DE19937258A1 - Drehmomentwandler - Google Patents

Drehmomentwandler

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Abstract

Der Drehmomentwandler umfaßt eine Vorderabdeckung, einen Impeller, eine Turbine, einen Stator und einen Sperr- bzw. Überbrückungskupplungskolben. Der Sperr- bzw. Überbrückungskupplungskolben ist zwischen der Vorderabdeckung und der Turbine angeordnet und wird in Reaktion auf Änderungen des hydraulischen Drucks um den Kolben in bzw. außer Eingriff gebracht. Der Turbinenmantel ist an dem Außenumfangsabschnitt mit einem Flansch bzw. Vorsprung (61) versehen, welcher in Radialrichtung nach außen hin zu der Innenwandfläche (66) und (67) eines Impellermantels (22) verläuft, um einen Fluidstrom von um den Kolben in einen Bereich zwischen der Turbine und dem Impeller zu begrenzen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drehmomentwandler, und insbesondere einen Drehmomentwandler mit einer Sperr- bzw. Überbrückungsvorrichtung, welche in Reaktion auf eine Änderung eines hydraulischen Drucks innerhalb von Abschnitten des Drehmomentwandlers arbeitet.
Ein Drehmomentwandler ist eine Vorrichtung, welche drei Arten von Flügelrädern umfaßt, einen Impeller, eine Turbine und ei­ nen Stator, die zusammen eine Einrichtung zum Übertragen eines Drehmoments über ein internes Arbeitsfluid liefern. Der Impel­ ler ist ein einer Vorderabdeckung des Drehmomentwandlers befe­ stigt, wobei die Vorderabdeckung derart gestaltet ist, daß sie ein Eingangsdrehmoment aufnimmt. Der Impeller umfaßt einen Im­ pellermantel, welcher zusammen mit der Vorderabdeckung eine mit dem Arbeitsfluid gefüllte Fluidkammer umgibt und defi­ niert. Die Turbine ist innerhalb der Fluidarbeitskammer ange­ ordnet und dem Impeller zugewandt. Eine Hauptantriebswelle ei­ nes Getriebes kann mit der Turbine verbunden werden. Wenn sich der Impeller dreht, so strömt das Arbeitsfluid von den Im­ pellerschaufeln des Impellermantels zu der Turbine, wodurch bewirkt wird, daß sich die Turbine dreht. Folglich überträgt die Turbine ein Drehmoment auf die Hauptantriebswelle des Ge­ triebes.
Eine Sperr- bzw. Überbrückungsvorrichtung ist eine Vorrich­ tung, welche in einem Raum zwischen der Vorderabdeckung und der Turbine angeordnet ist, um die Vorderabdeckung mit der Turbine mechanisch zu verbinden und dadurch das Drehmoment di­ rekt zwischen diesen zu übertragen. Die Sperr- bzw. Überbrüc­ kungsvorrichtung umfaßt typischerweise einen Kolben und eine elastische Verbindungsvorrichtung zum Verbinden des Kolbens mit einem Ausgangselement, wie einer Turbine. Der Kolben ist beispielsweise ein kreisförmiges, plattenartiges Element und unterteilt den Raum zwischen der Vorderabdeckung und der Tur­ bine in eine erste Hydraulikkammer neben der Vorderabdeckung und eine zweite Hydraulikkammer neben der Turbine. Folglich kann sich der Kolben hin zu der Vorderabdeckung und von dieser weg in Übereinstimmung mit Änderungen des hydraulischen Drucks zwischen der ersten und der zweiten Hydraulikkammer bewegen. Ein Reibeingriffsabschnitt mit einem Reibbelag ist auf der Vorderabdeckungsseite eines Außenumfangsabschnitts der Vorder­ abdeckung ausgebildet. Wenn das Arbeitsfluid in der ersten Hy­ draulikkammer abgelassen wird, um den Druck in der zweiten Hy­ draulikkammer verhältnismäßig zu erhöhen, so bewegt sich der Kolben hin zu der Vorderabdeckung, so daß der Reibbelag gegen die Reibfläche der Vorderabdeckung gedrückt wird.
Die elastische Verbindungsvorrichtung ist beispielsweise aus einem an dem Kolben befestigten Antriebselement, einem mit der Turbine verbundenen, angetriebenen Element und elastischen Elementen, wie Spiralfedern, gebildet, welche zwischen dem An­ triebselement und dem angetriebenen Element angeordnet sind, um ein Drehmoment zu übertragen und Schwingungen und Schwan­ kungen des Drehmoments aufzunehmen.
Um mit der Sperr- bzw. Überbrückungskupplung in Eingriff zu gelangen, wird das Arbeitsfluid in der ersten Hydraulikkammer abgelassen, und es wird zugelassen, daß das Arbeitsfluid in die zweite Hydraulikkammer strömt. Folglich steigt der Druck in der zweiten Hydraulikkammer relativ zu dem Druck in der er­ sten Hydraulikkammer an. Folglich bewegt sich der Kolben hin zu der Vorderabdeckung.
Jedoch kann unter den gleichen Betriebsbedingungen, wenn das Arbeitsfluid von den Impellerschaufeln hin zu der Turbine ge­ drängt wird, der Fluiddruck in dem Drehmomentwandler nahe den Radialaußenkanten der Turbine und der Impellerschaufeln nied­ riger sein als der Fluiddruck in der zweiten Hydraulikkammer. Folglich kann das Arbeitsfluid aus der zweiten Hydraulikkammer in die Turbine gezogen werden. Folglich kann der Druck in der zweiten Hydraulikkammer auf einen Wert gesenkt werden, welcher niedriger als der in der ersten Hydraulikkammer oder gleich diesem ist. Wird der Druck in der zweiten Hydraulikkammer zu stark gesenkt, so kann der Fall eintreten, daß der Kolben nicht hin zu der Vorderabdeckung bewegt werden kann und kein Eingriff mit der Sperr- bzw. Überbrückungskupplung stattfin­ det. Unter bestimmten Bedingungen kann der Fluiddruck in der zweiten Hydraulikkammer gesenkt werden, jedoch noch ausrei­ chend sein, um einen Eingriff der Sperr- bzw. Überbrückungs­ kupplung zu bewirken. Jedoch kann die Eingriffszeit bzw. An­ sprechzeit für einen Eingriff der Sperr- bzw. Überbrückungs­ kupplung verlängert sein, das heißt, es kann verhältnismäßig lange dauern, bis ein Eingriff der Sperr- bzw. Überbrückungs­ kupplung erfolgt. Vorzugsweise sollte die Ansprechzeit für ei­ nen Eingriff der Sperr- bzw. Überbrückungskupplung so kurz wie möglich sein.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Ansprech­ zeit für einen Eingriff einer Sperr- bzw. Überbrückungskupp­ lung bei einem Drehmomentwandler zu verbessern.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Ab­ spruchs 1 oder 7 gelöst, die Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Drehmomentwandler zum Übertragen eines Drehmoments eines Motors auf ein Getriebe über ein Arbeitsfluid eine Vor­ derabdeckung zum Aufnehmen eines Drehmoments von dem Motor.
Ein Impellermantel ist an der Vorderabdeckung befestigt und definiert zwischen diesen eine Fluidkammer. Eine Vielzahl von Impellerschaufeln ist an einer Innenseite des Impellermantels befestigt, und ein Turbinenmantel ist in der Fluidkammer neben den Impellerschaufeln angeordnet. Der Turbinenmantel und der Impellermantel definieren eine Fluidarbeitskammer zwischen sich innerhalb der Fluidkammer. Ein Stator ist innerhalb der Fluidarbeitskammer zwischen Radialinnenabschnitten des Impel­ lermantels und dem Turbinenmantel angeordnet. Eine Sperr- bzw. Überbrückungskupplungsvorrichtung ist zwischen der Vorderab­ deckung und dem Turbinenmantel angeordnet. Die Sperr- bzw. Überbrückungskupplungsvorrichtung umfaßt einen Kolben. Eine erste Hydraulikkammer ist definiert zwischen der Vorderabdec­ kung und dem Kolben, und eine zweite Hydraulikkammer ist defi­ niert zwischen dem Kolben und dem Turbinenmantel. Ein Ra­ dialaußenabschnitt des Turbinenmantels ist mit einem ringför­ migen, in Radialrichtung verlaufenden Flansch ausgebildet, welcher den Fluidstrom zwischen der Fluidarbeitskammer und der zweiten Hydraulikkammer begrenzt.
Vorzugsweise erstreckt sich der Flansch in Radialrichtung nach außen über eine in Radialrichtung äußerste Kante der Impeller­ schaufeln hinaus.
Vorzugsweise umfaßt der Turbinenmantel den Flansch und einen ringförmigen Abschnitt, welcher eine Vielzahl von Turbinen­ schaufeln trägt, wobei sich der Flansch in Radialrichtung nach außen ausgehend von dem ringförmigen Abschnitt des Turbinen­ mantels um eine Distanz von mindestens 1 mm erstreckt.
Vorzugsweise weist der Flansch eine Außenumfangsfläche auf, und der Impellermantel ist mit einem Außenzylinderabschnitt mit einer Innenradialfläche ausgebildet, welche mit der Außen­ umfangsfläche des Flansches übereinstimmt. Der Flansch weist eine ringförmige Fläche senkrecht zu der Außenumfangsfläche auf. Der Impeller ist mit einem ringförmigen Abschnitt ausge­ bildet, welcher zwischen den Impellerschaufeln und dem Außen­ zylinderabschnitt verläuft. Die ringförmige Fläche des Flan­ sches stimmt mit einer benachbarten Fläche des ringförmigen Abschnitts des Impellers überein.
Vorzugsweise ist die Innenradialfläche des Impellermantels von der Außenumfangsfläche des Flansches um eine Distanz von nicht mehr als 5 mm in Abstand angeordnet.
Vorzugsweise ist die ringförmige Fläche von der benachbarten Fläche des ringförmigen Abschnitts des Impellers um eine Di­ stanz von nicht mehr als 5 mm in Abstand angeordnet.
Gemäß dem Drehmomentwandler der vorliegenden Erfindung ist der Turbinenmantel an dessen Außenumfang mit dem Flansch versehen, welcher der Innenfläche des Impellermantels zugewandt ist. Diese Struktur verringert eine Querschnittsfläche, durch wel­ che das Fluid zwischen der zweiten Hydraulikkammer und der Fluidarbeitskammer strömen kann, wodurch ein Fluidstrom zwi­ schen diesen begrenzt wird. Eine Begrenzung des Fluidstroms führt zu einer verbesserten Ansprechzeit für einen Sperr- bzw. Überbrückungskupplungs-Kolbeneingriff, verglichen mit Anord­ nungen des Standes der Technik.
Diese und weitere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden genauen Be­ schreibung der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung, bei welcher gleiche Bezugszeichen durchgehend entsprechende Abschnitte bezeichnen, deutlicher hervor. Es zeigt:
Fig. 1 eine Teilquerschnitts-Seitenansicht eines Drehmoment­ wandlers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegen­ den Erfindung; und
Fig. 2 eine Teilquerschnitts-Seitenansicht eines Abschnitts des in Fig. 1 dargestellten Drehmomentwandlers in ver­ größertem Maßstab.
Fig. 1 zeigt eine Drehmomentwandleranordnung 1 in Übereinstim­ mung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Drehmomentwandleranordnung 1 wird vorzugsweise bei einem Kraftfahrzeug zwischen einem (nicht dargestellten) Motor und einem (nicht dargestellten) Getriebe verwendet. Die Drehmo­ mentwandleranordnung 1 ist eine Vorrichtung zum Übertragen ei­ nes Drehmoments von einer Kurbelwelle 2 des Motors auf eine (nicht dargestellte) Eingangswelle des Getriebes. Der Motor ist auf der linken Seite in Fig. 1 angeordnet, und das (nicht dargestellte) Getriebe ist auf der rechten Seite in Fig. 1 an­ geordnet. In Fig. 1 bezeichnet O-O eine Drehachse der Drehmo­ mentwandleranordnung 1. Im weiteren bezeichnet der Ausdruck Motorseite die linke Seite von Fig. 1, und der Ausdruck Ge­ triebeseite bezeichnet die rechte Seite von Fig. 1.
In Fig. 1 ist die Drehmomentwandleranordnung 1 mit einer fle­ xiblen Platte 4 verbunden, welche wiederum mit der Kurbelwelle 2 verbunden ist. Die Drehmomentwandleranordnung 1 umfaßt eine flexible Platte 4 und einen Drehmomentwandler 5. Die flexible Platte 4 ist aus einer kreisförmigen, dünnen Platte gebildet und zum Übertragen des Drehmoments und Aufnehmen von von der Kurbelwelle 2 übertragenen Biegeschwingungen angeordnet. Der Innenumfangsabschnitt der flexiblen Platte 4 ist an dem Ende der Kurbelwelle 2 durch eine Vielzahl von Schrauben 10 befe­ stigt. Eine Vielzahl von in Umfangsrichtung in Abstand ange­ ordneten Muttern 11 ist an einem Außenumfangsabschnitt einer Vorderabdeckung 14 befestigt. Schrauben 12, welche mit den Muttern 11 in Eingriff sind, befestigen den Außenumfangsab­ schnitt der flexiblen Platte 4 an der Vorderabdeckung 14.
Der Drehmomentwandler 5 ist grundsätzlich aus einem Impeller­ mantel 22 und der Vorderabdeckung 14 gebildet. Eine Fluidar­ beitskammer A mit einer Torusform ist innerhalb eines Ab­ schnitts des Drehmomentwandlers 5 definiert. Genauer ist die Fluidarbeitskammer A zwischen dem Impellermantel 22 und einer Turbine 19 definiert. Es sind drei Typen von Flügelrädern in­ nerhalb der Fluidarbeitskammer A vorhanden, ein Impeller 18, die Turbine 19 und ein Stator 20. Ferner ist innerhalb des Drehmomentwandlers 5 zwischen der Turbine 19 und der Vorderab­ deckung 14 eine Sperr- bzw. Überbrückungsvorrichtung 7 ange­ ordnet.
Die Vorderabdeckung 14 ist ein kreisförmiges, plattenartiges Element, welches an der flexiblen Platte 4 durch die Schrauben 12 angebracht ist. Eine Mittelnabe 15 ist an den Innenumfangs­ abschnitt der Vorderabdeckung 14 geschweißt. Die Mittelnabe 15 ist ein axial verlaufendes Element, welches in ein (nicht dar­ gestelltes) Mittelloch der Kurbelwelle 2 eingepaßt ist, wobei eine Radialbewegung des Drehmomentwandlers 5 begrenzt wird.
Die Vorderabdeckung 14 ist an deren Außenumfang mit einem in Radialrichtung äußeren Zylinderabschnitt 16 versehen, welcher sich in Axialrichtung hin zu der Getriebeseite erstreckt. Das Ende des in Radialrichtung äußeren Zylinderabschnitts 16 ist an einen Außenumfang eines Impellermantels 22 des Impellers 18 geschweißt. Folglich bilden die Vorderabdeckung 14 und der Im­ peller 18 eine mit einem Arbeitsöl (Arbeitsfluid) gefüllte Fluidkammer, wobei die Fluidarbeitskammer A in einem Abschnitt der Fluidkammer des Drehmomentwandlers 5 definiert ist.
Der Impeller 18 ist grundsätzlich aus dem Impellermantel 22 und einer Vielzahl von Impellerschaufeln 23 gebildet, welche an der Innenfläche des Impellermantels 22 befestigt sind. Eine Impellernabe 24 ist an dem Innenumfang des Impellermantels 22 befestigt.
Die Turbine 19 ist in der Fluidkammer angeordnet und befindet sich auf der Motorseite des Drehmomentwandlers 5 bezüglich des Impellers 18. Wie oben dargelegt, definieren die Turbine 19 und der Impellermantel 22 die Fluidarbeitskammer innerhalb der Fluidkammer des Drehmomentwandlers 5. Die Turbine 19 ist grundsätzlich aus einem Turbinenmantel 25 und einer Vielzahl von Turbinenschaufeln 26 gebildet, welche an der Fläche des Turbinenmantels 25 derart befestigt sind, daß die Turbinen­ schaufeln 26 dem Impeller 18 zugewandt sind. Der Innenumfangs­ abschnitt des Turbinenmantels 25 ist an einer Turbinennabe 27 durch eine Vielzahl von Nieten befestigt. Der Innenumfang der Turbinennabe 27 ist nicht drehbar mit der (nicht dargestell­ ten) Welle verbunden, welche aus dem (nicht dargestellten) Ge­ triebe ragt.
Der Stator 20 ist eine Vorrichtung zum Steuern eines Flusses des Arbeitsfluids von der Turbine 19 zu dem Impeller 18. Der Stator 20 ist zwischen den Radialinnenabschnitten des Impel­ lers 18 und der Turbine 19 angeordnet. Der Stator 20 ist grundsätzlich aus einem Träger 29 und einer Vielzahl von Sta­ torschaufeln 30 gebildet, welche auf der Außenumfangsfläche des Trägers 29 angeordnet sind. Eingebaut in ein Kraftfahrzeug oder eine ähnliche Anwendung, wird der Träger 29 auf einer (nicht dargestellten) stationären Welle getragen, welche über eine Freilaufkupplung 32 aus dem Getriebe ragt.
Nun erfolgt eine Beschreibung der Struktur der Sperr- bzw. Überbrückungsvorrichtung 7. Die Sperr- bzw. Überbrückungsvor­ richtung 7 ist zwischen der Vorderabdeckung 14 und der Turbine 19 angeordnet. Die Sperr- bzw. Überbrückungsvorrichtung 7 ist grundsätzlich aus einem Kolben 44 und einer Dämpfungsvorrich­ tung 31 (elastischen Verbindungsvorrichtung) gebildet. Der Kolben 44 dient als Kupplung zum selektiven mechanischen Ver­ binden mit der Vorderabdeckung 14 und der Turbine 19 zusammen. Wenn der Kolben 44 mit der Vorderabdeckung 14 in Eingriff ist, so überträgt die Dämpfungsvorrichtung 31 ein Drehmoment von dem Kolben 44 auf die Turbinennabe 27. Ferner nimmt die Dämp­ fungsvorrichtung 31 Torsionsschwingungen während einer Drehmo­ mentübertragung auf und dämpft diese.
Der Kolben 44 ist ein kreisförmiges, plattenartiges Element mit einem Innenumfang, welcher einen Abschnitt der Turbinenna­ be 27 berührt. Ein Außenumfang des Kolbens 44 verläuft nahe dem in Radialrichtung äußeren Zylinderabschnitt 16, jedoch be­ rührt er den in Radialrichtung äußeren Zylinderabschnitt 16 nicht. Der Kolben 44 unterteilt den Raum zwischen der Vorder­ abdeckung 14 und der Turbine 19 in zwei getrennte Kammern, ge­ nauer, in eine erste Hydraulikkammer B, ausgebildet zwischen der Vorderabdeckung 14 und dem Kolben 44, und eine zweite Hy­ draulikkammer C, ausgebildet zwischen dem Kolben 44 und der Turbine 19. Der Kolben 44 kann in Axialrichtung in Reaktion auf Druckunterschiede zwischen der ersten und der zweiten Hy­ draulikkammer B und C bewegt werden. Genauer bewegt sich der Kolben 44, wenn der Druck in der ersten Hydraulikkammer B auf unterhalb des Drucks in der zweiten Hydraulikkammer C gesenkt wird, hin zu der Vorderabdeckung 14 und wird in Eingriff mit der Vorderabdeckung 14 gedrückt.
Ein ringförmiger Reibbelag mit einer vorbestimmten Radialbrei­ te ist an einer Fläche des in Radialrichtung äußeren Ab­ schnitts des Kolbens befestigt, welcher einem benachbarten Ab­ schnitt der Vorderabdeckung 14 zugewandt ist. Die Vorderabdec­ kung 14 ist mit einer flachen und ringförmigen Reibfläche ge­ genüber dem Reibbelag versehen. Der Kolben 44 ist an einem Au­ ßenumfang davon mit einem in Axialrichtung verlaufenden, in Radialrichtung äußeren Zylinderabschnitt versehen, welcher sich hin zu der Getriebeseite erstreckt. Der in Radialrichtung äußere Zylinderabschnitt des Kolbens 44 ist in Radialrichtung von dem Innenumfang des in Radialrichtung äußeren Zylinderab­ schnitts 16 um eine generell kleine Radialdistanz in Abstand angeordnet. Der Kolben 44 ist an einem Innenumfang davon mit einem in Radialrichtung inneren Zylinderabschnitt versehen, welcher sich in Axialrichtung hin zu der Getriebeseite er­ streckt. Der in Radialrichtung innere Zylinderabschnitt des Kolbens 44 berührt die Außenumfangsfläche der Turbinennabe 27, ist jedoch frei, um zu sich drehen und sich in Axialrichtung bezüglich der Turbinennabe 27 zu bewegen. Ein Öldurchgang P, welcher die erste Hydraulikkammer B mit einer (nicht darge­ stellten) hydraulischen Betätigungsvorrichtung verbindet, ist zwischen dem Innenumfang der Vorderabdeckung 14 und der Turbi­ nennabe 27 ausgebildet. Infolge dieses Öldurchgangs kann das Arbeitsfluid der ersten Hydraulikkammer B zugeführt und von dieser abgelassen werden.
Der Außenumfangsabschnitt der ersten Hydraulikkammer B ist über die zweite Hydraulikkammer C in Verbindung mit der Flui­ darbeitskammer A, wenn sich die Vorrichtung 7 in dem Kupp­ lungsausrückzustand befindet. In dem Kupplungseingriffszustand ist der Reibbelag des Kolbens 44 in Eingriff mit der flachen und ringförmigen Reibfläche der Vorderabdeckung 14, und daher ist die erste Hydraulikkammer B von der zweiten Hydraulikkam­ mer C und der Fluidarbeitskammer A abgeschnitten.
Nun erfolgt eine Beschreibung der Struktur der Dämpfungsvor­ richtung 31. Die Dämpfungsvorrichtung 31 ist grundsätzlich ge­ bildet aus einer ersten und einer zweiten Antriebsplatte 45 und 46, welche als Elemente auf der Antriebsseite dienen, ei­ ner angetriebenen Platte 47 und Federn 48, welche die An­ triebsplatten 45 und 46 mit der angetriebenen Platte 47 in der Drehrichtung elastisch verbinden. Die Federn 48 werden in der Drehrichtung in Reaktion auf eine relative Drehung zwischen den Antriebsplatten 45 und 46 und der angetriebenen Platte 47 zusammengedrückt.
Die erste Antriebsplatte 45 ist ein kreisförmiges, plattenar­ tiges Element mit einem Außenumfang, welcher an dem Kolben 44 durch eine Vielzahl von Nieten 49 befestigt ist. Die erste An­ triebsplatte 45 weist einen in Radialrichtung mittleren und einen in Radialrichtung inneren Abschnitt auf, welche ausge­ hend von dem in Radialrichtung mittleren Abschnitt des Kolbens 44 derart verlaufen, daß die angetriebene Platte 47 zwischen diesen verläuft. Die zweite Antriebsplatte 46 ist zwischen dem in Radialrichtung mittleren Abschnitt des Kolbens 44 und der ersten Antriebsplatte 45 derart angeordnet, daß die angetrie­ bene Platte 47 zwischen der ersten Antriebsplatte 45 und der zweiten Antriebsplatte 46 verläuft. Die zweite Antriebsplatte 46 ist an dem Kolben 44 durch eine Vielzahl von Nieten 50 be­ festigt. Die erste und die zweite Antriebsplatte 45 und 46 sind mit Halteabschnitten zum Halten der in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Enden der Federn 48 versehen, wie unten be­ schrieben.
Die angetriebene Platte 47 ist ein kreisförmiges, plattenarti­ ges Element, welches in Axialrichtung zwischen der ersten und der zweiten Antriebsplatte 45 und 46 angeordnet ist. Die ange­ triebene Platte 47 ist mit Fenstern entsprechend den Halteab­ schnitten der ersten und der zweiten Antriebsplatte 45 und 46 versehen. Die Federn 48 sind in den Fenstern der angetriebenen Platte 47 und ferner zwischen dem ersten und dem zweiten Hal­ teabschnitt der ersten und der zweiten Antriebsplatte 45 und 46 angeordnet. Jede Feder 48 ist eine in Umfangsrichtung ver­ laufende Torsionsfeder mit einer spiralartigen Form. Die in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Enden der Federn 48 werden in den Fenstern und zwischen dem ersten und dem zweiten Halte­ abschnitt der ersten und der zweiten Antriebsplatte 45 und 46 gehalten. Die angetriebene Platte 47 ist an deren Innenumfang mit einem Zylinderabschnitt versehen, welcher in einer Axial­ richtung hin zu dem Getriebe verläuft. Die Innenumfangsfläche des Zylinderabschnitts der angetriebenen Platte 47 ist nicht drehbar in Eingriff mit der Außenumfangsfläche der Turbinenna­ be 27, jedoch kann sie eine begrenzte Axialbewegung relativ dazu ausführen.
Die vorliegende Erfindung wird unten unter Bezugnahme auf Fig. 2 genauer beschrieben.
Der Außenumfangsabschnitt des Impellers 18 verläuft zu einer Position, welche zu dem Außenumfangsabschnitt der Turbine 19 benachbart, jedoch von diesem in Abstand angeordnet ist. Wäh­ rend eines Betriebs des Drehmomentwandlers strömt das Fluid aus dem Außenumfangsabschnitt des Impellers 18 zu dem Außenum­ fangsabschnitt der Turbine 19 und in diesen hinein. Daher ist der Außenumfangsabschnitt des Impellers 18 eine Auslaß des Im­ pellers 18, und der Außenumfangsabschnitt der Turbine 19 ist ein Einlaß der Turbine 19. Wie in Fig. 2 deutlich dargestellt, ist der Auslaß des Impellers 18 in Axialrichtung nahe dem Ein­ laß der Turbine 19 angeordnet.
Die Fluidarbeitskammer A ist über einen Raum zwischen dem Aus­ laß des Impellers 18 und dem Einlaß der Turbine 19 und einen Raum zwischen dem Impellermantel 22 und dem Turbinenmantel 25 in Fluidverbindung mit der zweiten Hydraulikkammer C. Der Im­ pellermantel 22 weist einen Abschnitt auf, welcher in Axial­ richtung über das in Radialrichtung äußere Ende der Impeller­ schaufel 23 hinaus hin zu der Motorseite verläuft, den Außen­ umfang des Turbinenmantels 25 abdeckt und ein Ende aufweist, welches an dem in Radialrichtung äußeren Zylinderabschnitt der Vorderabdeckung 14 befestigt ist, wie unten genauer beschrie­ ben.
Die in Radialrichtung äußere Kante der Turbinenschaufel 26 ist in der Nähe der in Radialrichtung äußeren Kante der Impeller­ schaufel 23 und des Abschnitts des Impellermantels 22 angeord­ net, welcher in Axialrichtung über die Impellerschaufel 23 hinaus hin zu dem Motor verläuft. Der Turbinenmantel 25 ist an dessen in Radialrichtung äußerer Kante mit einem in Radial­ richtung nach außen gerichteten Vorsprung 61 versehen. Der Vorsprung 61 der Turbine verläuft im wesentlichen in Radial­ richtung nach außen ausgehend von dem Einlaß der Turbinen­ schaufeln 26. Der Vorsprung 61 ist ein in Radialrichtung nach außen gerichteter Flansch. Der Turbinenmantel 25 weist einen ringförmigen Abschnitt 60 mit einem gekrümmten Abschnitt auf, welcher längs der Rückfläche der Turbinenschaufel 26 verläuft, und der Vorsprung 61 weist die Form eines Flansches auf dem Außenumfang des ringförmigen Abschnitts 60 auf. Eine ausgerun­ dete Ecke ist zwischen dem in Radialrichtung äußersten Ab­ schnitt des ringförmigen Abschnitts 60 und dem Vorsprung 61 ausgebildet. Der Vorsprung 61 weist eine ringartige Form auf, welche kontinuierlich um den ringförmigen Abschnitt 60 in ei­ ner Umfangsrichtung verläuft, und eine in Radialrichtung ver­ laufende Fläche 62, welche im wesentlichen senkrecht zu der Drehachse der Drehmomentwandleranordnung 1 ist, wie in der Querschnittsansicht in Fig. 2 dargestellt. Die Fläche 62 ist der Getriebeseite in Axialrichtung zugewandt.
Die in Axialrichtung zugewandte Fläche 62 ist im wesentlichen parallel zu der Einlaßstirnfläche der Turbinenschaufel 26. Dieser Vorsprung 61 schränkt eine Fluidverbindung zwischen den Kammern A und C ein, indem er die Durchgangsfläche des ring­ förmigen Raumes, welcher sich in Radialrichtung nach außen ausgehend von dem Impellermantel 22 und der Turbinenschaufel 26 befindet, verschmälert, jedoch wird eine Fluidverbindung nicht vollständig gesperrt. Diese unterdrückt einen Fluß des Arbeitsfluids von der zweiten Hydraulikkammer C in die Flui­ darbeitskammer A während des Sperreingriffsbetriebes.
Der Vorsprung 61 verläuft in Radialrichtung nach außen um eine Länge T ausgehend von dem Außenumfang des ringförmigen Ab­ schnitts 60. Die Länge T beträgt vorzugsweise 1 mm oder weni­ ger. Der Vorsprung 61 ist in Radialrichtung außerhalb der Tur­ binenschaufel 26 angeordnet und verläuft in Radialrichtung nach außen über den in Radialrichtung äußersten Abschnitt der Turbinenschaufel 26 (eine Klaue 26a in dem in Radialrichtung äußersten Abschnitt der Turbinenschaufel 26, dargestellt in Fig. 2) hinaus.
Der Impellermantel 22 weist einen Abschnitt D auf, welcher in Berührung mit der in Radialrichtung äußeren Kante der Im­ pellerschaufeln 23 ist. Ein ringförmiger Mittelabschnitt 72 des Impellermantels 22 verläuft weiter in Radialrichtung nach außen ausgehend von dem Abschnitt D. Ein Zylinderabschnitt 71 mit einem größeren Innendurchmesser als der Außendurchmesser der Impellerschaufel 23 verläuft kontinuierlich ausgehend von dem ringförmigen Mittelabschnitt 72. Eine Seite des Zylinder­ abschnitts 71 ist mit einer Innenumfangsfläche 77 (ersten In­ nenwandfläche) ausgebildet, welche in Radialrichtung nach in­ nen weist und daher einer in Radialrichtung äußeren Fläche der Turbine 19 zugewandt ist. Der Mittelabschnitt 72 weist eine in Axialrichtung weisende Fläche 76 (zweite Innenwandfläche) auf, welche in Axialrichtung dem Vorsprung 61 zugewandt ist.
Die vorhergehenden Strukturen des Vorsprungs 61 und des Impel­ lermantels 22 sowie die Beziehung zwischen diesen können ver­ schiedene, unten beschriebene Synergieeffekte erreichen.
Die in Axialrichtung weisende Fläche 62 des Vorsprungs 61 ist der Fläche 76 des Impellermantels 22 zugewandt, wodurch ein Axialraum S1 zwischen diesen definiert wird. Der Axialraum S1 zwischen den Flächen 62 und 76 beträgt vorzugsweise 5 mm oder weniger. Die Außenumfangsfläche 63 des Vorsprungs 61 ist der Innenumfangsfläche 77 des Impellermantels 22 zugewandt, wo­ durch ein Radialraum S2 zwischen diesen definiert wird. Vor­ zugsweise beträgt der Radialraum S2 5 mm oder weniger.
Wie oben beschrieben, sind die Räume S1 und S2 miteinander kontinuierlich, so daß das Arbeitsfluid in der zweiten Hydrau­ likkammer C in die Fluidarbeitskammer A strömen kann, der Fluß jedoch mehrfach begrenzt ist. Genauer muß ein Arbeitsfluid, welcher in eine Axialrichtung ausgehend von der zweiten Hy­ draulikkammer C strömen könnte, durch den Raum S2 hindurch­ strömen, und das Arbeitsfluid trifft anschließend auf die in Axialrichtung weisende Fläche 76, und anschließend muß das Ar­ beitsfluid in Radialrichtung nach innen durch den Raum S1 ent­ gegen einer Zentrifugalkraft strömen, um in die Fluidarbeits­ kammer A zu strömen.
Wie oben beschrieben, unterdrückt die Kombination des Vor­ sprungs 61 und des Impellermantels 22 mit den oben beschriebe­ nen Formen einen Fluß des Arbeitsfluids von der zweiten Hy­ draulikkammer C in die Fluidarbeitskammer A.
Nun wird die Wirkungsweise des Drehmomentwandlers 5 beschrie­ ben. Bei der Wirkungsweise des Drehmomentwandlers liefert die (nicht dargestellte) hydraulische Betätigungsvorrichtung das Arbeitsfluid in die erste Hydraulikkammer B, wodurch der Fluiddruck ansteigt, was bewirkt, daß sich der Kolben 44 weg von der Vorderabdeckung 14 zu einer Sperr- bzw. Überbrückungs­ kupplungs-Ausrückposition bewegt. Das Arbeitsfluid bewegt sich in Radialrichtung nach außen hin zu dem Reibabschnitt des Kol­ bens 44 und kann ferner in die zweite Hydraulikkammer C strö­ men, und anschließend kann es durch den Raum zwischen dem Vor­ sprung 61 und dem Impellermantel 22 in die Fluidarbeitskammer A strömen. In diesem Zustand kann der Fluiddruck in der ersten Hydraulikkammer B höher sein als der Druck in der zweiten Hy­ draulikkammer C, so daß der Kolben 44 und die Dämpfungsvor­ richtung 31 in einer Außer-Eingriff-Position bleibt. So wird der Reibbelag des Kolbens 44 in einer Position gehalten, wel­ che sich in Axialrichtung von der Reibfläche der Vorderabdec­ kung 14 in Abstand befindet.
Um zu bewirken, daß sich die Sperr- bzw. Überbrückungskupplung in eine Eingriffsposition bewegt, läßt die (nicht dargestell­ te) hydraulische Betätigungsvorrichtung das Arbeitsfluid aus der ersten Hydraulikkammer B ab. Dadurch wird der Fluiddruck in der ersten Hydraulikkammer B niedriger als der Druck in der zweiten Hydraulikkammer C, und der Kolben 44 und die Dämp­ fungsvorrichtung 31 bewegen sich in der Axialrichtung hin zu der Vorderabdeckung 14. Dadurch wird der Reibbelag des Kolbens 44 fest gegen die Vorderabdeckung 14 gedrückt, so daß die Sperr- bzw. Überbrückungskupplung in Eingriff ist. Folglich wird das Drehmoment von der Vorderabdeckung 14 durch die Sperr- bzw. Überbrückungsvorrichtung 7 auf die Turbinennabe 27 übertragen und anschließend an die (nicht dargestellte) Hauptantriebswelle des Getriebes ausgegeben.
Wenn die oben beschriebene Sperr- bzw. Überbrückungskupplungs-Ein­ griffsbetätigung in Übereinstimmung mit Anordnungen des Standes der Technik ausgeführt wird, neigt das Arbeitsfluid in der zweiten Hydraulikkammer C dazu, in die Fluidarbeitskammer A zu strömen, da die Strömungsgeschwindigkeit in der Fluidar­ beitskammer A gemäß einem Geschwindigkeitsverhältnis, zum Bei­ spiel in dem Betriebsbereich des Drehmomentwandlers, hoch ist. Bei dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter­ drückt jedoch der Vorsprung 61, welcher auf dem Turbinenmantel 25 ausgebildet ist, den Fluß des Arbeitsfluids von der zweiten Hydraulikkammer C in die Fluidarbeitskammer A und verringert die Strömungsrate. Daher wird eine Verringerung des Drucks in der zweiten Hydraulikkammer C verhindert, und der Druck in der zweiten Hydraulikkammer C kann zuverlässig höher sein als der in der ersten Hydraulikkammer B. Folglich kann sich der Kolben 44 zuverlässig und schnell hin zu der Vorderabdeckung 14 bewe­ gen. So weist die Sperr- bzw. Überbrückungsvorrichtung 7 eine gewünschte Sperransprechzeit auf.
Dementsprechend ist es möglich, den Geschwindigkeitsverhält­ nisbereich zu vergrößern, in welchem die Sperr- bzw. Überbrüc­ kungsvorrichtung 7 arbeiten kann.
Der Vorsprung des Turbinenmantels gemäß der Erfindung kann auch bei Vorrichtungen und Strukturen verwendet werden, bei denen es sich nicht um den Drehmomentwandler und die Sperr- bzw. Überbrückungsvorrichtung des Typs in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel der Erfindung handelt.
Bei dem erfindungsgemäßen Drehmomentwandler ist die Turbinen­ schaufel an deren Außenumfang mit dem Vorsprung versehen, wel­ cher hin zu der Innenseitenfläche des Impellermantels ver­ läuft. Diese Struktur unterdrückt den Fluß von Arbeitsfluid von der zweiten Hydraulikkammer in den Torusraum bei der Sperr- bzw. Überbrückungsvorrichtungs-Verbindungsbetätigung. Dementsprechend ist das Sperrverhalten verbessert.
Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung einen Drehmomentwandler, welcher umfaßt: eine Vorderabdeckung, einen Impeller, eine Turbine, einen Stator und einen Sperr- bzw. Überbrückungskupplungskolben. Der Sperr- bzw. Überbrückungs­ kupplungskolben ist zwischen der Vorderabdeckung und der Tur­ bine angeordnet und wird in Reaktion auf Änderungen des hy­ draulischen Drucks um den Kolben in bzw. außer Eingriff ge­ bracht. Der Turbinenmantel ist an dem Außenumfangsabschnitt mit einem Flansch bzw. Vorsprung (61) versehen, welcher in Ra­ dialrichtung nach außen hin zu der Innenwandfläche (66) und (67) eines Impellermantels (22) verläuft, um einen Fluidstrom von um den Kolben in einen Bereich zwischen der Turbine und dem Impeller zu begrenzen.
Verschiedene Einzelheiten der Erfindung können geändert wer­ den, ohne von deren Wesen oder deren Umfang abzuweichen. Fer­ ner dient die vorhergehende Beschreibung der erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele lediglich der Veranschaulichung und be­ schränkt die durch die beiliegenden Ansprüche definierte Er­ findung sowie deren Äquivalente nicht.

Claims (13)

1. Drehmomentwandler zum Übertragen eines Drehmoments eines Motors zu einem Getriebe über ein Arbeitsfluid, umfassend:
eine Vorderabdeckung zum Aufnehmen eines Drehmoments von dem Motor;
einen an der Vorderabdeckung befestigten Impellermantel, wodurch eine Fluidkammer zwischen diesen definiert wird, wobei eine Vielzahl von Impellerschaufeln an der Innensei­ te des Impellermantels befestigt ist;
einen in der Fluidkammer neben den Impellerschaufeln ange­ ordneten Turbinenmantel, wobei der Turbinenmantel und der Impellermantel eine Fluidarbeitskammer zwischen sich in­ nerhalb der Fluidkammer definieren;
einen innerhalb der Fluidarbeitskammer zwischen in Radial­ richtung inneren Abschnitten des Impellermantels und dem Turbinenmantel angeordneten Stator; und
eine zwischen der Vorderabdeckung und dem Turbinenmantel angeordnete Sperr- bzw. Überbrückungskupplungsvorrichtung, wobei die Sperr- bzw. Überbrückungskupplungsvorrichtung einen Kolben umfaßt, wobei eine erste Hydraulikkammer zwi­ schen der Vorderabdeckung und dem Kolben definiert ist, wobei eine zweite Hydraulikkammer zwischen dem Kolben und dem Turbinenmantel definiert ist;
wobei ein in Radialrichtung nach außen gerichteter Ab­ schnitt des Turbinenmantels mit einem ringförmigen, in Ra­ dialrichtung verlaufenden Flansch ausgebildet ist, welcher einen Fluidstrom zwischen der Fluidarbeitskammer und der zweiten Hydraulikkammer begrenzt.
2. Drehmomentwandler nach Anspruch 1, wobei sich der Flansch in Radialrichtung nach außen über eine in Radialrichtung äußerste Kante der Impellerschaufeln hinaus erstreckt.
3. Drehmomentwandler nach Anspruch 1, wobei der Turbinenmantel den Flansch und einen ringförmigen Abschnitt umfaßt, wel­ cher eine Vielzahl von Turbinenschaufeln trägt, wobei sich der Flansch in Radialrichtung nach außen ausgehend von dem ringförmigen Abschnitt des Turbinenmantels über eine Di­ stanz von mindestens 1 mm erstreckt.
4. Drehmomentwandler nach Anspruch 1, wobei:
der Flansch eine Außenumfangsfläche aufweist und der Impel­ lermantel mit einem Außenzylinderabschnitt ausgebildet ist, dessen Innendradialfläche mit der Außenumfangsfläche des Flansches übereinstimmt; und
der Flansch eine ringförmige Fläche senkrecht zu der Außen­ umfangsfläche aufweist, wobei der Impeller mit einem ring­ förmigen Abschnitt ausgebildet ist, welcher zwischen den Impellerschaufeln und dem Außenzylinderabschnitt verläuft, wobei die ringförmige Fläche des Flansches mit einer be­ nachbarten Fläche des ringförmigen Abschnitts des Impellers übereinstimmt.
5. Drehmomentwandler nach Anspruch 4, wobei die Innenradial­ fläche des Impellermantels von der Außenumfangsfläche des Flansches um eines Distanz von nicht mehr als 5 mm in Ab­ stand angeordnet ist.
6. Drehmomentwandler nach Anspruch 4, wobei die ringförmige Fläche von der benachbarten Fläche des ringförmigen Ab­ schnitts des Impellers um eine Distanz von nicht mehr als 5 mm in Abstand angeordnet ist.
7. Drehmomentwandler zum Übertragen eines Drehmoments von ei­ nem Motor auf ein Getriebe über ein Arbeitsfluid, umfas­ send:
eine Vorderabdeckung zum Aufnehmen eines Drehmoments von dem Motor;
einen an der Vorderabdeckung befestigten Impellermantel, wodurch eine Fluidkammer zwischen diesen definiert wird, wobei eine Vielzahl von Impellerschaufeln an der Innenseite des Impellermantels befestigt ist;
einen in der Fluidkammer neben den Impellerschaufeln ange­ ordneten Turbinenmantel, wobei der Turbinenmantel und der Impellermantel eine Fluidarbeitskammer zwischen sich inner­ halb der Fluidkammer definieren;
einen innerhalb der Fluidarbeitskammer zwischen in Radial­ richtung inneren Abschnitten des Impellermantels und dem Turbinenmantel angeordneten Stator; und
eine zwischen der Vorderabdeckung und dem Turbinenmantel angeordnete Sperr- bzw. Überbrückungskupplungsvorrichtung, wobei die Sperr- bzw. Überbrückungskupplungsvorrichtung ei­ nen Kolben umfaßt, wobei eine erste Hydraulikkammer zwi­ schen der Vorderabdeckung und dem Kolben definiert ist, wo­ bei eine zweite Hydraulikkammer zwischen dem Kolben und dem Turbinenmantel definiert ist; und
eine Einrichtung zum Begrenzen eines Fluidstroms zwischen der Fluidarbeitskammer und der zweiten Hydraulikkammer.
8. Drehmomentwandler nach Anspruch 7, wobei die Einrichtung zum Begrenzen eines Fluidstroms zwischen der Fluidarbeits­ kammer und der zweiten Hydraulikkammer einen ringförmigen Flansch umfaßt, welcher auf dem in Radialrichtung nach au­ ßen gerichteten Abschnitt des Turbinenmantels ausgebildet ist.
9. Drehmomentwandler nach Anspruch 8, wobei sich der Flansch in Radialrichtung nach außen über eine in Radialrichtung äußerste Kante der Impellerschaufeln hinaus erstreckt.
10. Drehmomentwandler nach Anspruch 8, wobei der Turbinenmantel den Flansch und einen ringförmigen Abschnitt umfaßt, wel­ cher eine Vielzahl von Turbinenschaufeln trägt, wobei sich der Flansch in Radialrichtung nach außen ausgehend von dem ringförmigen Abschnitt des Turbinenmantels über eine Di­ stanz von mindestens 1 mm erstreckt.
11. Drehmomentwandler nach Anspruch 8, wobei:
der Flansch eine Außenumfangsfläche aufweist und der Impel­ lermantel mit einem Außenzylinderabschnitt ausgebildet ist, dessen Innendradialfläche mit der Außenumfangsfläche des Flansches übereinstimmt; und
der Flansch eine ringförmige Fläche senkrecht zu der Außen­ umfangsfläche aufweist, wobei der Impeller mit einem ring­ förmigen Abschnitt ausgebildet ist, welcher zwischen den Impellerschaufeln und dem Außenzylinderabschnitt verläuft, wobei die ringförmige Fläche des Flansches mit einer be­ nachbarten Fläche des ringförmigen Abschnitts des Impellers übereinstimmt.
12. Drehmomentwandler nach Anspruch 11, wobei die Innenradial­ fläche des Impellermantels von der Außenumfangsfläche des Flansches um eine Distanz von nicht mehr als 5 mm in Ab­ stand angeordnet ist.
13. Drehmomentwandler nach Anspruch 11, wobei die ringförmige Fläche von der benachbarten Fläche des ringförmigen Ab­ schnitts des Impellers um eine Distanz von nicht mehr als 5 mm in Abstand angeordnet ist.
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