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Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Drehmomentwandler und insbesondere Druckscheiben für Drehmomentwandler.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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In der
US-Patentanmeldung 2015/0184701 A1 und in der Patentschrift
CA 745520A werden Druckscheiben für Drehmomentwandler offenbart.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Es wird eine axiale Druckscheibe für einen Drehmomentwandler bereitgestellt. Die axiale Druckscheibe enthält eine innere Umfangsfläche; eine äußere Umfangsfläche; eine erste axiale Fläche, die sich von der inneren Umfangsfläche bis zu der äußeren Umfangsfläche erstreckt; und eine der ersten Fläche gegenüberliegende zweite axiale Fläche. Die zweite axiale Fläche enthält eine Vielzahl radial innerer Kontaktflächen und eine Vielzahl radial äußerer Kontaktflächen. Die radial inneren Kontaktflächen erstrecken sich von der ersten axialen Fläche aus in axialer Richtung weiter als die radial äußeren Kontaktflächen.
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Auch ein Drehmomentwandler wird bereitgestellt. Der Drehmomentwandler enthält einen Stator; ein Laufrad; und die axiale Druckscheibe axial zwischen dem Stator und dem Laufrad.
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Auch ein Verfahren zum Bilden eines Drehmomentwandlers wird bereitgestellt. Das Verfahren beinhaltet Bilden einer axialen Druckscheibe, die eine innere Umfangsfläche, eine äußere Umfangsfläche, eine erste axiale Fläche, die sich von der inneren Umfangsfläche bis zu der äußeren Umfangsfläche erstreckt, und eine der ersten axialen Fläche gegenüberliegende zweite axiale Fläche enthält. Die zweite axiale Fläche enthält eine Vielzahl radial innerer Kontaktflächen und eine Vielzahl radial äußerer Kontaktflächen. Die radial inneren Kontaktflächen erstrecken sich von der ersten axialen Fläche aus in axialer Richtung weiter als die radial äußeren Kontaktflächen. Das Verfahren beinhaltet auch ein Ausrichten der radial inneren Kontaktflächen auf einen radial inneren Abschnitt eines sich radial erstreckenden Abschnitts des Laufrades.
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Figurenliste
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Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben, wobei:
- 1 schematisch eine seitliche Querschnittsansicht eines Drehmomentwandlers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 2 eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts einer axialen Druckscheibe des in
- 1 gezeigten Drehmomentwandlers zeigt; und
- 3 eine Draufsicht der in 2 gezeigten axialen Druckscheibe zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die Offenbarung stellt eine hydrodynamische Druckscheibe bereit, die Kontaktflächen zum Verringern des Verschleißes und des Schleppmoments zwischen einer axialen Fläche einer Innenfläche des Laufrades eines Drehmomentwandlers und der hydrodynamischen Druckscheibe enthält. Es gibt zweierlei Kontaktflächen mit Kontaktflächengeometrien mit größerer Höhe nahe dem Innendurchmesser des hydrodynamischen Drucklagers und Kontaktflächengeometrien mit geringerer Höhe nahe dem Außendurchmesser, wobei die beiden Kontaktflächenbereiche durch tangentiale Nuten voneinander getrennt sind. Die Kontaktflächen sind fester Bestandteil der Druckscheibe, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform aus Torlon gebildet ist.
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2 zeigt einen Abschnitt eines Drehmomentwandlers 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Drehmomentwandler 10 enthält eine Turbine 12, ein Laufrad 14 und einen Stator 16 axial zwischen der Turbine 12 und dem Laufrad 14. Das Laufrad 14 enthält einen Nabenabschnitt 18, der sich axial und parallel zu einer mittleren Drehachse 20 des Drehmomentwandlers 10 erstreckt. Die hierin verwendeten Begriffe axial, radial und Umfangs- beziehen sich auf eine Lage in Bezug auf die Mittelachse 20. An einem dem Stator zugewandten axialen Ende des Nabenabschnitts 18 enthält das Laufrad 14 einen sich radial erstreckenden Abschnitt 22, der sich von dem Nabenabschnitt 18 aus radial nach außen bis zu einem rundlichen Schaufelhalterungsabschnitt 24 des Laufrades 14 erstreckt, an dem an einer dem Stator zugewandten axialen Fläche eine Vielzahl von Laufradschaufeln 26 gehaltert sind.
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Der Stator 16 enthält ein Gussteil 28, eine Freilaufkupplung 30, die das Gussteil 28 haltert und eine Zentrierscheibe 32, die die Freilaufkupplung 30 innerhalb einer in dem Statorgussteil 28 gebildeten ringförmigen Aussparung 34 in ihrer Position hält. Die Freilaufkupplung 30 enthält einen inneren Laufring 36, einen äußeren Laufring 38 und Wälzkörper 39 radial zwischen dem inneren Laufring 36 und dem äußeren Laufring 38. Das Statorgussteil 28 ist drehfest mit dem äußeren Laufring 38 verbunden, und je nach den Betriebsbedingungen des Drehmomentwandlers 10 sind der innere Laufring 36 und der äußere Laufring 38 drehfest miteinander verbunden oder in Bezug aufeinander drehbar. Eine axiale Druckscheibe 40 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die im Folgenden ausführlich beschrieben wird, ist zwischen dem Stator 16 und dem Laufrad 14 bereitgestellt.
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Der Stator 16 enthält eine Vielzahl Schaufeln 42 zum Umlenken der von der Turbine 12 zum Laufrad 14 fließenden Flüssigkeit des Drehmomentwandlers. Radial innere Enden der Schaufeln 42 sind an einer äußeren Umfangsfläche 44 eines Unterteils 46 des Statorgussteils 28 gehaltert. Der Statorunterteil 46 enthält eine ringförmige Aussparung 34, die in einer dem Laufrad zugewandten axialen Fläche 50 desselben zum Aufnehmen der Freilaufkupplung 30 gebildet ist. Radial außerhalb der ringförmigen Aussparung 34 ist der Statorunterteil 46 mit einer ringförmigen Aussparung 58 zum Aufnehmen der Zentrierscheibe 32 und mit Kerben 60 ausgestattet, die sich von der ringförmigen Aussparung 58 radial nach außen erstrecken, um Rastverbinder 62 der Druckscheibe 40 aufzunehmen.
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Die Druckscheibe 40 enthält einen ringförmigen Unterteil 66, der eine innere Umfangsfläche 68, eine äußere Umfangsfläche 70 und zwei axiale Flächen 72, 74 enthält, die sich von der inneren Umfangsfläche 68 aus in radialer Richtung bis zur äußeren Umfangsfläche 70 erstrecken. Die dem Stator zugewandte axiale Fläche 72 liegt bündig an der dem Laufrad zugewandten axialen Fläche 76 der Zentrierscheibe 32 an, und die dem Laufrad zugewandte axiale Fläche 74 liegt gegenüber einer dem Stator zugewandten axialen Fläche 78 des sich radial erstreckenden Abschnitts 22 des Laufrades 14. An der dem Laufrad zugewandten axialen Fläche 74 ist die Druckscheibe 40 mit einer Vielzahl von Kontaktflächengruppen ausgestattet, wobei jede Gruppe eine radial innere Kontaktfläche 80 und eine radial äußere Kontaktfläche 82 enthält. Gemäß diesen Ausführungsformen sind die Kontaktflächen 80, 82 durch eine sich über den Umfang hinweg erstreckende Nut 84 voneinander getrennt, die zwischen sich über den Umfang hinweg erstreckenden radial äußeren Flächen 86 der radial inneren Kontaktflächen 80 und sich über den Umfang hinweg erstreckenden radial inneren Flächen 88 der radial äußeren Kontaktflächen 82 angeordnet sind. 1 zeigt, dass sich die radial inneren Kontaktflächen 80 von der dem Stator zugewandten axialen Fläche 74 aus in axialer Richtung weiter erstrecken als die radial äußeren Kontaktflächen 82 und axial näher zu dem sich radial erstreckenden Abschnitt 22 des Laufrades 14 angeordnet sind als die radial äußeren Kontaktflächen 82. Demgemäß ist die Druckscheibe 40 an den radial inneren Kontaktflächen 80 dicker als an den radial äußeren Kontaktflächen 82.
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Während des Betriebs des Drehmomentwandlers 10 kann durch Aufwölben ein radial innerer Abschnitt 90 des sich radial erstreckenden Abschnitts 22 des Laufrades 14 axial von dem Stator 16 weggedrückt werden, sodass der sich radial erstreckende Abschnitt 22 axial schräg vom Stator 16 absteht, da sich der sich radial erstreckende Abschnitt 22 radial nach innen zur Mittelachse 20 erstreckt. Durch Bereitstellen der Druckscheibe 40 mit axial gegeneinander versetzten Kontaktflächen 80, 82, insbesondere auf den radial inneren Abschnitt 90 ausgerichteten radial inneren Kontaktflächen 80, wird verhindert, dass die Schrägstellung des sich radial erstreckenden Abschnitts 22 zu großen Schichtdickenunterschieden des Films auf der axialen Fläche 72 kommt, wodurch der Verschleiß auf der axialen Fläche 72 auf einen Mindestwert verringert wird.
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Die Druckscheibe 40 enthält eine Vielzahl über den Umfang hinweg voneinander beabstandeter Verbindungselemente 62 zum Verbinden der Druckscheibe 40 mit dem Stator 16. Genauer gesagt, die Verbindungselemente 62 gemäß dieser Ausführungsform sind an einem radial äußeren Ende der Druckscheibe 40 gebildet und rasten in eine äußere Umfangsfläche 92 der Zentrierscheibe 32 ein. Jedes der Verbindungselemente 62 enthält einen sich radial erstreckenden Abschnitt 94, der sich von der äußeren Umfangsfläche 70 aus radial nach außen zu dem ringförmigen Unterteil 66 erstreckt, einen sich von dem radial äußeren Ende des Abschnitts 94 aus in axialer Richtung zum Stator 16 erstreckenden axial erstreckenden Abschnitt 96 und eine sich von dem Abschnitt 96 aus radial nach innen erstreckende Klammer 98.
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2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts der Druckscheibe 40, und 3 zeigt eine Draufsicht der Druckscheibe 40. Die 2 und 3 zeigen, dass die Kontaktflächengruppen durch bogenförmige Abschnitte 100 definiert sind, die jeweils eine Kontaktfläche 80 und eine Kontaktfläche 82 enthalten, wobei jede der Kontaktflächen 80, 82 bogenförmig ist. Die bogenförmigen Abschnitte 100 sind über den Umfang hinweg durch Nuten 102 zwischen den bogenförmigen Abschnitten 100 voneinander getrennt. Genauer gesagt, die bogenförmigen Abschnitte 100 und die Nuten 102 sind in Umfangsrichtung abwechselnd so angeordnet, dass jeder bogenförmige Abschnitt 100 in Umfangsrichtung zwischen zwei Nuten 102 und jede Nut 102 in Umfangsrichtung zwischen zwei bogenförmigen Abschnitten 100 angeordnet ist. Jede der Nuten 102 ist durch einen Streifen 104, der sich von der inneren Umfangsfläche 68 zur äußeren Umfangsfläche 70 erstreckt, und eine erste und eine zweite Wand 106a, 106b definiert, die von dem Streifen 104 emporragen. Die Wände 106a, 106b und der Streifen 22 sind jeweils durch die sich über den Umfang hinweg erstreckende Nut 84 geteilt. Jede der Wände 106a, 106b definiert eine sich radial erstreckende Umfangskante eines entsprechenden bogenförmigen Abschnitts 100. Jede der Wände 106a, 106b erstreckt sich von dem Streifen 104 axial nach außen bis zu den axialen Flächen 108, 110 des entsprechenden Flächenabschnitts und von der inneren Umfangsfläche 12 radial bis zur äußeren Umfangsfläche 14.
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Jeder bogenförmige Abschnitt 100 enthält eine radial innere Kontaktfläche 80 und eine radial äußere Kontaktfläche 82. Jede der Kontaktflächen 80 enthält eine bogenförmige axiale Fläche 108, die axial gegen die Streifen 104 versetzt ist, und jede der Kontaktflächen 82 enthält eine bogenförmige axiale Fläche 110, die axial gegen die Streifen 104 versetzt ist, wobei jede der Flächen 108, 110 axiale Druckflächen der Druckscheibe 40 definiert. Mit anderen Worten, die Flächen 108, 110 sind von der axialen Fläche 72 der Druckscheibe 40 axial weiter entfernt als die Streifen 104. Jede der axialen Flächen 108 erstreckt sich von der inneren Umfangsfläche 68 bis zu den sich in Umfangsrichtung erstreckenden radial äußeren Flächen 86 der radial inneren Kontaktflächen 80, die eine sich in Umfangsrichtung erstreckende radial innere Fläche der Nut 84 definieren, und erstreckt sich in Umfangsrichtung von einer ersten Wand 106a bis zu einer zweiten Wand 106b. Jede der bogenförmigen axialen Flächen 110 erstreckt sich von den sich in Umfangsrichtung erstreckenden radial inneren Flächen 88 der radial äußeren Kontaktflächen 82, die eine sich in Umfangsrichtung erstreckende radial äußere Fläche der Nut 84 definieren, bis zu der äußeren Umfangsfläche 70 und erstreckt sich in Umfangsrichtung von einer ersten Wand 106a bis zu einer zweiten Wand 106b.
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Jede bogenförmige axiale Fläche 108 ist durch zwei Umfangsflächenabschnitte gebildeteinen schrägen Flächenabschnitt 112 und einen ebenen Flächenabschnitt 114. Jeder Abschnitt 112, 114 erstreckt sich von der inneren Umfangsfläche 68 radial bis zu den sich in Umfangsrichtung erstreckenden radial äußeren Flächen 86 der radial inneren Kontaktflächen 80. Der schräge Flächenabschnitt 112 fällt axial außerhalb von einer ersten Umfangskante 116 desselben, die mit einer axial äußersten Kante 118 der Wand 106a übereinstimmt, bis zu einer zweiten Umfangskante 120 desselben ab, die mit einer ersten Umfangskante 122 des ebenen Flächenabschnitts 114 übereinstimmt.
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Demgemäß ist der bogenförmige Abschnitt 108 an der zweiten Umfangskante 120 des schrägen Flächenabschnitts 112 axial dicker als an der ersten Umfangskante 116 des schrägen Flächenabschnitts 112. Der ebene Flächenabschnitt 114 ist axial nicht geneigt und erstreckt sich von seiner ersten Umfangskante 122 bis zu einer zweiten Umfangskante 124 desselben, die mit einer axial äußersten Kante 126 der Wand 106b übereinstimmt, ohne sich axial zu erstrecken. Mit anderen Worten, der ebene Flächenabschnitt 114 ist parallel zu der dem Stator zugewandten axialen Fläche 72 und senkrecht zur Mittelachse 20 (1). An dem ebenen Flächenabschnitt 114 hat der bogenförmige Abschnitt 100 eine konstante Dicke.
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Ähnlich den Flächen 108 ist jede bogenförmige axiale Fläche 110 durch zwei Umfangsflächenabschnitte gebildet - einen schrägen Flächenabschnitt 128 und einen ebenen Flächenabschnitt 130. Jeder Abschnitt 128, 130 erstreckt sich von den sich in Umfangsrichtung erstreckenden radial inneren Flächen 88 der radial äußeren Kontaktflächen 82 radial bis zur äußeren Umfangsfläche 70. Der schräge Flächenabschnitt 130 fällt von einer ersten Umfangskante 132 desselben, die mit einer axial äußersten Kante 134 der Wand 106a übereinstimmt, axial nach außen bis zu einer zweiten Umfangskante 1136 desselben ab, die mit einer ersten Umfangskante 138 des ebenen Flächenabschnitts 130 übereinstimmt. Demgemäß ist der bogenförmige Abschnitt 110 an der zweiten Umfangskante 136 des schrägen Flächenabschnitts 128 dicker als an der ersten Umfangskante 132 des schrägen Flächenabschnitts 128. Der ebene Flächenabschnitt 130 ist axial nicht geneigt und erstreckt sich von seiner ersten Umfangskante 138 bis zu einer zweiten Umfangskante 140 desselben, die mit einer axial äußersten Kante 142 der Wand 106b übereinstimmt, ohne sich axial zu erstrecken. Mit anderen Worten, der ebene Flächenabschnitt 130 ist parallel zu der dem Stator zugewandten axialen Fläche 72 und senkrecht zur Mittelachse 20 (1). An dem ebenen Flächenabschnitt 130 hat der bogenförmige Abschnitt 100 eine konstante Dicke.
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Der axiale Versatz der Kontaktflächen 80, 82 ist so gewählt, dass die schrägen Fläche 112 axial gegen die schrägen Flächen 128 und die ebenen Flächen 114 axial gegen die ebenen Flächen 130 versetzt sind, wobei die schrägen Flächen 112 von der axialen Fläche 72 axial weiter entfernt sind als die schrägen Flächen 128 und die ebene Fläche 114 von der axialen Fläche 72 axial weiter entfernt ist als die ebenen Flächen 130.
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In der vorhergehenden Beschreibung ist die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte beispielhafte Ausführungsformen und deren Beispiele beschrieben worden. Es ist jedoch klar, dass daran verschiedene Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom weiter gefassten Wesensgehalt und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, die in den folgenden Ansprüchen dargelegt sind. Demgemäß sind die Beschreibung und die Zeichnungen nicht als Einschränkung, sondern als Veranschaulichung anzusehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2015/0184701 A1 [0002]
- CA 745520 A [0002]
