DE19828297A1

DE19828297A1 - Hydrodynamischer Drehmomentwandler mit einer Entlüftungsausnehmung

Info

Publication number: DE19828297A1
Application number: DE1998128297
Authority: DE
Inventors: Ruthard Knoblach
Original assignee: Mannesmann Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1998-06-26
Filing date: 1998-06-26
Publication date: 1999-12-30

Abstract

Ein hydrodynamischer Drehmomentwandler ist mit einem hydrodynamischen Kreis ausgebildet, der über ein Pumpen-, ein Turbinen- und ein Leitrad verfügt. Das Turbinenrad greift über eine Turbinennabe drehfest an einem Abtrieb an, der mit einer Strömungsverbindung zu einem Wandlerflüssigkeitsvorrat versehen ist. Der Drehmomentwandler ist weiterhin mit einer Überbrückungskupplung ausgebildet. Der hydrodynamische Kreis ist in seinem radial inneren Bereich mit zumindest einer Entlüftungsausnehmung verbunden, die im Erstreckungsbereich der Strömungsverbindung des Abtriebs mündet.

Description

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

Durch die DE 44 23 640 C2 ist ein hydrodynamischer Drehmomentwandler mit einem hydrodynamischen Kreis beschrieben, der durch ein Pumpen-, ein Turbinen- und ein Leitrad gebildet wird. Das Turbinenrad greift über eine Turbinennabe drehfest an einer als Abtrieb Wirksamen Getriebeeingangswelle an, die eine Mittenbohrung aufweist, welche als Strömungsverbindung zu einem Wandlerflüssigkeitsvorrat dient. Der hydro dynamische Drehmomentwandler ist weiterhin mit einer Überbrückungskupplung ver sehen, die in einer ersten Schaltstellung eines Kolbens über einen Reibbereich mit dem Wandlergehäuse in reibschlüssige Verbindung bringbar ist, und in einer zweiten Schalt stellung des Kolbens keine Reibverbindung zum Wandlergehäuse aufweisen soll.

Bei derartigen hydrodynamischen Drehmomentwandlern hat sich gezeigt, daß bei ge schlossener Überbrückungskupplung in Wandlerflüssigkeit gebundene Luft bei Rotation des Wandlergehäuses fliehkraftbedingt aus der Wandlerflüssigkeit ausgeschieden wird und sich im radial inneren Bereich des hydrodynamischen Kreises ablagert. Insbesondere dann, wenn der Kolben der Überbrückungskupplung einen Schlupf gegenüber dem Wandlergehäuse ausführen soll, um am Wandlergehäuse anliegenden Torsionsschwin gungen entgegenwirken zu können, kann die eingeschlossene Luft das Einregeln der gewünschten Schlupfdrehzahl massiv erschweren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydrodynamischen Drehmomentwand ler so auszubilden, daß dessen Überbrückungskupplung mit dem jeweils gewünschten Schlupf gegenüber dem Wandlergehäuse antreibbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 an gegebenen Merkmal gelöst.

Durch die Maßnahme, den hydrodynamischen Kreis in seinem radial inneren Bereich, mithin also in demjenigen Bereich, in welchem sich Luft anreichert, mit zumindest einer Entlüftungsausnehmung zu verbinden, kann diese überschüssige Luft aus dem hydrody namischen Kreis abtransportiert werden. Da die Entlüftungsausnehmung im Erstrec kungsbereich der Strömungsverbindung des Abtriebs mündet, kann somit die dem hy drodynamischen Kreis entnommene Luft auf dem kürzest möglichen Weg über den Ab trieb aus dem Drehmomentwandler herausgeführt werden. Die Entlüftungsausnehmung sollte hierbei vorteilhafterweise so dimensioniert sein, daß deren Querschnitt im Ver gleich zu deren Erstreckungslänge minimal ist. Dadurch kann Luft aus dem Drehmo mentwandler abgeführt werden, ohne hierbei eine größere Leckage von Wandlerflüs sigkeit nach außen in Kauf nehmen zu müssen.

Die Entlüftungsausnehmung ist vorzugsweise in einem Bereich ausgebildet, in welchem eine Abdichtung zwischen dem hydrodynamischen Kreis und dem Abtrieb vorgesehen ist. Als vorteilhafte Ausführung eines Abtriebs ist beispielsweise eine Getriebeeingangs welle denkbar, die zur Schaffung der Strömungsverbindung zu einem Wandlerflüssig keitsvorrat mit einer axialen Mittenbohrung durchdrungen ist. Als ideales Bauteil für die Aufnahme der Entlüftungsausnehmung ist ein radial inneres Bauteil des Drehmoment wandlers, vorzugsweise die Turbinennabe, vorgesehen.

Es sind unterschiedliche Ausführungsformen für eine Entlüftungsausnehmung denkbar. So kann beispielsweise die Entlüftungsausnehmung durch eine gewindeartig verlaufen de Vertiefung gebildet sein, was deshalb vorteilhaft ist, weil dadurch ein geringer Quer schnitt dieser Vertiefung mit einer großen Erstreckungslänge verknüpfbar ist, und zwar bei geringer axialer Ausdehnung. Ebenso denkbar ist allerdings, die Entlüftungsausneh mung durch eine Axialnut oder durch einen Axialdurchgang in einem Bauteil zu bilden. Bei den beiden letztgenannten Ausführungsformen ist ebenfalls darauf zu achten, daß deren Querschnitt erheblich kleiner als deren Erstreckungslänge ist.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung nä her erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine radial hälftige Darstellung eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers in Schnittdarstellung mit einer Entlüftungsausnehmung an einem radialen Innen durchmesser der Turbinennabe;

Fig. 2 eine vergrößerte Herauszeichnung des radialen Bereichs des Drehmomentwand lers um die Entlüftungsausnehmung, die mit einer gewindeartig verlaufenden Vertiefung ausgebildet ist;

Fig. 3 wie Fig. 2, aber mit einer Entlüftungsausnehmung in Form einer Axialnutung an einem Innendurchmesser der Turbinennabe;

Fig. 4 wie Fig. 2, aber mit einem Axialdurchgang in der Turbinennabe als Entlüftungs ausnehmung.

Der in Fig. 1 gezeigte hydrodynamische Drehmomentwandler ist um eine Drehach se 102 drehbar und weist einen Lagerzapfen 1 auf, von dem aus sich ein antriebsseitiger Radialflansch 3 nach außen erstreckt. Dieser weist im Umfangsbereich einen Axialan satz 5 auf, an welchem zur Bildung des Wandlergehäuses 8 eine Pumpenschale 7 eines Pumpenrades 13 aufgenommen ist. Die Pumpenschale 7 nimmt im radial inneren Be reich eine Pumpennabe 9 fest auf. Weiterhin trägt die Pumpenschale 7 zur Bildung des Pumpenrades 13 eine Beschaufelung 11. Axial gegenüberliegend zum Pumpenrad 13 ist ein Turbinenrad 15 vorgesehen, das eine Turbinenschale 17 und eine Beschaufelung 19 aufweist, wobei die Turbinenschale 17 über eine Vernietung 18 an einer Turbinennabe 21 befestigt ist, die als Bauteil 22 dient, welches über einen Zahneingriff 23 mit einer Getriebeeingangswelle 25 in Drehverbindung steht. Die Getriebeeingangswelle 25 dient als Abtrieb 27 für den hydrodynamischen Drehmomentwandler und weist eine Mitten bohrung 29 auf, die als Strömungsverbindung 31 mit einem Wandlerflüssigkeitsvor rat 35 dient. Dieser wirkt über eine Pumpe 37 mit einem Schaltventil 33 zusammen, durch welches unterschiedliche Leitungen 104, 106 im Drehmomentwandler mit Über druck beaufschlagbar sind. Eine dieser Leitungen, nämlich die Leitung 104, führt zu der bereits erwähnten Mittenbohrung 29 der Getriebeeingangswelle 25, während die ande re Leitung 106 durch einen Ringkanal 39 gebildet wird, der radial zwischen der Pum pennabe 9 und einer Hülse 41 vorgesehen ist, die über eine Verzahnung 43 mit einem Innenring 45 eines Freilaufs 47 in drehfester Verbindung steht. Ebenfalls Teil dieser Lei tung 106 ist ein weiterer Ringkanal 48, der radial zwischen dieser Hülse 41 und der Ge triebeeingangswelle 25 verläuft.

Zurückkommend auf den Freilauf 47, trägt dieser auf seinem Innenring 45 Klemmkör per 49, die ihrerseits wiederum einen Außenring 51 aufnehmen. Dieser ist von einer Leitradnabe 53 eines Leitrades 57 umgriffen, das eine Beschaufelung 55 aufweist und axial zwischen dem Pumpenrad 13 und dem Turbinenrad 15 angeordnet ist und zu sammen mit diesen einen hydrodynamischen Kreis 59 bildet.

Der Freilauf 47 ist an seiner in Fig. 1 linken Seite über einen Druckring 61 und eine Axiallagerung 65 axial an der Turbinennabe 21 abgestützt, wobei der Druckring 61 über eine Nutung 63 verfügt. An der Gegenseite des Freilaufs 47 ist ein weiterer Druck ring 67 und eine Axiallagerung 69 vorgesehen, die an der Pumpenschale 7 axial zur Anlage kommt.

Die Turbinennabe 21 kommt über ein genutetes Gleitlager 71 am Wandlergehäuse 8 axial zur Abstützung, wobei die Turbinennabe 21 einen Axialfortsatz 73 aufweist, der im axialen Erstreckungsbereich einer Abdichtung 79 einen radialen Innendurchmesser 75 aufweist, in welchem eine Entlüftungsausnehmung 77 ausgebildet ist. Die letztgenannte überbrückt die Abdichtung 79, die radial zwischen dem Innendurchmesser 75 der Tur binennabe 21 und dem freien Ende 81 der Getriebeeingangswelle 25 angeordnet ist und den hydrodynamischen Kreis 59 gegenüber der Mittenbohrung 29 abdichtet. Bevor näher auf die Ausbildung der Entlüftungsausnehmung 77 eingegangen wird, sei noch erwähnt, daß die Turbinennabe 21 radial außerhalb des genuteten Gleitlagers 71 einen Tragbereich 85 für einen Kolben 87 aufweist, der Teil einer Überbrückungskupplung 89 ist, die in bekannter und daher nicht näher beschriebener Weise ausgebildet ist und über eine Reibfläche 91 verfügt, wozu am Kolben 87 ein Reibbelag 93 vorgesehen ist. Axial zwischen dem Kolben 87 und dem antriebsseitigen Radialflansch 3 des Wandler gehäuses 8 verbleibt eine Kammer 95, die über die Nuten im genuteten Gleitlager 71 in Druckverbindung mit der Strömungsverbindung 31 des Abtriebs 27 steht.

Die grundsätzliche Funktion der Überbrückungskupplung 89 ist derart, daß in einer er sten Stellung des Schaltventils 33 in den Ringkanälen 39 und 48 ein Überdruck erzeugt wird, der sich über die Nutung 63 im Druckring 61 nach radial außen in den hydrody namischen Kreis 59 ausdehnt. Es liegt dann im letztgenannten Kreis 59 gegenüber der Kammer 95 Überdruck an, der dazu führt, daß der Reibbelag 93 des Kolbens 87 reib schlüssig gegen die entsprechende Reibfläche 91 am Radialflansch 3 des Wandlerge häuses 8 gepreßt wird. Nach Umschaltung des Schaltventils 33 wird dagegen die Mit tenbohrung 29 der Getriebeeingangswelle 25 mit Überdruck beaufschlagt, der sich über die Nutung des genuteten Gleitlagers 71 nach radial außen in die Kammer 95 fortsetzt und diese gegenüber dem hydrodynamischen Kreis 59 mit Überdruck beaufschlagt. Da durch wird der Kolben 87 vom Radialflansch 3 des Wandlergehäuses 8 entfernt und die Reibwirkung aufgehoben.

Wenn die Wandlerflüssigkeit im hydrodynamischen Kreis 59 mit Luft angereichert ist, lagert sich die spezifisch schwerere Wandlerflüssigkeit fliehkraftbedingt radial außen ab, während im radial inneren Bereich des Kreises 59 vermehrt Luft vorhanden ist. Wenn zwischen Kolben 87 und Radialflansch 3 ein definierter Schlupf erzeugt werden soll, muß im Kreis 59 ein exakt definierter Überdruck gegenüber der Kammer 95 hergestellt werden. Dies mißlingt, wenn der Anteil an Luft im radial inneren Bereich des Kreises 59 zu hoch geworden ist. Die Anpreßwirkung auf den Kolben 87 kann dann schlagartig ein brechen, so daß plötzlich ein unerwünscht hoher Schlupf des Kolbens 87 gegenüber dem Wandlergehäuse 8 an liegt. Zur Vermeidung dieses Problems ist die Entlüftungsaus nehmung 77 vorgesehen, durch welche die Luft aus dem radial inneren Bereich des Kreises 59 in die Mittenbohrung 59 der Getriebeeingangswelle 25 geführt und damit aus dem Drehmomentwandler herausgebracht werden kann.

Zur näheren Erläuterung der Entlüftungsausnehmung 77 sei beispielhaft auf die vergrö ßerte Herauszeichnung in den Fig. 2 bis 4 hingewiesen. Fig. 2 zeigt im Anschluß an den Zahneingriff 23 zwischen Turbinennabe 21 und Getriebeeingangswelle 25 an ei nem radialen Innendurchmesser 75 der Turbinennabe 21 eine Vertiefung 83, die sich gewindeförmig erstreckt und dadurch die Abdichtung 79 axial überbrückt, die radial zwischen dem Axialfortsatz 73 der Turbinennabe 21 und dem freien Ende 81 der Ge triebeeingangswelle 25 angeordnet ist, Luft, die sich im radial inneren Bereich des hy drodynamischen Kreises 59 angereichert hat, kann durch die Nutung 63 im Druckring 61 nach radial innen entweichen und gelangt durch den als Zuleitung 99 zur Entlüf tungsausnehmung 77 wirkenden Zahneingriff 23 zur Vertiefung 83, welche durch strömt wird. Anschließend kann die Luft in bereits beschriebener Weise in die Mitten bohrung 29 der Getriebeeingangswelle 25 eintreten. Durch die gewindeartige Ausbil dung der Vertiefung 83 verläuft diese entlang eines axial kleinen Bereich der Turbi nennabe 21 und ist dennoch mit einer bezogen auf deren Querschnitt sehr großen Er streckungslänge ausgebildet. Dadurch ist eine mit dem Austritt von Luft verbundene Leckage von Wandlerflüssigkeit so gering als möglich gehalten.

Alternativ zu der Vertiefung 83 in der Fig. 2 ist auch eine Axialnut 97 denkbar, wie sie in Fig. 3 eingezeichnet ist, und zwar ebenfalls am radialen Innendurchmesser 75 der Turbi nennabe 21, die Abdichtung 79 axial übergreifend.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform, wobei die Turbinennabe 21 von einem Axialdurchgang 100 durchdrungen ist. Bei dieser Ausführungsform kann auf die Wir kung des Zahneingriffs 23 zwischen Turbinennabe 21 und Getriebeeingangswelle 25 als Zuleitung 99 für Luft aus dem hydrodynamischen Kreis 59 zur Entlüftungsausneh mung 77 verzichtet werden.

Auch im Falle der Axialnut 97 und des Axialdurchgangs 100 ist jeweils zu ergänzen, daß deren Querschnitt gemessen an deren Erstreckungslänge minimal ist, um zwar einen Luftaustritt, aber eine nur begrenzte Leckage von Wandlerflüssigkeit zu gewährleisten.

Bezugszeichenliste

1

Lagerzapfen

3

antriebss. Radialflansch

5

Axialansatz

7

Pumpenschale

8

Wandlergehäuse

9

Pumpennabe

11

Beschaufelung

13

Pumpenrad

15

Turbinenrad

17

Turbinenschale

18

Vernietung

19

Beschaufelung

21

Turbinennabe

22

Bauteil

23

Zahneingriff

25

Getriebeeingangswelle

27

Abtrieb

29

Mittenbohrung

31

Strömungsverbindung

33

Schaltventil

35

Wandlerflüssigkeitsvorrat

37

Pumpe

39

Ringkanal

41

Hülse

43

Verzahnung

45

Innenring

47

Freilauf

48

Ringkanal

49

Klemmkörper

51

Außenring

53

Leitradnabe

55

Beschaufelung

57

Leitrad

59

hydrodynamischer Kreis

61

Druckring

63

Nutung

65

Axiallagerung

67

Druckring

69

Axiallagerung

71

genutetes Gleitlager

73

Axialfortsatz

75

radialer Innendurchmesser

77

Entlüftungsausnehmung

79

Abdichtung

81

freies Ende der Getriebeeingangswelle

83

Vertiefung

85

Tragbereich

87

Kolben

89

Überbrückungskupplung

91

Reibfläche

93

Reibbelag

95

Kammer

97

Axialnut

99

Zuleitung

100

Axialdurchgang

102

Drehachse

104

Leitung

106

Leitung

Claims

1. Hydrodynamischer Drehmomentwandler mit einem hydrodynamischen Kreis, der zumindest über ein Pumpen- und ein Turbinenrad verfügt, wobei das letztgenannte über eine Turbinennabe drehfest an einem Abtrieb angreift, der mit einer Strö mungsverbindung zu einem Wandlerflüssigkeitsvorrat versehen ist, und mit einer Überbrückungskupplung, die in einer ersten Schaltstellung eines Kolbens über we nigstens einen Reibbereich mit dem Wandlergehäuse in reibschlüssige Verbindung bringbar ist, und in einer zweiten Schaltstellung des Kolbens keine Reibverbindung zum Wandlergehäuse aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der hydrodynamische Kreis (59) in seinem radial inneren Bereich mit zumindest einer Entlüftungsausnehmung (77) verbunden ist, die in einem radial an den Ab trieb (27) angrenzenden Bauteil (22) ausgebildet ist und im Erstreckungsbereich der Strömungsverbindung (31) des Abtriebs (27) mündet.

2. Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftungsausnehmung (77) in dem Bauteil (22) über einen im Vergleich zur Erstreckungslänge erheblich kleineren Querschnitt verfügt.

3. Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach Anspruch 1 oder 2, mit einem durch eine Getriebeeingangswelle gebildeten Abtrieb und einer die Getriebeeingangswelle axial durchdringenden Mittenbohrung als Strömungsverbindung, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil (22) zur Aufnahme der Entlüftungsausnehmung (77) durch die Tur binennabe (21) gebildet wird.

4. Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftungsausnehmung (77) eine Abdichtung (79) zwischen dem hydrody namischen Kreis (59) und der Strömungsverbindung (31) des Abtriebs (27) über brückt.

5. Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftungsausnehmung (77) durch eine an einem radialen Innendurchmes ser (75) der Turbinennabe (21) gewindeartig verlaufende Vertiefung (83) gebildet ist.

6. Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftungsausnehmung (77) durch eine an einem Innendurchmesser (75) der Turbinennabe (21) vorgesehene Vertiefung (83) in Form einer Axial nut (97) gebildet ist.

7. Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahneingriff (23) zwischen Turbinennabe (21) und Getriebeeingangswel le (25) als Zuleitung (99) vom hydrodynamischen Kreis (59) zur Entlüftungsausneh mung (77) wirksam ist.

8. Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftungsausnehmung (77) als Axialdurchgang (100) in der Turbinenna be (21) vorgesehen ist.