DE19714563C1 - Überbrückungskupplung mit Reibbelägen mit Vertiefungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen hydrodynamischen Drehmomentwandler gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Durch die DE 44 32 624 A1 ist eine Überbrückungskupplung an einem hydrody­ namischen Wandler bekannt, die einen über Reibbeläge mit dem Wandlergehäuse verbindbaren, in Achsrichtung auslenkbaren Kolben umfaßt, wobei im Reibbelag zumindest eine Vertiefung zum Durchfluß von Hydraulikflüssigkeit aus dem Wandlerkreis vorgesehen ist.

Derartige Vertiefungen in einem Reibbelag können beispielsweise dadurch erzeugt werden, daß das Reibmaterial an den Stellen, an denen die Vertiefung entstehen soll, durch ein mechanisches, thermisches oder chemisches Bearbeitungsverfah­ ren entfernt wird, und zwar mit beliebiger Tiefe, so auch mit der Reibbelagdicke entsprechender Tiefe. Hierzu wird eine Schablone auf die Reibfläche eines Reib­ belags aufgesetzt, die lediglich diejenigen Stellen nicht überdeckt, an denen Ver­ tiefungen ausgebildet werden sollen. Diese Stellen werden anschließend dem mechanischen, physikalischen oder chemischen Bearbeitungsverfahren zur Ent­ fernung von Material ausgesetzt. Bei dieser Art der Materialentfernung zur Bil­ dung der Vertiefungen verbleiben im Übergangsbereich der Vertiefungen Material­ reste, die bei ausgerücktem Kolben und somit vom Wandlergehäuse getrenntem Reibbelag für einen bereichsweisen Kontakt mit einer Gegenreibfläche, beispiels­ weise am Wandlergehäuse, sorgen und dadurch ein unerwünschtes Schleppmo­ ment erzeugen. Hierdurch wird der Wirkungsgrad des Wandlers in unerwünschter Weise verschlechtert. Außerdem entsteht Reibungswärme.

Derartige Vertiefungen sind ebenfalls durch reines Prägen in den Reibbelag her­ stellbar. Dadurch entstehen zwar keine Materialreste, die ein unerwünschtes Schleppmoment erzeugen, aber die Tiefe der Vertiefungen ist begrenzt auf einen Bruchteil der Reibbelagdicke. Die Vertiefungen können demnach nur einen gerin­ gen Volumenstrom an Wandlerflüssigkeit durchfließen lassen, die Kühlwirkung ist entsprechend gering.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Vertiefungen größerer Tiefe in einem Reibbelag derart auszubilden, daß bei ausgerücktem Kolben ein Schleppmoment verhinderbar ist.

Diese Aufgabe wird entsprechend dem Kennzeichenteil des Anspruchs 1 gelöst. Es wird hierdurch die Möglichkeit geschaffen, ein Werkzeug, das beispielsweise als Schablone ausgebildet ist und für die Herstellung von Vertiefungen auf den Reibbelag gelegt wird, um all diejenigen Stellen, an denen keine Vertiefung ent­ stehen soll, abzudecken, so daß nur diese Stellen frei bleiben, die einem materia­ lentfernenden Bearbeitungsverfahren ausgesetzt werden sollen, gleichzeitig als Prägewerkzeug auszubilden, durch welches die Randbereiche der durch die Schablone freigehaltenen Stellen mittels einer Anprägung einer Materialverdich­ tung unterzogen werden. Die erfindungsgemäße Maßnahme wird also bereits al­ lein durch Aufsetzen der für die Entfernung von Material an den betreffenden Stellen des Reibbelags erforderlichen Schablone hergestellt, so daß für die An­ prägungen kein zusätzlicher Arbeitsgang benötigt wird. Durch entsprechende Anwendung des materialentfernenden Bearbeitungsverfahrens kann sodann an den besagten Stellen Material in vorbestimmbarer Tiefe entfernt werden, wobei sogar die Möglichkeit besteht, das Material bis auf den Grund des Reibbelags, mithin also bis auf dessen Trägerschicht abzutragen und dadurch eine maximale Tiefe zu erzielen. Es ist klar, daß die in der Schablone vorgesehenen Aussparun­ gen zur Herstellung der Vertiefungen schmäler als die Bereiche sind, an denen die zur Ausbildung der Anprägungen erforderlichen Vorsprünge angeordnet sind, damit bei Durchführung des materialentfernenden Bearbeitungsverfahrens nicht gleichzeitig auch die Anprägungen im Reibbelag mitentfernt werden.

Selbstverständlich kann die Ausbildung der Anprägungen durch Materialverdich­ tung auch vor oder nach dem materialentfernenden Verfahren angewendet wer­ den, jedoch kommt dann außer dem zusätzlichen Herstellungsschritt auch noch das Problem hinzu, daß möglicherweise das Prägewerkzeug nicht exakt mit der in der Schablone für das materialentfernende Bearbeitungsverfahren vorgesehenen Ausnehmung deckungsgleich ist, was Toleranzprobleme zur Folge haben könnte.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 die obere Hälfte eine Längsschnittes durch die mit zwei Reibbelägen aus­ gebildete Überbrückungskupplung an einem hydrodynamischen Wandler;

Fig. 2 einen Reibbelag aus der Ansicht A der Fig. 1 zur Darstellung von Vertie­ fungen in demselben;

Fig. 3 Vorrichtung zur Herstellung der Vertiefungen mit Anprägungen in deren Randbereich.

In Fig. 1 ist derjenige Bereich eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers herausgezeichnet, in dem Reibbeläge zur Übertragung eines Drehmomentes vom Wandlergehäuse sowie von einem Kolben der Überbrückungskupplung auf eine Abtriebswelle vorgesehen sind. Es wurde hierbei darauf verzichtet, den Drehmo­ mentwandler als Ganzes darzustellen und zu beschreiben, weil derartige Drehmomentwandler aus dem Stand der Technik bekannt sind, beispielsweise aus der DE 41 21 586 A1.

Die in Fig. 1 gezeigte Überbrückungskupplung 1 weist einen Kolben 2 auf, der an seiner dem Wandlergehäuse 3 zugewandten Seite im radial äußeren Bereich zur Inanlagebringung eines Reibbelags 4 ebenflächig ausgebildet ist. Zwischen die­ sem Reibbelag und einem weiteren Reibbelag 5, der an einem ebenfalls ebenflä­ chigen Bereich des Wandlergehäuses 3 zur Anlage bringbar ist, hängt eine Lamel­ le 6, die drehfest, aber axial verschiebbar an einem Lamellenmitnehmer 7 aufge­ nommen ist, der seinerseits am Turbinenrad 8 befestigt ist. Die Reibbeläge 4, 5 sind an der Lamelle 6 befestigt.

Der Kolben 2 ist im radial inneren Bereich über eine Feder 10 mit einer Halte­ rung 11 verbunden, die auf einem Ansatz eines gehäusefesten Zapfens 12 ver­ stemmt ist. Der Kolben 2 wird unter der Wirkung des durch den Wandler zuge­ führten Hydraulikmittels, wie beispielsweise Öl, über die Reibbeläge 4 und 5 so­ wie die Lamelle 6 mit dem Wandlergehäuse 3 in Anlage gehalten, sofern nicht durch Umsteuerung in aus der DE 41 21 586 A1 bekannter Weise eine zwischen dem Wandlergehäuse 3 und dem Kolben 2 verbleibende Kammer 18 mit einem Druck beaufschlagt wird, der höher als derjenige an der vom Wandlergehäuse 3 abgewandten Seite des Kolbens 2 ist. In Abhängigkeit von den Druckver­ hältnissen auf den beiden Seiten des Kolbens 2 steht dieser entweder in reib­ schlüssiger Verbindung mit dem Wandlergehäuse 3, so daß über die Reib­ beläge 4, 5 und die Lamelle 6 sowie den Lamellenmitnehmer 7 eine Drehung des Wandlergehäuses 3 auf das Turbinenrad 8 und von diesem über die Turbinen­ nabe 13 auf eine Abtriebswelle 14 übertragen wird, die über eine Verzahnung 32 drehfest in der Turbinennabe 13 aufgenommen ist. Durch Umsteuerung kann der Kolben 2 von der Lamelle 6 und damit vom Wandlergehäuse 3 getrennt werden, so daß die Antriebsbewegung des Wandlergehäuses 3 über das Pumpenrad 15 mit Schlupf auf das Turbinenrad 8 geleitet wird und von dort über die Turbi­ nennabe 13 auf die Abtriebswelle 14 gelangt.

Der Kolben 2 ist ohne einen Torsionsschwingungsdämpfer ausgebildet. Es kann daher erforderlich sein, die Anpreßkraft des Kolbens gegenüber der Lamelle 6 und dem Wandlergehäuse 3 so zu steuern, daß, sofern Drehstöße über das Letztge­ nannte eingeleitet werden, Schlupf zwischen den Reibbelägen 4, 5 und der Lamel­ le 6 entstehen kann. Dem Vorteil einer Schwingungsdämpfung mittels der Rei­ bung steht allerdings ein erhöhter Kühlungsbedarf der Wandlerbauteile, wie Wandlergehäuse 3, Lamelle 6 und Kolben 2 entgegen. Aus diesem Grund ist vor­ gesehen, durch den Wandler zugeführtes Öl radial außen an den Reibbelägen 4, 5 in Vertiefungen 17, die in Fig. 2 gezeigt sind, einzuleiten und, nach Durchströ­ mung der Vertiefungen 17, an den radialen Innenseiten der Reibbeläge 4, 5 her­ auszuführen und über die Kammer 18 zwischen dem Wandlergehäuse 3 und dem Kolben 2 sowie über nach radial innen zur Drehachse 19 führende Bohrungen 20 ins Drehzentrum des Drehmomentwandlers zu leiten, wo es durch eine Längsboh­ rung 21 in der Abtriebswelle 14 in einen Ölvorrat zurückströmen kann.

Um eine möglichst optimale Kühlwirkung im Bereich der Reibbeläge zu erzielen, wird erfindungsgemäß ein Verlauf für die Vertiefungen 17 vorgeschlagen, wie er beispielsweise für den Reibbelag 4, gemäß der Fig. 2 gezeigt ist. Hierbei ist für eine Vertiefung 17 am radial äußeren Rand 22 des jeweiligen Reibbelags 4, 5 ein Zulauf 23 vorgesehen, der in eine Aufweitung 24 der Vertiefung 17 mündet. Ausgehend von der Aufweitung 24 setzt sich die Vertiefung 17 in Form von Ka­ nälen 29 in Umfangsrichtung fort, wobei diese Fortsetzung beidseitig nach radial innen verläuft, bis jeweils nahezu der radial innere Rand 25 des Reibbelags 4, 5 erreicht ist. Dort erfährt die Vertiefung 17 wiederum eine Aufweitung 24 und läuft im Anschluß daran auf erneut verengte Kanalquerschnitt nach radial außen bis dicht an den Rand 22, wo eine weitere Aufweitung 24 vorgesehen ist. Die Vertiefung 17 kann mit einer Mehrzahl derartiger Verläufe zwischen dem äußeren Rand 22 und dem inneren Rand 25 des Reibbelags 4, 5 pendeln, bis sie einen Ab­ lauf 26 erreicht, der nach radial innen führt. Der Ablauf 26 ist ebenso wie der Zu­ lauf 23 senkrecht zum jeweils zugeordneten Rand des Reibbelags 4, 5 ausgerich­ tet.

Öl, das über den Zulauf 23 in die Vertiefung 17 eingetreten ist, wird über die Ka­ näle 29 derart weitergeleitet, daß es praktisch den gesamten Reibbelag 4 von radial außen nach radial innen durchströmt. Die Mehrzahl an Umlenkungen 28, die das Öl bis zum Erreichen des Ablaufs 26 durchströmen muß, sorgen hierbei für einen höheren Wärmeaustausch als bei geradlinig durchfließendem Öl, was noch dadurch unterstützt wird, daß im Bereich der jeweiligen Umlenkung 28 die Vertiefung 17 eine Aufweitung 24 aufweist, die zur Aufnahme eines Ölvorrates dient und dadurch die Kühlwirkung an dieser Stelle verstärkt. Da über den Um­ fang des Reibbelags 4, 5 gesehen eine Mehrzahl derartiger Vertiefungen 17 vor­ gesehen sind, sind die den Reibflächen benachbarten Wandlerelemente, wie Wandlergehäuse 3, Kolben 2 oder Lamelle 6 gut kühlbar, ohne daß eine überzo­ gen große Kühlfläche vorhanden sein müßte, die wiederum eine zu hohe Flächen­ pressung an den Reibbelägen zur Folge hätte.

Die Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch den Reibbelag 4 im Bereich einer auszubil­ denden Vertiefung 17, wobei der Reibbelag, bezogen auf die Fig. 1, sowohl an der Lamelle 6 als auch am Kolben 2 oder am Wandlergehäuse 3 vorgesehen sein kann. Es wird daher im vorliegenden Fall in allgemeiner Weise von einem Belag­ träger 40 gesprochen. Der Reibbelag 4 ist auf den Belagträger 40 aufgeklebt. Anschließend wird ein Prägewerkzeug 37 auf die Reibfläche 32 des Reibbelages aufgesetzt, wobei dieses Prägewerkzeug 37 in demjenigen Bereich, in welchem die Vertiefung 17 entstehen soll, eine Ausnehmung 50 und in demjenigen Be­ reich, der beim fertigen Reibbelag als Übergangsbereich 30 zwischen Reibflä­ che 32 und Vertiefung 17 wirksam sein soll, einen in Richtung zum Materialträ­ ger 40 gerichteten Vorsprung 42 aufweist. Aufgrund dieses Vorsprunges wird der Reibbelag 4 im Übergangsbereich 30 stärker verdichtet als im übrigen Anla­ gebereich des Prägewerkzeugs 37, so daß im Erstreckungsbereich des Vorsprun­ ges 42 jeweils eine Materialverdichtung und damit eine Anprägung 35 entsteht. Sodann wird das Prägewerkzeug 37 durch eine Axialbewegung vom Reibbelag abgehoben und durch Stanzen, Lasern oder Strahlen das Material aus dem Reib­ belag 4 entfernt, so daß die gewünschte Vertiefung 17 entsteht. Aufgrund der vorangegangenen Materialverdichtung im Übergangsbereich 30 entstehen bei dieser Entfernung von Material im Bereich der Vertiefung 17 keine Vorsprünge in Richtung zu einer möglichen Gegenreibfläche, so daß bei ausgerücktem Kolben 2 kein Schleifvorgang zwischen der Reibfläche 32 des Reibbelags 4 und der Gegen­ reibfläche entstehen kann, so daß folglich auch kein Schleppmoment auftritt.

Selbstverständlich kann die Entfernung des Materials aus dem Reibbelag 4 zur Herstellung der Vertiefung 17 auch vor der Materialverdichtung oder zeitgleich mit dieser erfolgen. Gerade der letztgenannte Anwendungsfall ist von besonde­ rem Vorteil, weil das für die Entfernung des Materials erforderliche Werkzeug mit den Vorsprüngen 42 versehen ist, so daß die erfindungsgemäße vorteilhafte Wir­ kung ohne fertigungstechnischen Mehraufwand erzielbar ist. Ein derartiges Werk­ zeug kann beispielsweise durch eine Schablone 50 gebildet sein, die den Reibbe­ lag 4 mit Ausnahme des Bereichs, an dem die Vertiefungen 17 entstehen sollen, abdeckt und gleichzeitig die Anprägung 35 erzeugt. Der freigehaltene Bereich der Reibbeläge 4 wird sodann durch ein mechanisches, thermisches oder chemisches Bearbeitungsverfahren entfernt. Die Schablone 50 ist hierzu an diesen Stellen mit Ausnehmungen 52 versehen und weist, angrenzend an die Ränder der Ausneh­ mungen 52 an ihrer dem Reibbelag 4 zugewandten Seite die Vorsprünge 42 auf, so daß die erfindungsgemäßen Anprägungen 35 bereits beim Aufsetzen dieser Schablone 50 auf den Reibbelag 4 hergestellt werden.

Claims (4)

1. Überbrückungskupplung an einem hydrodynamischen Wandler, die einen über wenigstens einen Reibbelag mit dem Wandlergehäuse verbindbaren, in Achsrichtung auslenkbaren Kolben umfaßt, wobei im Reibbelag zumin­ dest eine Vertiefung zum Durchlaß von Hydraulikflüssigkeit aus dem Wandlerkreis ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß jede Vertiefung (17) in ihrem Übergangsbereich (30) zur Reibflä­ che (32) des Reibbelags (4) eine Anprägung (35) zur Schaffung eines kan­ tenfreien Übergangs zur Reibfläche (32) aufweist.

2. Überbrückungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anprägung (35) durch Materialverdichtung in den Übergangsbe­ reich (30) mittels eines Prägewerkzeugs (37) herstellbar ist.

3. Überbrückungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Prägewerkzeug (37) gleichzeitig als Schablone (50) wirksam ist, durch welche die Reibfläche (32) des Reibbelags (4) bis auf diejenigen Stellen, an denen eine Vertiefung (17) entstehen soll, abdeckbar ist, so daß nur diese Stellen, an denen die Schablone (50) mit Ausnehmun­ gen (52) ausgebildet ist, einem materialentfernenden Bearbeitungsverfah­ ren ausgesetzt sind.

4. Überbrückungskupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Schablone (50) an deren dem Reibbelag (4) zugewandten Seite jeweils im Randbereich der Ausnehmungen (52) Vorsprünge (42) vorgese­ hen sind, durch welche die jeweilige Anprägung (35) herstellbar ist.