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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung beansprucht die Rechte nach 35 U.S.C. §119(e) der Provisorischen
US-Patentanmeldung 62/076 986 , eingereicht am 7. November 2014, die durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit hierin aufgenommen ist.
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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen Drehmomentwandler und insbesondere einen Drehmomentwandler mit einem Stator mit einer Kegelkupplung und einem Lager zum Übertragen einer Schubkraft von dem Stator zu einem Laufradgehäuse.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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In der Patentanmeldung
WO 2014/098353 (Jatco) wird eine übliche Kegelkupplung für einen Stator in einem Drehmomentwandler offenbart. Bei einem üblichen Drehmomentwandler, der einen Stator mit einer Kegelkupplung verwendet, ist die Kegelkupplung im Verriegelungsmodus des Stators geschlossen und verbindet den Stator drehfest mit einer Statorwelle, und auf den Stator und die Statorwelle wirkt ein axialer Schub ein, der durch eine Flüssigkeit erzeugt wird, die zwischen den Schaufeln des Stators fließt. Da die Statorwelle am Getriebe befestigt ist, wird der Schub leider zum Getriebe übertragen. Außerdem ist der axiale Kraftfluss zwischen der Turbine und dem Laufrad des Drehmomentwandlers nicht geschlossen, sodass das Laufrad gegen eine Mitnehmerscheibe drückt, die zum Verbinden des Drehmomentwandlers mit der Kurbelwelle eines Motors dient. Darüber hinaus erfordert die von Jatco gezeigte Ausführung eine komplizierte Montage, um den Sprengring beim Einbau in das Getriebe über die Statorwelle und in ihre Nut zu schieben.
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KURZDARSTELLUNG
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Gemäß hierin veranschaulichten Aspekten wird ein Drehmomentwandler bereitgestellt, der enthält: einen Deckel zum Aufnehmen eines Drehmoments; ein Laufrad, das ein drehfest mit dem Deckel verbundenes Laufradgehäuse enthält; eine hydraulisch mit dem Laufrad verbundene Turbine, die ein Turbinengehäuse enthält; einen Stator, der zumindest teilweise zwischen dem Laufrad und der Turbine angeordnet ist; und einen Grundkörperabschnitt mit mindestens einer Statorschaufel und einer ersten kegelstumpfförmigen Fläche enthält; eine Statorkegelkupplung, die die erste kegelstumpfförmige Fläche enthält, und einen Flansch, der eine zweite kegelstumpfförmige Fläche enthält; und ein erstes Drucklager, das axial zwischen der Statorkegelkupplung und dem Laufradgehäuse angeordnet ist. In einem Verriegelungsmodus des Stators: der Grundkörperabschnitt und der Flansch sind drehfest miteinander verbunden; und die Statorkegelkupplung dient dazu, das erste Drucklager in einer ersten axialen Richtung gegen das Laufradgehäuse zu drücken.
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Gemäß hierin veranschaulichten Aspekten wird ein weiterer Drehmomentwandler bereitgestellt, der enthält: einen Deckel zum Aufnehmen eines Drehmoments; ein Laufrad, das ein drehfest mit dem Deckel verbundenes Laufradgehäuse enthält; eine Turbine, die drehfest mit dem Laufrad verbunden ist und ein Turbinengehäuse enthält; einen Stator, der zumindest teilweise zwischen dem Laufrad und der Turbine angeordnet ist und einen Grundkörperabschnitt mit mindestens einer Statorschaufel und einer ersten kegelstumpfförmigen Fläche enthält; eine Statorkegelkupplung, die die erste kegelstumpfförmige Fläche enthält, und einen Flansch, der eine zweite kegelstumpfförmige Fläche enthält; ein erstes Drucklager, das direkt mit der Statorkegelkupplung und dem Laufradgehäuse verbunden ist; und ein zweites Drucklager, das direkt mit dem Turbinengehäuse und der Statorkegelkupplung verbunden ist. In einem Verriegelungsmodus des Stators: eine zwischen dem Laufrad und der Turbine fließende Flüssigkeit dient dazu, eine erste Kraft zu erzeugen, die das zweite Drucklager umgeht und den Grundkörperabschnitt in eine erste axiale Richtung drückt, um die erste und die zweite kegelstumpfförmige Fläche drehfest miteinander zu verbinden; oder eine zweite Kraft, die das zweite Drucklager in die erste axiale Richtung drückt, um die erste und die zweite kegelstumpfförmige Fläche drehfest miteinander zu verbinden; und das erste Drucklager dient dazu, die erste oder die zweite Kraft zum Laufradgehäuse zu übertragen.
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Gemäß hierin veranschaulichten Aspekten wird ein weiterer Drehmomentwandler bereitgestellt, der enthält: einen Deckel zum Aufnehmen eines Drehmoments; ein Laufrad, das ein drehfest mit dem Deckel verbundenes Laufradgehäuse enthält; eine Turbine, die hydraulisch mit dem Laufrad verbunden ist und ein Turbinengehäuse enthält; einen Stator, der zumindest teilweise zwischen dem Laufrad und der Turbine angeordnet ist; und einen Grundkörperabschnitt mit mindestens einer Statorschaufel und einer ersten und einer zweiten kegelstumpfförmigen Fläche enthält; und eine Statorkegelkupplung, die die erste und die zweite kegelstumpfförmige Fläche, eine Kupplungsscheibe mit einer dritten kegelstumpfförmigen Fläche und einen Flansch enthält, der drehfest mit der Kupplungsscheibe verbunden ist und eine vierte kegelstumpfförmige Fläche enthält. In einem Verriegelungsmodus des Stators dient eine zwischen dem Laufrad und der Turbine fließende Flüssigkeit dazu, mindestens eine Kraft zu erzeugen, die: die erste und die dritte kegelstumpfförmige Fläche drehfest zusammendrückt; und die die zweite und die vierte kegelstumpfförmige Fläche drehfest zusammendrückt.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Verschiedene Ausführungsformen werden lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden schematischen Zeichnungen offenbart, in denen bestimmte Bezugszeichen jeweils entsprechende Bauteile kennzeichnen, wobei:
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1 eine perspektivische Ansicht eines Zylinderkoordinatensystems ist, die die räumlichen Begriffe veranschaulicht;
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2 eine Teilquerschnittsansicht eines Drehmomentwandlers ist, der einen Stator mit einer Statorkegelkupplung enthält;
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3 eine perspektivische Ansicht des in 2 gezeigten Stators ist;
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4 eine Teilquerschnittsansicht entlang der Schnittlinie 4-4 in 3 ist;
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5 eine perspektivische Draufsicht des in 2 gezeigten Flanschs ist;
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6 eine perspektivische Rückansicht des in 2 gezeigten Flanschs ist;
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7 eine Teilquerschnittsansicht der Statorkegelkupplung von 2 ist, die ein Reibungsmaterial enthält;
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8 eine Teilquerschnittsansicht der Statorkegelkupplung von 2 ist, die eine Membranfeder enthält;
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9 eine Teilquerschnittsansicht eines Drehmomentwandlers ist, der einen Stator mit einer Statorkegelkupplung enthält, die einen aktivierten Flansch enthält;
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10 eine Teilquerschnittsansicht eines Drehmomentwandlers ist, der einen Stator mit einer Statorkegelkupplung enthält, die einen aktivierten Grundkörperabschnitt enthält;
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11 eine Teilquerschnittsansicht eines Drehmomentwandlers ist, der einen Stator mit einer Statorkegelkupplung enthält, die eine Kupplungsscheibe und einen Grundkörperabschnitt mit zwei kegelstumpfförmigen Flächen enthält; und
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12 eine Teilquerschnittsansicht eines Drehmomentwandlers ist, der einen Stator mit einer Statorkegelkupplung enthält, die eine Kupplungsscheibe und einen Grundkörperabschnitt mit zwei kegelstumpfförmigen Flächen enthält.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Von vornherein sollte einsichtig sein, dass gleiche Bezugszeichen in verschiedenen Zeichnungsansichten identische oder funktionell ähnliche Strukturelemente der Offenbarung bezeichnen. Es sollte klar sein, dass die beanspruchte Offenbarung nicht auf die offenbarten Aspekte beschränkt ist.
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Außerdem ist klar, dass diese Offenbarung nicht auf die einzelnen beschriebenen Verfahrensweisen, Materialien und Modifikationen beschränkt ist und insofern natürlich variieren kann. Es ist auch klar, dass die hierin verwendeten Begriffe nur zum Beschreiben einzelner Aspekte dienen und nicht den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung einschränken sollen.
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Sofern nicht anderweitig definiert, weisen alle hierin verwendeten technischen und wissenschaftlichen Begriffe dieselbe Bedeutung auf, wie sie dem Fachmann geläufig sind, an den sich diese Offenbarung richtet. Es sollte klar sein, dass zum Umsetzen oder Testen der Offenbarung beliebige Verfahren, Einheiten oder Materialien verwendet werden können, die den hierin beschriebenen ähnlich oder gleichwertig sind. dass zum Umsetzen oder Testen der Erfindung beliebige Verfahren, Einheiten oder Materialien verwendet werden können, die den hierin beschriebenen ähnlich oder gleichwertig sind. Die Baugruppe der vorliegenden Erfindung kann durch Hydraulik, Elektronik und/oder Pneumatik angetrieben werden.
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Unter einer ersten und einer zweiten „drehfest miteinander verbundenen“ Komponente ist zu verstehen, dass die erste Komponente so mit der zweiten Komponente verbunden ist, dass sich die zweite Komponente immer gemeinsam mit der ersten Komponente dreht, wenn sich diese dreht, und dass sich die erste Komponente immer gemeinsam mit der ersten Komponente dreht, wenn sich diese dreht. Eine axiale Verschiebung zwischen der ersten und der zweiten Komponente ist möglich. Eine Relativdrehung zwischen der ersten und der zweiten Komponente ist möglich.
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1 ist eine perspektivische Ansicht eines Zylinderkoordinatensystems 10, die die in der vorliegenden Erfindung verwendeten räumlichen Begriffe veranschaulicht. Die vorliegende Erfindung wird zumindest teilweise in Verbindung mit einem Zylinderkoordinatensystem beschrieben. Das System 10 enthält eine Längsachse 11, die als Bezug für die folgenden räumlichen und Richtungsbegriffe dient. Eine axiale Richtung AD ist parallel zur Achse 11. Eine radiale Richtung RD ist senkrecht zur Achse 11. Eine Umfangsrichtung CD ist durch einen Endpunkt eines (zur Achse 11 senkrechten) Radius R definiert, der um die Achse 11 rotiert.
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Zum Verdeutlichen der räumlichen Begriffe dienen Objekte 12, 13 und 14. Eine axiale Fläche wie beispielsweise die Fläche 15 des Objekts 12 ist durch eine zur Achse 11 koplanare Ebene gebildet. Die Achse 11 verläuft durch die ebene Fläche 15; jedoch ist jede zur Achse 11 koplanare ebene Fläche eine axiale Fläche. Eine radiale Fläche wie beispielsweise die Fläche 16 des Objekts 13 ist durch eine Ebene gebildet, die senkrecht zur Achse 11 und koplanar zu einem Radius ist, beispielsweise zum Radius 17. Der Radius 17 verläuft durch die ebene Fläche 16; jedoch ist jede zur Achse 17 koplanare ebene Fläche eine radiale Fläche. Die Fläche 18 des Objekts 14 bildet eine zylindrische oder Umfangsfläche. Zum Beispiel verläuft der Umfang 19 durch die Fläche 18. Ein weiteres Beispiel besagt, dass eine axiale Bewegung parallel zur Achse 11, eine radiale Bewegung senkrecht zur Achse 11 und eine Umfangsbewegung parallel zum Umfang 19 erfolgen. Eine Drehbewegung erfolgt in Bezug auf die Achse 11. Die Begriffe „axial“, „radial“ und „Umfangs-“ beziehen sich auf eine Ausrichtung parallel zur Achse 81, zum Radius 82 beziehungsweise zum Umfang 83. Die Begriffe „axial“, „radial“ und „Umfangs-“ betreffen auch eine Ausrichtung parallel zu entsprechenden E „axial“, „radial“ und „Umfangs-“ betreffen Ausrichtungen parallel zur Achse 11, zum Radius 17 beziehungsweise zum Umfang 19. Zum Beispiel erstreckt sich eine axial angeordnete Fläche oder Kante in der Richtung AD, eine radial angeordnete Fläche oder Kante erstreckt sich in der Richtung R, und eine entlang des Umfangs angeordnete Fläche oder Kante erstreckt sich in der Richtung CD.
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2 ist eine Teilquerschnittsansicht eines Drehmomentwandlers 100, der einen Stator mit einer Kegelkupplung enthält.
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3 ist eine perspektivische Ansicht des in 2 gezeigten Stators.
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4 ist eine Teilquerschnittsansicht entlang der Schnittlinie 4-4 in 3. Die folgende Beschreibung ist in Verbindung mit den 2 bis 4 zu sehen. Der Drehmomentwandler 100 enthält: einen Deckel 102, ein Laufrad 104, eine Turbine 106, einen Stator 108 und ein Drucklager 110. Der Deckel 102 dient zum Aufnehmen eines Drehmoments vom (nicht gezeigten) Motor eines Kraftfahrzeugs. Das Laufrad 104 enthält ein drehfest mit dem Deckel 102 verbundenes Laufradgehäuse 112, und die Turbine 106 enthält ein Turbinengehäuse 113. Die Turbine 106 ist hydraulisch mit dem Laufrad 104 verbunden. Der Stator 108 ist in der axialen Richtung AD1 zumindest teilweise zwischen dem Laufrad 104 und der Turbine 106 angeordnet und enthält einen Grundkörperabschnitt 114 und einen Flansch 116. Das Lager 110 ist direkt mit dem Flansch 116 und dem Gehäuse 112 verbunden. Unter zwei „direkt miteinander verbundenen“ Komponenten ist zu verstehen, dass die beiden Komponenten einander direkt berühren oder durch eine vorgesehene dritte Komponente voneinander getrennt sind, zum Beispiel durch eine Unterlegscheibe. Zum Beispiel wird eine Schubkraft von dem Flansch 116 direkt zu dem Lager 110 und von dem Lager 110 direkt zu dem Gehäuse 112 übertragen.
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5 ist eine perspektivische Draufsicht des in 2 gezeigten Flanschs 116.
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6 ist eine perspektivische Ansicht des in 2 gezeigten Flanschs 116. Die folgende Beschreibung ist in Verbindung mit den 2 bis 6 zu sehen. Der Grundkörperabschnitt 114 und der Flansch 116 enthalten kegelstumpfförmige Flächen 118 beziehungsweise 120. Der Stator 108 enthält eine Statorkegelkupplung 122, die die Fläche 118 und den Flansch 116 enthält. Das Lager 110 ist in der Richtung AD1 zwischen dem Flansch 116 und dem Laufradgehäuse 112 angeordnet und enthält Laufringe 124 und 126. Unter kegelstumpfförmig ist zu verstehen, dass der Stumpf einer Kegelform vorliegt. Unter einem Stumpf ist der Teil einer Kegelform zu verstehen, der nach dem Abschneiden eines Oberteils der Form durch eine zur Grundfläche der Form parallele Ebene übrig bleibt.
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Bei einem (im Folgenden erörterten) Verriegelungsmodus eines Stators des Drehmomentwandlers 100: der Stator 108 ist drehfest verriegelt; die Kupplung 122 ist geschlossen, sodass die Flächen 118 und 120 durch Reibung miteinander verbunden sind und der Flansch 116 drehfest mit dem Grundkörperabschnitt 114 verbunden ist; der Flansch 116 nimmt eine Schubkraft F1 in der Richtung AD1 auf. Als Reaktion auf die Kraft F1 drückt der Flansch 116 das Lager 110 gegen das Gehäuse 112 und überträgt die Kraft F1 durch das Lager 110 zum Gehäuse 112. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist der Laufring 124 dem Flansch 116 und der Laufring 126 dem Gehäuse 112 benachbart. In der Technik ist bekannt, dass mindestens ein Wälzkörper 128 eine Drehung zwischen den Laufringen 124 und 126 ermöglicht. Unter „drehfest miteinander verbundenen“ Komponenten ist zu verstehen, dass die Komponenten in Bezug auf Drehungen miteinander verbunden sind, das heißt, immer wenn sich eine der Komponenten dreht, drehen sich auch die übrigen Komponenten. Eine axiale Verschiebung zwischen drehfest miteinander verbundenen Komponenten ist möglich.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform enthält der Stator 108 eine Scheibe 130, die drehfest mit dem Flansch 116 verbunden ist und dazu dient, eine Bewegung des Grundkörpers 114 in der axialen Richtung AD2 einzuschränken, die der axialen Richtung AD1 entgegengesetzt ist. Die Scheibe 130 enthält einen radial äußersten Abschnitt 130A, und in einem (im Folgenden erörterten) Freilaufmodus des Stators ist die Kupplung 122 offen, sodass der Grundkörperabschnitt 114 in Bezug auf den Flansch 116 drehbar ist, der Grundkörperabschnitt 114 durch die Kraft F2 in die Richtung AD2 gedrückt wird und der radial äußerste Abschnitt 130A am Grundkörperabschnitt 114, zum Beispiel an der Fläche 131 anliegt. Die Scheibe 130 kann durch ein beliebiges in der Technik bekanntes Mittel am Flansch 116 befestigt sein. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist der Flansch 116 aus einem Materialstück und die Scheibe 130 aus einem anderen Materialstück gebildet, das von dem Materialstück für den Flansch 116 verschieden ist. Gemäß einer (nicht gezeigten) beispielhaften Ausführungsform sind der Flansch 116 und die Scheibe 130 aus ein und demselben Materialstück gebildet.
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Die folgende Beschreibung stellt weitere Einzelheiten zum Drehmomentwandler 100 bereit. Der Stator 108 enthält Schaufeln 132, die axial zwischen dem Laufrad 104 und der Turbine 106 angeordnet sind. Der Drehmomentwandler 100 enthält eine Überbrückungskupplung 133. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform enthält die Kupplung 133 einen Kolben 134, der axial verschiebbar ist, um ein Reibungsmaterial 136 gegen den Deckel 102 zu klemmen und so den Deckel 102 und den Kolben 134 drehfest miteinander zu verbinden. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform enthält der Drehmomentwandler 100 einen Torsionsschwingungsdämpfer 138, dessen Antriebsscheibe 140 drehfest mit dem Kolben 134 und dem Abtriebsflansch 142 verbunden ist, um eine drehfeste Verbindung mit einer (nicht gezeigten) Antriebswelle eines Getriebes herzustellen. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform enthält der Dämpfer 138 ein Deckblech 144, mindestens eine Feder 146, die in die Antriebsscheibe 140 und das Deckblech 144 eingreift, und mindestens eine Feder 148, die in das Deckblech 140 und den Abtriebsflansch 142 eingreift.
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Im Folgenden wird eine beispielhafte Arbeitsweise des Drehmomentwandlers 100 beschrieben. Im Verriegelungsmodus des Stators dreht sich das Laufrad 104 schneller als die Turbine 106, der Drehmomentwandler 100 vervielfacht das Drehmoment, und mit einer Schubkraft F2, die durch eine Flüssigkeit FL, die zwischen dem Laufrad und der Turbine strömt, die Schaufeln 132 durchläuft und in die Richtung AD1 schiebt, wird der Grundkörperabschnitt 114 in Richtung AD1 gedrückt. Durch die Verschiebung des Grundkörpers 114 greifen die Flächen 118 und 120 ineinander, sodass die Kupplung 122 geschlossen ist. Zu beachten ist, dass durch die strömende Flüssigkeit FL auch eine Kraft F1 erzeugt wird.
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Beim Beschleunigen eines Fahrzeugs mit dem Drehmomentwandler 100 verringert sich das Drehzahlverhältnis zwischen dem Laufrad 104 und der Turbine 106, wie auch die Kräfte F1 und F2 abnehmen. Sobald das Drehzahlverhältnis den Kupplungspunkt erreicht, an dem die Drehzahl der Turbine nur geringfügig niedriger als die Drehzahl des Laufrades ist: die Flüssigkeit FL durchläuft die Schaufeln 132 und schiebt diese in die Richtung AD2, sodass eine Kraft F3 in der Richtung AD2 erzeugt wird; der Grundkörperabschnitt 114 wird in die Richtung AD2 verschoben; die Kupplung 122 wird geöffnet, und der Grundkörperabschnitt 114 ist in Bezug auf den Flansch 116 frei drehbar. Die Kraft F3 wird durch das Drucklager 154 übertragen. Sobald der Drehmomentwandler 100 den Kupplungspunkt erreicht, wird die Kupplung 122 geöffnet und der Freilaufmodus des Stators ausgelöst, in dem das Drehmoment vom Deckel 102 unter Umgehung der Turbine 106 über die Kupplung 133 zum Abtriebsflansch 142 übertragen wird.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform wird zum Schließen der Kupplung 122 ein direkter Kontakt zwischen den kegelstumpfförmigen Flächen 118 und 120 hergestellt, das heißt, zwischen den Flächen 118 und 120 gibt es kein extra Reibungsmaterial. Durch das Fehlen des Reibungsmaterials wird die axiale Abmessung des Drehmomentwandlers 100 auf vorteilhafte Weise verringert. Die radiale Linie RL ist senkrecht zur Drehachse AR (2) des Drehmomentwandlers 100 und verläuft durch die kegelstumpfförmigen Flächen 118 und 120, wobei sie spitze Winkel α in Bezug auf die kegelstumpfförmigen Flächen 118 und 120 bildet.
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Der Winkel α ist gleich dem Kegelwinkel der Kupplung
122. Das durch die Kupplung
122 übertragbare Drehmoment kann durch Ändern des Kegelwinkels α abgestimmt werden. Die Kegelkupplung hat ein übertragbares Drehmoment, das durch Gleichung 1 wie folgt beschrieben wird:
wobei gleich dem Kontaktdruck in N/mm
2; F
ax gleich der Axialkraft oder dem Statorschub in Newton (N); D gleich dem mittleren Kegeldurchmesser in mm; T gleich dem übertragbaren Drehmoment in Newtonmeter (Nm); α gleich dem Kegelwinkel in Grad; und ρ gleich dem Reibungswinkel in Grad ist, wobei ρ = arctanμ ist. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform hat die Kegelkupplung
122 mit den Werten D = 102 mm, μ = 0,1, α = 33,25° und einer Axialkraft von 4000 N bei festgebremstem Motor ein übertragbares Drehmoment von 496 Nm. Dieser Wert für das übertragbare Drehmoment reicht aus, das Statordrehmoment bei festgebremstem Motor zu überwinden. Der Winkel α sollte jedoch nicht zu klein sein, da die Kupplung dann nicht ausrücken würde.
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4 zeigt, dass der Flansch 116 um die Drehachse AR herum konzentrisch zum Grundkörper 114 des Stators angeordnet. Die Umfangsfläche 150 des Stators 114 stößt an die Umfangsfläche 152 des Flanschs 116 an und umschließt diese. Der axiale Flansch 153 zentriert das Lager 110 radial.
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Eine Fläche 162 des Flanschs 116 ist im Wesentlichen parallel zur Fläche 120 und erzeugt einen inneren kegelstumpfförmigen Kanal. Innerhalb des Flanschs 116 ist eine Aussparung mit einer Umfangsfläche 164, einer radialen Fläche 166 und einer Fläche 162 gebildet, durch die die Form der Aussparung definiert ist. Durch die Aussparung ist es möglich, dass das Lager 110 in den axialen Hohlraum des Flanschs 116 passt und dass sich der Flansch 116 und der Grundkörperabschnitt 114 axial in den Hohlraum zwischen dem Laufrad 104 und der Turbine 106 erstrecken. Durch die zusätzliche radiale Ausdehnung ist eine größere Bandbreite des Winkels α möglich.
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7 ist eine Teilquerschnittsansicht der Statorkegelkupplung 122 von 2, die ein Reibungsmaterial 168 enthält. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform enthält die Kupplung 122 ein Reibungsmaterial 168, das zwischen dem Grundkörperabschnitt 114 und dem Flansch 116 angeordnet und am Grundkörperabschnitt 114 oder am Flansch 116 befestigt ist. Im Verriegelungsmodus des Stators sind der Grundkörperabschnitt 114, das Reibungsmaterial 168 und der Flansch 116 drehfest miteinander verbunden. Bei dem Reibungsmaterial 168 kann es sich um ein beliebiges in der Technik bekanntes Reibungsmaterial handeln. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform handelt es sich bei dem Reibungsmaterial 168 um Nassreibungspapier, das an einen Aluminiumteil 114 angeklebt ist. Durch das Reibungsmaterial 168 ist ein beeinflussbarer Reibungskoeffizient möglich und wird der Verschleiß an den Kontaktflächen 118 und 120 verhindert.
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8 ist eine Teilquerschnittsansicht der Statorkegelkupplung 122 von 2, die eine Membranfeder 170 enthält. Die Feder 170 ist am Flansch 116 befestigt und drückt den Grundkörperabschnitt 114 in die Richtung AD2. Im Idealfall, also im Freilaufmodus, wirkt auf den Stator 108 nur ein äußerst geringes Schleppmoment (zwischen den Flächen 118 und 120) ein. Ein Vorteil besteht darin, dass die Feder 170 die Flächen 118 und 120 im Freilaufmodus auseinanderdrückt und so das Schleppmoment verhindert oder auf einen Mindestwert verringert. Die Feder 170 ist axial zwischen dem Lager 154 und dem Flansch 116 eingeschlossen. Im Verriegelungsmodus des Stators wird die Membranfeder 170 durch den Schub vom Lager 154 gegen die Schulter 172 im Flansch 118 gedrückt, wodurch die Kraft F1 verstärkt und ein sicheres Einrücken der Kupplung 108 gewährleistet ist. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform verschiebt die Membranfeder 170 im Freilaufmodus den Grundkörperabschnitt 114 in der Richtung AD2 vom Flansch 116 weg, indem sie am Sprengring 174 zieht, der am Grundkörperabschnitt 114 befestigt ist. Durch das Verschieben des Grundkörpers 114 in die Richtung AD2 wird ein Spalt zwischen den Flächen 118 und 120 vergrößert und folglich das Schleppmoment im Freilaufmodus verringert.
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9 ist eine Teilquerschnittsansicht eines Drehmomentwandlers 200, der einen Stator 208 mit einer Statorkegelkupplung 222 enthält, der einen aktivierten Flansch 216 enthält. Die Erörterung für den Drehmomentwandler 100 ist auf den Drehmomentwandler 200 anwendbar, sofern nichts anderes angegeben ist. Die Kupplung 222 enthält einen Abschnitt 214 und einen Flansch 216 mit kegelstumpfförmigen Flächen 218 beziehungsweise 220. Im Gegensatz zu den Flächen 118 und 120 sind die Flächen 218 und 220 jedoch (entgegen der Ausrichtung der Flächen 118 und 120) in der axialen Richtung AD2 radial nach außen geneigt. Das Lager 154 ist direkt mit dem Flansch 216 verbunden. Im Verriegelungsmodus des Stators: der Flansch 216 wird durch die Kraft F1 in die Richtung AD1 gedrückt, sodass die Flächen 218 und 220 drehfest miteinander verbunden sind; und das Lager 110 überträgt die Kraft F1 zum Laufradgehäuse 112. Im Freilaufmodus wird durch den Flüssigkeitsstrom FL eine Kraft F4 am Turbinengehäuse erzeugt, sodass die Fläche 218 von der Fläche 220 getrennt werden kann.
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10 ist eine Teilquerschnittsansicht eines Drehmomentwandlers 300, der einen Stator 308 mit einer Statorkegelkupplung 322 enthält, die einen aktivierten Grundkörperabschnitt 314 enthält. Die Erörterung für den Drehmomentwandler 100 ist auf den Drehmomentwandler 300 anwendbar, sofern nichts anderes angegeben ist. Die Kupplung 322 enthält einen Grundkörperabschnitt 314 und einen Flansch 316, der kegelstumpfförmige Flächen 318 beziehungsweise 320 enthält. Im Verriegelungsmodus des Stators: der Grundkörperabschnitt 316 wird durch die Kräfte F1 und F2 in die Richtung AD1 gedrückt, sodass die Flächen 318 und 320 drehfest miteinander verbunden sind; und die Kräfte F1 und F2 werden durch das Lager 110 zum Laufradgehäuse 112 übertragen. Im Freilaufmodus werden durch den Flüssigkeitsstrom FL die Kräfte F3 und F4 erzeugt, sodass die Fläche 318 von der Fläche 320 getrennt werden kann. Somit werden in der Kupplung 322 die Kräfte F2 und F1 auf vorteilhafte Weise addiert und somit die Drehmomentkapazität der Kupplung 322 erhöht.
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11 ist eine Teilquerschnittsansicht eines Drehmomentwandlers 400, der ein Stator 408 mit einer Statorkegelkupplung 422 enthält, die eine Kupplungsscheibe 476 und einen Grundkörperabschnitt 416 mit kegelstumpfförmigen Flächen enthält. Die Erörterung für den Drehmomentwandler 100 ist auf den Drehmomentwandler 400 anwendbar, sofern nichts anderes erwähnt ist. Der Abschnitt 416 enthält kegelstumpfförmige Flächen 418A und 418B. Die Scheibe 476 enthält eine kegelstumpfförmige Fläche 478. Der Flansch 416 enthält eine kegelstumpfförmige Fläche 420. Das Lager 154 ist direkt mit dem Turbinengehäuse 113 und der Scheibe 476 verbunden. Ein radial innerstes abgewandtes Ende 476A der Scheibe 476 ist drehfest mit dem Flansch 416 verbunden. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist die Scheibe 476 axial in Bezug auf den Flansch 416 verschiebbar.
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Im Verriegelungsmodus des Stators: die Scheibe 476 wird durch die Kraft F1 in die Richtung AD1 verschoben, sodass die Flächen 478 und 418A drehfest miteinander verbunden sind; der Abschnitt 414 wird durch die Kraft F2 in die Richtung AD1 verschoben, sodass die Flächen 418B und 420 drehfest miteinander verbunden sind; und die Kräfte F1 und F2 werden durch das Lager 110 zum Laufradgehäuse 112 übertragen. Im Freilaufmodus: die Fläche 478 wird durch die Kraft F4 in die Lage versetzt, sich von der Fläche 418A zu trennen; und der Abschnitt 414 wird durch die Kraft F3 in die Richtung AD2 verschoben, sodass die Flächen 418B und 420 voneinander getrennt sind. Somit werden die Kräfte F2 und F1 durch die Kupplung 422 auf vorteilhafte Weise addiert und die Drehmomentkapazität der Kupplung 422 vergrößert. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform sind die Flächen 478, 418A, 418B und 420 parallel zueinander.
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12 ist eine Teilquerschnittsansicht einer Statorkegelkupplung 522, die eine Kupplungsscheibe 576 und einen Grundkörperabschnitt 516 mit zwei kegelstumpfförmigen Flächen enthält. Der Abschnitt 516 enthält kegelstumpfförmige Flächen 518A und 518B.
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Die Scheibe 576 enthält eine kegelstumpfförmige Fläche 578. Der Flansch 516 enthält eine kegelstumpfförmige Fläche 520. Das Lager 154 ist direkt mit dem Turbinengehäuse 113 und der Scheibe 576 verbunden. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform: die Flächen 578 und 518A sind parallel zueinander; die Flächen 518B und 520 sind parallel zueinander; und die Flächen 518A und 518B sind nicht parallel zueinander. Die Kupplungsscheibe 575 oder der Flansch 516 enthält mindestens einen Schlitz, während als Gegenstück der Flansch 516 oder die Kupplungsscheibe 576 mindestens einen Vorsprung enthält, der in dem mindestens einen Schlitz angeordnet ist. Durch den mindestens einen Schlitz und den mindestens einen Vorsprung sind die Kupplungsscheibe 476 und der Flansch 516 drehfest miteinander verbunden. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform enthält der Flansch 516 mindestens einen Schlitz 580, und die Scheibe 576 enthält mindestens einen Vorsprung 582, der in dem mindestens einen Schlitz 580 angeordnet ist.
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Im Verriegelungsmodus des Stators: die Scheibe 576 wird durch die Kraft F1 in die Richtung AD1 gedrückt, sodass die Flächen 578 und 518A drehfest miteinander verbunden sind; der Abschnitt 514 wird durch die Kraft F2 in die Richtung AD1 gedrückt, sodass die Flächen 518B und 520 drehfest miteinander verbunden sind; und die Kräfte F1 und F2 werden durch das Lager 110 zum Laufradgehäuse 112 übertragen. Im Freilaufmodus: die Fläche 578 wird durch die Kraft F4 in die Lage versetzt, sich von der Fläche 518A zu trennen; und der Abschnitt 514 wird durch die Kraft F3 in die Richtung AD2 verschoben, sodass die Flächen 518B und 520 voneinander getrennt sind. Somit werden durch die Kupplung 522 die Kräfte auf vorteilhafte Weise addiert und die Drehmomentkapazität der Kupplung 522 erhöht.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform können die Kupplungen 122 bis 522 für Drehmomentwandler verwendet werden, die eine Turbinenkupplung (eine Überbrückungskupplung) enthalten, die entsprechende radial äußere Abschnitte der Gehäuse 112 und 113 drehfest miteinander verbindet. In diesem Fall wird das Lager 154 entfernt und eine Scheibe 130 unter Verwendung anderer Mittel am Flansch 116 angebracht.
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Ein Vorteil besteht darin, dass durch die Statoren 108 bis 508 die oben angegebenen Probleme in Bezug auf die Arbeitsweise von Statoren mit Statorkegelkupplungen nach dem Stand der Technik gelöst werden. Insbesondere entfällt durch das Lager 110 die Übertragung von Schubkräften zum Getriebe. Genauer gesagt, die im Verriegelungsmodus des Stators erzeugten Schubkräfte F1 und F2 werden von den Schaufeln 132, vom Grundkörperabschnitt oder vom Flansch über das Drucklager 110 zum Laufradgehäuse 112 übertragen. Somit werden die durch den Betrieb des Drehmomentwandlers 100 erzeugten Kräfte innerhalb der Baugruppe des Drehmomentwandlers 100 ausgeglichen.
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Es ist einsichtig, dass verschiedene der oben offenbarten sowie weitere Merkmale und Funktionen oder deren Alternativen auf wünschenswerte Weise zu vielen anderen unterschiedlichen Systemen oder Anwendungen kombiniert werden können. Später kann ein Fachmann verschiedene gegenwärtig unvorhersehbare oder unerwartete Alternativen, Modifikationen oder Verbesserungen daran vornehmen, die auch durch die folgenden Ansprüche erfasst sein sollen.
