DE19950988A1

DE19950988A1 - Hydrodynamic coupling or torque converter has turbine rotor with fluid exchange and hub sections connected via overrunning unit for relative turning in one direction only

Info

Publication number: DE19950988A1
Application number: DE1999150988
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Kundermann; Joerg Sudau
Original assignee: Mannesmann Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1999-10-22
Filing date: 1999-10-22
Publication date: 2001-04-26

Abstract

The device has a pump rotor and a turbine rotor (34) with fluid exchange section (34a) and hub section (34b), connected to a drive element. The two sections are connected via an overrunning unit (46), which permits relative turning of the sections in one direction only. A bridging coupling (70) has a coupling element (72) connected to the hub section via a torsion vibration damper. The fluid exchange section has a turbine rotor shell (36) held axially and/or radially on the hub section via pref. slide bearings (52).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydrodynamische Kopplungsein richtung, insbesondere hydrodynamische Kupplung oder hydrodynamischen Drehmomentwandler, umfassend: ein Pumpenrad, ein in einem Gehäuse bezüglich des Pumpenrads um eine Drehachse drehbar angeordnetes Turbinenrad, wobei das Turbinenrad einen Fluidwechselwirkungsbereich und einen mit einem Abtriebsorgan verbundenen oder verbindbaren Nabenbe reich aufweist, eine Überbrückungskupplung mit einem Kupplungselement, welches mit dem Nabenbereich des Turbinenrads zur gemeinsamen Drehung verbunden ist und wahlweise in Drehmomentübertragungsanbindung mit dem Gehäuse bringbar ist.The present invention relates to a hydrodynamic coupling direction, in particular hydrodynamic coupling or hydrodynamic A torque converter comprising: an impeller, one in a housing with respect to the pump wheel arranged rotatably about an axis of rotation Turbine wheel, the turbine wheel having a fluid interaction area and a hub connected or connectable to an output member rich, a lock-up clutch with a coupling element, which with the hub area of the turbine wheel for common rotation is connected and optionally in a torque transmission connection the housing can be brought.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE 39 34 798 A1 bekannt. Die Überbrückungskupplung der hydrodynamischen Kopplungseinrichtung wird durch Einstellen von definierten Druckverhältnissen im Innenraum des Gehäuses der Kopplungseinrichtung, insbesondere durch Einstellen definierter Druckverhältnisse in den der Überbrückungskupplung nahen Bereichen des Innenraums der Einrichtung, betätigt.Such a device is known from DE 39 34 798 A1. The Bridging clutch of the hydrodynamic coupling device is by setting defined pressure ratios in the interior of the Housing of the coupling device, in particular by adjusting defined pressure ratios in those close to the lock-up clutch Areas of the interior of the facility, operated.

Problematisch dabei ist, dass das Turbinenrad eine Saugwirkung entfaltet, wenn das System im Schubbetrieb arbeitet, d. h. wenn das Turbinenrad durch den Abtriebsstrang angetrieben wird und die Drehzahl des Turbinenra des somit größer ist als die Drehzahl des Pumpenrades. Aufgrund des durch die Saugwirkung aus dem Bereich der Überbrückungskupplung abgezogenen Arbeitsfluids wird die Betätigung der Überbrückungskupplung erschwert beziehungsweise sogar verhindert, da der Fluiddruck dann unter Umständen nicht mehr ausreicht, um die benötigte Drehmomentanbindung der Überbrückungskupplung mit dem angetriebenen Teil der Vorrichtung, in der Regel dem Gehäuse, herzustellen, beziehungsweise der Fluiddruck gegen das abgezogene Fluid aufgebaut oder aufrecht erhalten werden muss.The problem here is that the turbine wheel has a suction effect, when the system is operating in overrun, d. H. if the turbine wheel driven by the drivetrain and the speed of the Turbinenra which is therefore greater than the speed of the pump wheel. Because of the the suction effect is withdrawn from the area of the lock-up clutch Working fluid makes it difficult to operate the lock-up clutch or even prevented, as the fluid pressure may then occur is no longer sufficient to provide the required torque connection Lock-up clutch with the driven part of the device in which Rule to manufacture the housing, or the fluid pressure against the withdrawn fluid must be built up or maintained.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine hydrodynamische Kopplungseinrichtung anzugeben, bei welcher auch im Schubbetrieb ein definiertes Ansteuern der Überbrückungskupplung möglich ist.It is therefore an object of the present invention, a hydrodynamic Specify coupling device, which also in overrun mode defined control of the lock-up clutch is possible.

Diese Aufgabe wird durch eine hydrodynamische Kopplungseinrichtung, insbesondere hydrodynamische Kupplung oder hydrodynamischen Drehmomentwandler, gelöst, umfassend ein Pumpenrad, ein in einem Gehäuse bezüglich des Pumpenrads um eine Drehachse drehbar angeord netes Turbinenrad, wobei das Turbinenrad einen Fluidwechselwirkungs bereich und einen mit einem Abtriebsorgan verbundenen oder verbindbaren Nabenbereich aufweist, eine Überbrückungskupplung mit einem Kupplungs element, welches mit dem Nabenbereich des Turbinenrads zur gemeinsamen Drehung verbunden ist und wahlweise in Drehmomentübertragungs anbindung mit dem Gehäuse bringbar ist.This task is accomplished by a hydrodynamic coupling device, especially hydrodynamic coupling or hydrodynamic Torque converter, solved, comprising an impeller, one in one Housing rotatably arranged about an axis of rotation with respect to the impeller netes turbine wheel, wherein the turbine wheel a fluid interaction area and a connected or connectable to an output member Has hub area, a lock-up clutch with a clutch element which is common to the hub area of the turbine wheel Rotation is connected and optionally in torque transmission connection with the housing can be brought.

Dabei ist erfindungsgemäß weiter vorgesehen, dass der Fluidwechselwir kungsbereich mit dem Nabenbereich über eine Freilaufanordnung verbunden ist, welche eine Relativdrehung zwischen dem Fluidwechselwirkungsbereich und dem Nabenbereich in nur einer Relativdrehrichtung zulässt.It is further provided according to the invention that the fluid exchange takes place Kungsbereich connected to the hub area via a freewheel arrangement which is a relative rotation between the fluid interaction area and allows the hub area in only one relative direction of rotation.

In der Praxis werden diese hydrodynamischen Kopplungseinrichtungen, insbesondere im Falle einer Ankopplung an eine Brennkraftmaschine beispielsweise eines Fahrzeugs, nur in lediglich einem absoluten Drehsinn betrieben. Das heißt, die Abtriebswelle der Antriebsmaschine, das Pumpenrad, das Turbinenrad und das Abtriebselement der Kopplungsein richtung drehen immer in gleicher Drehrichtung. Ist der Fluidwechselwir kungsbereich durch die Freilaufanordnung mit dem Nabenbereich des Turbinenrades derart verbunden, dass der Nabenbereich bei unverändert gleichem absolutem Drehsinn eine größere Drehgeschwindigkeit aufweisen kann als der Fluidwechselwirkungsbereich, vermag der Fluidwechselwir kungsbereich durch seine Entkopplung vom Nabenbereich nicht mehr, das Arbeitsfluid im Schubbetrieb selbst anzutreiben und dadurch eine der Betätigung der Überbrückungskupplung entgegenwirkende Saugwirkung zu erzeugen. Im nicht überbrückten Zustand erfüllt die Freilaufanordnung darüber hinaus eine Filterwirkung, da bei Auftreten von Drehungleichförmig keiten von den über die fluiddynamische Kopplung vom Pumpenrad zum Turbinenrad übertragenen Schwingungen lediglich der den Fluidwechselwir kungsbereich beschleunigende Anteil an den Nabenbereich übertragen werden kann.In practice, these hydrodynamic coupling devices, especially in the case of a coupling to an internal combustion engine for example of a vehicle, only in an absolute direction of rotation operated. That is, the output shaft of the prime mover, the Pump wheel, the turbine wheel and the output element of the coupling always turn in the same direction. Is the fluid change kungsbereich by the freewheel assembly with the hub area of the Turbine wheel connected in such a way that the hub area remains unchanged have the same absolute direction of rotation, a higher rotational speed can act as the fluid interaction area, the fluid interaction can no longer due to its decoupling from the hub area To drive working fluid in overrun mode itself and thereby one of the Actuation of the lock-up clutch counteracting suction produce. The freewheel arrangement fulfills in the non-bridged state moreover, a filter effect, because when rotation occurs, it is non-uniform of the fluid dynamic coupling from the impeller to the Vibrations transmitted to the turbine wheel only affect the fluid exchange transferring accelerating portion to the hub area can be.

Es ist weiterhin bekannt, dass durch die an die hydrodynamische Kopp lungseinrichtung angeschlossene Antriebsmaschine häufig Drehschwingun gen in die Vorrichtung sowie in den Abtriebsstrang eingeleitet werden. Um derartige Drehschwingungen reduzieren zu können, kann das Kupplungs element mit dem Nabenbereich über eine Torsionsschwingungsdämpfer anordnung verbunden sein.It is also known that due to the hydrodynamic coupling ting device connected drive machine often torsional vibration conditions are introduced into the device and in the drive train. Around The clutch can reduce such torsional vibrations element with the hub area via a torsional vibration damper arrangement.

Die Anbringung eines Torsionsschwingungsdämpfers im Kraftfluss der überbrückten hydrodynamischen Kopplungseinrichtung ist aus der DE 39 34 798 A1 bekannt. Bei einem zwischen dem Kupplungselement und dem Nabenbereich des Turbinenrades angeordneten Torsionsschwingungs dämpfer liegt die Eigenfrequenz eines auf den Torsionsschwingungsdämpfer folgenden Teils des Antriebsstranges in einem Drehzahlbereich, in welchem auch die Überbrückungskupplung wirksam sein kann. Dies kann im Betrieb der Vorrichtung zur Anregung von Drehschwingungen führen, was neben einem unruhigen Betrieb auch eine verstärkte mechanische Beanspruchung der hydrodynamischen Vorrichtung zur Folge hat.The attachment of a torsional vibration damper in the power flow of the bridged hydrodynamic coupling device is from the DE 39 34 798 A1 known. With one between the coupling element and the hub region of the turbine wheel arranged torsional vibration damper is the natural frequency of one on the torsional vibration damper following part of the drive train in a speed range in which the lock-up clutch can also be effective. This can be in operation the device for the excitation of torsional vibrations, what next an agitated operation also increased mechanical stress the hydrodynamic device results.

Bei einer erfindungsgemäßen hydrodynamischen Kopplungseinrichtung läuft jedoch im überbrückten Zustand der vom angetriebenen Nabenbereich entkoppelte Fluidwechselwirkungsbereich des Turbinenrades lastfrei. Dies führt zu einer Verschiebung der Eigenfrequenz, so dass die Eigenschwingun gen auch im überbrückten Zustand der Kopplungseinrichtung nicht mehr oder nur erschwert angeregt werden können.In a hydrodynamic coupling device according to the invention runs however, in the bridged state, that of the driven hub area decoupled fluid interaction area of the turbine wheel without load. This leads to a shift in the natural frequency so that the natural vibration no longer in the bridged state of the coupling device or can only be stimulated with difficulty.

Durch die Ankopplung des Fluidwechselwirkungsbereich ausgehend von einem Entkopplungszustand zur Drehmomentübertragung an den Nabenbe reich durch die Freilaufanordnung können Stöße auf den Fluidwechselwir kungsbereich und den Nabenbereich des Turbinenrades verursacht werden. Um diese Stöße zu vermeiden beziehungsweise zu reduzieren, ist es vorteilhaft, eine Freilaufanordnung mit ausreichender Nachgiebigkeit beim Einkoppeln oder/und ausreichendem Spiel in Drehmomentübertragungs richtung zur Anordnung zwischen Fluidwechselwirkungsbereich und Nabenbereich des Turbinenrades zu wählen.By coupling the fluid interaction area starting from a decoupling state for torque transmission to the hub Due to the freewheel arrangement, impacts on the fluid exchange can be area and the hub area of the turbine wheel are caused. To avoid or reduce these impacts, it is advantageous to have a freewheel arrangement with sufficient flexibility Coupling and / or sufficient play in torque transmission direction for arrangement between fluid interaction area and To select the hub area of the turbine wheel.

Eine besonders günstige Turbinenradanordnung, bei welcher die Freilauf anordnung von Lagerungskräften freigehalten ist, ergibt sich, wenn der Fluidwechselwirkungsbereich eine Turbinenradschale aufweist, welche am Nabenbereich axial oder/und radial gelagert ist.A particularly favorable turbine wheel arrangement in which the freewheel arrangement of storage forces is kept clear if the Fluid interaction area has a turbine wheel shell, which on Hub area is axially and / or radially supported.

Durch eine derartige Lagerung der Turbinenradschale des Fluidwechselwir kungsbereichs am Nabenbereich kann trotz einer Entkopplung der beiden Bereiche in einer Relativdrehrichtung zwischen Fluidwechselwirkungsbereich und Nabenbereich eine ausreichende Festigkeit der Gesamtanordnung gewährleistet werden.Through such a bearing of the turbine wheel shell of the fluid exchange kungsbereich at the hub area can be despite a decoupling of the two Areas in a relative direction of rotation between the fluid interaction area and hub area sufficient strength of the overall arrangement be guaranteed.

Dazu kann eine Lageranordnung vorgesehen sein, vorzugsweise eine Gleitlagerung, über welche die Turbinenradschale am Nabenbereich axial und radial gelagert ist. Durch eine derartige Lageranordnung wird eine einfache Abstützung der Turbinenradschale und damit des Fluidwechselwir kungsbereichs in axialer und in radialer Richtung an einem einzigen Bauteil realisiert, wodurch die Montage der Kopplungseinrichtung deutlich vereinfacht werden kann. For this purpose, a bearing arrangement can be provided, preferably one Plain bearing, through which the turbine wheel shell axially at the hub area and is mounted radially. With such a bearing arrangement simple support of the turbine wheel shell and thus the fluid exchange kungsbereich in the axial and radial directions on a single component realized, whereby the assembly of the coupling device clearly can be simplified.

Eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindunggemäßen hydrodynami schen Kopplungseinrichtung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Figur erläutert werden. Diese stellt eine schematische Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Drehmomentwandlers dar.A preferred embodiment of a hydrodynami according to the invention coupling device is described below with reference to the enclosed Figure will be explained. This represents a schematic cross-sectional view of a torque converter according to the invention.

In der Figur ist eine erfindungsgemäße hydrodynamische Kopplungsein richtung in Form eines Drehmomentwandlers allgemein mit 10 bezeichnet. Der Drehmomentwandler 10 umfasst ein Gehäuse 12, das einen Gehäuse deckel 14 und eine Pumpenradaußenschale 16 eines allgemein mit 18 bezeichneten Pumpenrades aufweist. Gehäusedeckel 14 und Pumpenrad außenschale 16 sind radial außen miteinander verschweißt. Radial innen ist die Pumpenradaußenschale 16 mit einer Pumpenradnabe 20, beispielsweise ebenfalls durch Verschweißung, fest verbunden. Die Pumpenradnabe 20 kann in an sich bekannter Weise eine Fluidpumpe antreiben, durch welche Fluid in den Innenraum 22 des Drehmomentwandlers 10 geleitet werden kann.In the figure, a hydrodynamic coupling device according to the invention in the form of a torque converter is generally designated 10 . The torque converter 10 comprises a housing 12 having a housing cover 14 and an outer impeller shell 16 of an impeller, generally designated 18 . Housing cover 14 and impeller outer shell 16 are welded together radially on the outside. Radially on the inside, the outer impeller shell 16 is firmly connected to an impeller hub 20 , for example also by welding. The pump wheel hub 20 can drive a fluid pump in a manner known per se, through which fluid can be conducted into the interior 22 of the torque converter 10 .

In seinem radial äußeren Bereich trägt der Gehäusedeckel 14 mehrere mutternartige Kopplungselemente 24, welche mit einer beispielsweise als Flexplatte ausgebildeten Verbindungsanordnung 26 drehfest mit einer um eine. Drehachse A drehbaren Antriebswelle 28, beispielsweise einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, fest verbunden sind. Ein Lagerzapfen 30, welcher im wesentlichen koaxial zur Drehachse A am Gehäusedeckel 14 angebracht ist, kann in eine zugeordnete Ausnehmung 32 der Antriebs welle 28 eingreifen und somit für eine Zentrierung des Drehmomentwand lers 10 bezüglich der Antriebswelle 26 sorgen. Im Innenraum 22 des Drehmomentwandlers 10 ist ferner ein allgemein mit 34 bezeichnetes Turbinenrad vorgesehen, das eine Turbinenradaußenschale 36 aufweist. An derdem Pumpenrad 18 zugewandten Seite 36a der Turbinenradaußenschale 36 sind in Umfangsrichtung aufeinander folgend Turbinenradschaufeln 38 angeordnet, die an ihren gekrümmten, dem Pumpenrad 18 zugewandten Rändern durch eine Turbinenradinnenschale 40 miteinander verbunden sind. In its radially outer area, the housing cover 14 carries a plurality of nut-like coupling elements 24 , which with a connection arrangement 26 designed, for example, as a flex plate, rotate with one by one. Rotation axis A rotatable drive shaft 28 , for example a crankshaft of an internal combustion engine, are firmly connected. A bearing pin 30 , which is attached substantially coaxially to the axis of rotation A on the housing cover 14 , can engage in an associated recess 32 of the drive shaft 28 and thus ensure centering of the torque converter 10 with respect to the drive shaft 26 . In the interior 22 of the torque converter 10 there is also a turbine wheel, generally designated 34 , which has a turbine wheel outer shell 36 . An derdem impeller 18 facing side 36 a of the turbine wheel blades 36 Turbinenradaußenschale 38 are circumferentially arranged consecutively, the facing edges 18 are joined together by a Turbinenradinnenschale 40 at their curved, the impeller.

An der dem Pumpenrad 18 abgewandten Seite 36b der Turbinenradaußen schale 36 ist etwa im Bereich der Radialmitte des Turbinenrades 34 ein beispielsweise ringförmiges Halteelement 42 angeschweißt. An einem radial inneren Bereich des Halteelements 42 ist ein ringförmiges Stützelement 44 fest mit diesem vernietet. Das Stützelement 44 weist eine in axialer Richtung verlaufende und zentrisch zur Drehachse A angeordnete zylin drische Innenfläche 44a auf. Die Turbinenradaußenschale 36, die Turbinen radschaufeln 38, die Turbinenradinnenschale 40, das Halteelement 42 sowie das Stützelement 44 bilden den Fluidwechselwirkungsbereich 34a des Turbinenrades 34.On the side facing away from the pump wheel 18 b 36 b of the turbine wheel outer shell 36 , for example an annular holding element 42 is welded approximately in the region of the radial center of the turbine wheel 34 . On a radially inner region of the holding element 42 , an annular support element 44 is riveted to it. The support member 44 has an axially extending and arranged centrally to the axis of rotation A cylindrical inner surface 44 a. The turbine wheel outer shell 36 , the turbine wheel blades 38 , the turbine wheel inner shell 40 , the holding element 42 and the support element 44 form the fluid interaction region 34 a of the turbine wheel 34 .

Der Fluidwechselwirkungsbereich 34a des Turbinenrads 34 ist an der zylindrischen Innenfläche 44a des Stützelementes 44 drehfest mit einer radial äußeren Fläche eines Freilaufs 46 verbunden. Eine radial innere Fläche des Freilaufs 46 ist wiederum drehfest mit einer ringförmigen, koaxial zur Drehachse A ausgerichteten Turbinenradnabe 48 verbunden. Die Turbinen radnabe 48 weist eine zylindrische radial innere Fläche mit einem Profil auf, etwa einem Keilwellenprofil, das mit einem Abtriebsorgan, beispielsweise einer Abtriebswelle, zur Drehmomentübertragung in Eingriff bringbar ist. Die Turbinenradnabe 48 weist an ihrer dem Pumpenrad 18 zugewandten Seite eine ringförmige Aussparung 50 auf, in welche eine Gleitlagerbuchse 52 mit im Wesentlichen L-förmigem Querschnitt eingelegt ist. An dieser Gleit lagerbuchse 52 ist die Turbinenradaußenschale 36 mit einem radial inneren Bereich 36c, welcher einen zum Querschnitt der Gleitlagerbuchse 52 komplementären L-förmigen Querschnitt aufweist, gelagert. An einer radial äußeren Seite der Turbinenradnabe 48 ist in einer ringförmigen Vertiefung ein Dichtelement 53 angeordnet, dessen Funktion später beschrieben wird. Turbinenradnabe 48, Gleitlagerbuchse 52 und Dichtelement 53 bilden einen Nabenbereich 34b des Turbinenrades 34.The fluid interaction region 34 a of the turbine wheel 34 is connected on the cylindrical inner surface 44 a of the support element 44 in a rotationally fixed manner to a radially outer surface of a freewheel 46 . A radially inner surface of the freewheel 46 is in turn non-rotatably connected to an annular turbine wheel hub 48 aligned coaxially with the axis of rotation A. The turbine wheel hub 48 has a cylindrical, radially inner surface with a profile, for example a spline profile, which can be brought into engagement with an output element, for example an output shaft, for torque transmission. The turbine wheel hub 48 has on its side facing the pump wheel 18 an annular recess 50 , into which a slide bearing bush 52 with an essentially L-shaped cross section is inserted. At this sliding bearing bush 52 is c with a radially inner region 36 the Turbinenradaußenschale 36, which has a complementary to the cross section of the sliding bearing bushing 52 L-shaped cross section, mounted. A sealing element 53 , the function of which will be described later, is arranged in an annular recess on a radially outer side of the turbine wheel hub 48 . Turbine wheel hub 48 , slide bearing bush 52 and sealing element 53 form a hub region 34 b of the turbine wheel 34 .

Axial zwischen dem Turbinenrad 34 und dem Pumpenrad 18 ist ein Leitrad 54 angeordnet. Das Leitrad 54 umfasst einen radial inneren, zur Dreh achse A koaxial angeordneten Ring 56 sowie einen radial äußeren, zur Drehachse A ebenfalls koaxial angeordneten Ring 58. Zwischen den beiden Ringen 56, 58 sind in Umfangsrichtung aufeinander folgend Leitrad schaufeln 60 angeordnet. Das Leitrad 54, d. h. dessen Ring 56, ist über einen Freilauf 62 auf einem nicht dargestellten Stützelement, das koaxial zum Abtriebsorgan angeordnet ist, dieses umgibt und koaxial innerhalb der Pumpenradnabe 20 liegt, getragen. Der Freilauf 62 ermöglicht eine Drehung des Leitrads 54 um die Drehachse A in einer Drehrichtung, blockiert jedoch das Leitrad 54 gegen Drehung in entgegengesetzter Richtung.A stator 54 is arranged axially between the turbine wheel 34 and the pump wheel 18 . The stator 54 comprises a radially inner ring 56 arranged coaxially with the axis of rotation A and a radially outer ring 58 also arranged coaxially with the axis of rotation A. Between the two rings 56 , 58 , stator vanes 60 are arranged one after the other in the circumferential direction. The idler 54 , ie its ring 56 , is carried via a freewheel 62 on a support element, not shown, which is arranged coaxially with the output member, surrounds it and lies coaxially within the impeller hub 20 . The freewheel 62 enables the idler 54 to rotate about the axis of rotation A in one direction of rotation, but blocks the idler 54 against rotation in the opposite direction.

Das Leitrad 54 ist durch zwei Lager 64 und 66, welche beispielsweise Wälzkörperlager oder Gleitlager sein können, axial an dem Pumpenrad 18 einerseits und an dem radial inneren Bereich 36c der Turbinenradaußen schale 36 andererseits abgestützt. Ferner ist die Turbinenradnabe 48 über ein weiteres Lager 68, welches beispielsweise wiederum ein Gleitlager oder Wälzkörperlager sein kann, axial am Gehäusedeckel 14 abgestützt. Durch diese Lageranordnung wird die Turbinenradaußenschale 36 an den Lagern 52 und 64 in axialer beziehungsweise radialer Richtung festgelegt.The idler 54 is supported by two bearings 64 and 66 , which can be, for example, rolling element bearings or plain bearings, axially on the pump wheel 18 on the one hand and on the radially inner region 36 c of the turbine wheel outer shell 36 on the other hand. Furthermore, the turbine wheel hub 48 is axially supported on the housing cover 14 via a further bearing 68 , which in turn can be, for example, a sliding bearing or rolling element bearing. This bearing arrangement fixes the turbine wheel outer shell 36 to the bearings 52 and 64 in the axial or radial direction.

Der Drehmomentwandler 10 umfasst ferner eine Überbrückungskupplung 70 mit einem Kupplungskolben 72. Der Kupplungskolben 72 ist über einen Torsionsschwingungsdämpfer 74 drehfest mit der Turbinenradnabe 48 verbunden. In seinem radial inneren Bereich ist der Kupplungskolben 72 auf der Turbinenradnabe 48 unter Zwischenanordnung des Dichtungselements 53 fluiddicht, jedoch axial verstellbar aufgenommen. In seinem radial äußeren Bereich ist der Kupplungskolben 72 unter Zwischenlagerung eines Reibbelags 78 zur Herstellung eines Überbrückungszustands des Drehmo mentwandlers 10 gegen den Gehäusedeckel 14 pressbar. Zur Betätigung der Überbrückungskupplung 70 wird in dem zwischen dem Kupplungskolben 72 und der Pumpenradaußenschale 16 gebildeten Fluidraum 22a ein definiertes Druckniveau eingestellt, welches gegenüber einem Druckniveau in einem zwischen dem Gehäusedeckel 14 und dem Kupplungskolben 72 gebildeten Fluidraum 22b erhöht bzw. reduziert ist, je nachdem, ob eine drehmomentübertragende Verbindung zwischen dem Kupplungskolben 72 und dem Gehäusedeckel 74 hergestellt oder gelöst werden soll. Zum Einstellen eines definierten Druckes im Fluidraum 22a sind in der Nähe der Leitradaxiallager 64, 66 je ein Durchgang 80 an der dem Turbinenrad 34 zugewandten Seite sowie ein Durchgang 82 an der dem Pumpenrad 18 zugewandten Seite des Leitrads vorgesehen. Durch die Durchgänge 80, 82 wird Arbeitsfluid in den Fluidraum 22a zu- oder abgeführt.The torque converter 10 further includes a lock-up clutch 70 with a clutch piston 72 . The clutch piston 72 is connected in a rotationally fixed manner to the turbine wheel hub 48 via a torsional vibration damper 74 . In its radially inner region of the clutch piston 72 is fluid-tightly on the turbine wheel hub 48 with the interposition of the sealing member 53, but is axially adjustable added. In its radially outer region, the clutch piston 72 can be pressed against the housing cover 14 with the intermediate storage of a friction lining 78 to produce a bridging state of the torque converter 10 . To actuate the lock-up clutch 70 , a defined pressure level is set in the fluid space 22 a formed between the clutch piston 72 and the outer impeller shell 16 a, which pressure level is increased or decreased compared to a pressure level in a fluid space 22 b formed between the housing cover 14 and the clutch piston 72 , respectively after whether a torque-transmitting connection between the clutch piston 72 and the housing cover 74 is to be established or released. To set a defined pressure in the fluid space 22 a, a passage 80 is provided in the vicinity of the stator axial bearings 64 , 66 on the side facing the turbine wheel 34 and a passage 82 on the side of the stator wheel facing the pump wheel 18 . Working fluid is fed into or removed from the fluid space 22 a through the passages 80 , 82 .

Analog dazu wird ein definierter Druck im Fluidraum 22b zwischen Gehäusedeckel 14 und Kupplungskolben 72 durch Zu- und Abführen von Arbeitsfluid durch Durchgänge 84, 86 eingestellt, welche in axialer Richtung auf beiden Seiten des Lagers 68 zwischen Gehäusedeckel 14 und Turbinen radnabe 48 ausgebildet sind.Analogously, a defined pressure in the fluid space 22 b between the housing cover 14 and clutch piston 72 is set by supplying and removing working fluid through passages 84 , 86 , which are formed in the axial direction on both sides of the bearing 68 between the housing cover 14 and the turbine wheel hub 48 .

Das Gehäuse 12 und damit das Pumpenrad 18 des Drehmomentwandlers 10 werden durch die Abtriebswelle 28 einer Brennkraftmaschine zur Rotation in Richtung R angetrieben. Dementsprechend ist der Freilauf 46 so zwischen dem Fluidwechselwirkungsbereich 34a des Turbinenrades 34 und dessen Nabenbereich 34b angeordnet, dass eine Relativdrehung des Fluidwechselwirkungsbereichs 34a bezüglich des Nabenbereichs 34b in einer der Drehrichtung R entgegengesetzten Richtung möglich ist, in Drehrichtung R jedoch unterbunden ist. Es sind im Folgenden drei Betriebs zustände des Drehmomentwandlers zu unterscheiden:The housing 12 and thus the pump wheel 18 of the torque converter 10 are driven by the output shaft 28 of an internal combustion engine for rotation in the R direction. Accordingly, the freewheel 46 is arranged between the fluid interaction area 34 a of the turbine wheel 34 and its hub area 34 b such that a relative rotation of the fluid interaction area 34 a with respect to the hub area 34 b is possible in a direction opposite to the direction of rotation R, but is prevented in the direction of rotation R. A distinction must be made between three operating states of the torque converter:

1. Converter train operation

Im Wandler-Zug-Betrieb wird ein Drehmoment von der Antriebsseite, d. h. vom Pumpenrad 18, durch das zur Bewegung angetriebene Arbeitsfluid an den abtriebsseitigen Fluidwechselwirkungsbereich 34a des Turbinenrads 34 übertragen. Auf Grund der Orientierung des Freilaufs 46 findet eine Drehmomentübertragung vom Fluidwechselwirkungsbereich 34a des Turbinenrades 34 zum Nabenbereich 34b des Turbinenrades 34 statt.In converter-train operation, a torque is transmitted from the drive side, ie from the pump wheel 18 , through the working fluid driven to move to the output-side fluid interaction region 34 a of the turbine wheel 34 . Due to the orientation of the freewheel 46 , a torque transmission takes place from the fluid interaction area 34 a of the turbine wheel 34 to the hub area 34 b of the turbine wheel 34 .

Der Freilauf 46 erfüllt im Wandler-Zug-Betrieb darüber hinaus eine Filterwir kung, da von Drehschwingungen die antriebsseitig über das Pumpenrad 18 an das Turbinenrad 34 übertragen werden, lediglich der das Turbinenrad 34 beschleunigende Anteil an die Turbinenradnabe 48 übertragen werden kann.The freewheel 46 satisfied in the conversion train operating beyond a FiltersWe effect, since the transfer on the drive side via the pump impeller 18 to the turbine wheel 34 from torsional vibrations, only the turbine 34 accelerating portion can be transmitted to the turbine hub 48th

2. Torque converter operation

Im Wandler-Schub-Betrieb wird das Turbinenrad vom Abtriebsorgan angetrieben. Folglich ist die Drehzahl des Abtriebsorgans größer als die Drehzahl des Pumpenrades 18. Da der Fluidwechselwirkungsbereich 34a durch das Arbeitsfluid abgebremst wird, kommt es aufgrund der Anordnung des Freilaufes 46 zwischen Fluidwechselwirkungsbereich 34a und Nabenbereich 34b zu einer Relativdrehung zwischen Fluidwechselwir kungsbereich 34a und Nabenbereich 34b, bei dem der Fluidwechselwir kungsbereich bezüglich des Nabenbereiches in einer der Richtung R entgegengesetzten Drehrichtung umläuft.In converter-overrun operation, the turbine wheel is driven by the output element. Consequently, the speed of the output member is greater than the speed of the impeller 18 . Since the fluid interaction area 34 is a slowed down by the working fluid occurs due to the arrangement of the free wheel 46 between fluid interaction region 34 a and the hub region 34 b for relative rotation between Fluidwechselwir kung region 34 a and the hub region 34 b, wherein the Fluidwechselwir kung range with respect to the hub region in a rotates in the direction opposite to direction R.

Durch die Entkopplung von Nabenbereich 34b und Fluidwechselwirkungs bereich 34a des Turbinenrads 34 bei der erfindungsgemäßen Ausführung des Drehmomentwandlers findet keine Drehmomentübertragung von der angetriebenen Turbinenradnabe 48 zum Fluidwechselwirkungsbereich 34b statt, wodurch ein Antreiben des Arbeitsfluids durch das Turbinenrad, damit verbunden das Ausbilden einer Saugwirkung sowie das Abführen von Arbeitsfluid aus dem Fluidraum 22a verhindert wird.Due to the decoupling of the hub area 34 b and the fluid interaction area 34 a of the turbine wheel 34 in the embodiment of the torque converter according to the invention, there is no torque transmission from the driven turbine wheel hub 48 to the fluid interaction area 34 b, thereby driving the working fluid through the turbine wheel, with the associated formation of a suction effect and the removal of working fluid from the fluid space 22 a is prevented.

3. Bypass operation

Beim Überbrückungsbetrieb ist der Kupplungskolben 72 mit seiner Reibfläche 78 gegen den Gehäusedeckel 14 angepresst, so dass es zu einer Drehmomentübertragung von der Antriebswelle 28 über die Verbindungs elemente 24, den Gehäusedeckel 14, den Kupplungskolben 72, den Torsionsschwingungsdämpfer 74 und die Turbinenradnabe 48 zum Abtriebsorgan kommt. Der Fluidwechselwirkungsbereich 34a rotiert in diesem Fall aufgrund seiner Entkopplung durch den Freilauf 46 lastfrei mit und läuft aufgrund von Reibungsverlusten im Arbeitsfluid langsamer als der Nabenbereich 34b. Dadurch kommt es zu einer Reduzierung der Eigen frequenz des auf den Torsionsschwingungsdämpfer 74 folgenden Teils des Abtriebsstranges in einen Bereich unterhalb des Drehzahlbereiches in dem die Überbrückungskupplung 70 wirksam sein kann, so dass im Über brückungszustand die Anregung von Eigenschwingungen vermieden werden kann.In lock-up operation, the clutch piston 72 is pressed with its friction surface 78 against the housing cover 14 , so that there is a torque transmission from the drive shaft 28 via the connecting elements 24 , the housing cover 14 , the clutch piston 72 , the torsional vibration damper 74 and the turbine hub 48 to the output member . The fluid interaction area 34 a rotates in this case due to its decoupling by the freewheel 46 with no load and runs slower than the hub area 34 b due to friction losses in the working fluid. This leads to a reduction in the natural frequency of the part of the drive train following the torsional vibration damper 74 into a range below the speed range in which the lock-up clutch 70 can be effective, so that the excitation of natural vibrations can be avoided in the lock-up state.

Das geregelte Schließen der Kupplung im Schubbetrieb des Wandlers kann aufgrund der fehlenden Fluidbeschleunigung durch die Turbine und des damit verbundenen Druckabfalls zwischen Turbine und Kolben wesentlich gezielter erfolgen, als es bei normalen Wandlerausführungen der Fall ist.The controlled closing of the clutch when the converter is coasting can due to the lack of fluid acceleration by the turbine and the associated pressure drop between the turbine and piston essential be more targeted than is the case with normal converter designs.

Claims

1. Hydrodynamic coupling device ( 10 ), in particular hydrodynamic clutch or hydrodynamic torque converter, comprising:

- a pump wheel ( 18 ),
- A turbine wheel ( 34 ) arranged in a housing ( 12 ) with respect to the pump wheel ( 18 ) rotatable about an axis of rotation (A), the turbine wheel ( 34 ) having a fluid interaction area ( 34 a) and a hub area connected or connectable to an output member ( 34 b),
- A lock-up clutch ( 70 ) with a clutch element ( 72 ) which is connected to the hub area ( 34 b) of the turbine wheel ( 34 ) for common rotation and can optionally be brought into the torque transmission connection with the housing ( 12 ),

characterized in that the fluid interaction area ( 34 a) is connected to the hub area ( 34 b) via a freewheel arrangement ( 46 ) which permits a relative rotation between the fluid interaction area ( 34 a) and the hub area ( 34 b) in only one relative direction of rotation.

2. Hydrodynamic coupling device ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the coupling element ( 72 ) with the hub region ( 34 b) via a torsional vibration damper arrangement ( 74 ) is connected.

3., hydrodynamic coupling device ( 10 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the fluid interaction region ( 34 a) has a turbine wheel shell ( 36 ) which is axially and / or radially mounted on the hub region ( 34 b).

4. Hydrodynamic coupling device ( 10 ) according to claim 3, characterized by a bearing arrangement ( 52 ), preferably slide bearing ( 52 ), via which the turbine wheel shell ( 36 ) on the hub area ( 34 b) is mounted axially and radially.