DE19810352A1 - Anordnung zur axialen Kopplung einer Antriebswelle mit einem Drehmomentwandler - Google Patents
Anordnung zur axialen Kopplung einer Antriebswelle mit einem DrehmomentwandlerInfo
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Abstract
Es ist eine Anordnung zur axialen Kopplung einer Antriebswelle (46) eines Antriebsaggregats mit einem Drehmomentwandler (10) vorgesehen. Der Drehmomentwandler (10) umfaßt ein Wandlergehäuse (12), und einen an einem Element von Antriebswelle (46) und Wandlergehäuse (12) ist ein sich im wesentlichen entlang einer Drehachse (A) der Antriebswelle (46) auf das jeweils andere Element zu erstreckender Kopplungsvorsprung (42) vorgesehen, und am anderen Element von Antriebswelle (46) und Wandlergehäuse (12) ist eine Kopplungsausnehmung vorgesehen. Im Bereich der Kopplungsausnehmung (44) und im Bereich des Kopplungsvorsprungs (42) sind jeweils Kopplungsmittel (62, 52) vorgesehen, welche bei hergestelltem Kopplungszustand eine axial formschlüssig wirkende Kopplung zwischen Antriebswelle (46) und Drehmomentwandler (10) bilden.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur axialen Kopplung einer
Antriebswelle, insbesondere einer Kurbelwelle, mit einem Drehmo
mentwandler, wobei der Drehmomentwandler ein Wandlergehäuse umfaßt
und wobei an einem Element von Antriebswelle und Wandlergehäuse ein
sich entlang einer Drehachse der Antriebswelle auf das jeweils andere
Element zu erstreckender Kopplungsvorsprung vorgesehen ist und an dem
anderen Element von Antriebswelle und Wandlergehäuse eine Kopplungsaus
nehmung vorgesehen ist, in welche bei hergestellter Kopplung zwischen
Antriebswelle und Drehmomentwandler der Kopplungsvorsprung eingreift.
Bei bekannten Antriebssystemen ist zur Kopplung einer Antriebswelle,
beispielsweise einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, mit einem
Drehmomentwandler im allgemeinen an einem Radialflansch der Kurbelwelle
eine sogenannte Flexplatte festgelegt, welche in ihrem radial äußeren
Bereich mit einem Gehäuse des Drehmomentwandlers verbunden ist. Die
Flexplatte hat einerseits die Aufgabe, eine Drehverbindung zwischen
Antriebswelle und Wandlergehäuse herzustellen, und hat andererseits die
Aufgabe, trotz Herstellung der Drehverbindung aufgrund ihrer Elastizität eine
Taumelbewegung des Drehmomentwandlers bezüglich der Antriebswelle
zuzulassen. Diese kann sich aus einem minimalen Achsversatz beziehungs
weise einer Achsneigung der Achse der Kurbelwelle bezüglich der Wandler
achse ergeben. Ferner dient bei bekannten Antriebssystemen diese
Flexplatte dazu, den Drehmomentwandler bezüglich der Antriebswelle in
axialer Richtung festzulegen, so daß im Betrieb ein ungewünschtes
Auseinanderbewegen von Drehmomentwandler und Antriebswelle
vermieden werden kann. Da somit die scheibenartige Flexplatte einerseits
elastisch genug sein muß, um die Taumelbewegung des Drehmomentwand
lers zulassen zu können, und andererseits steif genug sein muß, um eine
ungewünschte oder übermäßige Axialverlagerung des Drehmomentwandlers
bezüglich der Antriebswelle zu verhindern, muß im allgemeinen die
Flexplatte derart ausgebildet werden, daß bei diesen gegenläufigen
Anforderungen Kompromisse geschlossen werden.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung zur axialen
Kopplung einer Antriebswelle eines Antriebsaggregats, insbesondere einer
Kurbelwelle, mit einem Drehmomentwandler vorzusehen, mit welcher die
Beeinträchtigung anderer Kopplungsfunktionen vermieden werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Anordnung zur
axialen Kopplung einer Antriebswelle, insbesondere einer Kurbelwelle, mit
einem Drehmomentwandler, wobei der Drehmomentwandler ein Wand
lergehäuse umfaßt und wobei an einem Element von Antriebswelle und
Wandlergehäuse ein sich entlang einer Drehachse der Antriebswelle auf das
jeweils andere Element zu erstreckender Kopplungsvorsprung vorgesehen
ist und an dem anderen Element von Antriebswelle und Wandlergehäuse
eine Kopplungsausnehmung vorgesehen ist, in welche bei hergestellter
Kopplung zwischen Antriebswelle und Drehmomentwandler der Kopplungs
vorsprung eingreift.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist vorgesehen, daß im Bereich des
Kopplungsvorsprungs und im Bereich der Kopplungsausnehmung jeweils
Kopplungsmittel vorgesehen sind, welche bei hergestelltem Kopplungs
zustand eine axial formschlüssig wirkende Kopplung zwischen Antriebswelle
und Drehmomentwandler bilden.
Da also bei der erfindungsgemäßen Anordnung die Funktion der axialen
Kopplung in den Bereich des die Zentrierung des Drehmomentwandlers
bezüglich der Antriebswelle vorsehenden Vorsprungs beziehungsweise der
diesen Vorsprung aufnehmenden Ausnehmung verlagert ist, können andere
Bauteile, wie beispielsweise eine Flexplatte oder dergleichen, derart
ausgebildet werden, daß auf die Axialkopplung keine Rücksicht mehr
genommen werden muß. Das heißt, diese anderen Komponenten können
hinsichtlich jeweils anderer durch diese vorzusehenden Funktionen optimiert
werden.
Vorzugsweise sind bei der erfindungsgemäßen Anordnung am Kopplungs
vorsprung nach radial außen vorstehende erste Kopplungsmittel vorgesehen
und an der Kopplungsausnehmung sind nach radial innen vorstehende
zweite Kopplungsmittel vorgesehen. Bei hergestelltem Kopplungszustand
überlappen sich dann die ersten und die zweiten Kopplungsmittel wenig
stens bereichsweise radial. Die zweiten Kopplungsmittel können auch durch
sich radial erstreckende und Vertiefungen in eine Oberfläche begrenzenden
Wandungen gebildet sein.
Um in einfacher Weise den Kopplungszustand herstellen zu können, und um
gegebenenfalls ferner die zwischen Drehmomentwandler und Antriebswelle
auftretenden Taumelbewegungen zulassen zu können, wird vorgeschlagen,
daß die ersten Kopplungsmittel oder/und die zweiten Kopplungsmittel in
radialer Richtung oder/und axialer Richtung elastisch verlagerbar sind.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, die ersten oder die zweiten Kopp
lungsmittel einen im wesentlichen starren radial vorspringenden Kopplungs
bereich umfassen und daß die jeweils anderen Kopplungsmittel in radialer
und/oder axialer Richtung elastisch verformbar sind.
Bei einer sehr einfachen und kostengünstig auszuführenden Ausgestaltungs
form ist vorgesehen, daß die ersten und/oder die zweiten Kopplungsmittel
ein Ringelement umfassen, welches im wesentlichen ohne Axialbewegungs
spiel bereichsweise in eine an einer Umfangsfläche des Kopplungsvor
sprungs beziehungsweise der Kopplungsausnehmung ausgebildete Ringnut
eingreift.
Zum Herstellen beziehungsweise Lösen des Kopplungszustands kann dann
vorgesehen sein, daß die Eingriffstiefe des Ringelements in die Ringnut in
Radialrichtung durch elastische Verformung des Ringelements veränderbar
ist.
Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, daß das Ringelement wenigstens
einen radial vorstehenden Kopplungsvorsprung aufweist, welcher zur
Herstellung des Kopplungszustands axial elastisch verformbar ist.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltungsform kann vorgesehen sein,
daß die ersten oder/und die zweiten Kopplungsmittel wenigstens ein
vorzugsweise radial verlagerbares Kopplungselement umfassen, welches
durch Kopplungskrafterzeugungsmittel radial beaufschlagbar ist.
Hier kann beispielsweise vorgesehen sein, daß das wenigstens eine
Kopplungselement in einer zu einer Umfangsfläche des Kopplungsvor
sprungs beziehungsweise der Kopplungsausnehmung offenen Vertiefung
wenigstens teilweise aufgenommen ist.
Die Kopplungskrafterzeugungsmittel können eine Vorspannfeder, eine
Anordnung zum Erzeugen einer Hydraulikdruckkraft oder dergleichen
umfassen.
Um in einfacher Weise gleichzeitig eine Drehverbindung zwischen der
Antriebswelle und dem Wandlergehäuse vorsehen zu können, umfaßt
gemäß einem unabhängigen Aspekt der Erfindung die erfindungsgemäße
Anordnung ferner eine erste Mitnahmeanordnung am Wandlergehäuse,
vorzugsweise im Bereich des Kopplungsvorsprungs, und eine zweite
Mitnahmeanordnung an der Kopplungsausnehmung, wobei bei hergestelltem
Kopplungszustand die erste Mitnahmeanordnung und die zweite Mit
nahmeanordnung eine in Umfangsrichtung wirksame formschlüssige
Drehverbindung zwischen Kopplungsvorsprung und Kopplungsausnehmung
bilden.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Antriebssystem mit einem
Antriebsaggregat, umfassend eine Antriebswelle, sowie einem Drehmo
mentwandler, wobei zur Verbindung von Drehmomentwandler und
Antriebswelle eine erfindungsgemäße Anordnung vorgesehen ist.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden
Zeichnungen anhand bevorzugter Ausgestaltungsformen detailliert
beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 eine skizzenhafte Längsschnittansicht eines Drehmomentwand
lers;
Fig. 2 eine vergrößerte Teil-Schnittansicht eines in Fig. 1 mit X
bezeichneten Abschnitts;
Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Ansicht einer alternativen
Ausgestaltungsform;
Fig. 4 eine der Fig. 2 entsprechende Ansicht einer alternativen
Ausgestaltungsform;
Fig. 5 eine der Fig. 2 entsprechende Ansicht einer alternativen
Ausgestaltungsform;
Fig. 6 eine weitere der Fig. 2 entsprechende Ansicht einer alternati
ven Ausgestaltungsform;
Fig. 7 die Ausgestaltungsform gemäß Fig. 2, wobei ferner zwischen
Wandlergehäuse und Antriebswelle eine Drehverbindung
gebildet ist; und
Fig. 8 die Ausgestaltungsform gemäß Fig. 3, wobei weiter eine
Drehverbindung zwischen Wandlergehäuse und Antriebswelle
vorgesehen ist.
Zunächst wird mit Bezug auf die Fig. 1 der allgemeine Aufbau eines
Drehmomentwandlers 10 beschrieben. Der Wandler 10 umfaßt ein
Wandlergehäuse 12, das an einer Seite, welche einer nicht gezeigten
Brennkraftmaschine zugewandt ist, einen Deckel 14 und mit diesem Deckel
14 fest verbunden eine Pumpenradschale 16 aufweist. Die Pumpenrad
schale 16 trägt in ihrem radial äußeren Bereich eine Mehrzahl von Pumpen
radschaufeln 18 und ist radial innen mit einer Pumpenradnabe 20 drehfest
verbunden. Die Pumpenradnabe 20 treibt eine Fluidpumpe an, über welche
Arbeitsfluid in das Innere 22 des Drehmomentwandlers 10 gefördert wird.
Im Inneren 22 ist ferner ein allgemein mit 24 bezeichnetes Turbinenrad
angeordnet. Das Turbinenrad 24 umfaßt eine Turbinenradschale 26, welche
eine Mehrzahl von Turbinenradschaufeln 28 trägt und radial innen mit einer
Turbinenradnabe 30 drehfest verbunden ist. Die Turbinenradnabe 30 ist
wiederum drehfest mit einer Abtriebswelle 32, im allgemeinen einer
Getriebeeingangswelle, verbunden. Eine in Fig. 1 nur skizzenhaft darge
stellte Überbrückungskupplung 34 kann durch geeignete Ansteuerung des
im inneren 22 herrschenden Fluiddrucks eine drehfeste Kopplung zwischen
Wandlergehäuse 12 und Turbinenrad 24 herstellen.
Axial zwischen der Pumpenradschale 16 und dem Turbinenrad 24 ist ein
Leitrad 36 mit einer Mehrzahl von darauf angeordneten Leitradschaufeln 38
vorgesehen. Das Leitrad 36 ist über einen Freilauf 40 auf einer Stützwelle
42 gelagert.
Am Wandlergehäuse 12, beziehungsweise am Deckel 14 desselben, ist ein
axialer Vorsprung 42 vorgesehen, welcher sich auf das Antriebsaggregat zu
erstreckt und in eine Ausnehmung 44 eingreift, die in einer Stirnfläche einer
Antriebswelle 46 des Antriebsaggregats, beispielsweise einer Kurbelwelle,
ausgebildet ist. Durch den in die Ausnehmung 44 eingreifenden Vorsprung
42 ist eine radiale Zentrierung des Drehmomentwandlers 10 bezüglich der
Antriebswelle 46 geschaffen. Eine Drehverbindung zwischen der Antriebs
welle 46 und dem Drehmomentwandler 10 ist durch eine flexible Platte 48,
auch als Flexplatte bekannt, geschaffen. Diese Flexplatte 48 ist radial innen
mit der Antriebswelle 46 fest verbunden, beispielsweise an diese ange
schraubt, und ist radial außen durch schematisch angedeutete Verbindungs
anordnungen 50 mit dem Wandlergehäuse 12 fest verbunden. Durch die
Elastizität der Flexplatte 48 kann der Drehmomentwandler 10 bei Drehung
um eine Achse A Taumelbewegungen bezüglich der Antriebswelle 46
ausführen. Diese können beispielsweise dann auftreten, wenn die Dreh
achse des Wandlers 10 und die Drehachse der Antriebswelle 46 nicht exakt
übereinstimmen.
In den Fig. 2 bis 8 sind verschiedene Kopplungs-Ausgestaltungsformen
gezeigt, durch welche der Drehmomentwandler 10 in Achsrichtung mit der
Antriebswelle 46 gekoppelt werden kann. In diesen Figuren sind Bauteile,
welche hinsichtlich Funktion und Aufbau mit Bezug auf die Fig. 1 vor
angehend beschriebenen Bauteilen entsprechen, mit den gleichen Bezugs
zeichen bezeichnet.
Die Fig. 2 zeigt vergrößert das Ende der Antriebswelle 46, an welchem in
einem Flansch 50 der Antriebswelle 46 die Ausnehmung 44 ausgebildet ist.
Der Vorsprung 42 erstreckt sich in die Ausnehmung 44 hinein. Wie man in
Fig. 2 erkennt, weist der Vorsprung 42 an seinem freien Ende einen nach
radial außen vorstehenden Bereich oder Flansch 52 auf, der über eine
konusartige Schrägfläche 54 in eine Stirnfläche 56 des Vorsprungs 42
übergeht.
In der hier stufenartig ausgebildeten Ausnehmung 44 ist in einer Innen
umfangsfläche 58 derselben eine ringartige Nut 60 ausgebildet. In diese
ringartige Nut 60 erstreckt sich ein Ringelement 62 hinein. Das Ringelement
62 erstreckt sich radial auf den Vorsprung 42 zu und hintergreift dabei in
dem in Fig. 2 gezeigten Kopplungszustand den Flansch 52 an der der
Schrägfläche 54 entgegengesetzten Seite desselben. Durch das in die
Ringnut 60 eingreifende und sich mit dem Flansch 52 radial überlappende
Ringelement 62 ist eine axial formschlüssige Kopplungsverbindung zwischen
der Antriebswelle 46 und dem Drehmomentwandler 10, d. h. dem
Vorsprung 42 desselben, hergestellt. Das heißt, in dieser Ausgestaltungs
form bilden die Ausnehmung 44 und der Vorsprung 42 jeweils eine
Kopplungsausnehmung beziehungsweise einen Kopplungsvorsprung. Der
Flansch 52 am Kopplungsvorsprung 42 bildet erste Kopplungsmittel und das
in der Ringnut 60 an der Antriebswelle 46 gehaltene Ringelement 62 bildet
zweite Kopplungsmittel.
Zur Herstellung des Kopplungszustands kann das Ringelement 62 an seinem
inneren Umfang vorzugsweise eine Mehrzahl von zungenartigen Vor
sprüngen aufweisen, die bei Heranführung des Vorsprungs 42 durch die
Schrägfläche 54 in axialer Richtung elastisch verformt werden, d. h.
ausweichen und dann, wenn der Flansch 52 vollständig am Ringelement 62
in Achsrichtung vorbeigeführt ist, zurückfedern. In gleicher Weise ist es
möglich, das Ringelement so auszubilden, daß es bei Heranführung des
Vorsprungs 42 in radialer Richtung durch die Schiebewirkung der Schräg
flächen 54 ausweichen kann und nach Vorbeibewegung des Flansches 52
nach radial innen zurückfedert. Das heißt, das Ringelement 62 wird dabei
zunächst weiter in die Ringnut 60 hineingedrückt. Dies kann beispielsweise
dadurch vorgesehen werden, daß das Ringelement 62 ein offenes Ring
element ist, welches bei Vorbeibewegung des Vorsprungs 42 seinen
Durchmesser verändern kann. Ferner ist es möglich, daß das Ringelement
62 durch einen offenen Sicherungsring aus Runddraht oder dergleichen
gebildet ist.
Es sei hier darauf verwiesen, daß in gleicher Weise das Ringelement am
Vorsprung 42 in einer Ringnut gehalten sein könnte und bei Herstellung der
Kopplungsverbindung einen an der Antriebswelle 46 vorgesehenen
Vorsprung hintergreifen könnte.
In der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform sind in der Ausnehmung 44
mehrere zu dieser offene und sich im wesentlichen radial erstreckende
Vertiefungen oder Bohrungen 64 vorgesehen, welche vorzugsweise mit
gleichmäßigem Umfangsabstand zueinander angeordnet sind. In den
Vertiefungen oder Bohrungen 64 sind ein kugelartiges Kopplungselement 66
sowie eine das kugelartige Kopplungselement 66 zur Ausnehmung 44 hin
vorspannende Vorspannfeder 68 vorgesehen, welche sich an einem Boden
70 der Vertiefung 64 abstützt. Im Bereich der Einmündung der Vertiefungen
oder Bohrungen 64 in die Ausnehmung 44 sind nach Anordnen der
Vorspannfeder 68 und des Kopplungselements 66 in diesen die Randbe
reiche der Vertiefungen geringfügig verformt, so daß die Kopplungselemente
66 sich nur mit einem Bereich derselben in die Ausnehmung 44 hinein
erstrecken und am Herausfallen aus der Vertiefung 64 oder den Ver
tiefungen 64 gehindert sind.
Zur Herstellung des Kopplungszustands wird der Vorsprung 42, d. h. der
Drehmomentwandler 10, wieder in axialer Richtung auf die Ausnehmung 44
zu bewegt, wobei durch die Schrägfläche 54 am Flansch 52 die Kopplungs
elemente 66 zunächst radial nach außen gedrückt werden und dann, wenn
der Flansch 52 sich an diesen vorbei bewegt hat, wieder nach radial innen
zurückfedern und den Flansch 52 somit formschlüssig hintergreifen.
Die Fig. 4 zeigt eine Umkehrung des in Fig. 3 gezeigten Prinzips. Hier ist im
Vorsprung 42 eine sich zur Drehachse im wesentlichen orthogonal
erstreckende Bohrung oder Öffnung 72 ausgebildet. In der Öffnung 72 sind
zwei Kopplungselemente 66 und zwischen diesen wieder eine Vorspann
feder 68 angeordnet. Die Randbereiche der Öffnung 72 sind wieder leicht
verformt, so daß nach Anordnen der Kopplungselemente 66 und der
Vorspannfeder 68 diese Elemente nicht aus dem Vorsprung 42 herausfallen
können. Die Kopplungselemente 66 ragen wieder mit einem Abschnitt
derselben über eine Außenumfangsfläche 74 des Vorsprungs 42 hervor und
greifen in dem in Fig. 4 dargestellten Kopplungszustand in eine an einer
Innenumfangsfläche 76 der Ausnehmung 44 ausgebildete Ringnut oder
entsprechende Ausnehmungen 78 ein.
Es sei darauf hingewiesen, daß die dargestellte Anordnung von zwei
Kopplungselementen mit einem Federelement aufgrund des geringeren
Platzangebots im Vorsprung 42 hier bevorzugt ist. In gleicher Weise
könnten jedoch einzelne Sackbohrungen am Umfang des Vorsprungs 42
verteilt vorgesehen sein, so daß mehr als zwei Kopplungselemente, oder
gegebenenfalls auch nur ein einziges Kopplungselement hier vorgesehen
werden können. In gleicher Weise ist es möglich, mehrere in Achsrichtung
versetzt angeordnete Kopplungselemente 66 vorzusehen und in ent
sprechender Weise mehrere in Achsrichtung versetzte Ringnuten 78 oder
Vertiefungen oder dergleichen in der Ausnehmung 44 vorzusehen.
Die in den Fig. 3 und 4 gezeigten Ausgestaltungsarten sind besonders dann
geeignet, wenn die zur Herstellung und Beibehaltung der Axialkopplung
erforderlichen Kopplungskräfte relativ gering sind.
In Fig. 5 ist eine weitere alternative Ausgestaltung zur Kopplung der
Antriebswelle 46 mit einem am Wandlergehäuse 12 vorgesehenen
Vorsprung 42 dargestellt. In dieser Ausgestaltungsart ist der Vorsprung als
im wesentlichen hohles Element ausgebildet. Eine Umfangswandung 80 des
hohlen, zylinderartigen Vorsprungs 42 weist eine Mehrzahl von Durchgangs
öffnungen 82 auf, durch welche sich jeweilige stiftartige Kopplungs
elemente 84 im wesentlichen nach radial außen hindurch erstrecken. Nach
innen ist der hohle, zylinderartige Vorsprung 42 beispielsweise durch eine
anvulkanisierte Gummimembran 86 dicht abgeschlossen und ist zum
Innenraum 22 des Drehmomentwandlers hin offen. Durch Erhöhung des
Fluiddrucks im Innenraum wird die Membran 86 nach außen verformt und
drückt dabei die stiftartigen Kopplungselemente 44 über Köpfe 88 derselben
nach radial außen. Dabei greifen bei in die Ausnehmung 44 eingeführtem
Vorsprung 42 die Kopplungselemente 84 wiederum in eine Ringnut 90 oder
entsprechende Vertiefungen an der Innenumfangsfläche 76 der Aus
nehmung 44 ein und stellen somit die Kopplungsverbindung her.
Die Anordnung ist derart, daß bereits bei Inbetriebnahme des Drehmo
mentwandlers, also bereits nach geringfügiger Erhöhung des Fluiddrucks im
Wandlerinneren die Elemente 84 nach außen geschoben werden, um den
Kopplungszustand herzustellen. Bei Betriebsbeendigung zieht sich die
Membran 86 aufgrund des abnehmenden Fluiddrucks wieder zusammen und
nimmt dabei die vorzugsweise an dieser mit ihren Köpfen 88 festgelegten
Kopplungselemente 44 nach radial innen und aus der Ringnut 90 heraus mit.
Diese Ausgestaltungsform weist den Vorteil auf, daß bei abgeschaltetem
Antriebssystem, d. h. bei fehlendem Fluiddruck, die Axialkopplung zwischen
Antriebswelle 46 und Drehmomentwandler 10 aufgehoben ist und somit der
Drehmomentwandler 10 beispielsweise zusammen mit einem Getriebe in
einfacher Weise vom Antriebsaggregat getrennt werden kann.
Man erkennt in Fig. 5 ferner, daß sowohl die Ausnehmung 44 als auch der
Vorsprung 42 zweistufig ausgebildet sind, d. h. eine erste Stufe I dient zur
Axialkopplung zwischen Antriebswelle 46 und Wandlergehäuse 12 und eine
zweite Stufe II, welche einen kleineren Durchmesser aufweist, dient zur
Radialzentrierung des Drehmomentwandlers 12 bezüglich der Antriebswelle
46. Dazu sind der Innendurchmesser beziehungsweise der Außendurch
messer der Ausnehmung 44 einerseits und des Vorsprungs 42 andererseits
im Bereich der zweiten Stufe II mit deutlich geringerem Spiel bezüglich
einander ausgebildet, als dies im Bereich der Stufe I der Fall ist.
Die Fig. 6 zeigt eine Ausgestaltungsform, bei welcher der Vorsprung 42
nicht am Wandlergehäuse, sondern unmittelbar an der Antriebswelle 46
vorgesehen ist; in entsprechender Weise ist am Wandlergehäuse 12 durch
einen ringartigen Axialvorsprung 92 die Ausnehmung 44 definiert. Zur
Herstellung des Kopplungszustands wird also das Wandlergehäuse 12 mit
seiner Ausnehmung 44 in Achsrichtung über den Vorsprung 42 an der
Antriebswelle 46 geschoben.
In dem ringartigen Axialvorsprung 92 sind mehrere sich im wesentlichen
radial erstreckende Zylinderöffnungen 94 ausgebildet, die durch Öffnungs
abschnitte 96 mit kleinerem Durchmesser in die Ausnehmung 44 im
wesentlichen radial einmünden. In den Zylinderöffnungen 94 sind Kolben
elemente 98 radial verschiebbar angeordnet und zu einer Zylinderwandung
100 durch Dichtungselemente 102 abgedichtet. Die Kolbenelemente 98 sind
hier vorzugsweise integral mit Kolbenstangenelementen 104 ausgebildet,
welche den Öffnungsabschnitt mit kleinerem Durchmesser 96 durchsetzen
und in die Ausnehmung 44 hineinragen können.
Zwischen einem Boden 106 der Zylinderöffnungen 94 und den Kolben
elementen 98 wirkt eine Vorspannfeder 108, welche die Kolbenelemente
98, und somit die Kolbenstangenelemente 104, in Richtung nach radial
außen vorspannt. Nach außen hin sind die Zylinderöffnungen 94 durch ein
ringartiges Verschlußelement 110 unter Zwischenlagerung jeweiliger
Dichtungsanordnungen oder -elemente 112, 114 abgeschlossen. Der
Innenraum 22 des Drehmomentwandlers steht über eine Fluidverbindungs
öffnung 116 in Verbindung mit den Zylinderöffnungen 94. Steigt der
Fluiddruck im Innenraum 22 an, so wird auch der Fluiddruck in den
Zylinderöffnungen 94 erhöht, so daß die Kolbenelemente 98 und somit die
Kolbenstangenelemente 104 nach radial einwärts gegen die Vorspann kraft
der Feder 108 gedrückt werden. Die Vorspannkraft der Feder 108 ist dabei
vorzugsweise derart bemessen, daß bereits bei geringfügiger Erhöhung des
Drucks im Wandlerinneren 22 die Kolbenelemente 98 mit den Kolben
stangenelementen 104 daran nach radial einwärts zur Herstellung der axial
formschlüssigen Kopplung verschoben werden. Zu diesem Zwecke weist der
Vorsprung 42 an der Antriebswelle 46 wiederum einen radial nach außen
erweiterten Bereich 118 auf.
Es ist selbstverständlich, daß die Anzahl der Zylinderöffnungen und der
zugeordneten Kolbenelemente beziehungsweise Kolbenstangenelemente an
die Festigkeit der einzustellenden Axialkopplung angepaßt werden kann. So
kann es sein, daß beispielsweise nur zwei diametral gegenüberliegende
Zylinderöffnungen 94 vorgesehen sind. Es können jedoch auch mehrere in
Umfangsrichtung vorzugsweise mit gleichmäßigem Abstand verteilt
angeordnete Zylinderöffnungen 94 vorgesehen sein. In dieser Ausgestal
tungsform bilden die Kolbenelemente 98 mit den daran getragenen oder mit
diesen integral ausgebildeten Kolbenstangenelementen 104 jeweilige radial
verlagerbare Kopplungselemente.
Zur Herstellung der Radialfixierung weist der radial vorspringende Bereich
118 vorzugsweise nur ein geringes oder nahezu kein Bewegungsspiel zu
einer Innenumfangsfläche der Ausnehmung 44 auf. Entsprechendes gilt
auch für die vorangehend beschriebenen Ausgestaltungsformen, bei
welchen jeweils durch einen radial vorspringenden Bereich oder einen
Oberflächenbereich des Vorsprungs 42 eine Zentrierung des Vorsprungs 42
und somit des Drehmomentwandlers bezüglich der Antriebswelle vor
gesehen ist.
Ein wesentlicher Vorteil aller vorangehend beschriebener Ausgestaltungs
formen ist, daß die Axialkopplung zwischen Drehmomentwandler und
Antriebswelle nicht durch die Flexplatte 48 sondern im Bereich derjenigen
Baugruppen vorgenommen wird, welche gleichzeitig die Radialzentrierung
des Drehmomentwandlers 10 bezüglich der Antriebswelle 46 vornehmen.
Es ist dann möglich, die Flexplatte mit größerer Elastizität auszugestalten.
Es wird ferner darauf hingewiesen, daß die dargestellten Ausgestaltungs
formen hinsichtlich ihrer Funktion leicht umgekehrt werden können. So kann
bei allen Ausgestaltungsformen der Vorsprung entweder am Wandler oder
an der Antriebswelle vorgesehen sein; in gleicher Weise können die axial
und/oder radial verformbaren beziehungsweise verlagerbaren Elemente
entweder am Vorsprung oder an der Ausnehmung ausgebildet sein. Ferner
ist es möglich, daß an beiden Komponenten, d. h. sowohl am Vorsprung 42
als auch im Bereich der Ausnehmung 44 jeweils axial und/oder radial
verformbare Kopplungselemente vorgesehen sind, welche bei Herstellung
des Kopplungszustands dann entsprechend verformt werden und im
hergestellten Kopplungszustand sich radial überlappen und somit den
Drehmomentwandler 10 axial am Antriebsaggregat beziehungsweise dessen
Antriebswelle halten.
Insofern, als bei den dargestellten Ausgestaltungsformen der Drehmo
mentwandler 10 mit einem Vorsprung versehen ist, wird darauf hingewie
sen, daß dieser Vorsprung mit dem Wandlergehäuse, d. h. dem Deckel
desselben, integral, beispielsweise durch Ausprägen oder dergleichen,
ausgebildet sein kann oder mit dem Deckel durch Verschweißen oder
dergleichen verbunden sein kann. Beispielsweise kann der Vorsprung 42 an
einer Deckelnabe festgelegt oder mit dieser integral ausgebildet sein.
Die Fig. 7 und 8 zeigen jeweils Weiterbildungen der in den Fig. 2 und 3
gezeigten Ausgestaltungsformen, welche gleichzeitig eine Drehverbindung
zwischen der Antriebswelle 46 und dem Wandlergehäuse 12 vorsehen.
Hinsichtlich der Art und Weise der Axialkopplung wird auf die vorangehend
beschriebenen Fig. 2 und 3 verwiesen.
Die Fig. 7 zeigt ein Wandlergehäuse 12, bei dem der Deckel 14 im Bereich
der Drehachse A eine axiale, topfartige Ausprägung 120 mit einem
zylindrischen Abschnitt 122 aufweist. An einer Außenumfangsfläche des
zylindrischen Abschnitts 122 ist durch Prägen oder Bearbeitung eine
Verzahnung 124 vorgesehen.
In entsprechender Weise ist an einem Abschnitt 126 mit größerem
Innendurchmesser der Ausnehmung 44 eine Innen-Axialverzahnung 128
ausgebildet, welche bei hergestelltem Axialkopplungszustand mit der
Außenverzahnung 124 am Gehäuse 12 eingreift. Es ist somit eine Drehan
kopplung des Drehmomentwandlers 10 an die Antriebswelle geschaffen,
ohne dafür zusätzliche Komponenten, wie z. B. eine Flexplatte oder
dergleichen, zu erfordern. Um auch hier geringfügige Taumelbewegungen
zwischen dem Drehmomentwandler 10 und der Antriebswelle 46 zu
ermöglichen, können die Verzahnungen 124, 128 aufeinander derart abge
stimmt werden, daß sie eine geringfügige Bewegung des Gehäuses 12
bezüglich der Antriebswelle 46 in radialer Richtung zulassen.
Bei der Ausgestaltungsform gemäß Fig. 8 weist das Gehäuse 12, bezie
hungsweise der Deckel 14 des Gehäuses 12 wiederum eine axiale
Ausprägung 120 auf, die jedoch eine Öffnung 130 läßt. In dieser Öffnung
130 ist eine Deckelnabe 132 angeordnet und durch Verschweißen mit dem
zylindrischen Abschnitt 122 der Ausprägung 120 verbunden. Die Deckel
nabe 132 trägt, wie vorangehend beschrieben, den Vorsprung 42,
beziehungsweise ist mit diesem integral ausgebildet. Am zylindrischen
Abschnitt 122 beziehungsweise im Bereich der Innenumfangsfläche der
Ausnehmung 44 sind wieder die Verzahnungen 124, 128 vorgesehen,
welche die Drehverbindung zwischen Antriebswelle 42 und Drehmo
mentwandler 10 vorsehen.
Claims (12)
1. Anordnung zur axialen Kopplung einer Antriebswelle (46), ins
besondere einer Kurbelwelle (46), mit einem Drehmomentwandler
(10), wobei der Drehmomentwandler (10) ein Wandlergehäuse (12)
umfaßt und wobei an einem Element von Antriebswelle (46) und
Wandlergehäuse (12) ein sich im wesentlichen entlang einer
Drehachse (A) der Antriebswelle (46) auf das jeweils andere Element
zu erstreckender Kopplungsvorsprung (42) vorgesehen ist und an
dem anderen Element von Antriebswelle (46) und Wandlergehäuse
(12) eine Kopplungsausnehmung (44) vorgesehen ist, in welche bei
hergestellter Kopplung zwischen Antriebswelle (46) und Drehmo
mentwandler (10) der Kopplungsvorsprung (42) eingreift,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Bereich des Kopplungsvorsprungs (42) und im Bereich der
Kopplungsausnehmung (44) jeweils Kopplungsmittel (52, 62; 52, 66;
66, 78; 84, 90; 118, 98, 104) vorgesehen sind, welche bei herge
stelltem Kopplungszustand eine axial formschlüssig wirkende
Kopplung zwischen Antriebswelle (46) und Drehmomentwandler (10)
bilden.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am
Kopplungsvorsprung (42) nach radial außen vorstehende erste
Kopplungsmittel (52; 66; 84, 118) vorgesehen sind und daß an der
Kopplungsausnehmung (44) nach radial innen vorstehende zweite
Kopplungsmittel (62; 66; 78; 90; 98, 104) vorgesehen sind, und daß
bei hergestelltem Kopplungszustand die ersten und zweiten Kopp
lungsmittel (52, 62; 52, 66; 66, 78; 84, 90; 118, 98, 104) sich
wenigstens bereichsweise radial überlappen.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
ersten Kopplungsmittel (52; 66; 84, 118) oder/und die zweiten
Kopplungsmittel (62; 66; 78; 90; 98, 104) in radialer Richtung
oder/und axialer Richtung elastisch verlagerbar sind.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
ersten oder die zweiten Kopplungsmittel einen im wesentlichen
starren, radial vorspringenden Kopplungsbereich (52, 78, 90, 118)
umfassen und daß die jeweils anderen Kopplungsmittel (62; 66; 84;
98, 104) in radialer oder/und axialer Richtung elastisch verlagerbar
sind.
5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die ersten oder/und zweiten Kopplungsmittel ein Ringelement (62)
umfassen, welches im wesentlichen ohne Axialbewegungsspiel
bereichsweise in eine an einer Umfangsfläche des Kopplungsvor
sprungs beziehungsweise der Kopplungsausnehmung ausgebildeten
Ringnut (60) eingreift.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Eingriffstiefe des Ringelements (62) in die Ringnut (60) in radialer
Richtung durch elastische Verformung des Ringelements veränderbar
ist.
7. Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß
das Ringelement (62) wenigstens einen radial vorstehenden Kopp
lungsvorsprung aufweist, welcher zur Herstellung des Kopplungs
zustands axial elastisch verformbar ist.
8. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die ersten oder/und zweiten Kopplungsmittel wenigstens ein
vorzugsweise radial verlagerbares Kopplungselement (66; 84; 104)
umfassen, welches durch Kopplungskrafterzeugungsmittel (68; 86)
radial beaufschlagbar ist.
9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das
wenigstens eine Kopplungselement (66; 84; 104) in einer zu einer
Umfangsfläche des Kopplungsvorsprungs (42) beziehungsweise der
Kopplungsausnehmung (44) offenen Vertiefung (64; 72; 82; 96)
wenigstens teilweise aufgenommen ist.
10. Anordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß
die Kopplungskrafterzeugungsmittel (68; 86) eine Vorspannfeder,
eine Anordnung (86) zur Erzeugung einer Hydraulikdruckkraft oder
dergleichen umfassen.
11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, ferner umfassend
eine erste Mitnahmeanordnung (124) am Wandlergehäuse (12),
vorzugsweise im Bereich des Kopplungsvorsprungs (42), und eine
zweite Mitnahmeanordnung (128) an der Kopplungsausnehmung
(44), wobei bei hergestelltem Kopplungszustand die erste Mit
nahmeanordnung (124) und die zweite Mitnahmeanordnung (128)
eine in Umfangsrichtung wirksame formschlüssige Drehverbindung
zwischen Wandlergehäuse (12) und Kopplungsausnehmung (44)
bilden.
12. Antriebssystem mit einem Antriebsaggregat, umfassend eine
Antriebswelle, sowie einem Drehmomentwandler, wobei zur
Verbindung von Drehmomentwandler und Antriebswelle eine
Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 vorgesehen ist.
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