Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drehmomentwandler, umfassend ein
mit einer Antriebswelle verbundenes oder verbindbares Wandlergehäuse, ein
in dem Wandlergehäuse um eine Drehachse drehbar angeordnetes, mit einer
Wandlerabtriebswelle verbundenes oder verbindbares Turbinenrad mit einer
Turbinenradschale und einer Turbinenradnabe, gegebenenfalls eine
Überbrückungskupplung zur wahlweisen im wesentlichen drehfesten
Kopplung des Turbinenrads mit dem Wandlergehäuse, eine Torsions
schwingungsdämpfer-Anordnung im Kraftflußweg zwischen dem Wand
lergehäuse und der Turbinenradnabe, wobei die Torsionsschwingungs
dämpfer-Anordnung umfaßt: eine erste Übertragungsanordnung, eine zweite
Übertragungsanordnung, welche mit der ersten Übertragungsanordnung und
bezüglich der ersten Übertragungsanordnung um die Drehachse drehbar ist,
eine Koppelanordnung, welche mit einem ersten Koppelbereich derselben in
Drehmomentübertragungsverbindung mit der ersten Übertragungsanordnung
steht, und welche mit einem zweiten Koppelbereich derselben in Drehmo
mentübertragungsverbindung mit der zweiten Übertragungsanordnung steht.
Bei derartigen Drehmomentwandlern mit einer Torsionsschwingungs
dämpfer-Anordnung ist diese Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung im
allgemeinen derart aufgebaut, daß sie eine im Zugbetrieb ein eingeleitetes
Drehmoment aufnehmende Primärseite sowie eine mit der Primärseite über
eine Mehrzahl von um die Drehachse in Umfangsrichtung liegend angeord
neten Dämpfungsfedern gekoppelte Sekundärseite aufweist. Eine Seite von
Primärseite und Sekundärseite bildet dabei im allgemeinen eine Naben
scheibe mit jeweiligen Federfenstern und Steuerkanten für die Federn, die
andere Seite umfaßt jeweilige Deckscheibenelemente, welche an beiden
Seiten der Nabenscheibe liegen und entsprechende Federfenster und
Steuerkanten aufweisen. Bei Drehmomenteinleitung stützen sich die
Dämpfungsfedern dann jeweils an Steuerkanten der Nabenscheibe
beziehungsweise der Deckscheibenelemente ab, so daß unter Kompression
der Dämpfungsfedern in Umfangsrichtung die Primärseite und die Sekundär
seite bezüglich einander verdrehbar sind. Es können somit die in einem
Antriebssystem auftretenden Drehschwingungen auch im Bereich des
Drehmomentwandlers gedämpft werden.
Derart aufgebaute Drehmomentwandler weisen den Nachteil auf, daß sie
eine feststehende, durch die Federcharakteristik der Dämpfungsfedern
definierte Dämpfungscharakteristik aufweisen. Das heißt, es ist im
allgemeinen äußerst schwierig, wenn nicht unmöglich, Anpassungen an
verschiedene Betriebszustände des Antriebssystems vorzusehen, in welchen
verschiedene Drehschwingungen mit verschiedenen Frequenzen zu erwarten
sind. Auch besteht das Problem, daß über die relativ lange Lebensdauer
derartiger Antriebssysteme hinweg und bedingt durch die permanente
Beanspruchung der Dämpfungsfedern diese durch Ermüdung ihre Feder
charakteristik ändern können, was zu einer ungewünschten Änderung der
Dämpfungscharakteristik der gesamten Torsionsschwingungsdämpfer-
Anordnung führen kann.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Drehmomentwandler
mit einer Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung vorzusehen, welcher bei
einfachem Aufbau und hoher Betriebssicherheit ein verbessertes Schwin
gungsdämpfungsverhalten zeigt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Drehmomentwandler
gelöst, umfassend ein mit einer Antriebswelle verbundenes oder verbind
bares Wandlergehäuse, ein in dem Wandlergehäuse um eine Drehachse
drehbar angeordnetes, mit einer Wandlerabtriebswelle verbundenes oder
verbindbares Turbinenrad mit einer Turbinenradschale und einer Turbinen
radnabe, gegebenenfalls eine Überbrückungskupplung zur wahlweisen im
wesentlichen drehfesten Kopplung des Turbinenrads mit dem Wand
lergehäuse, eine Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung im Kraftflußweg
zwischen dem Wandlergehäuse und der Turbinenradnabe, wobei die
Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung umfaßt: eine erste Übertragungs
anordnung, eine zweite Übertragungsanordnung, welche mit der ersten
Übertragungsanordnung und bezüglich der ersten Übertragungsanordnung
um die Drehachse drehbar ist, eine Koppelanordnung, welche mit einem
ersten Koppelbereich derselben in Drehmomentübertragungsverbindung mit
der ersten Übertragungsanordnung steht, und welche mit einem zweiten
Koppelbereich derselben in Drehmomentübertragungsverbindung mit der
zweiten Übertragungsanordnung steht.
Bei dem erfindungsgemäßen Drehmomentwandler ist vorgesehen, daß der
erste Koppelbereich oder/und der zweite Koppelbereich wenigstens einen
Führungsabschnitt umfaßt, welcher an einer an der dem jeweiligen
Koppelbereich zugeordneten Übertragungsanordnung von erster und zweiter
Übertragungsanordnung vorgesehenen Führungsbahn zur Drehmomentüber
tragung anliegt oder zur Anlage bringbar ist und bei Relativdrehung
zwischen der ersten Übertragungsanordnung und der zweiten Übertragungs
anordnung entlang der Führungsbahn bewegbar ist.
Bei diesem Aufbau eines Drehmomentwandlers wird also die Relativverdreh
barkeit zwischen den jeweiligen Übertragungsanordnungen, welche hier eine
Primärseite beziehungsweise eine Sekundärseite der Torsionsschwingungs
dämpfer-Anordnung bilden, nicht durch die elastische Kompression von
Federelementen oder dergleichen ermöglicht, wie dies beim Stand der
Technik der Fall ist, sondern diese Relativverdrehung wird dadurch
ermöglicht, daß die Koppelanordnung, welche letztendlich die Drehmoment
übertragungskopplung zwischen den beiden Übertragungsanordnungen
vorsieht, an zumindest einer der Übertragungsanordnungen verschiebbar
geführt ist. Da jedoch die gesamte Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung
in einem sich drehenden System angeordnet ist, wirken im Betrieb von der
Drehzahl abhängig verschieden starke Fliehkräfte auf die Torsionsschwin
gungsdämpfer-Anordnung, insbesondere die Koppelanordnung derselben
ein, mit der Folge, daß in Abhängigkeit von der sich mit der Drehzahl
ändernden Größe der Fliehkraft auch das Verschiebe- oder Bewegungs
verhalten desjenigen oder derjenigen Koppelbereiche beeinflußt wird, welche
entlang einer Führungsbahn bewegbar sind. Durch gezielte Ausgestaltung
der Führungsbahn oder/und gezielte Ausgestaltung der Koppelanordnung
läßt sich dann eine gewünschte von der Drehzahl des Systems abhängige
Filter- oder Dämpfungscharakteristik einstellen.
Beispielsweise kann die Führungsbahn einen gekrümmten Verlauf mit
wenigstens einem Krümmungsscheitel aufweisen, wobei der wenigstens
eine Krümmungsscheitel ein zumindest lokales Maximum des radialen
Abstands der Führungsbahn von der Drehachse bildet. Bei derartiger
Ausgestaltung wird sich also bedingt durch die bei Drehung des Systems
erzeugte Fliehkraft der sich an der Führungsbahn bewegende Abschnitt der
Koppelanordnung nach radial außen in den Bereich des Krümmungsscheitels
verlagern. Mit Erhöhung der Drehzahl nimmt auch die auf die Koppelanord
nung einwirkende Fliehkraft zu. Auftretende Drehschwingungen führen
jedoch dazu, daß entgegen der Vorspannung nach radial außen durch die
Fliehkraft die Kopplungsanordnung im Bereich der Anlage an der Führungs
bahn nach radial einwärts verlagert werden muß. Je nach Größe der
Fliehkraft können dann Drehschwingungen der gleichen Stärke zu einer
mehr oder weniger starken Relativverdrehung der beiden Übertragungs
anordnungen führen. Das heißt, die Torsionsschwingungsdämpfer-Anord
nung mit einem derartigen Aufbau ist bei größerer Drehzahl "steifer" als bei
geringerer Drehzahl. Ein derartiger Effekt ließe sich damit vergleichen, daß
die Federkonstante von herkömmlichen Dämpfungsfederanordnungen mit
zunehmender Drehzahl ebenfalls zunimmt. Eine derartige Dämpfercharak
teristik ist insbesondere daher von Vorteil, da bei relativ geringen Drehzah
len, im Bereich von oder unter 1000 Umdrehungen pro Minute, die beiden
Übertragungsanordnungen relativ leicht bezüglich einander verdrehbar sind
und in diesem Drehzahlbereich häufig zu erwartende Drehschwingungen
somit sehr gut gefiltert werden können.
Vorzugsweise ist die Führungsbahn im wesentlichen entlang einer zur
Drehachse orthogonalen Ebene angeordnet.
Bei dem erfindungsgemäßen Drehmomentwandler kann der Aufbau der
Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung derart sein, daß jede eine
Führungsbahn aufweisende Übertragungsanordnung wenigstens ein
Scheibenteil umfaßt, welches zur Drehachse im wesentlichen orthogonal
angeordnet ist, und daß die Führungsbahn zumindest durch eine eine
Ausnehmung in dem Scheibenteil in radialer und/oder in Umfangsrichtung
begrenzende Wandung gebildet ist.
Die Koppelanordnung kann wenigstens ein Koppelelement umfassen und der
erste Koppelbereich und der zweite Koppelbereich des wenigstens einen
Koppelelements können jeweils wenigstens einen Führungsabschnitt
umfassen. Dabei weisen dann die erste Übertragungsanordnung und die
zweite Übertragungsanordnung dem wenigstens einen Koppelelement
zugeordnet jeweils eine Führungsbahn auf. Bei einer derartigen Ausgestal
tung ist also das wenigstens eine Koppelelement an beiden Übertragungs
anordnungen durch Führungsbahnen geführt.
Dabei ist die Ausgestaltung der Führungsbahnen vorzugsweise derart, daß
die Führungsbahn in der ersten Übertragungsanordnung und die zugeordnete
Führungsbahn in der zweiten Übertragungsanordnung wenigstens bereichs
weise mit nicht parallelem Führungsbahnverlauf ausgebildet sind.
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen
Drehmomentwandlers sieht vor, daß die erste Übertragungsanordnung ein
Scheibenteil umfaßt, daß die zweite Übertragungsanordnung zwei an beiden
axialen Seiten des einen Scheibenteils der ersten Übertragungsanordnung
angeordnete Scheibenteile umfaßt, welche miteinander fest verbunden sind,
daß das eine Scheibenteil der ersten Übertragungsanordnung eine langloch
artige Durchgangsöffnung aufweist, welche die Führungsbahn der ersten
Übertragungsanordnung bildet, und daß die beiden Scheibenteile der
zweiten Übertragungsanordnung jeweils im wesentlichen gleichartig
ausgebildete, langlochartige Ausnehmungen oder Vertiefungen aufweisen,
welche einen ersten beziehungsweise einen zweiten Führungsbahnabschnitt
der Führungsbahn der zweiten Übertragungsanordnung bilden, und daß der
zweite Koppelbereich des wenigstens einen Koppelelements zwei in
Achsrichtung an beiden Seiten des ersten Koppelbereichs liegende
Führungsabschnitte zur Zusammenwirkung mit dem ersten Führungsbahn
abschnitt beziehungsweise dem zweiten Führungsbahnabschnitt umfaßt. Bei
diesem in Achsrichtung symmetrischen Aufbau ist sichergestellt, daß durch
die Einleitung von Drehmomenten keine ungewünschten Kippmomente
erzeugt werden können, die die Funktionsfähigkeit des Systems beein
trächtigen könnten.
Alternativ ist es jedoch auch möglich, daß die erste Übertragungsanordnung
ein Scheibenteil aufweist, daß die zweite Übertragungsanordnung ein
Scheibenteil aufweist, daß die beiden Scheibenteile sich im wesentlichen
parallel gegenüberliegen und zumindest an ihren einander zugewandten
Seiten jeweils eine eine Führungsbahn bildende Ausnehmung oder Öffnung
aufweisen, und daß das wenigstens eine Koppelelement einen ersten axialen
Endabschnitt aufweist, welcher den ersten Koppelbereich mit dessen
Führungsabschnitt bildet, und einen zweiten axialen Endabschnitt aufweist,
welcher den zweiten Koppelbereich mit dessen Führungsabschnitt bildet. Da
bei einer derartigen Ausgestaltungsform sich lediglich zwei Scheibenteile
gegenüberstehen, kann die axiale Baugröße der Torsionsschwingungs
dämpfer-Anordnung und somit auch des Drehmomentwandlers verringert
werden.
Bei einer derartigen Ausgestaltungsform können der erste und der zweite
Endabschnitt bezüglich einander in Umfangsrichtung oder/und in radialer
Richtung versetzt sein.
Bei einer weiteren alternativen Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen
Drehmomentwandlers kann vorgesehen sein, daß die Koppelanordnung
wenigstens ein an einer Übertragungsanordnung von erster und zweiter
Übertragungsanordnung schwenkbar angebrachtes Koppelelement umfaßt,
welches ferner einen Führungsabschnitt zur Zusammenwirkung mit einer an
der anderen Übertragungsanordnung von erster und zweiter Übertragungs
anordnung vorgesehenen Führungsbahn aufweist. Dabei ist also das
wenigstens eine Koppelelement an einer der Übertragungsanordnungen
nicht verlagerbar, jedoch schwenkbar getragen und greift an der anderen
Übertragungsanordnung lediglich durch Anlage eines Führungsabschnitts an
einer Führungsbahn an. Es lassen sich dadurch die gleichen Betriebs
funktionen erhalten, wie sie vorangehend beschrieben worden sind.
Vorzugsweise ist dabei das wenigstens eine Koppelelement langgestreckt
und ist an einem Endbereich desselben an der einen Übertragungsanordnung
schwenkbar angebracht und weist an seinem anderen Endbereich den
Führungsabschnitt auf.
Bei Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnungen, wie sie vorangehend
beschrieben worden sind, bei welchen auf eine der Übertragungsanord
nungen ein Drehmoment eingeleitet wird, das Drehmoment über eine
Koppelanordnung auf eine weitere Übertragungsanordnung übertragen wird
und von der weiteren Übertragungsanordnung dann wieder abgegeben wird,
besteht im allgemeinen das Problem, daß die beiden Übertragungsanord
nungen jeweils um Drehachsen drehbar sind, die aufgrund von Fertigungs-
oder Montageungenauigkeiten nicht exakt zueinander fluchten. Ein geringer
Achsversatz oder eine geringe relative Achsneigung führen dann dazu, daß
die beiden Übertragungsanordnungen bei einer Drehung um die jeweiligen
Drehachsen eine Taumelbewegung bezüglich einander ausführen können.
Ist dann die Kopplung zwischen den beiden Übertragungsanordnungen
relativ steif, so können aufgrund der Taumelbewegungen Zwängungen
erzeugt werden, welche die Funktionsfähigkeit der Torsionsschwingungs
dämpfer-Anordnung beeinträchtigen. Es wird daher erfindungsgemäß
vorgeschlagen, daß die Koppelanordnung die erste und die zweite Über
tragungsanordnung derart miteinander koppeln, daß diese bezüglich
einander verkippbar sind. Mit dem Ausdruck "bezüglich einander verkippbar"
ist hier jegliche Art einer Relativbewegung zwischen den beiden Über
tragungsanordnungen angesprochen, die dazu führt, daß diese beiden
Anordnungen nicht mehr in zueinander parallelen Ebenen liegen. Bei
Ausführung der Übertragungsanordnungen mit jeweiligen Scheibenteilen
bedeutet dies also, daß beispielsweise die jeweilige einander zugewandte
Oberflächen der Scheibenteile definierenden Ebenen aufgrund der induzier
ten Taumelbewegung bezüglich einander aus einer parallelen Lage heraus
verkippt werden und sich schneiden.
Um diese Verkippbarkeit zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, daß die
Koppelanordnung wenigstens mit einer der Übertragungsanordnungen nach
Art eines Kugelgelenks gekoppelt ist.
Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, daß die Koppelanordnung mit
wenigstens einer der Übertragungsanordnungen durch elastisch verformbare
Verbindungsmittel gekoppelt ist.
Um bei Drehmomentübertragung eine um die Umfangsachse im wesentli
chen symmetrische Kraftbeaufschlagung der verschiedenen Übertragungs
anordnungen zu gewährleisten, wird vorgeschlagen, daß die Koppelanord
nung eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung verteilt angeordneten
Koppelelementen umfaßt und daß in wenigstens einer der Übertragungs
anordnungen jedem Koppelelement zugeordnet eine Führungsbahn
vorgesehen ist.
Weiter kann bei dem erfindungsgemäßen Drehmomentwandler vorgesehen
sein, daß die Führungsbahnen, welche jeweils unmittelbar benachbarten
Koppelelementen zugeordnet sind, miteinander verbunden sind. Eine
derartige Anordnung kann beispielsweise derart ausgebildet werden, daß die
einem bestimmten Koppelelement zugeordnete Koppelbahn einen Krüm
mungsscheitel aufweist, der für diesen Bereich der Koppelbahn ein lokales
Maximum des radialen Abstands von der Drehachse bildet, daß für ein
unmittelbar benachbartes Koppelelement die Führungsbahn im wesentlichen
die gleiche Konfiguration aufweist, und daß die Führungsbahnen in
jeweiligen nach radial innen verlaufenden Abschnitten verbunden sind. Das
heißt, die sich dann ergebende Gesamtführungsbahn ist durch sich in
Umfangsrichtung abwechselnde Maxima und Minima des radialen Abstands
von der Drehachse gebildet. Es kann somit ein Überlastschutz erzeugt
werden, da ein Führungsabschnitt eines Koppelelements sich bei Einleitung
relativ starker Drehschwingungen zunächst von seinem lokalen Maximum
nach radial einwärts entlang der Führungsbahn in Richtung auf das lokale
Minimum zu bewegt, bei Erreichen dieses Minimums jedoch nicht auf
Anschlag gesetzt wird, wie dies bei voneinander getrennten Führungs
bahnen der Fall wäre, sondern in denjenigen Bereich der Führungsbahn
eintritt, der an sich dem unmittelbar benachbarten Koppelelement zu
geordnet ist. Bei dieser Bewegung werden also alle Koppelelemente mit
ihren jeweiligen Führungsabschnitten in den Bereich der Führungsbahn
überführt, der einem unmittelbar benachbarten Koppelelement zugeordnet
ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Drehmomentwandler kann vorgesehen sein,
daß die Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung im Kraftflußweg zwischen
der Turbinenradschale und der Turbinenradnabe oder/und im Kraftflußweg
zwischen einem Element der Überbrückungskupplung und der Turbinenrad
nabe oder/und im Kraftflußweg zwischen einem Element der Über
brückungskupplung und der Turbinenradschale angeordnet ist.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden
Zeichnungen anhand bevorzugter Ausgestaltungsformen detailliert
beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 eine Teil-Längsansicht eines Drehmomentwandlers, bei
welchem eine Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung im
Kraftübertragungsweg zwischen der Überbrückungskupplung
und der Turbinenradschale wirkt;
Fig. 2 eine axiale Ansicht, welche den Verlauf jeweiliger Führungs
bahnen für ein Koppelelement bei der in Fig. 1 erkennbaren
Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung darstellt;
Fig. 3 eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht einer alternativen
Ausgestaltung eines Drehmomentwandlers mit Torsions
schwingungsdämpfer-Anordnung, wobei die Torsionsschwin
gungsdämpfer-Anordnung im Kraftübertragungsweg zwischen
einer Überbrückungskupplung und der Turbinenradschale
wirkt; und
Fig. 4 eine der Fig. 2 entsprechende axiale Ansicht, welche wiede
rum den Verlauf der Führungsbahn für ein Koppelelement
darstellt.
Die Fig. 1 zeigt eine Teil-Längsschnittansicht eines allgemein mit 10
bezeichneten Drehmomentwandlers. Der Drehmomentwandler 10 umfaßt
ein Gehäuse 12, welches über eine Mehrzahl von Befestigungsabschnitten
13 beispielsweise über eine Flexplatte oder dergleichen mit einer Antriebs
welle einer Maschine, beispielsweise einer Brennkraftmaschine, drehfest
gekoppelt werden kann. Das Gehäuse 12 weist einen Deckel 14 und eine
mit diesem radial außen fest verbundene Pumpenradschale 16 auf. Diese
Pumpenradschale 16 ist in ihrem radial inneren Bereich mit einer Pumpen
radnabe 18 verbunden und bildet mit dieser ein Pumpenrad 20. Ferner trägt
die Pumpenradschale 16 in bekannter Weise eine Mehrzahl von in Umfangs
richtung verteilt angeordneten Pumpenradschaufeln 22. Der Deckel 14 ist
in seinem radial inneren Bereich mit einer Deckelnabe oder einem Zen
trierzapfen 24 fest verbunden, welcher in einer komplementären Aus
nehmung der Antriebswelle aufgenommen werden kann. Im Inneren 26 des
Drehmomentwandlers 10 ist in an sich bekannter Weise ein Turbinenrad 28
um eine Wandlerdrehachse A bezüglich des Gehäuses 12 drehbar angeord
net. Das Turbinenrad 28 weist eine Turbinenradschale 30 auf, die in ihrem
radial inneren Bereich mit einer Turbinenradnabe 32 verbunden ist. Die
Turbinenradnabe 32 ist über eine nicht dargestellte Wandlerabtriebswelle an
ein Getriebe angekoppelt oder ankoppelbar. Die Turbinenradschale 30 trägt
eine Mehrzahl von wiederum um die Drehachse A aufeinanderfolgend
angeordneten Turbinenradschaufeln 34.
Obgleich in der Figur nicht dargestellt, kann axial zwischen dem Turbinenrad
28 und dem Pumpenrad 20 ein Leitrad mit einer Mehrzahl von Leitrad
schaufeln um die Drehachse A drehbar angeordnet sein.
Der in Fig. 1 dargestellte Drehmomentwandler 10 weist ferner eine
allgemein mit 36 bezeichnete Überbrückungskupplung sowie eine allgemein
mit 38 bezeichnete Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung auf.
Die Überbrückungskupplung 36 umfaßt einen mit 40 bezeichneten
Kupplungskolben, der in seinem radial inneren Bereich auf der Turbinenrad
nabe 32 drehbar, jedoch unter Zwischenlagerung eines Dichtungs-O-Rings
42 gelagert ist. Radial außen trägt der Kupplungskolben 40 eine Reibfläche
oder einen Reibbelag 44, welcher in an sich bekannter Weise bei Erhöhung
des Fluiddrucks im Inneren 26 des Wandlers gegen die Innenfläche des
Deckels 14 gepreßt wird. Es kann somit eine Drehankopplung des
Kupplungskolbens 40 und über die nachfolgend beschriebene Torsions
schwingungsdämpfer-Anordnung 38 auch der Pumpenradschale 30 und
somit der Pumpenradnabe 32, welche mit der Pumpenradschale 30 drehfest
verbunden ist, an das Wandlergehäuse 12 erzeugt werden.
Wie in Fig. 1 erkennbar, bildet der Kupplungskolben 40 einen Teil der
Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung 38. Insbesondere bildet der
scheibenartig ausgebildete Kupplungskolben 40 zusammen mit einem in
axialem Abstand zu diesem angeordneten und mit diesem radial innen,
beispielsweise durch Verschweißen fest verbundenen, scheibenartigen Teil
46 eine Übertragungsanordnung der Torsionsschwingungsdämpfer-
Anordnung, und ein axial zwischen die beiden Teile 40, 46 eingreifendes
scheibenartiges Nabenteil 48, das radial außen über ein winkelartiges
Element 50 drehfest mit der Turbinenradschale 30 verbunden ist, bildet eine
weitere Übertragungsanordnung. In der Beschreibung wird die durch das
Teil 48 gebildete Übertragungsanordnung nachfolgend als erste Über
tragungsanordnung bezeichnet und die durch den Kupplungskolben 40 und
das scheibenartige Teil 46 gebildete Übertragungsanordnung wird als zweite
Übertragungsanordnung bezeichnet.
Man erkennt in Fig. 1 ferner, daß zur Drehmomentübertragungskopplung
zwischen der ersten Übertragungsanordnung 48 und der zweiten Über
tragungsanordnung 40, 46 eine Koppelanordnung 52 vorgesehen ist. Diese
Koppelanordnung 42 umfaßt in Umfangsrichtung verteilt eine Mehrzahl von
Koppelelementen 54. Ferner ist in jeder der Übertragungsanordnungen dem
Koppelelement 54, d. h. jedem Koppelelement 54, zugeordnet eine
Führungsbahn vorgesehen, welche in Fig. 2 deutlicher erkennbar ist. So ist
in den beiden Teilen 40, 46 jeweils eine Ausnehmung 58, 60 vorgesehen,
die einen in Fig. 2 erkennbaren Verlauf aufweist. Die Ausnehmungen 58, 60
sind axial offen, so daß das zugeordnete Führungselement 54 axial in diese
Ausnehmungen eingreift.
Diese Ausnehmungen 58, 60 sind durch jeweilige Flächen begrenzt, von
welchen in Fig. 2 die Flächen 62 der Ausnehmung 58 erkennbar sind. Diese
Flächen 62 bilden dann die jeweiligen Führungsbahnen beziehungsweise
Führungsbahnabschnitte 64, 66 am Kolben 40 beziehungsweise dem
scheibenartigen Teil 46. An diesen Führungsbahnabschnitten 64, 66,
welche zusammen die Führungsbahn der zweiten Übertragungsanordnung
40, 46 bilden, ist das zugeordnete Koppelelement 54 mit seinen in axialer
Richtung gelegenen Endbereichen 68, 70 beziehungsweise in diesen
Bereichen gebildeten Führungsabschnitten 69, 71 geführt. Bei der in Fig. 2
dargestellten Form der Führungsbahnen 64 beziehungsweise 66, welche
letztendlich durch die Form der Ausnehmung 58 beziehungsweise der
Ausnehmung 60 vorgegeben ist, kann die Führung sowohl an der radial
inneren als auch radial äußeren die Ausnehmung begrenzenden Fläche
vorgesehen sein.
Ferner ist im Nabenteil 48 eine weitere Ausnehmung 72 ausgebildet, welche
in Fig. 2 durch strichlierte Linie angedeutet ist. Auch die Ausnehmung 72
weist jeweilige diese begrenzende Wandungen 74 auf, welche wiederum
eine Führungsbahn 76 für den in Achsrichtung zwischen den beiden
Endabschnitten 68, 70 liegenden mittleren Bereich 78 des zugeordneten
Koppelelements 54 bilden. Auch hier sei erwähnt, daß wieder beide
Wandungen, die in Fig. 2 jeweils mit 74 bezeichnet sind, als Führungsbahn
dienen können. In gleicher Weise ist es jedoch auch möglich, sowohl die
beiden Wandungen 62 als auch die beiden Wandungen 74 mit derartigem
gegenseitigen Abstand auszubilden, daß lediglich jeweils eine dieser
Wandungen, im allgemeinen die radial äußere Wandung, zur Führung
beiträgt.
Man erkennt in Fig. 2, daß die Führungsbahnen 64, 66, 76 mit sich
kreuzendem oder schneidendem Verlauf ausgebildet sind. Dadurch, daß die
Koppelelemente 54 durch Abroll- und/oder Gleitbewegung entlang der
Führungsbahnen 64, 66, 76 verlagerbar sind, ergibt sich im Drehbetrieb die
folgende Funktion des in Fig. 1 gezeigten Drehmomentwandlers, d. h.
dessen Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung 38: Zunächst sei ein
Zustand angenommen, in dem über den Drehmomentwandler hinweg im
wesentlichen keine Last zu übertragen ist. Durch die Drehung wird aufgrund
der dabei induzierten Fliehkraft jedes Koppelelement 54 nach radial außen
verlagert, d. h. bewegt sich in einen Scheitelbereich 80 der Führungsbahn
abschnitte 64, 66, da dies ein energetisches Minimum darstellt. Da ferner
das oder jedes Koppelelement 54 an der Führungsbahn 76 oder den
Führungsbahnen 76 des Nabenteils 48 geführt ist, ist somit die Relativ
drehlage zwischen dem Nabenteil 48 und den Teilen 40, 46 vorgegeben.
Treten nun ausgehend von dieser Lage Drehschwingungen auf, welche zu
einer erzwungenen Relativdrehung zwischen den beiden Übertragungsanord
nungen führen, so führt diese erzwungene Relativdrehung, bei welcher das
Koppelelement 54 in Umfangsrichtung durch die Führungsbahn oder die
Führungsbahnen 76 mitgenommen wird, dazu, daß gleichzeitig das
Koppelelement 54 sich entlang der Führungsbahn beziehungsweise
Führungsbahnabschnitte 64, 66 vom Scheitelbereich 80 weg verlagert. Dies
ist jedoch nur gegen den Widerstand der Fliehkraft durchführbar. Das heißt,
je größer die Fliehkraft ist, desto größer ist der Widerstand gegen eine
derartige Verlagerung der Koppelelemente 54 in den zugeordneten
Ausnehmungen 58, 60 und somit auch der Widerstand gegen eine
Relativdrehung zwischen den beiden Übertragungsanordnungen 48
beziehungsweise 40, 46. Daraus ergibt sich, daß mit zunehmender Drehzahl
und dementsprechend zunehmender Fliehkraft auch der in der Torsions
schwingungsdämpfer-Anordnung 38 vorhandene Widerstand gegen
Relativverdrehung der beiden Übertragungsanordnungen anwächst, d. h. die
Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung wird mit zunehmender Drehzahl
"steifer". Bei relativ geringen Drehzahlen, bei welchen das Koppelelement
54 relativ leicht gegen die Fliehkraft nach radial innen auslenkbar ist, ist
jedoch ein relativ "weicher" Schwingungsdämpfer vorgesehen, so daß
insbesondere die im Bereich geringer Drehzahlen zu erwartenden Dreh
schwingungen sehr gut gedämpft werden können.
Durch die Formgebung der jeweiligen Führungsbahnen beziehungsweise
Führungsbahnabschnitte 64, 66, 76 läßt sich ein gewünschtes Entkoppl
ungsverhalten einstellen. Beispielsweise führt eine stärkere Krümmung der
Führungsbahnabschnitte 64, 66 dazu, daß auch kleinste Relativdreh
schwingungen bereits eine relativ starke radiale Verlagerung der Koppel
elemente 54 hervorrufen, so daß ein relativ steifer Dämpfer vorgesehen ist.
Ein Verlauf der Führungsbahnen beziehungsweise Führungsbahnabschnitte
mit relativ geringer Krümmung, d. h. Abweichung von einer Umfangsbahn
um die Drehachse A, hat zur Folge, daß bei einer Relativdrehung zwischen
den beiden Übertragungsanordnungen nahezu keine Radialverlagerung der
Koppelelemente hervorgerufen wird, was einen dementsprechend weichen
Dämpfer zur Folge hat. Ferner ist es möglich, die verschiedenen Koppel
elementen 54 zugeordneten Führungsbahnen mit unterschiedlicher
Konturierung auszugestalten, so daß hier verschiedene Dämpfungscharak
teristiken überlagert werden können. Darüber hinaus ist es möglich, die
einzelnen Führungsbahnen mit bezüglich des Scheitelbereichs 80 nicht
symmetrischer Ausgestaltung vorzusehen, so daß sich ein Unterschied in
der Dämpfungscharakteristik hinsichtlich Schubbetrieb und Zugbetrieb
ergibt. Weiter können die in den Teilen 40, 46 vorgesehenen Führungsbahn
abschnitte 64, 66 unmittelbar benachbarter Koppelelemente 54 miteinander
verbunden sein, so daß nicht nur Scheitelbereiche 80 mit maximalem
radialen Abstand von der Drehachse A erzeugt werden, sondern auch
Scheitel- oder Einsenkungsbereiche 80' erzeugt werden, die in Fig. 2 durch
Strichlinie angedeutet sind, welche einen minimalen Abstand der jeweiligen
Führungsbahnen oder Bahnabschnitte von der Drehachse A aufweisen. Die
jeweiligen Koppelelemente 54 können sich dann über diese inneren Scheitel
80' hinweg bewegen, so daß zu starke Drehschwankungen nicht dazu
führen können, daß der Torsionsschwingungsdämpfer auf Anschlag geht.
Es ist somit ein Überlastschutz geschaffen. Ist diese Verbindung der
einzelnen Führungsbahnen oder Führungsbahnabschnitte nicht vorgesehen,
so kann es vorteilhaft sein, in den Endbereichen der Führungsbahnen
beziehungsweise der Ausnehmungen 58, 60 und gegebenenfalls 72
Dämpfungselemente, beispielsweise elastisch verformbare Anschläge oder
dergleichen, vorzusehen.
Man erkennt in Fig. 1 ferner, daß die Koppelelemente 54 im Längsschnitt
mit tonnenartiger Form ausgebildet sind, wobei vorzugsweise die einzelnen
Führungsbahnen oder Führungsbahnabschnitte 64, 66 beziehungsweise 76
entsprechend konturiert sind. Es werden dadurch die beiden Übertragungs
anordnungen durch die Koppelelemente 54 nach Art eines Kugelgelenks
miteinander verbunden, so daß in diesem Ankopplungsbereich auch
zwischen diesen einzelnen Übertragungsanordnungen auftretende Taumelbe
wegungen nicht zu einer Zwängung der Koppelelemente 54 führen
beziehungsweise daß derartige Taumelbewegungen durch eine zu starre
Kopplung nicht behindert werden.
Man erkennt in Fig. 1 ferner, daß an der vom Inneren 26 des Drehmo
mentwandlers weg weisenden Seite des Kupplungskolbens 40 eine
Dichtungsscheibe 82 vorgesehen ist, welche verhindert, daß durch die
Ausnehmung 58, beziehungsweise einen Zwischenraum zwischen dem in
diese eingreifende Koppelelement 54 und der Wandung 62, Fluid hindurch
tritt, was die Funktion der Überbrückungskupplung beeinträchtigen würde.
Es sei darauf verwiesen, daß anstelle des Vorsehens der Dichtungsscheibe
82 zumindest die Ausnehmung 58 derart ausgebildet werden kann, daß sie
in axialer Richtung den Kupplungskolben 40 nicht vollständig durchsetzt,
sondern nur eine Vertiefung bildet.
Eine Beeinflussung des Dämpfungsverhaltens kann auch dadurch erzeugt
werden, daß das oder jedes Koppelelement 54 mit einer bestimmten Masse
vorgesehen wird. Je größer die Masse der Koppelelemente 54, desto steifer
wird der Dämpfer. Das heißt, soll eine geringere Steifigkeit erhalten werden,
können die Koppelelemente aus relativ leichten Materialien hergestellt
werden, beispielsweise Kunststoff, Aluminium oder dergleichen, oder/und
die Koppelelemente können als Hohlteile ausgebildet werden; soll eine
größere Steifigkeit erreicht werden, so kann zur Herstellung der Koppel
elemente 54 relativ schweres Material, wie z. B. Stahl oder dergleichen,
verwendet werden. Durch diese gezielte Auswahl der Masse der Koppel
elemente 54 wird ferner das Schwingungsverhalten des gesamten Dämpfers
beeinträchtigt, da bei Auftreten von Torsionsschwingungen zusätzlich die
Masse der Koppelelemente durch Verschiebung entlang der Führungsbahnen
beziehungsweise Führungsbahnabschnitte in Bewegung versetzt werden
muß.
Mit Bezug auf die Fig. 3 und 4 wird nachfolgend eine weitere Ausgestal
tungsform eines Drehmomentwandlers mit einer Torsionsschwingungs
dämpfer-Anordnung beschrieben. Komponenten, welche hinsichtlich Aufbau
und Funktion vorangehend beschriebenen Komponenten entsprechen, sind
mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Auch der in Fig. 3 dargestellte Drehmomentwandler 10a weist wiederum
eine Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung 38a auf, welche, ebenso wie
mit Bezug auf die Fig. 1 beschrieben, im Kraftübertragungsweg zwischen
der Überbrückungskupplung 36a, d. h. einer Komponente derselben, und
der Turbinenradschale 30a wirkt. Die Torsionsschwingungsdämpfer-
Anordnung 38a umfaßt als eine erste Übertragungskomponente ein an der
Turbinenradschale durch Verschweißen oder dergleichen festgelegtes
scheibenartiges Teil 100a sowie als zweite Übertragungsanordnung diesem
Scheibenteil mit axialem Abstand gegenüberliegend den Kupplungskolben
40a. Zwischen diesen beiden Übertragungsanordnungen 100a und 40a
wirkt wieder eine Mehrzahl von Koppelelementen 54a. Diese sind jedoch in
dieser Ausgestaltungsform als langgestreckte Elemente ausgebildet, die in
einem Endbereich 102a mit dem Kopplungskolben 40a zur Drehmoment
übertragung gekoppelt sind und im anderen Endbereich 104a mit dem
scheibenartigen Teil 100a zur Drehmomentübertragung gekoppelt sind.
In dem Endbereich 102a weisen die Koppelelemente 54a eine Öffnung 106a
auf, in welcher ein ringartiges Lagermaterial 108a angeordnet ist. Dieses
ringartige Lagermaterial ist aus nachfolgend beschriebenen Gründen
vorzugsweise elastisch verformbar. In das ringartige Lagermaterial 108a
erstreckt sich ein durch Prägen, Anschweißen oder sonstiges Anbinden an
den Kupplungskolben 40a gebildeter Lagervorsprung 110a. Die Koppel
elemente 54a sind somit am Kupplungskolben 40a vermittels des ringartigen
Lagermaterials 108a und des Lagervorsprungs 110a um eine zur Drehachse
A im wesentlichen parallel liegende Achse A1 verschwenkbar. In gleicher
Weise könnte im Kolben 40a eine Öffnung ausgebildet sein, in welcher ein
Vorsprung am Koppelelement 54a schwenkbar aufgenommen ist.
In ihrem anderen Endbereich 104a weisen die Koppelelemente 54a einen
sich axial von diesen weg erstreckenden Führungsabschnitt 112a auf.
Dieser Führungsabschnitt 112a greift in eine Ausnehmung 114a ein, welche
in dem scheibenartigen Teil 100a gebildet ist. Diese Ausnehmung 114a ist
in Fig. 4 in axialer Ansicht erkennbar. Wandungen 116a dieser Ausnehmung
114a bilden wiederum Führungsbahnen 118a, welche den Führungs
abschnitt 112a an dessen radial innerer beziehungsweise radial äußerer
Seite führen. Es sei auch hier erwähnt, daß die Ausnehmung 114a derart
ausgebildet sein kann, daß nur eine der Führungsbahnen 118a vorgesehen
ist.
Im folgenden wird die Funktionsweise einer derart aufgebauten Torsions
schwingungsdämpfer-Anordnung 38a beschrieben. Im Drehbetrieb wird
aufgrund der Fliehkraft das oder jedes Koppelelement 54a um seine
Schwenkachse A1 derart verschwenkt, daß der Führungsabschnitt 112a
sich in den Scheitelbereich 80a der hier im wesentlichen kreisartig
ausgebildeten Ausnehmung 114a beziehungsweise Führungsbahn 118a
bewegt wird. Der Scheitelbereich 80a bildet wieder ein Maximum des
radialen Abstands der Führungsbahn 118a von der Drehachse A. Auch hier
gilt, daß je größer die Drehzahl und somit je größer die Fliehkraft, desto
schwerer ist das Koppelelement 54a aus dieser Lage des energetischen
Minimums auszulenken. Treten nun Torsionsschwingungen auf, welche zu
einer erzwungenen Relativdrehung zwischen dem Kupplungskolben 40a und
dem scheibenartigen Teil 100a führen, so wird dabei zwangsweise das
Koppelelement 54a aus der vorangehend angesprochenen Lage ausgelenkt;
dabei wird der Führungsabschnitt 112a entlang der Führungsbahn 118a
entgegen der Fliehkraft nach radial innen bewegt. Je nach Größe der
vorherrschenden Fliehkraft und Bahnverlauf ist hier also ein mehr oder
weniger steifer Kopplungszustand zwischen den beiden Übertragungsanord
nungen 40a und 100a vorgesehen. Ebenso wie bei der vorangehend
beschriebenen Ausgestaltungsform kann auch hier durch gezielte Formge
bung der Führungsbahn 118a und/oder durch gezielte Masseverteilung des
Koppelelements 54a das Schwingungsverhalten oder Entkopplungsverhalten
beeinflußt werden. Je steiler die Führungsbahn 118a nach radial innen
verläuft, desto größer ist die pro Relativdrehwinkel zwischen den beiden
Übertragungsanordnungen 40a, 100a aufzubringende Arbeit. Ferner kann
durch Erhöhen der Masse des Koppelelements 54a im radial äußeren
Bereich, d. h. im Bereich des Führungsabschnitts 112a, derselbe Effekt
erhalten werden. Die Relativpositionierung zwischen dem Koppelelement
54a und der Ausnehmung 114a kann derart sein, daß im Ruhezustand, in
dem das Koppelelement mit seinem Führungsabschnitt 112a im Bereich des
Scheitels 80a liegt, die Schwenkachse A1 des Koppelelements 54a auf
einer radialen Verbindungslinie zwischen dem Scheitel 80a und der
Drehachse A liegt. Es kann dadurch erreicht werden, daß ausgehend von
dieser Lage die zum Auslenken des Koppelelements 54a zunächst erforder
liche Kraft relativ gering ist, da die auf das Koppelelement 54a einwirkende
Fliehkraft im wesentlichen durch die schwenkbare Anbringung am
Kupplungskolben 40a aufgenommen ist. In entsprechender Weise ist eine
Anordnung möglich, bei welcher auch bei Positionierung des Führungs
abschnitts 112a im Bereich des Scheitels 80a ein Umfangsversatz zwischen
dem Führungsabschnitt 112a und der Drehachse A1 vorhanden ist. In
diesem Falle wirkt auch bei Positionierung des Führungsabschnitts 112a im
Bereich des Scheitels bereits eine erhebliche Fliehkraftkomponente auf den
Führungsabschnitt 112a ein, welche Kraftkomponente dann nicht durch die
schwenkbare Anbringung des Koppelelements 54a aufgenommen wird und
bei Auslenkung des Koppelelements 54a zunächst überwunden werden
muß.
Auch bei der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausgestaltungsform kann es
vorteilhaft sein, in den Endbereichen der Ausnehmung 114a Dämpfungs
anschläge vorzusehen, so daß bei übermäßiger Belastung der Torsions
schwingungsdämpfer-Anordnung 38 ein sanfter Anschlag erhalten wird.
Dies hat ferner den Vorteil, daß im Anfahrzustand, in dem möglicherweise
das zunächst nicht durch Fliehkraft nach außen gedrängte Koppelelement
54a sich in den Endbereich bewegt hat, ein schlagfreies Anfahren erhalten
wird.
Auch bei der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Ausgestaltungsform ist es
möglich, für verschiedene Koppelelemente 54a Führungsbahnen 114a mit
verschiedener Formgebung vorzusehen, so daß auch hier wieder eine
Überlagerung verschiedener Dämpfungscharakteristiken erhalten werden
kann. Auch ist es möglich, die Führungsbahnen verschiedener unmittelbar
benachbarter Führungselemente 54a, vorzugsweise aller Führungselemente
54a, in ihren radial inneren Bereichen zu verbinden, so daß sich eine in
Umfangsrichtung wellenartig erstreckende Führungsbahn ergibt. Es wird
somit bei Überlastung der Dämpferanordnung erreicht, daß alle Führungs
abschnitte 112a sich in den Bereich der Führungsbahnen der unmittelbar
benachbarten Führungsabschnitte bewegen; das Anschlagen der Führungs
abschnitte 112a kann damit vermieden werden.
Durch die Lagerung des Koppelelements oder jedes Koppelelements 54a
über das elastisch verformbare Lagermaterial 108a am Lagervorsprung 110a
ist eine Verkippbewegung der Koppelelemente 54a bezüglich des Kupp
lungskolbens 40a und somit auch eine Verkippbewegung des scheiben
artigen Teils 100a bezüglich des Kupplungskolbens 40a ermöglicht; es kann
somit im Betrieb eine durch einen geringen Achsversatz oder Neigung
erzeugte Taumelbewegung auftreten, ohne dabei Zwängungen im Bereich
der Lagerung der Koppelelemente zu erzeugen.
Ferner kann auch bei den in den Fig. 3 und 4 gezeigten Ausgestaltungs
formen zumindest eine der Führungsbahnen 118a derart ausgebildet sein,
daß sie in Umfangsrichtung bezüglich des jeweiligen Scheitels 80a nicht
symmetrisch ausgebildet ist, so daß sich abhängig von der Drehmoment
einleitungsrichtung ein unterschiedliches Dämpfungsverhalten ergibt.
Bei der Ausgestaltungsform, welche in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, ist es
auch möglich, im Kupplungskolben 40a anstatt des Lagervorsprungs 110a
eine entsprechende Führungsbahn vorzusehen, in welche dann ein zweiter
Führungsabschnitt, welcher im Endbereich 102a der Koppelelemente 54a
vorgesehen ist, eingreift und entlang dieser verschiebbar ist.
Durch die bei dem erfindungsgemäßen Drehmomentwandler vorgesehene
Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung, welche ohne die an sich
bekannten Dämpfungsfedern arbeitet, sondern unter der Einwirkung der
Fliehkraft stehende Koppelelemente verwendet, läßt sich ein an die Drehzahl
angepaßtes Koppel- und somit Dämpfungsverhalten erzielen. Durch
geeignete Formgebung der jeweiligen Führungsbahnen beziehungsweise
Masseverteilung oder Masse der Koppelelemente kann für jedes Antriebs
system angepaßt an die dabei zu erwartenden Torsionsschwingungen ein
optimales Dämpfungsverhalten eingestellt werden.
Obgleich vorangehend Ausgestaltungsformen beschrieben worden sind, bei
welchen die Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung zwischen der
Überbrückungskupplung und der Turbinenradschale wirkt, ist es in gleicher
Weise möglich, die Torsionsschwingungsdämpfer-Anordnung so an die
verschiedenen Komponenten anzubinden, daß sie beispielsweise unmittelbar
zwischen der Überbrückungskupplung und der Turbinenradnabe oder der
Turbinenradschale oder der Turbinenradnabe wirkt. Es müssen dabei
lediglich die verschiedenen Übertragungsanordnungen mit den entsprechen
den Komponenten jeweils drehfest verbunden werden und gegebenenfalls
ein separater Kupplungskolben vorgesehen werden. Mit all diesen Anord
nungen läßt sich die Positionierung der Torsionsschwingungsdämpfer-
Anordnung im Kraftflußweg zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle,
d. h. zwischen dem Gehäuse und der Turbinenradnabe, erhalten.
Auch kann der erfindungsgemäße Dämpfer nachstufig ausgebildet sein. So
kann die vorangehend beschriebene Anordnung einen Leerlaufdämpfer
bilden, der mit einem herkömmlichen Feder-Leerlaufdämpfer gekoppelt ist.