DE19810352B4 - Anordnung zur axialen Kopplung einer Antriebswelle mit einem Drehmomentwandler - Google Patents

Anordnung zur axialen Kopplung einer Antriebswelle mit einem Drehmomentwandler Download PDF

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    • F16D1/00Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
    • F16D1/10Quick-acting couplings in which the parts are connected by simply bringing them together axially

Abstract

Anordnung zur axialen Kopplung einer Antriebswelle (46), insbesondere 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 Drehmomentwandler (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 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 Drehmomentwandler, 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 Antriebswele und Wandlergehäuse eine Kopplungsausnehmung 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 beziehungsweise 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 Drehmomentwanders 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 weden, daß bei diesen gegenläufigen Anforderungen Kompromisse geschlossen werden.
  • Eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE 1 971 310U bekannt. Die Drehkopplung zwischen dem Wandlergehäuse und einer Antriebswelle erfolgt über eine vorangehend beschriebene flexible Platte, die radial außen mit dem Wandlergehäuse und radial innen mit der Antriebswelle durch Verschraubung verbunden ist. In der Antriebswelle ist eine zentrale Kopplungsausnehmung vorgesehen, in welche ein am Wandlergehäuse vorgesehener Kopplungszapfen eingreifend positioniert ist.
  • 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 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 Kopplungsausnehmung vorgesehen ist, in welche bei hergestellter Kopplung zwischen Antriebswelle und Drehmomentwandler der Kopplungsvorsprung eingreift.
  • Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist vorgesehen, daß im Bereich des Kopplungsvorsprungs und im Bereich der Kopplungsausnehmung jeweils Kopplungsmittel vorgesehen sind, welche bei hergestelltem Kopplungszustand 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 Kopplungsvorsprung 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 wenigstens 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 Kopplungsmittel einen im wesentlichen starren radial vorspringenden Kopplungsbereich umfassen und daß die jeweils anderen Kopplungsmittel in radialer und/oder axialer Richtung elastisch verformbar sind.
  • Bei einer sehr einfachen und kostengünstig auszuführenden Ausgestaltungsform ist vorgesehen, daß die ersten und/oder die zweiten Kopplungsmittel ein Ringelement umfassen, welches im wesentlichen ohne Axialbewegungsspiel 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 Kopplungsvorsprungs 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 Mitnahmeanordnung 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 Drehmomentwandler, 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:
  • 1 eine skizzenhafte Längsschnittansicht eines Drehmomentwandlers;
  • 2 eine vergrößerte Teil-Schnittansicht eines in 1 mit X bezeichneten Abschnitts;
  • 3 eine der 2 entsprechende Ansicht einer alternativen Ausgestaltungsform;
  • 4 eine der 2 entsprechende Ansicht einer alternativen Ausgestaltungsform;
  • 5 eine der 2 entsprechende Ansicht einer alternativen Ausgestaltungsform;
  • 6 eine weitere der 2 entsprechende Ansicht einer alternativen Ausgestaltungsform;
  • 7 die Ausgestaltungsform gemäß 2, wobei ferner zwischen Wandlergehäuse und Antriebswelle eine Drehverbindung gebildet ist; und
  • 8 die Ausgestaltungsform gemäß 3, wobei weiter eine Drehverbindung zwischen Wandlergehäuse und Antriebswelle vorgesehen ist.
  • Zunächst wird mit Bezug auf die 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 Pumpenradschale 16 trägt in ihrem radial äußeren Bereich eine Mehrzahl von Pumpenradschaufeln 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 1 nur skizzenhaft dargestellte 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 angeschraubt, und ist radial außen durch schematisch angedeutete Verbindungsanordnungen 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 Drehachse des Wandlers 10 und die Drehachse der Antriebswelle 46 nicht exakt übereinstimmen.
  • In den 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 vorangehend beschriebenen Bauteilen entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
  • Die 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 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 Innenumfangsfläche 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 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 Ausgestaltungsform 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 Vorsprüngen 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 Schrägflächen 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 Ringelement 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 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 Randbereiche 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 Vertiefungen 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 Kopplungselemente 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 4 zeigt eine Umkehrung des in 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 Vorspannfeder 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 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 entsprechender Weise mehrere in Achsrichtung versetzte Ringnuten 78 oder Vertiefungen oder dergleichen in der Ausnehmung 44 vorzusehen.
  • Die in den 3 und 4 gezeigten Ausgestaltungsarten sind besonders dann geeignet, wenn die zur Herstellung und Beibehaltung der Axialkopplung erforderlichen Kopplungskräfte relativ gering sind.
  • In 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 Durchgangsöffnungen 82 auf, durch welche sich jeweilige stiftartige Kopplungselemente 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 Ausnehmung 44 ein und stellen somit die Kopplungsverbindung her.
  • Die Anordnung ist derart, daß bereits bei Inbetriebnahme des Drehmomentwandlers, 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 5 ferner, daß sowohl die Ausnehmung 44 als auch der Vorsprung 42 zweistufig ausgebildet sind, d. h. eine erste Stufe 1 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 Außendurchmesser 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 1 der Fall ist.
  • Die 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 Öffnungsabschnitte 96 mit kleinerem Durchmesser in die Ausnehmung 44 im wesentlichen radial einmünden. In den Zylinderöffnungen 94 sind Kolbenelemente 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 Kolbenelementen 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 Drähmomentwandlers steht über eine Fluidverbindungsöffnung 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 Vorspannkraft 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 Kolbenstangenelementen 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 Ausgestaltungsform 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 vorgesehen ist.
  • Ein wesentlicher Vorteil aller vorangehend beschriebener Ausgestaltungsformen 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 Ausgestaltungsformen 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 Antriebsaggregatbeziehungsweise dessen Antriebswelle halten.
  • Insofern, als bei den dargestellten Ausgestaltungsformen der Drehmomentwandler 10 mit einem Vorsprung versehen ist, wird darauf hingewiesen, 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 7 und 8 zeigen jeweils Weiterbildungen der in den 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 2 und 3 verwiesen.
  • Die 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 de Ausnehmung 44 eine Innen-Axialverzahnung 128 ausgebildet, welche bei hergestelltem Axialkopplungszustand mit der Außenverzahnung 124 am Gehäuse 12 eingreift. Es ist somit eine Drehankopplung 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 abgestimmt werden, daß sie eine geringfügige Bewegung des Gehäuses 12 bezüglich der Antriebswelle 46 in radialer Richtung zulassen.
  • Bei der Ausgestaltungsform gemäß 8 weist das Gehäuse 12, beziehungsweise 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 Deckelnabe 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 Drehmomentwandler 10 vorsehen.

Claims (12)

  1. Anordnung zur axialen Kopplung einer Antriebswelle (46), insbesondere 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 Drehmomentwandler (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 hergestelltem 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 Kopplungsmittel (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 Kopplungsvorsprungs 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 Kopplungsvorsprung aufweist, welcher zur Herstellung des Kopplungszustands 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 Mitnahmeanordnung (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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