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TECHNISCHES GEBIET
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Vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftübertragungsvorrichtung, insbesondere eine Kraftübertragungsvorrichtung, die Kraft von einer Antriebsmaschine auf ein Getriebe überträgt. Die Erfindung betrifft außerdem eine Überbrückungsvorrichtung, insbesondere eine Überbrückungsvorrichtung, die zwischen einem Drehmomentwandlerkörper und einer mit einem antriebsmaschinenseitigen Element verbundenen Frontabdeckung angeordnet ist und eine Kraft von der Frontabdeckung direkt auf ein Turbinenrad des Drehmomentwandlerkörpers überträgt.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Um den Kraftstoffverbrauch zu verringern, ist ein Drehmomentwandler mit einer Überbrückungsvorrichtung ausgestattet. Die Überbrückungsvorrichtung ist zwischen einer Frontabdeckung und einem Turbinenrad angeordnet und verbindet die Frontabdeckung mechanisch mit dem Turbinenrad, so dass zwischen der Frontabdeckung und dem Turbinenrad eine direkte Drehmomentübertragung erfolgt.
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Wie zum Beispiel in dem Dokument PTL 1 beschrieben ist, hat die Überbrückungsvorrichtung einen Kolben und einen Dämpfungsmechanismus. Der Kolben hat ein Reibelement und wird durch die Wirkung von Hydraulikdruck an die Frontabdeckung angepresst, wodurch ein Drehmoment von der Frontabdeckung auf den Kolben übertragen wird. Der Dämpfungsmechanismus enthält eine Mehrzahl von außenumfangsseitigen Torsionsfedern, eine Mehrzahl von innenumfangsseitigen Torsionsfedern und ein Zwischenelement, das die außenumfangsseitigen Torsionsfedern und die innenumfangsseitigen Torsionsfedern verbindet. Ferner sind der Kolben und ein mit dem Turbinenrad verbundenes ausgangsseitiges Element durch die mehrzähligen Torsionsfedern elastisch verbunden.
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Wie darüber hinaus in dem Dokument PTL 2 beschrieben ist, wurde auch eine Überbrückungsvorrichtung mit einem dynamischen Schwingungsdämpfer zwischen zwei Dämpfern vorgeschlagen, um eine Übertragung von Drehgeschwindigkeitsschwankungen auf eine Abtriebsseite zu verhindern.
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DOKUMENTLISTE
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PATENTLITERATUR
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- PTL 1: Offengelegte japanische Patentanmeldungs-Publikation Nr. 2009-293671
- PTL 2: Japanische Übersetzung der Veröffentlichung der Internationalen PCT-Anmeldung Nr. 2011-504986
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ÜBERSICHT
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<Technisches Problem>
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Bei der Überbrückungsvorrichtung von PTL 2 ist der dynamische Schwingungsdämpfer zwischen die beiden Dämpfer geschaltet. Bei der Vorrichtung gemäß PTL 1 ist es jedoch möglich, dass bei eingeleiteten Drehgeschwindigkeitsschwankungen, die größer oder gleich jenen sind, die bei einem Schwingwinkel des dynamischen Schwingungsdämpfers absorbiert werden, und/oder wenn der dynamische Schwingungsdämpfer nicht richtig eingestellt ist, die Drehgeschwindigkeitsschwankungen verstärkt werden und/oder eine Resonanz auftritt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Kraftübertragungsvorrichtung wie einer Überbrückungsvorrichtung für einen Drehmomentwandler so wirksam wie möglich zu vermeiden, dass Drehgeschwindigkeitsschwankungen auf ein Getriebe übertragen werden.
- (1) Eine Kraftübertragungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Kraftübertragung von einer Antriebsmaschine auf ein Getriebe. Die Kraftübertragungsvorrichtung umfasst ein eingangsseitiges Drehelement, in welches die Kraft von der Antriebsmaschine eingeleitet wird, ein ausgangsseitiges Drehelement, welches die Kraft an das Getriebe abgibt, ein erstes elastisches Element, ein schwimmendes Element und einen dynamischen Schwingungsdämpfer eines Typs mit Drehzahlanpassung. Das erste elastische Element verbindet das eingangsseitige Drehelement und das ausgangsseitige Drehelement, so dass das eingangsseitige Drehelement und das ausgangsseitige Drehelement relativ zueinander drehbar sind. Das schwimmende Element kann sich relativ zu dem eingangsseitigen Drehelement, zu dem ausgangsseitigen Drehelement und zu dem ersten elastischen Element drehen und gleitet bei Drehung an dem ersten elastischen Element. Der dynamische Schwingungsdämpfer ist mit dem schwimmenden Element verbunden und hat einen Massekörper, der sich bei Drehung des schwimmenden Elements relativ zu dem schwimmenden Element bewegt.
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Bei dieser Vorrichtung wird die in das erste Drehelement eingeleitete Kraft über das erste elastische Element auf das ausgangsseitige Drehelement übertragen. Dabei werden Drehgeschwindigkeitsschwankungen, die gegebenenfalls auf die Getriebeseite zu übertragen sind, durch die Aktion des ersten elastischen Elements unterbunden. Hier gleitet das schwimmende Element bei der Betätigung des ersten elastischen Elements an dem ersten elastischen Element. Aus diesem Grund ist das schwimmende Element für eine Drehung zusammen mit dem ersten elastischen Element ausgebildet. Um der Bewegung des schwimmenden Elements zu begegnen, wird veranlasst, dass der Massekörper des dynamischen Schwingungsdämpfers in einer Richtung wirkt, in der Drehgeschwindigkeitsschwankungen durch eine Zentrifugalkraft und dadurch stärker unterbunden werden.
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Der dynamische Schwingungsdämpfer mit dem Massekörper ist vorliegend an dem schwimmenden Element befestigt, das sich bezüglich des ersten elastischen Elements frei drehen kann. Mit anderen Worten: das schwimmende Element befindet sich nicht im Eingriff mit dem ersten elastischen Element. Aus diesem Grund entsteht keine Resonanz einer Dämpfungsvorrichtung, wie das bei den bekannten Vorrichtungen der Fall ist, und Drehgeschwindigkeitsschwankungen insbesondere in einem niedrigen Drehzahlbereich können wirksamer unterbunden werden, als dies bisher bei der bekannten Vorrichtung der Fall war.
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Ferner können sich das erste elastische Element und das schwimmende Element relativ zueinander drehen. Daher verkleinert sich ein Hysteresedrehmoment gegenüber jenem bei der bekannten Vorrichtung, und eine Dämpfungsfunktion wird wirksamer ausgeführt als bei der bekannten Vorrichtung.
- (2) Bei einer Kraftübertragungsvorrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Massekörper des dynamischen Schwingungsdämpfers in Form einer Mehrzahl von Pendelelementen vorgesehen.
- (3) Bei einer Kraftübertragungsvorrichtung gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das erste elastische Element eine Schraubenfeder, die sich in einer Drehrichtung erstreckt. Das schwimmende Element ist für einen Kontakt mit einem äußeren Umfangsbereich der Schraubenfeder geeignet und schränkt die radiale Bewegung der Schraubenfeder ein. Dadurch entsteht zwischen der Schraubenfeder und dem schwimmenden Element eine Reibkraft, und die Funktion der Dämpfungsvorrichtung kann wirksam ausgeführt werden.
- (4) Bei einer Kraftübertragungsvorrichtung gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Schraubenfeder eine Bogenfeder, die sich im freien Zustand in der Drehrichtung bogenförmig erstreckt. Dadurch wird eine mäßige Reibkraft zwischen der Schraubenfeder und dem schwimmenden Element erzeugt, und die Funktion des dynamischen Schwingungsdämpfers kann wirksam ausgeführt werden.
- (5) Eine Kraftübertragungsvorrichtung gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ferner ein zweites elastisches Element und/oder ein drittes elastisches Element in Reihe mit dem ersten elastischen Element zumindest auf der Eingangsseite oder zumindest auf der Ausgangsseite des ersten elastischen Elements. Dadurch lässt sich ein Drehzahlbereich, in welchem Vibrationen verringert werden können, soweit wie möglich zu einer niedrigen Drehzahlseite verlagern.
- (6) Eine Kraftübertragungsvorrichtung gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ferner einen Reibungserzeugungsmechanismus, der zumindest in einer Position zwischen dem schwimmenden Element und dem eingangsseitigen Drehelement oder zumindest in einer Position zwischen dem schwimmenden Element und dem ausgangsseitigen Drehelement angeordnet ist und zwischen diesen Elementen einen Reibwiderstand erzeugt. Dadurch kann die Funktion des dynamischen Schwingungsdämpfers wirksam ausgeführt werden.
- (7) Eine Kraftübertragungsvorrichtung gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ferner einen Anschlagmechanismus, der die Bewegung des schwimmenden Elements in einer Drehrichtung auf einen vorgegebenen Bereich einschränkt, wodurch eine Unwucht eines Ausgangselements verhindert werden kann.
- (8) Eine Überbrückungsvorrichtung für einen Drehmomentwandler gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung, die zwischen einem Drehmomentwandlerkörper und einer mit einem antriebsmaschinenseitigen Element verbundenen Frontabdeckung angeordnet ist und eine Kraft von der Frontabdeckung direkt auf ein Turbinenrad des Drehmomentwandlerkörpers überträgt. Diese Überbrückungsvorrichtung hat einen Kupplungsbereich, einen Ausgangsflansch, eine Mehrzahl von elastischen Elementen, ein schwimmendes Element und einen dynamischen Schwingungsdämpfer eines Typs mit Drehzahlanpassung.
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Der Kupplungsbereich überträgt die Kraft von der Frontabdeckung. Der Ausgangsflansch ist mit dem Turbinenrad verbunden. Die Mehrzahl von elastischen Elementen überträgt die Kraft von dem Kupplungsbereich auf den Ausgangsflansch. Das schwimmende Element kann sich relativ zu dem Kupplungsbereich, dem Ausgangsflansch und den mehrzähligen elastischen Elementen drehen, gleitet bei Drehung an den mehrzähligen elastischen Elementen und schränkt eine radiale Bewegung der mehrzähligen elastischen Elemente ein. Der dynamische Schwingungsdämpfer ist mit dem ersten schwimmenden Element verbunden und hat einen Massekörper, der sich bei Drehung des schwimmenden Elementes relativ zu dem schwimmenden Element bewegt.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Wie vorstehend beschrieben, können bei vorliegender Erfindung auf ein Getriebe zu übertragende Drehgeschwindigkeitsschwankungen soweit wie möglich verhindert werden, indem an einem schwimmenden Element in einer Kraftübertragungsvorrichtung ein dynamischer Schwingungsdämpfer eines Typs mit Drehzahlanpassung verwendet wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt schematisch einen Querschnitt eines Drehmomentwandlers mit einer Überbrückungsvorrichtung gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
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2 zeigt schematisch die Überbrückungsvorrichtung als Auszug aus 1;
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3 zeigt schematisch den Auszug von 2;
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4 ist eine Teilvergrößerung zur Darstellung einer Positionierungskonstruktion eines schwimmenden Elements;
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5 ist eine Teilvorderansicht von Pendeln eines dynamischen Schwingungsdämpfers und einer Konfiguration zum Stützen der Pendel;
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6 zeigt eine Kennlinie der Antriebsmaschinendrehzahl und der Drehgeschwindigkeitsschwankungen;
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7 zeigt schematisch eine zweite beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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8 zeigt schematisch eine dritte beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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9 zeigt schematisch eine vierte beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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10 zeigt schematisch eine fünfte beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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11 zeigt schematisch eine sechste beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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– Erste beispielhafte Ausführungsform –
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1 ist eine Teilschnittansicht eines Drehmomentwandlers 1 mit einer Überbrückungsvorrichtung gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. In 1 ist eine Antriebsmaschine (nicht gezeigt) auf der linken Seite und ein Getriebe (nicht gezeigt) auf der rechten Seite angeordnet.
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[Gesamtkonfiguration des Drehmomentwandlers 1]
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Der Drehmomentwandler 1 ist eine Vorrichtung, die ein Drehmoment von einer antriebsmaschinenseitigen Kurbelwelle (in den Zeichnungen nicht gezeigt) auf eine Eingangswelle des Getriebes überträgt und ist gebildet aus einer an dem eingangsseitigen Element befestigten Frontabdeckung 2, einem aus drei Flügelrädern (Pumpenrad 3, Turbinenrad 4 und Leitrad 5) gebildeten Drehmomentwandlerkörper 6 und einer Überbrückungsvorrichtung 7.
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Die Frontabdeckung 2 ist ein scheibenförmiges Element und hat einen außenumfangsseitigen rohrförmigen Bereich 10 in ihrem äußeren Umfangsbereich. Der außenumfangsseitige rohrförmige Bereich 10 springt in Richtung auf das Getriebe vor. Das Pumpenrad 3 besteht aus einem Pumpenradgehäuse 12, einer Mehrzahl von Pumpenradflügeln 13 und einer Pumpenradnabe 14. Das Pumpenradgehäuse 12 ist an dem äußeren rohrförmigen Bereich 10 der Frontabdeckung 2 festgeschweißt. Die Pumpenradflügel 13 sind an der Innenseite des Pumpenradgehäuses 12 befestigt. Die Pumpenradnabe 14 hat eine Rohrform und ist an der inneren Umfangsseite des Pumpenradgehäuses 12 angeordnet.
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Das Turbinenrad 4 ist dem Pumpenrad 3 in einer Fluidkammer gegenüberliegend angeordnet. Das Turbinenrad 4 besteht aus einem Turbinenradgehäuse 15, einer Mehrzahl von Turbinenradschaufeln 16, die an dem Turbinenradgehäuse 15 befestigt sind, und einer Turbinenradnabe 17, die an der inneren Umfangsseite des Turbinenradgehäuses 15 befestigt sind. Die Turbinenradnabe 17 hat einen Scheibenbereich 17a, einen Flanschbereich 17b und einen rohrförmigen Bereich 17c. Der Flanschbereich 17b hat eine Form, die sich von dem Ende auf der Seite der Turbine 4 des Scheibenbereichs 17a weiter zur äußeren Umfangsseite erstreckt. Der innere Umfangsbereich des Turbinengehäuses 15 ist durch mehrere Niete 18 an dem Flanschbereich 17b befestigt. Der rohrförmige Bereich 17c hat eine Form, die sich von dem inneren Umfangsende des Scheibenbereichs 17a in Richtung auf die Frontabdeckung 2 erstreckt. Die Eingangswelle des Getriebes (in der Zeichnung nicht gezeigt) kann mit dem inneren Umfangsbereich des rohrförmigen Bereichs 17c keilverbunden sein.
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Das Leitrad 5 ist ein Mechanismus, der zwischen dem inneren Umfangsbereich des Pumpenrads 3 und jenem des Turbinenrads 4 angeordnet ist, um den Hydraulikölfluss zu leiten, der von dem Turbinenrad 4 zu dem Pumpenrad 3 zurückkehrt. Das Leitrad 5 besteht hauptsächlich aus einem Leitradträger 20 und einer Mehrzahl von Leitradschaufeln 21, die an der äußeren Umfangsfläche des Leitradträgers 20 vorgesehen sind. Der Leitradträger 20 wird über eine Einwegkupplung 22 durch eine stationäre Welle (in den Zeichnungen nicht gezeigt) gestützt.
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[Gesamtkonfiguration der Überbrückungsvorrichtung 7]
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2 zeigt die Überbrückungsvorrichtung 7 als Auszug aus 1. Die Überbrückungsvorrichtung 7 ist in einem Raum zwischen der Frontabdeckung 2 und dem Turbinenrad 4 angeordnet. Die Überbrückungsvorrichtung 7 hat einen Kolben 24, eine Antriebsplatte 25, außenumfangsseitige Torsionsfedern 26 (erste elastische Elemente), ein schwimmendes Element 27, ein Zwischenelement 28, innenumfangsseitige Torsionsfedern 29, einen Nabenflansch 30 als ausgangsseitiges Drehelement und einen dynamischen Schwingungsdämpfer 31. Es sollte beachtet werden, dass der Kolben 24 und die Antriebsplatte 25 ein eingangsseitiges Drehelement bilden.
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[Kolben 24]
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Der Kolben 24 ist eine scheibenförmige Platte ist auf der Getriebeseite der Frontabdeckung 2 angeordnet. Ein rohrförmiger Bereich 24a, der sich in Richtung auf die Turbine 4 erstreckt, ist an dem inneren Umfangsende des Kolbens 24 vorgesehen. Der rohrförmige Bereich 24a wird durch die äußere Umfangsfläche des rohrförmigen Bereichs 17c der Turbinenradnabe 17 derart gestützt, dass dieser sich axial bewegen und relativ zu diesem drehen kann. Ferner enthält der äußere Umfangsbereich des Kolbens 24 einen ebenen Bereich 2b. Ein ringförmiges Reibelement 33 ist auf der Seite der Frontabdeckung 2 an der Fläche des ebenen Bereichs 24b befestigt. Wenn das Reibelement 33 an die Frontabdeckung 2 angepresst wird, wird ein Drehmoment von der Frontabdeckung 2 auf den Kolben 24 übertragen. Mit anderen Worten: der Kolben 24 und das Reibelement 33 bilden einen Kupplungsbereich.
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Es sollte beachtet werden, dass ein Dichtungselement 35 an der äußeren Umfangsfläche des rohrförmigen Bereichs 17c der Turbinenradnabe 17 befestigt ist und eine Abdichtung zwischen der inneren Umfangsfläche des Kolbens 2 und der Turbinenradnabe 17 bildet. Ferner wird der Kolben 24 in seiner axialen Bewegung in Richtung auf das Turbinenrad 4 eingeschränkt, wenn sich das vordere Ende des rohrförmigen Bereichs 24a mit einer Seitenfläche des scheibenförmigen Bereichs 17a der Turbinenradnabe 17 in Kontakt befindet.
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[Antriebsplatte 25]
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Die Antriebsplatte 25 ist auf der Seite des Turbinenrads 4 an der Seitenfläche des äußeren Umfangsbereichs des Kolbens 24 befestigt. Insbesondere hat die Antriebsplatte 25 eine Scheibenform und ist an ihrem inneren Umfangsbereich 25a durch Niete 37 an der getriebeseitigen Fläche des Kolbens 24 befestigt. Die Antriebsplatte 25 hat eine Mehrzahl von Eingriffsbereichen 25b in ihrem äußeren Umfangsbereich. Die Eingriffsbereiche 25b sind gebildet durch ein äußeres Umfangsende der Antriebsplatte 25, das in Richtung auf das Getriebe gebogen ist. Die Eingriffsbereiche 25 befinden sich im Eingriff mit den beiden Umfangsenden der außenumfangsseitigen Torsionsfedern 26.
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Ferner ist eine Mehrzahl von in Richtung auf das Getriebe vorspringenden Federstützbereichen 25c an dem radialen Zwischenbereich der Antriebsplatte 25 vorgesehen. Die mehrzähligen Federstützbereiche 25c sind in Umfangsrichtung in vorgegebenen Abständen angeordnet. Die jeweiligen Federstützbereiche 25c stützen die außenumfangsseitigen Torsionsfedern 26 von der inneren Umfangsseite.
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[Außenumfangsseitige Torsionsfedern 26 und schwimmendes Element 27]
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Die mehrzähligen außenumfangsseitigen Torsionsfedern 26 sind Bogenfedern und haben jeweils eine Kreisbogenform, die sich im freien Zustand in Richtung auf die äußere Umfangsseite wölbt, das heißt mit anderen Worten in die Überbrückungsvorrichtung 7 hinein, wenn die Federn vor der Montage eigenständig sind.
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Wie in 3 in einer Detaildarstellung gezeigt ist, ist das schwimmende Element 27 ein ringförmiges Plattenelement. Der äußere Umfangsbereich des schwimmenden Elements 27 ist in Richtung auf die Frontabdeckung gebogen, wodurch ein rohrförmiger Bereich 27a gebildet wird. Ferner hat der rohrförmige Bereich 27a eine Mehrzahl von Federaufnahmebereichen 27b, die in Umfangsrichtung in vorgegebenen Abständen vorgesehen sind. Die Federaufnahmebereich 27b sind durch das auf der Seite der Frontabdeckung 2 liegende vordere Ende des rohrförmigen Bereichs 27a gebildet, das in Richtung auf die innere Umfangsseite gebogen ist. Die außenumfangsseitigen Torsionsfedern 26 sind in den Federaufnahmebereichen 27b aufgenommen.
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Das schwimmende Element 27 kann sich bezüglich der anderen Elemente, das heißt bezüglich der Antriebsplatte 25 und des Zwischenelements 28 wie auch des Nabenflansches 30, frei drehen. Ferner befinden sich die Federaufnahmebereiche 27b und die außenumfangsseitigen Torsionsfedern 26 nicht im Eingriff. Daher wird das schwimmende Element 27 auch nicht synchron mit den außenumfangsseitigen Torsionsfedern 26 gedreht.
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Wenn die außenumfangsseitigen Torsionsfedern 26 zusammengedrückt und verformt werden, so dass sie sich durch Zentrifugalkräfte zur äußeren Umfangsseite wölben, gleiten die äußeren Umfangsbereiche der außenumfangsseitigen Torsionsfedern 26 an den inneren Umfangswänden der Federaufnahmebereiche 27b. In diesem Fall entstehen Reibwiderstände zwischen den außenumfangsseitigen Torsionsfedern 26 und dem schwimmenden Element 27, wodurch das schwimmende Element 27 zusammen mit den außenumfangsseitigen Torsionsfedern 26 gedreht wird.
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[Zwischenelement 28]
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Wie in 3 gezeigt ist, ist das Zwischenelement 28 ein Element, das vorgesehen ist zum Bewirken, dass die außenumfangsseitigen Torsionsfedern 26 und die innenumfangsseitigen Torsionsfedern 29 der Reihe nach wirken, indem beide Federn 26 und 29 gekoppelt sind. Das Zwischenelement 28 hat auch eine Haltefunktion für die innenumfangsseitigen Torsionsfedern 29. Das Zwischenelement 28 besteht aus einer ersten Platte 41 und einer zweiten Platte 42 und kann sich relativ zur Antriebsplatte 25 und zu dem Nabenflansch 30 drehen.
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Die erste und die zweite Platte 41 und 42 sind ringscheibenförmige Elemente, die zwischen dem Kolben 24 und dem Turbinengehäuse 15 angeordnet sind. Die erste Platte 41 und die zweite Platte 42 sind in der axialen Richtung in einem Abstand angeordnet. Die erste Platte 41 ist auf der Seite der Frontabdeckung 2, die zweite Platte 42 hingegen auf der Seite der Turbine 4 angeordnet.
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Der äußere Umfangsbereich der ersten Platte 41 und der radiale Zwischenbereich der zweiten Platte 42 sind durch eine Mehrzahl von Anschlagbolzen 43 aneinander befestigt. Aus diesem Grund sind die erste Platte 41 und die zweite Platte 42 derart miteinander verbunden, dass die Platten sich relativ zueinander nicht drehen und sich axial nicht bewegen können. Es sollte beachtet werden, dass die beiden Endflächen des Schafts jedes Anschlagbolzens 43 die gegenüberliegenden Seitenflächen der Platten 41 und 42 kontaktieren, wodurch zwischen der ersten Platte 41 und der zweiten Platte 42 ein vorgegebener Abstand festgelegt wird.
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Der äußere Umfangsbereich der zweiten Platte 42 hat eine Mehrzahl von vorspringenden Bereichen 42a, die weiter zur äußeren Umfangsseite vorspringen als der äußere Umfangsbereich der ersten Platte 41. Die mehrzähligen vorspringenden Bereiche 42a sind in Umfangsrichtung in vorgegebenen Abständen vorgesehen. Die vorderen Enden (äußeren Umfangsenden) der vorspringenden Bereiche 42a sind in Richtung auf die Frontabdeckung 2 gebogen, wodurch eine Mehrzahl von Verriegelungsbereichen 42b gebildet wird für den Kontakt mit den Endflächen der außenumfangsseitigen Torsionsfedern 26. Darüber hinaus ist eine außenumfangsseitige Torsionsfeder 26 zwischen zwei Eingriffsbereichen 42b angeordnet.
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Es sollte beachtet werden, dass eine Anschlagklaue 25d, die an dem vorderen Ende jedes Federstützbereichs 25c der Antriebsplatte 25 vorgesehen ist, zwischen zwei benachbarten vorspringenden Bereichen 42a liegt. Deshalb können sich die Antriebsplatte 25 und die Zwischenplatte 28 (die zweite Platte 42) relativ zueinander in einem Bereich derart drehen, dass sich jede Anschlagklaue 25d in der Drehrichtung zwischen zwei benachbarte vorspringende Bereiche 42a bewegen kann. Mit anderen Worten: wenn eine jeweilige Anschlagklaue 25d an einem vorspringenden Bereich 42a anschlägt, werden die Antriebsplatte 25 und die Zwischenplatte 28 an einer Drehung relativ zueinander gehindert.
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Ferner ist die erste Platte 41 mit einem Fensterbereich 41c versehen, der die erste Platte axial durchgreift. Die zweite Platte 42 ist mit einem Fensterbereich 42c versehen, der die zweite Platte axial durchgreift. Jeder der Fensterbereiche 41c und 42c hat eine sich umfangsseitig erstreckende Form und ist an seinem inneren Umfangsbereich und äußeren Umfangsbereich mit ausgeschnittenen und angehobenen Bereichen versehen, die in der axialen Richtung ausgeschnitten und hochgezogen sind. Die innenumfangsseitigen Torsionsfedern 29 sind in den Fensterbereichen 41c und 42c beider Platten 41 und 42 angeordnet. Zusätzlich sind die innenumfangsseitigen Torsionsfedern 29 an ihren beiden Umfangsenden und ihren beiden radialen Enden durch die Fensterbereiche 41c und 42c gestützt. Darüber hinaus werden die innenumfangsseitigen Torsionsfedern 29 daran gehindert, radial und axial aus den ausgeschnittenen und angehobenen Bereichen der Fensterbereiche 41c und 42c herauszuspringen.
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[Nabenflansch 30]
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Wie in 3 usw. gezeigt ist, ist der Nabenflansch 30 ein ringscheibenförmiges Element, dessen innerer Umfangsbereich zusammen mit dem Turbinenradgehäuse 15 durch Niete 18 an dem Flanschbereich 17b der Turbinenradnabe 17 befestigt ist. Der Nabenflansch 30 ist axial zwischen die erste Platte 41 und die zweite Platte 42 geschaltet und kann sich relativ zu den beiden Platten 41 und 42 drehen. Ferner ist in dem äußeren Umfangsbereich des Nabenflansches 30 übereinstimmend mit den Fensterbereichen 41c und 42c der ersten und der zweiten Platte 41 und 42 eine Fensteröffnung 30 vorgesehen. Die Fensteröffnung 30a ist eine axiale Durchgriffsöffnung, in welcher die innenumfangsseitigen Torsionsfedern 29 angeordnet sind.
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Eine Mehrzahl von Ausschnitten 30b ist in dem äußeren Umfangsbereich des Nabenflansches 30 vorgesehen. Die Anschlagbolzen 43 durchgreifen die Ausschnitte 30b axial. Deshalb können sich das Zwischenelement 28 und der Nabenflansch 30 relativ zueinander in einem Bereich drehen, in dem sich jeder Anschlagbolzen 43 in der Drehrichtung in einem jeweiligen Ausschnitt 30b bewegen kann. Mit anderen Worten: wenn ein jeweiliger Anschlagbolzen 43 an einer Endfläche eines jeweiligen Ausschnitts 30b anschlägt, werden das Zwischenelement 28 und der Nabenflansch 30 an einer Drehung relativ zueinander gehindert.
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[Positionierung des schwimmenden Elements 27]
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Wie in der Detailansicht in 4 gezeigt ist, hat der innere Umfangsbereich des Nabenflansches 30 einen Begrenzungsbereich 30c, der sich von dem an dem Turbinenradgehäuse 15 befestigten Bereich geradlinig zu der äußeren Umfangsseite erstreckt. Ferner ist zwischen dem inneren Umfangsbereich des Nabenflansches 30 und dem Turbinenradgehäuse 15 ein Stützelement 45 vorgesehen, welches das schwimmende Element 27 stützt. Das Stützelement 45 ist zusammen mit dem Nabenflansch 30 durch Niete 18 an dem Turbinenradgehäuse 15 befestigt. Das Stützelement 45 ist ein ringscheibenförmiges Element und hat einen radialen Stützbereich 45a und einen axialen Stützbereich 45b in seinem äußeren Umfangsbereich. Der radiale Stützbereich 45a hat eine sich axial erstreckende Rohrform. Der axiale Stützbereich 45b hat eine sich von dem Ende des radialen Stützbereichs 45a zur äußeren Umfangsseite erstreckende Form.
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Bei vorstehend beschriebener Ausbildung ist das schwimmende Element 27 durch den radialen Stützbereich 45a des Stützelements 45 radial positioniert und ist auch axial positioniert, indem es zwischen den Begrenzungsbereich 30c des Nabenflansches 30 und den axialen Stützbereich 45b des Stützelements 45 geschaltet ist.
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[Dynamischer Schwingungsdämpfer 31]
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Der dynamische Schwingungsdämpfer 31 dämpft Schwingungen, indem er sich bei Drehung des schwimmenden Elements 27 relativ zu dem schwingenden Element 27 bewegt. Wie in den 2, 3 und 5 gezeigt ist, hat der dynamische Schwingungsdämpfer 31 eine Mehrzahl von Pendeln 50, eine Halteplatte 51 und eine Mehrzahl von Bolzen 52.
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Wie 5 zeigt, die eine Schnittansicht entlang der Linie V-V in 1 ist, hat jedes Pendel 50 die Form eines Ringsektors, dessen äußere Umfangsfläche sich zur äußeren Umfangsseite wölbt. Jedes Pendel 50 ist mit zwei Nuten 50a versehen, die in der Umfangsrichtung aufeinander ausgerichtet sind. Die beiden Nuten 50a sind zueinander liniensymmetrisch. Ferner hat jede der beiden Nuten 50a eine annähernde Kreisbogenform, deren mittlerer Bereich zu inneren Umfangsseite vertieft ist.
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Die Halteplatte 51 ist ein ringscheibenförmiges Element, dessen radialer Zwischenbereich und radialer innerer Umfangsbereich durch eine Mehrzahl von Nieten 55 und eine Mehrzahl von Nieten 56 an dem schwimmenden Element 27 befestigt sind. Es ist zu beachten, dass jeder außenumfangsseitige Niet 55 in Umfangsrichtung zwischen zwei benachbarten Pendeln 50 angeordnet ist. Ferner ist an der äußeren Umfangsfläche jedes außenumfangsseitigen Niets 55 eine aus einem elastischen Element bestehende Manschette 58 befestigt. Bei Betätigung kontaktiert das Pendel 50 an seinen umfangsseitigen Endflächen 50b die Manschetten 58, wodurch die Entstehung eines Geräusches unterbunden werden kann.
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Das schwimmende Element 27 ist mit einer Mehrzahl von Nuten 27c versehen, die in Umfangsrichtung aufeinander ausgerichtet sind. Die Halteplatte 51 ist ebenfalls mit einer Mehrzahl von Nuten 51c versehen, die in Umfangsrichtung aufeinander ausgerichtet sind. Es ist zu beachten, dass 5 lediglich die Nuten 27c des schwimmenden Elements 27 zeigt und dass die Nuten 51c der Halteplatte 51 nicht dargestellt sind. Jedoch sind die Nuten 27c und die Nuten 51c komplementär ausgebildet. Aus diesem Grund werden vorliegend lediglich die Nuten 27c des schwimmenden Elements 27 erläutert.
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Die Nuten 27c sind an Positionen angeordnet, die mit jenen der Nuten 50a der Pendel 50 in deren Neutralstellung korrespondieren. Die beiden Nuten 27c, die korrespondierend zu jedem Pendel 50 angeordnet sind, sind zueinander liniensymmetrisch. Ferner hat jede Nut 27c eine annähernde Kreisbogenform, der mittlerer Bereich sich zur äußeren Umfangsseite wölbt, und zwar entgegengesetzt zu dem mittleren Bereich jeder Nut 50a jedes Pendels 50.
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Wie in 5 gezeigt ist, sind jedem Pendel 50 zwei der Mehrzahl von Bolzen 52 zugeordnet. Jeder Bolzen 52 hat einen Bereich 52a mit großem Durchmesser und zwei Bereiche 52b mit kleinem Durchmesser, die an beiden Enden des Bereichs 52a mit großem Durchmesser vorgesehen sind. Der Bereich 52a mit großem Durchmesser jedes Bolzens 52 ist in eine jeweilige Nut 50a eines jeweiligen Pendels 50 eingesetzt und kann sich entlang der jeweiligen Nut 50a bewegen. Ferner sind die Bereiche 52b mit kleinem Durchmesser in eine jeweilige Nut 27c des schwimmenden Elements 27 und in eine jeweilige Nut 51c der Halteplatte 51 eingesetzt und können sich entlang der jeweiligen Nut 27c und der jeweiligen Nut 51 bewegen.
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Der axiale Abstand zwischen dem schwimmenden Element 27 und der Halteplatte 51 ist basierend auf der Länge des Bereichs 52a mit großem Durchmesser jedes Bolzens 52 eingestellt. Die axiale Länge des Bereichs 52a mit großem Durchmesser ist geringfügig größer bemessen als die Dicke (die axialen Länge) jedes Pendels 50.
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In der vorstehenden Konfiguration kann jedes Pendel 50 bezüglich des schwimmenden Elements 27 und der Halteplatte 51 in der Drehrichtung schwingen.
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[Funktionsweise]
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Zunächst wird die Funktionsweise des Drehmomentwandlerkörpers 6 kurz erläutert. Wenn die Frontabdeckung 2 und das Pumpenrad 3 gedreht werden, fließt Hydrauliköl von dem Pumpenrad 3 zu dem Turbinenrad 4, und es wird über das Hydrauliköl 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) übertragen.
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Wenn sich das Drehzahlverhältnis des Drehmomentwandlers 1 vergrößert und die Drehgeschwindigkeit der Eingangswelle einen vorgegebenen Wert erreicht, wird das Hydrauliköl zwischen der Frontabdeckung 2 und dem Kolben 24 abgeleitet und der Seite des Turbinenrads 4 des Kolbens 24 zugeleitet. Dadurch wird der Kolben 24 in Richtung auf die Frontabdeckung 2 bewegt und als Ergebnis das an dem Kolben 24 befestigte Reibelement 33 an die Frontabdeckung 2 angepresst und die Überbrückungsvorrichtung 7 aktiviert.
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In dem aktivierten Zustand der Kupplung, wie vorstehend beschrieben, wird das Drehmoment auf folgendem Weg übertragen: Frontabdeckung 2 -> Kolben 24 -> Antriebsplatte 25 -> außenumfangsseitige Torsionsfedern 26 -> Zwischenelement 28 -> innenumfangsseitige Torsionsfedern 29 -> Nabenflansch 30 und wird anschließend über die Turbinenradnabe 17 an die Getriebeseite abgegeben.
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In der Überbrückungsvorrichtung 7 wird das Drehmoment übertragen, und Schwankungen der Drehgeschwindigkeit, die gegebenenfalls von der Frontabdeckung 2 eingeführt werden, werden absorbiert und abgeschwächt. Wenn Torsionsschwingungen in der Überbrückungsvorrichtung 7 auftreten, werden insbesondere die außenumfangsseitigen Torsionsfedern 26 und die innenumfangsseitigen Torsionsfedern 29 hintereinander zwischen der Antriebsplatte 25 und dem Nabenflansch 30 zusammengedrückt.
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Drehgeschwindigkeitsschwankungen werden durch die Wirkung dieser Torsionsfedern 26 und 29 und den Reibwiderstand (Hysteresedrehmoment) von jeweiligen Bauteilen abgeschwächt.
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[Funktionsweise des dynamischen Schwingungsdämpfers 31]
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Wenn die außenumfangsseitige Torsionsfeder 26 zusammengedrückt wird, verformt sich die Torsionsfeder 26 derart, dass sich ihr umfangsseitig mittlerer Bereich radial nach außen wölbt. Ferner ist jede außenumfangsseitige Torsionsfeder 26 aufgrund einer Zentrifugalkraft bestrebt, sich radial nach außen zu bewegen.
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In dem vorstehend beschriebenen Zustand gleitet der äußere Umfangsbereich jeder außenumfangsseitigen Torsionsfeder 26 an der inneren Umfangsfläche des schwimmenden Elements 27, und es wird zwischen der Torsionsfeder und dem schwimmenden Element ein Reibwiderstand erzeugt. Aufgrund seiner Konfiguration wird das schwimmende Element 27 dadurch zusammen mit der jeweiligen außenumfangsseitigen Torsionsfeder 26 um einen Drehwinkel, der etwa dem halben Torsionswinkel jeder außenumfangsseitigen Torsionsfeder 26 entspricht, in einer Richtung gedreht, die die gleiche ist wie die Drehrichtung der jeweiligen außenumfangsseitigen Torsionsfeder 26.
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Der dynamische Schwingungsdämpfer 31 ist an dem schwimmenden Element 27 befestigt. Daher schwingen die Pendel 50 bezüglich des schwimmenden Elements 27, wenn Drehgeschwindigkeitsschwankungen auftreten. Zu diesem Zeitpunkt wirkt auf jedes Pendel 50 eine Zentrifugalkraft. Es wirkt somit eine Kraft auf jedes Pendel 50, die das jeweilige Pendel 50 in seine in Umfangsrichtung zentrale Position zurückkehren lässt. Durch die Wirkung der jeweiligen Pendel lassen sich Schwingungen weiter unterdrücken.
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Es sollte beachtet werden, dass der Schwingbereich jedes Pendels 50 entsprechend vergrößert wird, wenn die Schwankungen der Drehgeschwindigkeit groß sind, während die Pendel 50 jeweils im Einsatz sind. In diesem Fall kontaktieren die umfangsseitigen Endflächen 50b jedes Pendels 50 die Manschetten 58, und der Schwingbereich jedes Pendels 50 wird eingeschränkt.
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6 zeigt eine im vorteilhafte Wirkung, die der vorstehend beschriebene dynamische Schwingungsdämpfer 31 im Vergleich zu einer herkömmlichen Vorrichtung erzielt. An der horizontalen Achse in 6 ist die Antriebsmaschinendrehzahl angegeben, während an der vertikalen Achse die Schwankungen der Drehgeschwindigkeit auf der Ausgangsseite angegeben sind. Die Kennlinie C1 zeigt einen Verlauf bei einem dynamischen Schwingungsdämpfer 31, der an einem Zwischenelement einer Überbrückungsvorrichtung befestigt ist (z. B. PTL 2), wohingegen die Kennlinie C2 den Verlauf bei der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung zeigt. Es sollte beachtet werden, dass sich beide Kennlinien ergeben, wenn auf der Ausgangsseite Schwingungen oder Vibrationen auftreten, die unregelmäßig sind.
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Wie sich aus 6 ersichtlich ist, können in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform Schwankungen, die bei herkömmlichen Vorrichtungen auftreten, weitgehend verhindert werden, insbesondere in einem niedrigen Drehzahlbereich. Jedoch können Schwankungen, die bei herkömmlichen Vorrichtungen auftreten, auch in einem relativ hohen Drehzahlbereich verhindert werden. Dies deshalb, weil das schwimmende Element 27 sich nicht mit den außenumfangsseitigen Torsionsfedern 26 im Eingriff befindet, das schwimmende Element und die außenumfangsseitigen Torsionsfedern sich jedoch relativ zueinander drehen können, und weil Vibrationen des schwimmenden Elements 27 aus einem Schwingungssystem ausgeschlossen werden.
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– Zweite beispielhafte Ausführungsform –
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7 zeigt schematisch eine zweite beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der zweiten beispielhaften Ausführungsform ist ein die innenumfangsseitigen Torsionsfedern 29 stützendes schwimmendes Element 61 vorgesehen, und der dynamische Schwingungsdämpfer 31 ist mit dem schwimmenden Element 61 verbunden. Der dynamische Schwingungsdämpfer 31 und die anderen Bauteile in der zweiten beispielhaften Ausführungsform sind grundsätzlich ähnlich wie jene in der ersten beispielhaften Ausführungsform.
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– Dritte beispielhafte Ausführungsform –
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8 zeigt schematisch eine dritte beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der ersten beispielhaften Ausführungsform sind die außenumfangsseitigen Torsionsfedern 26 und die innenumfangsseitigen Torsionsfedern 2 vorgesehen. In der dritten Ausführungsform jedoch sind Torsionsfedern 64 als außenumfangsseitige oder innenumfangsseitige Torsionsfedern vorgesehen.
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Mit anderen Worten: in der dritten beispielhaften Ausführungsform sind Torsionsfedern 64 eines Typs zwischen dem Kolben 24 und dem Turbinenrad 4 (insbesondere der Turbinenradnabe 7) vorgesehen. Ferner ist für die Torsionsfedern 64 ein schwimmendes Element 65 vorgesehen, das ähnlich konfiguriert ist wie das schwimmende Element der ersten beispielhaften Ausführungsform. Das schwimmende Element 65 befindet sich nicht im Eingriff mit den Torsionsfedern 64. Ähnlich wie in der ersten beispielhaften Ausführungsform kann sich das schwimmende Element 65 durch einen zwischen dem schwimmenden Element und den Torsionsfedern vorhanden Reibwiderstand jedoch zusammen mit den Torsionsfedern 64 in einem vorgegebenen Bereich drehen.
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Der dynamische Schwingungsdämpfer 31 ist an dem schwimmenden Element 65 befestigt. Seine Konfiguration ist die gleiche wie in der ersten beispielhaften Ausführungsform.
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– Vierte beispielhafte Ausführungsform –
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9 zeigt schematisch eine vierte beispielhafte Ausführungsform. In der vierten beispielhaften Ausführungsform sind zusätzlich zu den außenumfangsseitigen Torsionsfedern 26 und den innenumfangsseitigen Torsionsfedern 29 Zwischentorsionsfedern 67 vorgesehen. Ein schwimmendes Element 68 ist für die Aufnahme der Zwischentorsionsfedern 67 vorgesehen. Ähnlich wie in den vorstehenden Fällen befindet sich das schwimmende Element 68 mit den Zwischentorsionsfedern 67 nicht im Eingriff. Jedoch kann sich das schwimmende Element 68 durch einen Reibwiderstand zwischen sich und den Zwischentorsionsfedern zusammen mit den Zwischentorsionsfedern 67 in einem vorgegebenen Bereich drehen.
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Der dynamische Schwingungsdämpfer 31 ist an dem schwimmenden Element 68 befestigt und ist in der gleichen Weise konfiguriert wie die dynamischen Schwingungsdämpfer in den anderen beispielhaften Ausführungsformen.
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– Fünfte beispielhafte Ausführungsform –
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10 zeigt schematisch eine fünfte beispielhafte Ausführungsform. In der fünften beispielhaften Ausführungsform ist die dritte beispielhafte Ausführungsform gemäß 8 ferner um einen Hysteresedrehmoment-Erzeugungsmechanismus 70 zwischen dem schwimmenden Element 65 und dem ausgangsseitigen Drehelement ergänzt. Hier wird durch den Hysteresedrehmoment-Erzeugungsmechanismus 70 ein Hysteresedrehmoment erzeugt, wenn das schwimmende Element 65 zusammen mit den Torsionsfedern 64 gedreht wird.
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Es ist zu beachten, dass ein Hysteresedrehmoment-Erzeugungsmechanismus anstelle einer Anordnung zwischen dem schwimmenden Element 65 und dem ausgangsseitigen Drehelement auch zwischen dem Drehelement 65 und dem eingangsseitigen Drehelement angeordnet sein kann.
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– Sechste beispielhafte Ausführungsform –
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11 zeigt schematisch eine sechste beispielhafte Ausführungsform. In der sechsten beispielhaften Ausführungsform ist die dritte beispielhafte Ausführungsform in 8 um einen Anschlagmechanismus 72 ergänzt, der zwischen dem schwimmenden Element 65 und dem ausgangsseitigen Drehelement angeordnet ist. Der Anschlagmechanismus 72 schränkt die drehrichtungsseitige Bewegung des schwimmenden Elements 65 auf einen vorgegebenen Bereich ein.
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Es ist zu beachten, dass ein Anschlagmechanismus zwischen dem schwimmenden Element 65 und dem eingangsseitigen Drehelement vorgesehen sein kann.
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[Weitere beispielhafte Ausführungsformen]
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Vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehenden beispielhaften Ausführungsformen beschränkt. Vielfältige Änderungen oder Modifikationen sind möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
- (a) In den jeweiligen vorstehenden beispielhaften Ausführungsformen wird die Erfindung bei einer Überbrückungsvorrichtung für einen Drehmomentwandler angewendet. Eine Anwendung auf andere Kraftübertragungsvorrichtungen ist jedoch ebenso möglich.
- (b) Die Konfiguration des dynamischen Schwingungsdämpfers ist nicht auf jene in den vorstehenden beispielhaften Ausführungsformen beschränkt, sondern kann in vielfältiger Weise geändert werden. Anstelle der mehrzähligen Pendel kann zum Beispiel ein anderer Massekörper oder können andere Massekörper vorgesehen sein.
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INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
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Bei der erfindungsgemäßen Kraftübertragungsvorrichtung können Drehgeschwindigkeitsschwankungen, die gegebenenfalls auf ein Getriebe übertragen werden, möglichst wirksam verhindert werden, indem an einem schwimmenden Element ein dynamischer Schwingungsdämpfer eines Typs mit Drehzahlanpassung vorgesehen ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drehmomentwandler
- 2
- Frontabdeckung
- 4
- Turbinenrad
- 6
- Drehmomentwandlerkörper
- 7
- Überbrückungsvorrichtung
- 24
- Kolben
- 25
- Antriebsplatte
- 26
- Außenumfangsseitige Torsionsfeder
- 27, 61, 65, 68
- schwimmendes Element
- 28
- Zwischenelement
- 29
- Innenumfangsseitige Torsionsfeder
- 30
- Nabenflansch
- 31
- Dynamischer Schwingungsdämpfer
- 50
- Pendel
