DE19860982B4

DE19860982B4 - Hydrodynamischer Drehmomentwandler

Info

Publication number: DE19860982B4
Application number: DE19860982A
Authority: DE
Inventors: Stephan Maienschein; Uwe Wagner; Marc Meisner; Hartmut Dr. Faust; Steven Wooster Olsen
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1997-06-04
Filing date: 1998-05-20
Publication date: 2007-12-27
Anticipated expiration: 2018-05-21

Abstract

Hydrodynamischer Drehmomentwandler und ein Drehmomentfühler in einem Gehäuse (2), welches aus den Gehäuseschalen (4) und (5) besteht, wobei die motorseitige Gehäuseschale (4) mittels einer Drehmomentmitnahmeeinrichtung und einer Flexplatte (81) mit der Kurbelwelle (3) des Motors verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentmitnahmeeinrichtung an der motorseitigen Gehäuseschale (4) angenietet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen hydrodynamischen Drehmomentwandler mit einem Pumpenrad, Turbinenrad, einem Leitrad und einer Überbrückungskupplung, die in einem Gehäuse enthalten sind.
Ein derartiger Drehmomentwandler geht aus der DE 44 20 959 A1 hervor.
Bei Getrieben mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler als Anfahrelement ist bei einigen Ausführungen ein hydraulischer oder hydromechanischer Drehmomentfühler erforderlich, der einen dem übertragenden Drehmoment proportionalen Druck in einer hydraulischen Zuführleitung einstellt. Dies ist beispielsweise bei einem stufenlosen Getriebe (CVT, continuously variable transmission) zur automatischen drehmomentabhängigen Anpressung kraftübertragender Teile der Fall.
Ein derartiges CVT-Getriebe in der Form eines stufenlos einstellbaren Kegelscheibenumschlingungsgetriebes mit zwei zueinander verstellbaren Kegelscheibenpaaren ist aus der DE 42 34 294 A1 bekannt. Dabei ist wenigstens eines der Kegelscheibenpaare mittels eines Drehmomentfühlers zur Verspannung des Umschlingungsmittels beaufschlagbar. Der Drehmomentfühler weist dabei Wälzlager in der Form von Kugeln auf, die mit Abwälzflächen zusammenwirken, die drehmoment- und übersetzungsabhängige Verspannkräfte bzw. Anpreßkräfte erzeugen.
Üblicherweise werden derartige Drehmomentfühler zwischen beispielsweise einem Drehmomentwandler und einem stufenlos einstellbaren Kegelscheibenumschlingungsgetriebe angeordnet, wie dies aus VDI-Berichte, 803 (1990), Seiten 181 – 196 hervorgeht. Ein Problem besteht dabei darin, daß in axialer Richtung ein relativ großer Bauraum erforderlich ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, einen hydrodynamischen Drehmomentwandler mit einem Drehmomentfühler zu schaffen, der in axialer Richtung einen relativ kleinen Bauraum erfordert.
Diese Aufgabe wird durch einen hydrodynamischen Drehmomentwandler mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der Drehmomentfühler in den hydrodynamischen Drehmomentwandler so integriert ist, daß der Bauraum, insbesondere der in axialer Richtung erforderliche Bauraum, wesentlich reduziert ist. Vorteilhafterweise ist bei dem erfindungsgemäßen hydrodynamischen Drehmomentwandler der Drehmomentfühler in den nahezu unveränderten Bauraum des an sich bekannten hydrodynamischen Drehmomentwandlers integriert, so daß keine grundlegenden konstruktiven Veränderungen am Drehmomentwandler erforderlich sind.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Drehmomentwandlers besteht auch darin, daß der integrierte Drehmomentfühler und die Überbrückungskupplung radial übereinander angeordnet sind, so daß der in axialer Richtung beanspruchte Bauraum der Vorrichtung des Wandlers mit dem Drehmomentfühler so klein wie möglich ist. Vorteilhafterweise erfolgt der Kraftfluß von der Turbine bzw. von der Überbrückungskupplung über den Drehmomentfühler direkt auf die Getriebeeingangswelle.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Drehmomentfühler des vorliegenden Drehmomentwandlers zwei Druckkammern besitzt, d.h. daß es sich um einen zweistufigen Drehmomentfühler handelt, wie er beispielsweise aus der DE 195 44 644 A1 bekannt ist. Der Öldurchfluß erfolgt in den Drehmomentfühler des vorliegenden Drehmomentwandlers vorteilhafterweise über dessen Ansteuerbohrung durch den Belag der Überbrückungskupplung, durch den Drehmomentwandler und anschließend zurück in das Getriebe. Der Zulaufdruck wird durch den Drehmomentfühler geregelt, wohingegen der Druck hinter der Ansteuerbohrung vorwiegend durch den Wandler bestimmt wird.
Ein wesentlicher Vorteil besteht auch darin, daß der vorliegende hydrodynamische Drehmomentwandler mit dem integrierten Drehmomentfühler weitgehend aus einfachen Tiefziehteilen herstellbar ist.
Vorteilhafterweise erfolgt die Ansteuerung der Überbrückungskupplung über eine eigene Ansteuerleitung.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Im Folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Querschnitt durch den erfindungsgemäßen hydrodynamischen Drehmomentwandler;
2 bis 7 Anordnungen mit Zusatzmassen an der antriebsseitigen Gehäuseschale;
8 bis 13 Zentriereinrichtungen für den Drehmomentwandler.
Gemäß 1 weist der vorliegende hydrodynamische Drehmomentwandler 1 ein Gehäuse 2 auf, das mit einer antreibenden Welle verbindbar ist, die durch die Abtriebswelle 3, beispielsweise die Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, gebildet sein kann.
Das Gehäuse 2 wird durch eine der Abtriebswelle 3 bzw. der Brennkraftmaschine benachbarte Gehäuseschale 4 sowie eine an dieser drehfest befestigte weitere Gehäuseschale 5 gebildet. Die beiden Gehäuseschalen 4 und 5 sind vorzugsweise radial außen über eine Schweißverbindung 6 fest miteinander abdichtend verbunden. Bei der dargestellten Ausführungsform wird zur Bildung der äußeren Schale des Pumpenrades 7 die Gehäuseschale 5 unmittelbar herangezogen. Hierzu sind die Schaufelbleche 8 in an sich bekannter Weise an der Gehäuseschale 5 befestigt. Die Gehäuseschale 5 ist axial in den äußeren hülsenartigen Bereich 4a der Gehäuseschale 4 eingesteckt. Zwischen dem Pumpenrad 7 und der Gehäuseschale 4 ist ein Turbinenrad 10 angeordnet, das fest bzw. drehstarr mit einer Abtriebsnabe 11 verbunden ist, die über eine Innenverzahnung 9' mit einer Getriebeeingangswelle 9 drehfest koppelbar ist. Axial zwischen den radial inneren Bereichen des Pumpenrades 7 und des Turbinenrades 10 ist ein Leitrad 12 vorgesehen. Die Gehäuseschale 5 besitzt radial innen eine hülsenartige Nabe 13, die in dem Gehäuse eines Getriebes drehbar und abdichtend lagerbar ist. In dem durch die beiden Gehäuseschalen 4 und 5 gebildeten Innenraum 14 ist ferner eine Überbrückungskupplung 15 angeordnet, die eine Drehmomentkopplung zwischen der Abtriebsnabe 11 und der antreibenden Gehäuseschale 4 ermöglicht.
Die Gehäuseschale 4 bildet mit einem radial äußeren Bereich eine konische oder ebene Reibfläche 21, deren fiktive Konusspitze axial zur Antriebsseite hin vom Turbinenrad 10 weggerichtet ist. Die konische Reibfläche 21 ist in Reibeingriff mit einem Reibbelag 22 bringbar, der von dem konischen Bereich 23 eines ringförmigen Kolbens 17 getragen ist, der vorzugsweise durch ein aus Blech tiefgezogenes Teil gebildet ist.
An der dem Turbinenrad 10 zugewandten Seite des ringförmigen Kolbens 17 ist radial innen ein Ringteil 32 befestigt, vorzugsweise vernietet, das radial innen einen axial verlaufenden Flansch 33 mit einer Innenverzahnung 34 aufweist. Das Ringteil 32 ist vorzugsweise ebenfalls ein Tiefziehteil.
In die Innenverzahnung 34 greift eine Außenverzahnung 35 des Außenrandes eines Ringteiles 36 ein, das an seinem Innenrand einen in axialer Richtung verlaufenden Flansch 37 besitzt, mit dem es sich auf der Abtriebsnabe 11 axial verschiebbar abstützt. Das Ringteil 36, das vorzugsweise wieder ein Tiefziehteil ist, ist aus Gründen der Raumaufteilung so geformt, daß es ausgehend von der Außenverzahnung 35 über einen schrägen Bereich 39 radial nach innen zur Seite der Gehäuseschale 5 verläuft, wobei sich an den Bereich 39 ein den Flansch 37 endseitig aufweisender radialer Bereich 40 anschließt. Auf diese Weise wird zwischen der Gehäuseschale 4 und dem Ringteil 36 ein Raum für den Drehmomentfühler 41 geschaffen.
An der der Gehäuseschale 4 zugewandten Seite des Ringteiles 36, insbesondere des radialen Bereiches 40 desselben, ist ein, vorzugsweise als Tiefziehteil ausgebil detes, Ringteil 42 befestigt, vorzugsweise vernietet, das stufenförmig geformt ist und einen ersten axial verlaufenden Zylinderbereich 43, einen davon radial nach außen beabstandeten axial verlaufenden Zylinderbereich 44 mit einer Innenverzahnung 44' und vom Bereich 44 radial nach außen beabstandet, einen dritten axial verlaufenden Zylinderbereich aufweist, der einen axialen Flansch 46 bildet, der axial verschiebbar an einem am Kolben 17 radial innen ausgebildeten axial verlaufenden Flansch 47 anliegt.
Vorzugsweise befindet sich am radial innen liegenden Endbereich des Ringteiles 42 ein axialer Flansch 48, der auf der Abtriebsnabe 11 axial verschiebbar gelagert ist. Die Flansche 37 und 48 sind durch O-Ringdichtungen 49, 50 in Bezug auf die Abtriebsnabe 11 abgedichtet. Entsprechend ist der Flansch 46 in Bezug auf den Flansch 47 durch eine O-Ringdichtung 51 abgedichtet.
Der Drehmomentfühler 41 zur Erzeugung eines zumindest momentabhängigen Druckes nach einem hydromechanischen Prinzip weist zwei Kurvenscheiben 55 und 56 auf, die ringförmig ausgebildet sind und zwischen sich Spreizkörper 57, vorzugsweise in der Form von Kugeln, aufweisen. Die ringförmige Kurvenscheibe 55 ist an ihrem radial innen liegenden Rand an der Abtriebsnabe 11 befestigt, vorzugsweise verschweißt 38. Die ringförmige Kurvenscheibe 56 weist an ihrem radial innen liegenden Endbereich einen axialen Flansch 54 auf, der sich axial verschiebbar auf der Abtriebsnabe 11 abstützt. An ihrem radial außen liegenden Ende weist die Kurvenscheibe 56 eine Außenverzahnung 58 auf, die in die Innenverzahnung 44' des Bereiches 44 des Ringteiles 42 eingreift. An der der Gehäuseschale 5 zugewandten Seite der Kurvenscheibe 56 ist ein Kolbenteil 59 befestigt, vorzugsweise verschweißt 53, das ausgehend von der Kurvenscheibe 56 mit einem ersten Bereich 60 in axialer Richtung zur Seite der Gehäuseschale 5 hin verläuft, wobei es mit seiner Außenseite auf einer zylindrischen Fläche 61 der Abtriebsnabe 11 in axialer Richtung gleiten kann, und anschließend mit einem zweiten Bereich 62, vorzugsweise in radialer Richtung nach außen verläuft. Vorzugsweise befindet sich die zylindrische Fläche 61 auf einem radial nach außen verlaufenden Vorsprung 52 der Abtriebsnabe 11. Am zweiten Bereich 62 befindet sich ein in axialer Richtung verlaufender dritter Bereich 63, dessen Außenseite sich an dem Zylinderbereich 43 des Ringteiles 42 axial verschiebbar innenseitig abstützt. Vorzugsweise verläuft der dritte Bereich 63 in Richtung auf die Gehäuseschale 4. Der erste Bereich 60 ist in Bezug auf den zylindrischen Bereich 61 durch eine O-Ringdichtung 65 und der dritte Bereich 63 in Bezug auf den Zylinderbereich 43 durch eine O-Ringdichtung 64 abgedichtet.
Die Teile 55, 56 und 62 sind vorzugsweise ebenfalls Tiefziehteile.
Aus den obigen Ausführungen ist erkennbar, daß der Drehmomentfühler 41 infolge der speziellen Ausgestaltung des Kolbens 17, des Ringteiles 36 und des Ringteiles 42 vollständig in den radial inneren Raum zwischen der Gehäuseschale 4 und dem Turbinenrad 10 sowie dem Leitrad 12 integriert ist.
Im folgenden wird die Funktion des zuvor erläuterten Drehmomentwandlers 1 näher beschrieben. Dabei wird zunächst davon ausgegangen, daß die Überbrückungs kupplung 15 geschlossen ist. Die Drehmomentübertragung erfolgt von der Antriebsseite, d.h. also vom Gehäuse 2 zur Abtriebsseite, d.h. zur Abtriebsnabe 11.
Genauer gesagt verläuft der Drehmomentfluß von der Reibfläche 21 der Gehäuseschale 4 über den Reibbelag 22 zum Kolben 17. Vom Kolben 17 und dem damit verbundenen Ringteil 32 wird das Drehmoment über die Verzahnungen 34 und 35 auf das Ringteil 36, damit auf das drehfest mit dem Ringteil 36 verbundene Ringteil 42 sowie auf das ebenfalls drehfest mit dem Ringteil 36 verbundene Turbinenrad 10 übertragen. Vom Ringteil 43 erfolgt der Drehmomentfluß über die Verzahnungen 44', 58 auf die Kurvenscheibe 56.
Wenn in dem so übertragenen Drehmoment ein Momentenstoß auftritt, wird die Kurvenscheibe 56 relativ zur Kurvenscheibe 55 verdreht. Dies bedeutet, daß auch die nicht dargestellten Rampen der Kurvenscheiben 55, 56 gegeneinander verdreht werden, so daß die Spreizkörper 57 die Kurvenscheiben 55 und 56 auseinanderdrücken. Die Kurvenscheibe 56 wird dabei von der Kurvenscheibe 55 zur Abtriebsseite hin wegbewegt, wobei das Kolbenteil 59 ebenfalls diese Bewegung ausführt. Die dabei von der Kurvenscheibe 56 und dem Kolbenteil 59 bzw. dessen zweiten Bereich 62 eingenommenen Positionen sind beispielhaft durch die unterbrochenen Linien I und II dargestellt. Die genannten Verschiebungen haben zur Folge, daß die Größe des Druckraumes zwischen dem Kolbenteil 59, dem Ringteil 42 und der Abtriebsnabe 11 verkleinert wird, wobei Fluid aus diesem Druckraum über die Dreheinführung 70 gefördert wird und beispielsweise in die Druckkammer eines Scheibensatzes des CVT-Getriebes gelangt.
Wenn die Überbrückungskupplung geöffnet ist, d.h. also, wenn kein Reibschluß zwischen der Reibfläche 21 der Gehäuseschale 4 und dem Kolben 17 besteht, wird das Gehäuse 2 über einen Fluidstrom über den Drehmomentwandler (Pumpenrad 7 – Turbinenrad 10) an die Abtriebsnabe 11 gekoppelt.
Vorzugsweise ist der Drehmomentfühler 41 als Zweikammersystem ausgebildet. Dies bedeutet, daß auch zwischen dem Kolbenteil 59, der Abtriebsnabe 11 bzw. deren Vorsprung 52 und der Kurvenscheibe 56 ein Druckraum besteht, aus dem über eine Dreheinführung 71 Fluid, beispielsweise in die Druckkammer des genannten Scheibensatzes des CVT-Getriebes gepumpt wird.
Die Drehung der Antriebswelle 3 bei der es sich beispielsweise um eine Kurbelwelle handelt, wird in an sich bekannter Weise über eine sogenannte Flexplatte 81, die als ringförmige Scheibe ausgebildet ist, die radial innen an der Kurbelwelle befestigt ist, auf die Gehäuseschale 4 übertragen. Zu diesem Zweck ist die Flexplatte 81 über eine ringförmige Platte 85, die radial innen an der Gehäuseschale 4 befestigt, vorzugsweise verschweißt 80 ist, und die radial außen mit der Hilfe von Bolzen 79 an der Flexplatte 81 befestigt ist, drehfest mit der Gehäuseschale 4 verbunden. An einem radial außenliegenden axialen Bereich der Flexplatte 81 ist in bekannter Weise ein Anlasserzahnkranz 90 angeordnet.
Im folgenden werden Anordnungen erläutert, bei denen die antriebsartige Anregung durch Zusatzmassen, die vorzugsweise gleichzeitig als Signalgeber, beispielsweise für einen Motordrehzahlsensor, dienen können, reduziert wird. Dabei erfolgt die Vergrößerung der Primärmasse unter vorteilhafter Ausnutzung des Raumes zwischen der konischen Reibfläche 21 der Gehäuseschale 4 und der Flexplatte 81.
Gemäß 2 ist die Flexplatte 81, die als ringförmige Scheibe ausgebildet ist, mit der Kurbelwelle 3, vorzugsweise mit der Hilfe von Bolzen 82 verschraubt. An ihrem radial außen liegenden Rand weist die Flexplatte 81 Bohrungen 83 auf, durch die Bolzen 84 geführt sind, mit deren Hilfe eine ringförmige Platte 85 an der dem Gehäuse 2 des Drehmomentwandlers zugewandte Seite der Flexplatte 81 mit dieser radial außen verschraubt ist. Der Innenrand der Platte 85 ist an der Gehäuseschale 4 des Drehmomentwandlers befestigt, vorzugsweise verschweißt 80. Die Bolzen 84 sind vorzugsweise in einer ringförmigen Zusatzmasse 93 verschraubt, die in den Raum zwischen der Platte 85 und der konischen Reibfläche 21 der Gehäuseschale 4 eingesetzt ist und diesen Raum soweit wie möglich ausfüllt und ausnutzt. Außenseitig weist die Zusatzmasse 93 Aussparungen 94 auf, die als Signalgeber dienen. Bei der Zusatzmasse 93 handelt es sich vorzugsweise um ein Eisengußteil.
Vorzugsweise weist die Platte 85 an ihrem radialen äußeren Ende einen axialen Flansch 92 in der Form einer Abwinkelung auf, auf der der Anlasserzahnkranz 90 befestigt ist. Die Zusatzmasse 93 schafft auch einen Ausgleich für das Gewicht des Zahnkranzes 90.
Die 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Flexplatte 81 selbst an ihrem radialen äußeren Ende einen axial abgewinkelten Flansch 95 besitzt, an dem der Anlasserzahnkranz 90 befestigt ist. Als Zusatzmasse ist hier ein Blechteil 78 vorgesehen, das aus einem ringförmigen Blechteil gebildet ist, dessen innerer Randbereich 96 größtenteils umgefaltet ist, so daß er auf dem mittleren Bereich des Blechteiles 78 aufliegt, und dessen radial außenliegender Bereich 97 axial verläuft und in Bezug auf den mittleren Bereich um 90° abgewinkelt ist. Das Blechteil 78 weist radial nach innen vorstehende Bereiche 76 auf, die im Gegensatz zu den umgefalteten Randbereichen 96 nicht abgebogen sind. Diese Bereiche 76 sind radial innen an der Gehäuseschale 4 verschweißt 91. An der der Gehäuseschale 4 zugewandten Seite sind die Bolzen 84, in dem mittleren Bereich und den umgebogenen Randbereichen 96 verschraubt. Der Bereich besitzt Öffnungen 98, die ebenfalls als Geber dienen.
Die 4 zeigt eine Ausführungsform, bei der die ringförmige Platte 85, die radial innen an der Gehäuseschale 4 befestigt, vorzugsweise verschweißt 91 ist, an ihrer radial außen liegenden Seite einen abgewinkelten Flansch 99 besitzt, der sich zur Abtriebsseite hin erstreckt und vorzugsweise Öffnungen 100 aufweist, die als Geber dienen. Außerdem ist auf diesem axialen Flansch 99 gleichzeitig auch der Anlasserzahnkranz 90 befestigt. Die Bolzen 84 sind in einem Ringteil 86 verschraubt, das als Zusatzmasse dient.
Die 5 bis 9 zeigen weitere Zusatzmassen für Drehmomentwandler zur Erhöhung des primärseitigen Massenträgheitsmomentes, die ebenfalls ohne Veränderung des verfügbaren Bauraumes erreicht wird.
Die Anordnung der 5 entspricht im wesentlichen derjenigen der 3, wobei jedoch an dem geformten Blechteil 78 im Raum zwischen der Reibfläche 21 der Gehäuseschale 4 und dem an der Flexplatte 81 verschraubten Blechteil 78 eine weitere Zusatzmasse 105 vorzugsweise in der Form eines ringförmigen Eisengußteiles angeordnet ist, die den genannten Raum nahezu ausfüllt und an diesen angepaßt ist. Die Zusatzmasse 105 ist z.B. im genannten Raum hinter dem axialen Bereich 97 gehalten oder an dem Blechteil 78 vernietet.
Bei der Ausführungsform der 6a, die im wesentlichen derjenigen der 2 entspricht, ist an der Stelle der Zusatzmasse 93 eine Zusatzmasse 106 in der Form eines ringförmigen Gußteiles vorgesehen, das vorzugsweise mit Bolzen 84 an der Flexplatte 81 verschraubt und dem Ringteil 85 vernietet ist. Die Zusatzmasse 106 ist so ausgestaltet, daß sie wieder im wesentlichen den Raum zwischen dem Ringteil 85 und der konischen Reibfläche 21 ausfüllt. Sie erstreckt sich mit einem axialen Bereich 108 oberhalb des äußeren Endes der Flexplatte 81 zu der der Gehäuseschale 4 abgewandten Seite, wobei auf dem axial verlaufenden Bereich 108 der Anlasserzahnkranz 90 angeordnet ist. Der Bereich 108 vergrößert die Gesamtmasse der Zusatzmasse 106.
In dem die Zusatzmasse 106 bildenden Gußteil kann als Geber eine Umlaufnut 101 angeordnet sein, über der ein Abdeckblech 102 angeordnet ist, das Öffnungen 103 aufweist.
Die Flexplatte 81 kann gemäß 6b zur weiteren Vergrößerung der Masse der Zusatzmasse 106 nicht rund ausgebildet sein, sondern vorzugsweise etwa die Form eines gleichseitigen Dreiecks aufweisen, dessen Spitzenbereiche in entsprechende, sich radial nach innen öffnende Aussparungen 111 der Zusatzmasse 106 eingreifen. Im Bereich der drei Spitzenbereiche sind die Bolzen 84 angeordnet. Auf diese Weise können diejenigen Bereiche der Zusatzmasse 106, die für eine kreisförmige Flexplatte ausgespart sein müßten, zur Massevergrößerung herangezogen werden.
Schließlich zeigt die 7 eine Anordnung, bei der eine Zusatzmasse 117 in Form eines gebogenen Blechteiles vorgesehen ist, das in den Raum zwischen der ringförmigen Platte 85 und der konischen Reibfläche 21 angeordnet ist. Die Platte 85 erstreckt sich ausgehend von der Gehäuseschale 4 bzw. der Schweißnaht 91 radial nach außen, wo sie eine axiale Abwinkelung 119 aufweist, die zur Seite der konischen Reibfläche 21 hin verläuft. Das freie Ende dieser Abwinkelung 119 kann um 180° nach oben umgebogen sein, so daß es eine Verstärkung bildet und außerdem zur weiteren Erhöhung der Zusatzmasse beiträgt. Das die Zusatzmasse 117 bildende Blechteil liegt mit einem radial inneren Bereich 118 an der Platte 85 an und weist an seinem radial außenliegenden Endbereich eine axiale Abwinkelung 121, die zur Gehäuseschale 4 gerichtet ist, und eine axiale Zurückbiegung 120 auf, die außenseitig auf der Abwinkelung 121 aufliegt und die Masse der Zusatzmasse 117 vergrößert.
An der Flexplatte 81 ist außenseitig ein ringförmiges Winkelteil 122 verbindbar, wie verschraubbar oder vernietbar, dessen einer Schenkel 123 sich parallel zum oberen Endbereich der Flexplatte 81 erstreckt und dessen abgewinkelter axialer Bereich 124 zur Seite der konischen Reibfläche 21 hin abgewinkelt ist. Der abgewinkelte Bereich 124 weist vorzugsweise als Geber wirkende Aussparungen 125 auf, wie sie beispielsweise bereits im Zusammenhang mit der 4, zu 100 erläutert wurden.
An der axialen Abwinkelung 122 ist vorzugsweise der Anlasserzahnkranz 90 befestigt.
Die Verschraubung erfolgt vorzugsweise mit der Hilfe von an der Platte 85 zur Antriebsseite hin befestigten Bolzen 84', die die Flexplatte 81 durchgreifen und an dem Winkelteil 122 verschraubt sind.
Im folgenden werden im Zusammenhang mit den 8 bis 11 Zentriereinrichtungen für Drehmomentwandler erläutert.
Üblicherweise werden derartige Zentriereinrichtungen, die eine Zentrierung des Drehmomentwandlers in der Kurbelwelle 3 des Motors bei der Montage des Drehmomentwandlers im Fahrzeug bewirken und außerdem für eine Zentrierung beim Wuchten des Drehmomentwandlers sorgen, durch Verbinden eines zusätzlichen Teiles mit dem Wandlerdeckel, d.h. also mit der Gehäuseschale 4 realisiert. Beispielsweise ist es bekannt, eine solche Zentriereinrichtung in der Form eines zusätzlichen, tiefgezogenen Teiles auszugestalten, das in der 1 mit 170 bezeichnet ist. Dabei weist dieses Teil 170 die Form eines tiefgezogenen Zapfens 171 auf, der durch Schweißen, beispielsweise durch Laserschweißen mit der Gehäuseschale 4 verbunden ist. Eine entsprechende Schweißnaht ist in der 1 mit 172 bezeichnet. Aus dem Stand der Technik sind auch andere derartige Zapfen bekannt, die jedoch immer die Form von zusätzlichen, an der Gehäuseschale 4 verschweißten Teilen aufweisen.
Insbesondere bestehen Nachteile solcher zusätzlichen Teile darin, daß eine Endbearbeitung nur nach dem Verschweißen des zusätzlichen Teiles an der Gehäuseschale 4 möglich ist. Vor allem ist es aber stets erforderlich in aufwendiger Weise das Zusatzteil selbst herzustellen und dieses außerdem kostenintensiv mit aufwendigen Schweißoperationen an der Gehäuseschale 4 zu befestigen. Diese zuvor beschriebenen Nachteile können dadurch vermieden werden, daß erfindungsgemäß die Gehäuseschale 4 selbst keine Zentriereinrichtung aufweist, sondern daß eine Drehmomentmitnahmeeinrichtung in der Form einer ringförmigen Platte geschaffen wird, die zur Kurbelwelle 3 hin konstruktiv relativ einfach zentriert ist und mit dem Wandlerdeckel bzw. der Gehäuseschale 4 verbunden wird. Vorteilhafterweise entfallen dabei mindestens ein Bauteil und eine Verbindungsoperation oder ein kostenintensiver Tiefziehprozeß. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß wegen der Anordnung der als Platte ausgeführten Drehmomentmitnahmeeinrichtung die Möglichkeit einer Innen- oder Außenzentrierung mit der Kurbelwelle 3 besteht, so daß der für die Flexplatte 81 ohnehin schon vorhandene Außenzentriersitz auch für die Drehmomentmitnahmeeinrichtung verwendet werden, d.h. also auch für die Wandlerzentrierung ausgenutzt werden kann. Da der Zentrierdurchmesser der Drehmomentmitnahmeeinrichtung im Werkzeug relativ leicht änderbar ist, kann bei Verwendung der vorliegenden Zentriereinrichtung der Drehmomentwandler in einer äußerst einfachen Weise an verschiedene Fahrzeug- bzw. Motortypen angepaßt werden. Die Verbindung der Drehmomentmitnahmeeinrichtung mit der Kurbelwelle kann über eine variable Anzahl von Verschraubungen erfolgen. Vorteilhafterweise kann die Drehmomentmitnahmeeinrichtung auch so ausgeführt werden, daß sie den Anlasserzahnkranz aufweist. Die Verbindung mit der Gehäuseschale 4 kann in einer äußerst einfachen Weise durch Schweißen oder Vernieten usw. erfolgen. Die vorliegende Zentriereinrichtung ist äußerst günstig hinsichtlich der Fertigungsfolge und der Nachbearbeitung. Alternativ zur integrierten Zentriereinrichtung kann diese auch als separates Bauteil mit der Drehmomentmitnahmeeinrichtung einfach verbunden werden. Dies ist trotz des zusätzlichen Bauteiles günstig gegenüber der bekannten Verbindung der Zentriereinrichtung mit dem Wandlerdeckel, da keine Dichtprobleme und kein Fertigungseinfluß auf den konischen Bereich der Gehäuseschale 4 bestehen, der einen Teil der Überbrückungskupplung 15 bildet.
Gemäß 8 handelt es sich bei der Gehäuseschale 4 um ein einteiliges Deckelteil, das die konische Reibfläche 21 aufweist. An der Kurbelwelle 3 ist mit der Hilfe von Bolzen 173 die Flexplatte 81 verschraubt. Die plattenförmig ausgebildete Drehmomentmitnahmeeinrichtung 174, die insbesondere auch in 9 dargestellt ist, ist mit der Hilfe von Bolzen 175 an der Flexplatte 81 verschraubt. Insbesondere weist die Drehmomentmitnahmeeinrichtung 174 die Form eines in etwa gleichseitigen Dreiecks auf, wobei im Bereich der Spitzen des Dreiecks Bohrungen 176 zum Hindurchführen der Bolzen 175 angeordnet sind. Um ein Aufliegen der plattenförmigen Drehmomentmitnahmeeinrichtung auf der Flexplatte 81 zu vermeiden, weist diese im Bereich der Bohrungen 176 Einprägungen 177, 178 auf, wobei die tiefstliegenden Bereiche 178, die die Bohrungen 176 aufweisen, auf der Flexplatte 81 aufliegen. Radial innen weist die vorzugsweise als Tiefziehteil ausgebildete Drehmomentmitnahmeeinrichtung eine axiale Zentriernabe 179 auf, die in eine entsprechende axiale zylindrische Zentrierfläche 180 verläuft, die in der Kurbelwelle 3 ausgebildet ist. Um die Zentriernabe 179 herum weist die Drehmomentmitnahmeeinrichtung Aussparungen 181 auf, durch die hindurch die Bolzen 173 zur Verschraubung der Flexplatte 81 an einem Flansch 182 der Kurbelwelle 3 führbar sind.
Die Drehmomentmitnahmeeinrichtung 174 wird in einer einfachen Weise vorzugsweise durch eine ringförmige Schweißnaht 183, vorzugsweise durch Laserschweißen, an der Gehäuseschale 4 verschweißt.
Die 10 zeigt eine alternative Ausführungsform, bei der die Drehmomentmitnahmeeinrichtung 174 radial innen keine Zentriernabe aufweist, sondern zur Zentrierung direkt mit der Innenfläche 184 auf einer axialen Zentrierfläche 185 der Kurbelwelle 3 aufliegt, auf der auch die Flexplatte 81 innenseitig zentriert ist.
Aus der 11 ist erkennbar, daß die Verschweißung der Drehmomentmitnahmeeinrichtung 174 an der Gehäuseschale 4 bevorzugt durch Schweißnähte 186, die insbesondere durch MAG-Schweißen hergestellt werden, erfolgt, die an den Rändern von Schlitzen 187 angeordnet sind, die sich in der Drehmomentmitnahmeeinrichtung 174 befinden und vorzugsweise über Teilbereiche eines zur Mitte derselben gezogenen Kreises äquidistant angeordnet sind.
Die 12 zeigt eine Ausführungsform, die im wesentlichen derjenigen der 17 entspricht, wobei jedoch eine weitere Möglichkeit der Lagerung der Getriebeeingangswelle, der Turbine bzw. der Abtriebsnabe 11 oder dem Kolben an der Gehäuseschale 4 besteht. Zu diesem Zweck weist die Gehäuseschale 4 mittig einen Zentriervorsprung 189 auf, der in eine axiale Zentrierfläche beispielsweise der Abtriebsnabe 11 eingreift. Die Zentrierfläche ist mit 190 bezeichnet. Vorzugsweise kann zwischen der Zentrierfläche 190 und dem Zentriervorsprung 189 eine Lagerschale 191 angeordnet sein.
Gemäß 13 können die in den 17 bis 21 dargestellten Muttern 189 entfallen, die auf den Bolzen 175 verschraubt sind, wenn diese integraler Bestandteil (Bezugszeichen 189') der Drehmomentmitnahmeeinrichtung 174 sind.
Es wird darauf hingewiesen, daß die Ausführungsformen der 2 bis 13 jeweils unabhängig voneinander und unabhänig von der Anordnung der 1 angewendet werden können.
Die Erfindung betrifft einen Drehmomentwandler mit einem Drehmomentfühler mit einem Druckraum, der von einer Pumpe mit Druckmittel beaufschlagbar ist, wobei über den Drehmomentfühler wenigstens ein Teil des zwischen einem Antriebsteil und einem Abtriebsteil zu übertragenden Drehmomentes übertragbar ist und weiterhin der im Druckraum anstehende, die Drehmomentübertragungskapazität des Fühlers bestimmende Druck mittels wenigstens zweier relativ zueinander bewegbarer Teile eines mit dem Druckraum in Verbindung stehenden Drosselventils erzeugbar ist. Die Erfindung betrifft weiterhin den Einsatz eines derartigen Drehmomentfühlers insbesondere in Verbindung mit einem Kegelscheibenumschlingungsgetriebe. Solche Drehmomentfühler dienen zur lastabhängigen bzw. drehmomentabhängigen Verspannung von Teilen einer Drehmomentübertragungseinrichtung.
Insbesondere dienen Drehmomentfühler der betroffenen Bauart zur wenigstens lastabhängigen bzw. drehmomentabhängigen kraftmäßigen Verspannung von aneinander gedrückten Reibpartnern, und zwar derart, daß möglichst gerade die für die Drehmomentübertragung erforderliche Anpreß- bzw. Verspannkraft zwischen den Reibpartnern vorhanden ist. Eine Überanpressung zwischen den in Reibeingriff stehenden Teilen führt zu einem erhöhten Verschleiß, während eine zu geringe Anpressung ein gegenseitiges Durchrutschen und damit wiederum einen erhöhten Verschleiß der in Reibeingriff stehenden Teile bewirkt. Solche Drehmomentfühler sind praktisch als zumindest momentabhängig gesteuertes Ventil ausgebildet. Die als Drossel dienenden Bereiche sind abflußseitig dem Druckraum des Drehmomentfühlers nachgeschaltet. Der Druckraum wird von einer Pumpe gespeist und bei Drehmomentstößen wird die Drosselstelle zumindest teilweise verschlossen, wo durch eine entsprechende Druckerhöhung im Druckraum des Drehmomentfühlers entsteht, so daß auch in den mit diesem Druckraum in Verbindung stehenden Stellgliedern, insbesondere Kolben-/Zylindereinheiten, eine entsprechende Druckerhöhung erzeugt wird, wodurch wiederum die über die Stellglieder aneinander gedrückten Reibpartner ebenfalls entsprechend stärker verspannt werden. Dadurch wird bei einem Kegelscheibenumschlingungsgetriebe die durch die Kegelscheiben auf das Umschlingungsmittel erzeugte Einspannkraft bei einer Erhöhung des Drehmomentes bzw. bei Vorhandensein eines Drehmomentstoßes ebenfalls entsprechend erhöht. Zur Verstellung des Drosselventils besitzen die durch den Stand der Technik bekannt gewordenen Momentenfühler einander gegenüberstehende mit Anpreßkurven bzw. -bahnen versehene Scheiben, vorzugsweise mit dazwischen eingelegten Wälzkörpern, die durch den im Druckraum und von der diesen speisenden Pumpe erzeugten Druck aufeinander zu verspannt werden. Bei Drehmomentstößen, insbesondere von der Antriebsseite her, erfolgt ein Spreizen der beiden Scheiben und ein axial bewegliches Teil verringert bzw. verschließt entsprechend den Drehmomentstößen den Abflußquerschnitt der Drosselstelle. Über die mit den Anpreßkurven versehenen Scheiben wird außerdem zumindest ein Teil des Antriebsmomentes mechanisch übertragen und entsprechend dem übertragenen Drehmoment das Drosselventil bzw. die Drosselstelle verschlossen und der Anpreßdruck auf das Umschlingungsmittel, wie eine Kette, eingestellt. Die Drosselstelle bzw. das Drosselventil wird also – außer bei sehr starken Drehmomentstößen, durch welche die Abflußöffnung ganz verschlossen werden kann – stets durchströmt. Es muß also von der Pumpe neben der Leistung für den Druck, der eine ausreichende Verspannung der Anpresskurven zur Drehmomentübertragung er zeugt, zusätzlich eine Leistung entsprechend dem unter Druck durch die Drosselstelle durchströmenden Medium aufgebracht werden, was also eine permanente Verlustleistung bedeutet. Vorteilhaft ist es, den Drehmomentfühler derart auszugestalten, daß dieser nicht nur einen drehmomentabhängigen bzw. lastabhängigen Druck liefern kann, sondern einen Druck, der auch übersetzungsabhängig ist. Dadurch soll die Verspannung zwischen den Reibpartnern, also bei einem Kegelscheibenumschlingungsgetriebe, die Pressung zwischen dem Umschlingungsmittel, wie Kette, und den mit diesem zusammenwirkenden Kegelscheiben auf ein Minimum reduziert werden, insbesondere im Teillastbereich, so daß die durch die Verspannung zwischen den Reibpartnern verursachten Verluste auf ein Minimum reduziert werden können. So kann z.B. durch bekannte Drehmomentfühler in dem Betriebszustand eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes, bei dem die Kette auf der Antriebsseite radial innen steht, das bedeutet also, daß eine Übersetzung ins Langsame stattfindet, der vom Drehmomentfühler gelieferte Druck größer sein als bei einem Betriebszustand, bei dem die Kette antriebsseitig außen steht, das bedeutet, daß eine Übersetzung ins Schnelle erfolgt, wobei dieser Vergleich bezogen ist auf ein bestimmtes Drehmoment.
Gemäß der Erfindung wird dies dadurch gewährleistet, daß bei einem Drehmomentfühler der eingangs beschriebenen Art wenigstens ein zweiter Druckraum vorgesehen ist, der in Abhängigkeit einer Änderung wenigstens eines Betriebsparameters, z.B. über ein Ventil, mit dem ersten Druckraum verbindbar und von diesem wieder trennbar ist. Dadurch kann gewährleistet werden, daß bei bestimmten Werten des entsprechenden Betriebsparameters die mit Druck beaufschlagte und eine axiale Kraft erzeugende Fläche des Drehmomentfühlers durch Verbinden der beiden Druckräume vergrößert bzw. durch Trennen der beiden Druckräume verkleinert wird. Dadurch kann der vom Drehmomentfühler gelieferte Stelldruck verändert werden. So kann z.B. für ein definiertes am Drehmomentfühler anstehendes Drehmoment der vom Drehmomentfühler gelieferte Stelldruck bzw. das im ersten Druckraum anstehende Druckniveau bei verbundenen Druckräumen kleiner sein, und zwar aufgrund der dann vorhandenen größeren mit Druck beaufschlagten Wirkfläche, als in einem Betriebszustand des Drehmomentfühlers, bei dem lediglich der erste Druckraum von der den Drehmomentfühler versorgenden Pumpe druckbeaufschlagt ist. In den Betriebszuständen, bei denen lediglich der erste Druckraum wirksam ist, kann der zweite Druckraum praktisch drucklos sein. Hierfür besitzt der zweite Druckraum einen Abfluß bzw. eine Entlastungsöffnung.
Für die Funktion und den Aufbau des Drehmomentfühlers kann es besonders vorteilhaft sein, wenn die die Druckräume begrenzenden Kolben- und Zylinderteile über einen im Drehmomentfluß des Drehmomentfühlers angeordneten, wenigstens ein Teil des zwischen Antriebs- und Abtriebsteil anstehenden Drehmomentes übertragenden Rampenmechanismus relativ zueinander axial verlagerbar sind.
Der erfindungsgemäße Drehmomentfühler kann in besonders vorteilhafter Weise in Verbindung mit einem stufenlos einstellbaren Kegelscheibenumschlingungsgetriebe Verwendung finden, das zwischen einem Antriebsmotor und einem Abtrieb einsetzbar ist, wobei das Getriebe ein antriebsseitiges und ein abtriebsseitiges Kegelscheibenpaar besitzt, von denen wenigstens eines über ein druckmittelbeauf schlagtes Stellglied, z.B. eine Kolben-/Zylindereinheit, zur Verspannung eines Umschlingungsmittels, wie insbesondere einer Kette, beaufschlagbar ist. Das Stellglied kann dabei in vorteilhafter Weise mit einem von dem vom Drehmomentfühler gelieferten Druck abhängigen Druck beaufschlagbar sein, und es können weiterhin Mittel vorgesehen werden, welche in Abhängigkeit einer Übersetzungsänderung des Getriebes die Verbindung zwischen den beiden Druckräumen herstellen oder eine derartige Verbindung unterbrechen. Besonders vorteilhaft kann es dabei sein, wenn zumindest über einen Teilbereich des Übersetzungsbereiches des Getriebes ins Langsame nur der erste Druckraum druckbeaufschlagbar ist. Auch kann es zweckmäßig sein, wenn zumindest über einen Teilbereich des Übersetzungsbereiches des Getriebes ins Schnelle beide Räume miteinander verbindbar sind bzw. druckbeaufschlagt werden. Die Verbindung bzw. die Trennung zwischen den beiden Räumen kann in vorteilhafter Weise bei einem Übersetzungsverhältnis des Getriebes in der Größenordnung von 1:1 stattfinden. Die Umschaltung von einem auf zwei Druckräume und umgekehrt kann über eine zumindest geringe Bandbreite der Änderung des entsprechenden Parameters stattfinden. Bei Verwendung von Ventilen, die durch in Abhängigkeit einer Übersetzungsänderung bewegte Teile verstellbar sind, kann die Verbindung bzw. Trennung der Räume nicht schlagartig erfolgen, sondern eine derartige Zustandsänderung erfolgt z.B. bei einem Kegelscheibenumschlingungsgetriebe innerhalb der Bandbreite einer zumindest geringen Übersetzungsänderung.
Für die Funktion und für den Aufbau eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes kann es besonders vorteilhaft sein, wenn die axial verlagerbare Kegelscheibe einer der Kegelscheibenpaare dem Drehmomentfühler axial benachbart bzw. koaxial mit diesem angeordnet ist, wobei dann in Abhängigkeit einer axialen Verlagerung dieser Kegelscheibe die beiden Druckräume miteinander verbindbar und voneinander trennbar sein können. Besonders zweckmäßig kann es sein, wenn der Drehmomentfühler und das entsprechende Kegelscheibenpaar auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sind. Besonders zweckmäßig kann es sein, wenn zumindest die dem Drehmomentfühler benachbarte, axial verlagerbare Kegelscheibe von wenigstens einem Stellglied, wie z.B. einer Zylinder-/Kolbeneinheit axial beaufschlagbar ist, dessen Druckkammer mit einem vom Drehmomentfühler abhängigen Druckniveau beaufschlagbar ist, wobei zumindest in Abhängigkeit einer Änderung des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes die Druckkammer mit dem zweiten Druckraum verbindbar oder von diesem trennbar ist. Besonders vorteilhaft kann es dabei sein, wenn das Stellglied der Kegelscheibe stets mit dem ersten Druckraum verbunden ist, wohingegen der zweite Druckraum übersetzungsabhängig mit dem ersten Druckraum und dem wenigstens einen Stellglied verbindbar ist. Die Anordnung der Drossel- bzw. Ventilstellen und der Verbindungskanäle kann dabei in vorteilhafter Weise derart vorgenommen sein, daß der zweite Druckraum über die Druckkammer des Stellgliedes mit dem ersten Druckraum verbunden wird und umgekehrt.
Eine besonders vorteilhafte und kostengünstige Ausgestaltung eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes kann dadurch erzielt werden, daß eine axial verlagerbare Kegelscheibe auf einer Welle zentriert ist, wobei im Bereich der Zentrierung bzw. der Zentrierflächen zwischen der Kegelscheibe und der Welle wenigstens ein Ventil bildende Abschnitte oder Anformungen vorgesehen sind, welche mit Verbindungskanälen zusammenwirken und über die die Verbindung zwischen den beiden Druckräumen steuerbar ist. Die axial bewegliche Kegelscheibe ist also selbst Teil eines Ventils, über das der zweite Druckraum mit der Druckkammer eines Stellgliedes verbindbar ist.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes kann also über den Axialweg einer beweglichen Kegelscheibe der zweite Druckraum des Drehmomentfühlers entweder mit einem drucklosen Abflußkanal oder dem ersten Druckraum verbunden werden. Im Bereich einer Übersetzung ins Langsame (underdrive) wirkt somit – z.B. bis zu einem Obersetzungsverhältnis in der Größenordnung von 1:1 – die durch den Rampenmechanismus des Drehmomentfühlers erzeugte Axialkraft lediglich auf die vom ersten Druckraum gebildete axiale Beaufschlagungsfläche, wodurch der Drehmomenffühler einen höheren Druck bezogen auf ein gleiches Eingangsmoment erzeugt als bei einer Übersetzungsstellung des Getriebes ins Schnelle (overdrive), bei der die axial beaufschlagbaren Flächen beider Druckräume parallel geschaltet sind, wodurch die durch Beaufschlagung der beiden Druckräume erzeugten Axialkräfte sich addieren.
Der erfindungsgemäße Drehmomentfühler kann in besonders vorteilhafter Weise in Verbindung mit Kegelscheibenumschlingungsgetrieben Verwendung finden, bei denen beide einem gemeinsamen Umschlingungsmittel zugeordneten Kegelscheibenpaare über jeweils wenigstens ein Stellglied axial aufeinander zu beaufschlag bar sind, wobei dann die beiden Stellglieder von dem vom Drehmomentfühler erzeugte Druck beaufschlagbar sind. Gegebenenfalls kann dieser Fühlerdruck für wenigstens ein Kegelscheibenpaar bzw. ein Stellglied noch moduliert, d.h. im Niveau verändert werden. Weiterhin kann es für die Erfindung besonders zweckmäßig sein, wenn wenigstens eines der Kegelscheibenpaare zumindest ein zweites Stellglied aufweist, das zur Übersetzungsänderung dient und nicht von dem vom Drehmomentfühler bereitgestellten Druck beaufschlagbar ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung besitzt also zumindest ein Kegelscheibenpaar ein Stellglied mit einer Druckkammer, in der ein vom anstehenden Drehmoment und dem Übersetzungsverhältnis abhängiges Druckniveau herrscht, sowie ein Stellglied, dessen Druckkammer lediglich derart druckbeaufschlagt wird, daß sich das gewünschte bzw. erforderliche Übersetzungsverhältnis einstellt. In vorteilhafter Weise können beide Kegelscheibenpaare ein derartiges zur Übersetzungseinstellung des Getriebes dienendes Stellglied aufweisen, wobei die Kammern der beiden Stellglieder unter Zwischenschaltung eines Ventils, wie z.B. eines Vierkantschiebers, von einer Pumpe beaufschlagbar sind. Hierfür kann eine spezielle Pumpe, also eine von der den Drehmomentfühler speisenden Pumpe unterschiedliche Pumpe vorgesehen werden. Es kann jedoch auch eine einzige Pumpe Anwendung finden, die zwei Druckausgänge aufweist, wobei an diesen Ausgängen ein unterschiedliches Druckniveau vorhanden sein kann oder aber es kann der einzigen Pumpe ein Druckregulierungsventil nachgeschaltet sein, das das Druckniveau für den Drehmomentfühlerdruckmittelkreislauf und für den für die Übersetzungsänderung erforderlichen Druckmittelkreislauf entsprechend steuert bzw. einreguliert.
Für die Funktion des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes bzw. des Drehmomentfühlers kann es besonders vorteilhaft sein, wenn für den während einer Verbindung oder einer Trennung der beiden Druckräume auftretenden Übergangsbereich ein Ausgleichsventil vorgesehen ist. Dieses Ausgleichsventil soll gewährleisten, daß am Umschaltpunkt bzw. im Umschaltbereich der Drehmomentfühler funktionsfähig bleibt. Hierfür ist es nämlich erforderlich, daß bevor die beiden Druckräume miteinander verbunden sind, der zweite Druckraum abflußseitig zumindest annähernd verschlossen ist, um einen unzulässigen Druckabfall im Drehmomentfühler zu verhindern. Während des Umschaltvorganges können auch Zustände auftreten, bei denen der zweite Druckraum abflußseitig zwar schon verschlossen ist, die Verbindung zwischen den beiden Druckräumen jedoch noch nicht hergestellt ist, so daß dann ein Pumpen, also eine axiale Verlagerung zwischen den Kolben- und Zylinderbauteilen des Drehmomentfühlers bei fehlendem Ausgleichsventil praktisch nicht möglich wäre, und zwar, weil der zweite Druckraum vollständig abgedichtet wäre und das darin vorgesehene Druckmittel bzw. Öl inkompressibel ist. Um die Funktion des Drehmomentfühlers während eines Umschaltvorganges zwischen den Druckräumen zu gewährleisten, ist das Ausgleichsventil vorgesehen, welches vorzugsweise als Rückschlagventil ausgebildet sein kann, das eine Verbindung zwischen den beiden Druckräumen herstellen kann. Eine derartige Verbindung bzw. das Öffnen des Rückschlagventils erfolgt, wenn während der Umschaltphase das Druckniveau im zweiten Raum des Drehmomentfühlers um einen bestimmten Betrag größer ist als das Druckniveau im ersten Raum. Die Druckdifferenz, bei dem das Ausgleichsventil anspricht, kann dabei in der Größenordnung zwischen 0,25 und 2 bar liegen, vorzugsweise in der Größenordnung zwischen 0,3 und 0,7 bar, wobei ein Wert von 0,5 bar sich als vorteilhaft erwiesen hat.
Eine besonders einfache und kostengünstige Bauweise kann dadurch gewährleistet werden, daß die beiden Druckräume durch eine den beiden Räumen gemeinsame Dichtung voneinander getrennt sind und diese Dichtung in Verbindung mit einer mit ihr zusammenwirkenden Dichtfläche als Volumenausgleichsventil zwischen den beiden Druckräumen wirkt. Die Dichtung kann dabei in vorteilhafter Weise von einem axial festen Bauteil getragen sein, und zwar in einer radial nach außen hin offenen Nut dieses Bauteiles aufgenommen sein. In vorteilhafter Weise können hierfür Lippen- bzw. Zungendichtungen Verwendung finden, die praktisch nur in einer Richtung absperren.
In vorteilhafter Weise kann die Zuleitung an Druckmittel zumindest zum zweiten Druckraum des Drehmomentfühlers über die zumindest drehmomentabhängig beaufschlagbare Druckkammer des Stellgliedes eines Scheibenpaares erfolgen.
Für die Funktion und den Aufbau des Drehmomentfühlers kann es vorteilhaft sein, wenn die Verbindung und Trennung zwischen den beiden Druckräumen über ein exzentrisch gegenüber der Rotationsachse des Drehmomentfühlers angeordnetes Umschaltventil erfolgen kann. Das Umschaltventil kann dabei von dem axial verlagerbaren oder axial festen Teil des Stellgliedes, wie z.B. dem Zylinder- oder Kolbenteil, getragen sein. In vorteilhafter Weise kann der Schieber des Umschaltventils über die axial verlagerbare Kegelscheibe betätigbar sein. Weiterhin kann ein vorteilhafter Aufbau des Drehmomentfühlers dadurch gewährleistet werden, daß dieser ein gegenüber der Rotationsachse exzentrisch angeordnetes Drosselventil zur Bestimmung wenigstens des im ersten Druckraum anstehenden Druckniveaus besitzt.
In vorteilhafter Weise kann das Kegelscheibenumschlingungsgetriebe derart ausgebildet sein, daß jedem Kegelscheibenpaar jeweils ein Stellglied, wie eine Kolben-/Zylindereinheit, zugeordnet ist, wobei beide Stellglieder mit einem von dem vom Drehmomentfühler erzeugten Druck abhängigen Druck beaufschlagbar sind. Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn im ersten Druckraum, im zweiten Druckraum und in den über den Drehmomentfühler druckbeaufschlagten Stellgliedern zumindest annähernd das dem jeweiligen Betriebszustand entsprechende Druckniveau vorhanden ist. Das bedeutet also, daß in den einzelnen Druckräumen sowie Druckkammern praktisch der gleiche Druck vorhanden ist.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein stufenlos einstellbares Kegelscheibenumschlingungsgetriebe zur Verwendung zwischen einem Antriebsmotor und einem Abtrieb, welches ein antriebsseitiges sowie ein abtriebsseitiges Kegelscheibenpaar aufweist und dessen Drehmomentübertragungskapazität mittels wenigstens eines im Drehmomentfluß angeordneten und zumindest ein Teil des Drehmoments übertragenden hydromechanischen Drehmomentfühlers veränderbar ist, welcher den von wenigstens einer Pumpe gelieferten Druck zumindest in Abhängigkeit des zu übertragenden Drehmomentes moduliert, wobei wenigstens eines der Kegelscheibenpaare über ein druckmittelbeaufschlagtes Stellglied, wie eine Kolben- /Zylindereinheit, zur Verspannung des Umschlingungsmittels beaufschlagbar ist, dieses Stellglied mit einem von dem vom hydromechanischen Drehmomentfühler eingestellten Druck abhängigen Druck beaufschlagbar ist und für eine übersetzungsabhängige Druckanpassung der Fühler wenigstens zwei von der Pumpe druckbeaufschlagbare Druckräume aufweist, die durch axial zueinander verlagerbare Bauteile gebildet und wirkungsmäßig parallel geschaltet sind, wobei Mittel, die in Abhängigkeit der eingestellten Übersetzung bzw. einer Übersetzungsänderung des Getriebes die Druckräume miteinander verbinden oder voneinander trennen, vorgesehen sind. Diese Mittel können beispielsweise durch wenigstens ein Ventil gebildet sein.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung kann der Drehmomentfühler mehr als zwei Druckräume aufweisen, wobei diese Druckräume in Abhängigkeit eines Betriebsparameters, wie insbesondere des Übersetzungsverhältnisses eines Getriebes, wahlweise miteinander verbindbar oder voneinander trennbar sind. Dabei können alle Druckräume miteinander verbindbar sein und bezüglich der aufgebrachten resultierenden Kraft parallel arbeiten. Die Anordnung der Druckräume und der zwischen diesen vorgesehenen Verbindungsmittel, wie insbesondere Ventile, kann jedoch auch derart vorgenommen werden, daß von der Mehrzahl von Druckräumen nur ganz bestimmte Räume miteinander verbindbar und voneinander trennbar sind, so daß also eine beliebige Kombination bezüglich der Wirkung zwischen den verschiedenen Druckräumen in Abhängigkeit des entsprechenden Parameters erfolgen kann.
Ein gemäß der Erfindung ausgestalteter Drehmomentfühler kann auch in Verbindung mit anderen Getrieben Verwendung finden. So kann ein derartiger Drehmomentfühler auch verwendet werden in Verbindung mit Kugelscheibengetrieben mit zueinander parallelen Reibscheiben, deren Drehachsen zueinander versetzt sind und zwischen denen in einem Käfig geführte Kugeln zur Übersetzungsverstellung verschiebbar sind, oder Reibscheibengetriebe mit aufeinander abrollenden Reibscheiben, deren Drehachsen zueinander winkelig versetzt, wie z.B. rechtwinklig angeordnet sein können. Der erfindungsgemäße Drehmomentfühler kann also ganz allgemein bei Reibgetrieben Verwendung finden. Weiterhin kann der erfindungsgemäße Drehmomentfühler in Verbindung mit Reibungskupplungen eingesetzt werden, wobei das über die Reibungskupplung übertragbare Moment mittels des Drehmomentfühlers zumindest in manchen Betriebsbereichen steuerbar ist.
Ausführungsvarianten eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes besitzen ein antriebsseitiges auf der Antriebswelle drehfest angeordnetes Scheibenpaar und ein auf der Abtriebswelle drehfest angeordnetes Scheibenpaar. Jedes Scheibenpaar hat ein axial bewegbares Scheibenteil und je ein axial festes Scheibenteil. Zwischen den beiden Scheibenpaaren ist zur Drehmomentübertragung ein Umschlingungsmittel beispielsweise in Form einer Kette vorgesehen.
Das eine Scheibenpaar ist über ein Stellglied, das als Kolben-/Zylindereinheit ausgebildet ist, axial verspannbar. Das zweite Kegelscheibenpaar ist in ähnlicher Weise über ein Stellglied, das ebenfalls als Kolben-/Zylindereinheit ausgebildet ist, axial gegen die Kette verspannbar. In dem Druckraum der Kolben-/Zylindereinheit ist ein durch eine Schraubenfeder gebildeter Kraftspeicher vorgesehen, der das axial be wegbare Scheibenteil in Richtung des axial festen Scheibenteils drängt. Wenn sich die Kette abtriebsseitig im radial inneren Bereich des Scheibenpaares befindet, ist die von dem Kraftspeicher aufgebrachte Verspannkraft größer als wenn sich die Kette im größeren Durchmesserbereich des Scheibenpaares befindet. Das bedeutet also, daß mit zunehmender Übersetzung des Getriebes ins Schnelle die von dem Kraftspeicher aufgebrachte Vorspannkraft zunimmt. Die Schraubenfeder stützt sich einerseits unmittelbar am axial bewegbaren Scheibenteil und andererseits an einem den Druckraum begrenzenden topfförmigen und mit der Abtriebswelle starr verbundenen Bauteil ab. Wirkungsmäßig parallel geschaltet zu den Kolben-/Zylindereinheiten ist jeweils eine weitere Kolben-/Zylindereinheit vorgesehen, die zur Übersetzungsänderung des Getriebes dienen. Die Druckkammern der Kolben-/Zylindereinheiten können wechselweise entsprechend dem geforderten Übersetzungsverhältnis mit Druckmittel befüllt oder entleert werden. Hierfür können die Druckkammern entsprechend den Erfordernissen entweder mit einer Druckmittelquelle, wie einer Pumpe, verbunden werden oder aber mit einer Ablaßleitung. Bei einer Übersetzungsänderung wird also eine der Druckkammern mit Druckmittel befällt, also deren Volumen vergrößert, wohingegen die andere Druckkammer zumindest teilweise entleert, also deren Volumen verkleinert wird. Diese wechselseitige Druckbeaufschlagung bzw. Entleerung der Druckkammern kann mittels eines entsprechenden Ventils erfolgen.
Zur Erzeugung eines zumindest momentabhängigen Druckes ist ein Drehmomentfühler vorgesehen, der auf einem hydromechanischen Prinzip basiert. Der Drehmomentfühler überträgt das über ein Antriebszahnrad oder Antriebsritzel ein geleitete Drehmoment auf das Kegelscheibenpaar. Das Antriebszahnrad ist über ein Wälzlager auf der Antriebswelle gelagert und ist über einen Formschluß bzw. eine Verzahnung drehfest mit der sich auch axial am Antriebszahnrad abstützenden Kurvenscheibe des Drehmomentfühlers verbunden. Der Momentenfühler besitzt die axial feststehende Kurvenscheibe und eine axial verlagerbare Kurvenscheibe, die jeweils Auflauframpen besitzen, zwischen denen Spreizkörper in Form von Kugeln vorgesehen sind. Die Kurvenscheibe ist auf der Antriebswelle axial verlagerbar, jedoch gegenüber dieser drehfest. Hierfür weist die Kurvenscheibe einen axial von den Kugeln weg weisenden radial äußeren Bereich auf, der eine Verzahnung trägt, die mit einer Gegenverzahnung eines mit der Antriebswelle sowohl axial als auch in Umfangsrichtung fest verbundenen Bauteils zusammenwirkt. Die Verzahnung und Gegenverzahnung sind dabei in bezug aufeinander derart ausgebildet, daß eine axiale Verlagerung zwischen den Bauteilen möglich ist.
Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmale zu beanspruchen.
In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
Die Gegenstände dieser Unteransprüche bilden jedoch auch selbständige Erfindungen, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.
Die Erfindung ist auch nicht auf das (die) Ausführungsbeispiel(e) der Beschreibung beschränkt. Vielmehr sind im Rahmen der Erfindung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten erfinderisch sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

Claims

Hydrodynamischer Drehmomentwandler und ein Drehmomentfühler in einem Gehäuse (2), welches aus den Gehäuseschalen (4) und (5) besteht, wobei die motorseitige Gehäuseschale (4) mittels einer Drehmomentmitnahmeeinrichtung und einer Flexplatte (81) mit der Kurbelwelle (3) des Motors verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentmitnahmeeinrichtung an der motorseitigen Gehäuseschale (4) angenietet ist.
Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierung des Drehmomentwandlers nicht mittels eines Zapfens (171) erfolgt, der an dem Gehäuse (2) angebracht ist, sondern über eine Zentriernabe (178, 179) oder eine Innenfläche (184) der ringförmigen Platte (85) erfolgt.