenelement 31 montiert, und die innenumfangsseitigen Torsionsfedern 32 sind an der Ausgangsseite der dynamischen Dämpfungsvorrichtung 34 montiert. Dies erlaubt eine möglichst wirksame Dämpfung von Drehzahlschwankungen.
- (6) Die Dämpfungsplatte 52 ist mit den Zapfenbereichen 52c versehen, wodurch die Trägheitsringe 53 und die Deckelelemente 54 radial positioniert werden und die radiale Positionierung der dynamischen Dämpfungsvorrichtung 34 mit einer entsprechend einfachen Konstruktion möglich ist.
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[Weitere Ausführungsbeispiele]
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Vorliegende Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern erlaubt eine Vielfalt von Änderungen oder Modifikationen, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
- (a) In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel ist das Paar von Trägheitsringen formgleich ausgebildet. Eine unterschiedliche Form ist jedoch ebenfalls möglich.
- (b) In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel ist die Dämpfungsplatte in dem äußeren Umfangsbereich der das Zwischenelement bildenden zweiten Platte gebildet. Die Dämpfungsplatte kann jedoch auch als separates Element vorgesehen sein.
- (c) Die dynamische Dämpfungsvorrichtung des vorstehenden Ausführungsbeispiels kann mit einem Hysteresedrehmoment-Generierungsmechanismus ausgestattet sein. 9 zeigt einen Hysteresedrehmoment-Generierungsmechanismus 60. In diesem Fall ist einer (oder sind beide) Trägheitsringe 61 des Paares dicker ausgebildet als die jeweiligen Trägheitsringe in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel. Ferner ist der Hysteresedrehmoment-Generierungsmechanismus 60 an dem vorgenannten einen der Trägheitsringe 61 montiert.
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[Konstruktion des Hysteresedrehmoment-Generierungsmechanismus 60]
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Der Hysteresedrehmoment-Generierungsmechanismus 60 ist ein Mechanismus, der konfiguriert ist für die Generierung eines variablen Hysteresedrehmoments zwischen einer Dämpfungsplatte (siehe 10) des vorgenannten einen der Trägheitsringe 61. Der Hysteresedrehmoment-Generierungsmechanismus 60 enthält Klauen 62d der Dämpfungsplatte 62, wie in 10 gezeigt, Gleitkörper 63 und Federn 64.
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Wie 10 zeigt, ist die Dämpfungsplatte 62 ähnlich wie die vorstehend beschriebene Dämpfungsplatte ein Teil, das gebildet ist durch die Verlängerung der äußeren Peripherie der das Zwischenelement bildenden zweiten Platte. Jedoch kann die Dämpfungsplatte auch als separates Element ausgebildet sein. Mit Ausnahme der in der Dämpfungsplatte 62 gebildeten Klauen 62d ist die grundlegende Konstruktion der Dämpfungsplatte 62 ähnlich wie jene der Dämpfungsplatte in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel. Mit anderen Worten: die Dämpfungsplatte 62 hat Federaufnahmebereiche 62a, Langlöcher 62b und Zapfenbereiche 62c, wobei die Funktionen dieser Elemente jeweils ähnlich sind wie die Funktionen der entsprechenden Elemente in dem vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiel.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat die Dämpfungsplatte 62 über die vorgenannten Bauelemente hinaus die Klauen 62d. Insbesondere hat die Dämpfungsplatte 62 eine Mehrzahl von ausgeschnittenen Bereichen 62e, deren jeder in einem vorgegebenen Winkelbereich ihres äußeren Umfangsbereichs gebildet ist. Jede Klaue 62d ist gebildet durch den in Richtung auf den vorgenannten einen der Trägheitsringe 61 gebogenen umfangsseitigen Mittelbereich der inneren Umfangskante jedes Ausschnitts 62e.
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Wie in 11 gezeigt ist, ist jeder Trägheitsring 61 ein ringförmiges Element, das derart angeordnet ist, dass es sich relativ zur Dämpfungsplatte 62 drehen kann. Jeder Trägheitsring 61 hat eine Mehrzahl von Federaufnahmebereichen 61a, eine Mehrzahl von Durchgangsöffnungen 61b, durch welche Anschlagbolzen eingesetzt sind, und eine Mehrzahl von Gleitkörper-Aufnahmebereichen 61c in in Umfangsrichtung vorgegebenen Abständen.
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Die mehreren Schraubenfedern 55 sind in den Federaufnahmebereichen 62a der Dämpfungsplatte 62 und in den Federaufnahmebereichen 61a der Trägheitsringe 61 aufgenommen. Die Dämpfungsplatte 62 und die Trägheitsringe 61 sind durch die Schraubenfedern 55 in der Drehrichtung elastisch verbunden.
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Wie 9 zeigt, ist jeder Gleitkörper 63 ein in Umfangsrichtung längliches Element und ist in dem jeweiligen Gleitkörper-Aufnahmebereich 61c des vorgenannten einen der Trägheitsringe 61 radial beweglich aufgenommen. 12 zeigt jeden Gleitkörper-Aufnahmebereich 61c des vorgenannten einen der Trägheitsringe 61 und jeden Gleitkörper 63 – beides als Auszug aus der Gesamtkonstruktion.
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Jeder Gleitkörper-Aufnahmebereich 61c hat Federaufnahmebereiche 61d an seinen beiden Umfangsenden. Weiterhin habe die beiden umfangsseitigen Endwände jedes Gleitkörper-Aufnahmebereichs 61c die Funktion von Führungsbereichen 61e.
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Zum anderen hat jeder Gleitkörper 63 Federaufnahmebereiche 63a, die in seinen umfangsseitigen Enden radial nach innen gebildet sind. Ferner ist in dem jeweiligen Federaufnahmebereich 63a eine Feder 64 aufgenommen, um den jeweiligen Gleitkörper 63 zur inneren Umfangsseite zu drücken. Die beiden Längsenden jedes Gleitkörpers 63 kontaktieren die Führungsbereiche 61e jedes Gleitkörper-Aufnahmebereichs 61c. Darüber hinaus ist eine äußere Umfangsfläche 63b jedes Gleitkörpers 63 derart gekrümmt, dass diese nach innen vertieft ist. Ferner ist ein Verriegelungselement 63a, an dem die jeweilige Klaue 62d der Dämpfungsplatte 62 montiert ist, in dem umfangsseitigen Mittelbereich der äußeren Umfangsfläche 63b gebildet.
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[Verhinderung der Drehzahlschwankung]
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Wie im Zusammenhang mit 8 erläutert wurde, wird ähnlich wie in dem vorausgehend beschriebenen Ausführungsbeispiel eine Drehzahlschwankung durch die dynamische Dämpfungsvorrichtung verhindert. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel lässt sich die Drehzahlschwankung durch den hier vorgesehenen Hysteresedrehmoment-Generierungsmechanismus 60 noch wirksamer verhindern. Dies wird im Folgenden erläutert.
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Wie in 13 bezüglich der Drehzahlschwankung der Antriebsmaschine (E1) gezeigt ist, zeigt die Drehzahlschwankung des Turbinenrads entsprechend der Größe des in dem Hysteresedrehmoment-Generierungsmechanismus 60 generierten Hysteresedrehmoment eine Charakteristik, wie sie durch die Kennlinien E2 und E3 dargestellt ist. Dabei ist zu beachten, dass sich beide Kennlinien E2 und E3 ergeben, wenn die dynamische Dämpfungsvorrichtung vorgesehen ist.
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Die Kennlinie E2 entspricht einem Zustand bei einem relativ großen Hysteresedrehmoment, wohingegen die Kennlinie E3 einem Zustand bei einem relativ kleinen Hysteresedrehmoment entspricht. In der Kennlinie E2 nimmt die Drehzahlschwankung des Turbinenrads ab, wenn die Antriebsmaschine mit einer Drehzahl unter 1200 U/min gedreht wird, dann bei etwa 1500 U/min den Maximalwert erreicht und schließlich in einem Drehzahlbereich über circa 1500 U/min allmählich abnimmt. In der Kennlinie E3 dagegen zeigt die Drehzahl des Turbinenrads den Minimalwert, der kleiner ist als jener der Kennlinie E2, etwa dann, wenn die Antriebsmaschinendrehzahl 1200 U/min übersteigt, und übersteigt in diesem Fall die Drehzahlschwankung in Kennlinie E2 und zeigt den Maximalwert bei einer Antriebsmaschinendrehzahl von rund 1600 U/min.
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Aus dieser Charakteristik lässt sich erkennen, dass in einem niedrigen Drehzahlbereich der Antriebsmaschinendrehzahl die Drehzahlschwankung des Turbinenrads geringer ist, wenn das Hysteresedrehmoment kleiner ist, wohingegen in einem mittleren Drehzahlbereich die Drehzahlschwankung des Turbinenrads geringer ist, wenn das Hysteresedrehmoment größer ist. In einem hohen Drehzahlbereich hingegen unterliegt die Drehzahlschwankung weniger dem Einfluss der Größe des Hysteresedrehmoments.
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In Anbetracht der vorstehenden Ausführungsformen ist der Hysteresedrehmoment-Generierungsmechanismus 60 gemäß vorliegendem Ausführungsbeispiel derart konfiguriert, dass die Variation des Hysteresedrehmoments abhängig ist von den Drehzahlbereichen. Insbesondere ist das durch den Hysteresedrehmoment-Generierungsmechanismus 60 zu generierende Hysteresedrehmoment im niedrigen Drehzahlbereich der Antriebsmaschinendrehzahl klein und vergrößert sich allmählich in den mittleren bis höheren Drehzahlbereichen.
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[Funktionsweise des Hysteresedrehmoment-Generierungsmechanismus 60]
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Zur Erläuterung eines Vorgehens, durch welches das Hysteresedrehmoment entsprechend den Drehzahlbereichen schwankt, wird auf 14 Bezug genommen.
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Zunächst ist die auf die Gleitkörper 63 wirkende Zentrifugalkraft im niedrigen Drehzahlbereich relativ gering. Aus diesem Grund wird jeder Gleitkörper 63 durch die Druckkraft der Federn 64 zur inneren Umfangsseite gedrückt, wie das in dem <Normalzustand> in 14(a) gezeigt ist. Wird in einem solchen Zustand die dynamische Dämpfungsvorrichtung betätigt und werden die Dämpfungsplatte 62 und die Trägheitsringe 61 relativ zueinander gedreht, erfolgt eine Bewegung jeder Klaue 62d der Dämpfungsplatte 62 relativ zu jedem Gleitkörper 63 an der äußeren Umfangsseite der äußeren Umfangsfläche 63b jedes Gleitkörpers 63.
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Dabei gelangt jede Klaue 62d in Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche 63b des Gleitkörpers 63, wodurch der Winkelbereich der relativen Drehung der Dämpfungsplatte 62 (Torsionswinkel) begrenzt wird. Ferner wird der Torsionswinkel in dem in 14(a) gezeigten niedrigen Drehzahlbereich auf θ1 maximiert. In einem Torsionswinkelbereich von ±θ1 hingegen wird jede Klaue 62d gleichmäßig außerhalb jedes Gleitkörpers 63 bewegt, wodurch das Hysteresedrehmoment hier klein ist.
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Wenn sich die Drehzahl erhöht, erhöht sich auch die auf den Gleitkörper 63 wirkende Zentrifugalkraft. Wenn eine hohe Zentrifugalkraft auf jeden Gleitkörper 63 wirkt, wird jeder Gleitkörper 63 gegen die Druckkraft der Federn 64 zur äußeren Umfangsseite bewegt, wie in dem <Gedämpften Zustand> in 14(b) gezeigt. In einem solchen Zustand kommen jede Klaue 62d und die äußere Umfangsfläche 63b jedes Gleitkörpers 63 einander näher, und der Bereich, innerhalb dessen sich jede Klaue 62d ungehindert bewegen kann (Torsionswinkel), wird zu dem Bereich θ2, der schmaler ist als jener im niedrigen Drehzahlbereich in 14(a). In einem Torsionswinkelbereich von θ2 oder größer erfolgt ein kraftvoller Kontakt jeder Klaue 62d mit der äußeren Umfangsfläche 63b jedes Gleitkörpers 63. Daher wird ein Hysteresedrehmoment generiert, das größer ist als jenes im niedrigen Drehzahlbereich.
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Wenn die Drehzahl dann weiter ansteigt, wird jeder Gleitkörper 63 gegen die Druckkraft der Federn 14 weiter zur äußeren Umfangsseite bewegt und ein Zustand hergestellt, der in 14(c) als <Verriegelungszustand> angegeben ist. In diesem Zustand sitzt jede Klaue 62d an dem Verriegelungselement 63c der äußeren Umfangsfläche 63b jedes Gleitkörpers 63. Mit anderen Worten: die relative Drehung zwischen den Klauen 62d (d.h. der Dämpfungsplatte 62) und den Trägheitsringen 61 wird verhindert und ein Verriegelungszustand hergestellt. Dadurch wird das Hysteresedrehmoment in der dynamischen Dämpfungsvorrichtung in dem in 14(c) gezeigten Zustand unendlich.
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Bei vorstehend beschriebener Konstruktion entspricht der Verlauf der Drehzahlschwankung des Turbinenrads im niedrigen Drehzahlbereich der Kennlinie E3 und entspricht der Kennlinie E2 in den mittleren bis hohen Geschwindigkeitsbereichen. Deshalb lässt sich die Drehzahlschwankung des Turbinenrads über die gesamten Drehzahlbereiche der Antriebsmaschine nach unten drücken.
- (d) In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel ist die dynamische Dämpfungsvorrichtung an dem Zwischenelement befestigt, das die außenumfangsseitigen Torsionsfedern und die innenumfangsseitigen Torsionsfedern verbindet. Die Lageanordnung der dynamischen Dämpfungsvorrichtung ist nicht auf die angegebene Lageanordnung beschränkt.
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Die dynamische Dämpfungsvorrichtung kann zum Beispiel an einem schwimmenden Element befestigt sein, um dafür zu sorgen, dass die beiden außenumfangsseitigen Torsionsfedern jedes Paares nacheinander zum Einsatz kommen. Gemäß einer Alternative kann die dynamische Dämpfungsvorrichtung in ähnlicher Weise an einem Element befestigt sein, welches bewirkt, dass die beiden innenumfangsseitigen Torsionsfedern jedes Paares nacheinander zum Einsatz kommen. Bei beiden Konstruktionen lässt sich das Auftreten einer Sekundärresonanz verhindert werden, indem Torsionsfedern als Dämpfungsmechanismus auf der Ausgangsseite der dynamischen Dämpfungsvorrichtung angeordnet sind.
- (e) Die Konstruktion für die Verbindung der dynamischen Dämpfungsvorrichtung mit dem Zwischenelement ist nicht auf die Konstruktion in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel beschränkt. Zum Beispiel können Zähne oder Klauen entweder an dem Zwischenelement oder an einem die dynamische Dämpfungsvorrichtung bildenden Element gebildet sein, während Ausschnitte usw. in dem jeweils anderen dieser Elemente gebildet sein können, wobei die Zähne oder Klauen und die Ausschnitte usw. für eine gegenseitige Verbindung ausgebildet sein können.
- (f) In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel sind die elastischen Elemente aus den Schraubenfedern gebildet. Es können jedoch auch andere Arten von elastischen Elementen verwendet werden, zum Beispiel solche aus Harz oder dergleichen.
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INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
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Die Überbrückungsvorrichtung gemäß vorliegender Erfindung ermöglicht insbesondere ein axial raumsparende Bauform. Außerdem können die Trägheitselemente durch Plattenelemente gebildet sein, so dass die Herstellungskosten niedriger sind als bei Trägheitselementen, die als Guss- oder Schmiedeprodukte hergestellt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drehmomentwandler
- 2
- Frontabdeckung
- 4
- Turbinenrad
- 6
- Drehmomentwandlerkörper
- 7
- Überbrückungsvorrichtung
- 28
- Kupplungsbereich
- 29
- außenumfangsseitige Torsionsfeder
- 31
- Zwischenelement
- 32
- innenumfangsseitige Torsionsfeder
- 33
- angetriebene Platte
- 34
- dynamische Dämpfungsvorrichtung
- 52, 62
- Dämpfungsplatte
- 53, 61
- Trägheitsring
- 54
- Deckelelement
- 55
- Schraubenfeder
- 60
- Hysteresedrehmoment-Generierungsmechanismus
- 62d
- Klaue
- 63
- Gleitkörper
- 63c
- Verriegelungsbereich
