DE2919849A1

DE2919849A1 - Drehmomentwandler

Info

Publication number: DE2919849A1
Application number: DE19792919849
Authority: DE
Inventors: Sadanori Nishimura
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1978-06-06
Filing date: 1979-05-16
Publication date: 1979-12-13
Also published as: FR2428188A1

Description

Honda GiTcen Kogyo Käbushiki Kaisha
27-8, 6-chome
Jingumae, Shibuya-ku
Tokio / JAPAN

Drehmomentwandler

Die Erfindung betrifft einen Drehmomentwandler, der als Transmission für ein Fahrzeug oder dgl. verwendet wird.

Bisher war es bei dieser Art von Vorrichtungen üblich, daß, wenn das Geschwindigkeitsverhältnis einer Turbine in einem Drehmomentwandler-Hauptkörper zu einer Pumpe einen Kuppelpunkt übersteigt, das Momentverhältnis kleiner als 1 wird, so daß der Leistungsverlust durch Schlupf vergrößert wird, und daher wird zur Verhinderung des Leistungsverlustes in dem Hauptkörper eine direktkoppelnde Kupplung zur direkten Verbindung der Eingangswelle mit der Ausgangswelle vorgesehen. Diese herkömmliche Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß eine Mamentänderung eines mit der Eingangswelle verbundenen Verbrennungsmotors direkt auf ein mit der Ausgangswelle verbundenes Getriebe wirkt, so- daß die Wahrscheinlichkeit für die Entstehung eines Geräusches aufgrund des toten Ganges der Getrieberäder besteht,, und daß zusätzlich eine Steuersystem zur Betätigung der direktkoppelnden Kupplung vorzusehen is.t, so daß die Vorrichtung groß und kompliziert wird.

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Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung eines Drehmomentwandlers, der diese Nachteile nicht aufweist und dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Turbine in einem Hauptkörper axial gleitend mit einer Ausgangswelle zwiscnen*einer Pumpe auf einer Seite, die der Turbine gegenüber steht, und einem Gehäuse auf der anderen Seite zum Verbinden der Pumpe mit einer Eingangswelle, und daß eine Reibungskupplung zwischen die Turbine und entweder das Gehäuse oder die Pumpe zwischengeschaltet ist, so daß bei Zunahme des Geschwindigkeitsverhältnisses der Turbine zur Pumpe eine Druckkraft nach einer Seite, die auf Blätter der Turbine wirkt, durch die Wirkung der Zirkulation von internem Fluid kleiner wird als eine Druckkraft zu der anderen Seite hin, die auf eine Außenschale der Turbine wirkt, wodurch dieser eine Gleitbewegung zu der anderen Seite hin erteilt wird und dadurch die Reibungskupplung eingekuppelt wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt:

Figur 1 Eine Schnittansicht einer Ausführungsform des Drehmomentwandlers;

Figur 2 Eine schematische Seitenansicht eines wesentlichen Abschnittes zur Erläuterung der Wirkungsweise des Drefimomentwandlers;

Figuren 3a,

3b, 3c Abgewickelte Diagramme längs der Linie III-III in Figur 1 zur Erläuterung der Wirkungseise des Drehmomentwandlers~ und

Figuren 4-7 Schnittansichten anderer Ausführungsformen des DrehmomentwandTers.

Unter Bezug auf die Zeichnungen bezeichnet das Bezugszeichen einen Hauptkörper, der auf seiner linken und seiner rechten Seite mit einer Eingangswelle 2, die mit einem Verbrennungsmotor verbunden ist, bzw. einer Ausgangswelle 3 versehen ist,

die mit einem Getriebe verbunden ist, derart, daß diese Wellen axial aufeinander ausgerichtet sind. Das Bezugszeichen 4 kennzeichnet eine Pumpe auf der rechten Seite, die mit der Eingangswelle 2 über ein Gehäuse 5 auf der linken Seite verbunden ist, und Bezugszeichen 6 bezeichnet eine Turbine, die so an der Ausgangswelle 3 angeordnet ist, daß sie zwischen der Pumpe 4 und dem Gehäuse 5 liegt, und auf diese Weise ist es so eingerichtet, daß durch Antreiben der Pumpe 4 eine Zirkulation eines internen Fluids durch die Pumpe 4, die Turbine 6 und einen Stator 7 bewirkt wird, welcher zwischen die Pumpe und die Turbine eingeschaltet ist.

Die Bezugszeichen 4a, 6a und 7a bezeichnen jeweils die äußere Schale der Pumpe 4, der Turbine 6 und des Stators 7, und die Bezugszeichen 4b, 6b und 7b bezeichnen deren jeweilige innere Kerne.

Die Turbine 6 steht mit ihrer äußeren Schale 6a in gleitendem Keilnuteingriff mit der Ausgangswelle 3, und eine. Reibungskupplung 8, wie z. B. eine Mehrscheibenkupplung oder dgl. ist so angeordnet, daß sie zwischen der äußeren Schale 6a und einer inneren rotierenden Platte 5a liegt, welche mit dem Gehäuse 5 derart verbunden ist, daß sie der äußeren Schale 6a gegenübersteht.

Die Turbine 6 ist zwischen ihrer äußeren Schale 6a und ihrem inneren Kern 6b mit einem Fluidstromkanal 11 versehen, der im Profil bogenförmig ist und sich zwischen einer der Pumpe 4 gegenüber-1iegenden Einlaßöffnung 9 und einer dem Stator gegenüberliegenden Auslaßöffnung 10 erstreckt, und es ist so eingerichtet, daß durch die Zirkulation des internen Fluids durch den Kanal 11 eine Schubkraft T^ zur linken Seite hin, wie in Figur 2 gezeigt, auf die äußere Schale 6a als axial gerichtete Kraftkomponente einer Kraft F,. wirkt, welche durch eine Richtungsänderung des Fluids von einem Einlaßvektor a des Fluids

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auf der Seite der Einlaßöffnung 9 zu einem Auslaßvektor b des Fluids auf der Seite der Auslaßöffnung 10 erzeugt wird.

Gleichzeitig wird das den Fluidstronikanal 11 durchs ti" ömende Fluid auch in der Richtung geändert, das", heißt, auch hinsichtlich der Drehrichtung der Turbine 6 abgelenkt durch Blätter 6c, die in dem Kanal 11 angeordnet sind, und der Grad dieser Ablenkung wird entsprechend der Zunahme des Geschwindigkeitsverhältnisses der Turbine 6 zu der Pumpe 4 vermindert, und gleichzeitig wird eine auf das Blatt 6c wirkende Kraft F_ der Richtung und Größe nach geändert.

Wenn beispielsweise die Turbine 6 in ihrer Rotation so beschränkt wird, daß das Geschwindigkeitsverhältnis null wird, strömt das Fluid entlang dem Blatt 6c, und der Ablenkungsgrad eines Einlaßvektors a zu einem Auslaßvektor b nimmt seinen Größtwert an, und auf das Blatt 6c wirkt die Kraft F_ß, wie in Figur 3a gezeigt. Und. wenn die Turbine 6 gedreht wird und das Geschwindigkeitsverhältnis zunimmt und bespielsweise 0,5 oder 0,9 wird durch den Fluidstrom entlang dem Blatt 6, rotiert dieses selbst, so daß der absolute Strompfad des Fluids, von stationären Koordinaten aus betrachtet, wie in Figur 3b oder Figur 3c gezeigt wird, und dementsprechend der Ablenkungsgrad von dem Vektor a zu dem Vektor b vermindert wird und die auf das Blatt 6c wirkende Kraft F^ sich in Übereinstimmung damit ändert.

Auf diese Weise wird bei Zunahme des Geschwindigkeitsverhältnisses eine Rotationskraft M₀, welche eine Drehrichtungskomponente der auf das Blatt 6c wirkenden Kraft F_R ist, und dementsprechend das Drehmoment der Turbine 6 vermindert, und gleichzeitig wird eine Schubkraft T nach rechts, die als Komponente der Kraft F_ß auf der Seite der Pumpe 4 wirkt, ebenfalls vermindert.

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Nachfolgend wird die Wirkungsweise des Drehmomentwandlers erläutert:

In einem niedrigen Bereich des Geschwindigkeitsverhältnisses ist die Schubkraft T nach rechts, die auf das Blatt 6c der

Turbine 6 wirkt, größer als die Schubkraft T_A nach links, welche auf die äußere Schale 6a der Turbine wirkt, so daß der Turbine 6 eine Gleitbewegung zur Pumpe 4 auf der rechten Seite hin ■· cL erteilt wird und folglich eine Momentübertragung von der Eingangswelle 2 zu der Ausgangswelle 3 bewirkt wird durch die Rotationskraft M^, welche durch das interne Fluid auf das Blatt 6c wirkt τ wenn aber das Geschwindigkeits— Verhältnis vergrößert wird und die Druckkraft T_ß nach rechts kleiner wird als die Druckkraft T₇. nach links, veranlaßt eine Schubkraft, die der Differenz der beiden Schubkräfte T_A, T entspricht, die Turbine 6, zu dem Gehäuse 5 auf der linken

Seite hinzugleiten, um die Reibungskupplung 8 einzukuppeln.

Wenn nun die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der Pumpe 4 und. der Turbine 6 durch das Einkuppeln der Kupplung 8 null wird, kommt die Zirkulation des internen Fluids im wesentlichen zum Stillstand, und folglich wird die äußere Schale 6a von der Druckkraft T , die nach links wirkt, freigesetzt und die Kupplung 8 gelöst, aber durch dieses Lösen wird die Zirkulation des internen Fluid wieder aufgenommen,und auf diese Weise wieder das Einkuppeln der Kupplung 8 bewirkt. Bei der Kupplung 8 wird also ein Gleichgewicht zwischen dem eingekuppelten und dem gelösten Zustand hergestellt, so daß sie in diesem ausgeglichenen Zustand eine Kupplungstätigkeit mit Schlupf bewirkt und somit eine Übertragung eines Motormoments auf die Ausgangswelle ergibt, getrennt von-der Übertragung durch das interne Fluid, und daher kann in einem solchen Bereich, in welchem das Geschwindigkeits verhältnis über dem Kuppelpunkt liegt, selbst wenn das durch die vorgenannte Rotationskraft M_R auf die Ausgangswelle 3 übertragene Drehmoment kleiner ist als das der Eingangswelle erteilte Motormoment, dessen vermindertes Maß- durch das über die Kupplung 8 übertragene .Drehmoment kompensiert werden.- ■ ■ .

In dem vorhergehenden Beispiel steht die Turbine 6 mit ihrer äußeren Schale 6a in direktem Keilnuteingriff mit der Ausgangswelle 3; es kann jedoch eine Modifikation erwogen werden, bei der die Turbine 6 mit einer gleitenden Hülse 12 auf der Ausgangswelle 3 in Keilnuteingriff steht, wie in Figur 4 gezeigt. Ferner kann die Kupplung 8 konisch sein, wie in Figur 4 gezeigt, oder sie kann eine Scheibenkupplung sein, wie in Figur 1 oder Figur 5 gezeigt.

Ferner können die Reibungsglieder 8a, 8a der Kupplung 8 entweder an der äußeren Schale 6a der Turbine 6 und der inneren rotierende Platte 5a des Gehäuses 5 befestigt sein, wie in den Figuren 4 und 5 gezeigt, oder in Gleitkontakt stehen, wie in Figur 1 gezeigt. Unter Bezug auf Figur 5 bezeichnet das Bezugszeichen 13 eine Beilagscheibe, die an der inneren rotierenden Platte 5a vorgesehen ist zur Regulierung einer übermäßigen Bewegung der Turbine 6 für den Fall, daß die Reibungskupplung 8 abgenutzt ist, und das Bezugszeichen 14 bezeichnet eine Ölrille in der Reibungsfläche der Reibungskupplung 8.

Die obige Erläuterung bezieht sich auf den Fall, in welchem die Reibungskupplung 8 zwischen die Turbine 6 und das Gehäuse 5 eingeschaltet ist, aber alternativ kann die Kupplung 8 zwischen die Turbine 6 und die Pumpe 4 eingeschaltet ssin und ist beispielsweise in einem Raum angeordnet, der zwischen den. inneren Kernen 4a, 6a der Pumpe und der Turbine gebildet wird.

Wenn j.edoch die Reibungskupplung 8 so klein ausgebildet ist, daß sie in dem Raum untergebracht werden kann, wird es schwierig, die getrennte Übertragung des Drehmomentes in dem Bereich eines großen Geschwindigkeitsverhältnisses zu bewirken. In solch einem Bereich eines großen Geschwindigkeitsverhältnisses wird nämlich die Zirkulationsstrommenge des internen Fluids vermindert, und folglich wird die Schubkraft T,. der Turbine 6 zum Gehäuse 5 hin gesenkt. Daher kann der" Kupplung 8 keine ausreichende Kuppelkraft erteilt werden, um die getrennte

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Übertragung des Drehmomentes zu veranlassen, wenn die Kupplung 8 nicht groß ist und keine große Kapazität hat. ·

Wenn jedoch eine Anordnung, wie in Figur 6 gezeigt, für die Kupplung 8 verwendet wird, wird es ermöglicht, die getrennte Übertragung des Drehmoments in dem Bereich eines großen Geschwindigkeitsverhältnisses zu erzielen, obwohl, die Kupplung so klein ist, daß sie in dem zwischen den inneren Kernen 4b, 6b der Pumpe 4 bzw. Turbine 6 gebildeten Raum untergebracht werden kann.

Mehr im einzelnen ist die Reibungskupplung 8 so ausgelegt, daß ein Hebel 15 auf der rechten Außenseite der Reibungsglieder 8a, 8a, ..., die mit den entsprechenden inneren Kernen 4b, 6b verbunden sind, vorgesehen ist, und der Hebel 15 ist mit seinem einen Endabschnitt 15a an dem inneren Kern 4b schwenkbar gelagert und ist gegenüber an seinem anderen Endabschnitt 15b auf der linken Seite eines Ansatzes 16, der an dem inneren Kern 6b der Turbine angebracht ist, und der Mittelabschnitt 15c des Hebels ist nach links gebogen und ragt zu dem Reibungsglied 8a vor.

Wenn der Turbine 6, wie oben erwähnt, eine Gleitbewegung nach links zum Gehäuse hin durch eine Schubkraft erteilt wird, die der Differenz der beiden Schugkräfte T-, T entspricht, wird der Ansatz 16 zum Anschlag an den anderen Endabschnitt 15b des Hebels 15 gebracht, und dieser wird nach links gedreht, um den einen Endabschnitt 15a, der ein Drehpunkt ist, und der Mittelabschnitt 15c wird in Druckkontakt mit dem Reibungsglied 8a gebracht, um die Reibungskupplung 8 einzukuppeln. Bei dieser Gelegenheit wird durch die Hebelwirkung des Hebels 15 auf den Punkt der Kraftanlage, das heißt, auf den Mittelabschnitt 15c eine Kraft ausgeübt, die größer ist als die Schubkraft, welche auf den Angriffspunkt der Kraft wirkt, das heißt, auf den anderen Endabschnitt 15b, so daß selbst dann, wenn eine Verminderung der Schubkraft durch die Abnahme der Zirkulationsstrommenge des internen Fluids bewirkt wird in dem Bereich

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eines großen Geschwindigkeitsvertfältnisses, wie oben erwähnt, der Reibungskupplung 8 eine ausreichende Kupplungskraft erteilt werden kann, um die getrennte Übertragung des Drehmomentes zu bewirken.

Selbst wenn weiterhin, wie in Figur 7 gezeigt, der Hebel 15 auf der linken Außenseite der Reikungsglieder 8a, 8a, .... angeordnet ist, die mit den jeweiligen inneren Kernen 4b, 6b der Turbine 6 und der Pumpe 4 verbunden sind, und ein Endabschnitt 15a des Hebels an dem inneren Kern 6b der Turbine 6 gelagert ist und der andere Endabschnitt 15b so gelegen ist, daß er der rechten Seite des Ansatzes 16 gegenübersteht, welcher an dem inneren Kern 4b der Pumpe 4 angebracht ist, kann fast die gleiche Wirkung wie oben erzielt werden durch die Relativbewegung der Pumpe 4 nach rechts, welche Bewegung aus der Gleitbewegung der Turbine 6 nach links resultierte.

Das Vorsehen der Reibungskupplung 8 in dem Raum, der zwischen den inneren Kernen 4b, ob der Turbine 6 und der Pumpe 4 gebildet wird, macht es also überflüssig, einen zusätzlichen Raum für die Kupplung 8 vorzusehen, und führt zu dem Vorteil, daß der Wandler klein gehalten werden kann.

Erfindungsgemäß ist also die Turbine gleitend mit der Ausgangswelle verbunden, und es ist so eingerichtet, daß bei Zunahme das Geschwindigkeitsverhältnisses die Reibungskupplung durch die auf die Turbine wirkende Schubkraft eingekuppelt wird, und die Eingangswelle und die Ausgangswelle sind über die Kupplung so miteinander verbunden, daß sie rutschen können, so daß eine getrennte Momentübertragung durch das Fluid und eine getrennte Momentübertragung durch die Kupplung gemeinsam erteilt werden kann, und daher wird keine starke Abnahme der Übertragung des Momentes verursacht, und eine Änderung des Motormomentes wirkt nicht direkt auf die Ausgangswelle, wodurch das Geräusch aufgrund des toten Ganges vermindert wird.

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Ferner ist es nicht erforderlich, ein getrenntes Steuersystem zur Steuerung der Kupplung vorzusehen, und daher können die oben genannten Nachteile der herkömmlichen Vorrichtung erfolgreich beseitigt werden.

Der Patentanwalt

Leerseite

Claims

Ansprüche:

( 1-/ Drehmomentwandler, dadurch gekennzeichnet, daß eine Turbine (6) in einem Hauptkörper (1) axial gleitend mit einer Ausgangswelle (3) verbunden ist in einer Stellung zwischen einer Pumpe (4) auf einer Seite, die der Turbine (6) gegenübersteht, und einem Gehäuse (5) auf der anderen Seite zum Verbinden der Pumpe (4) mit einer Eingangswelle (2), und daß eine Reibungskupplung (8) zwischen die Turbine (6) und entweder das Gehäuse (5) oder die Pumpe (4) zwischengeschaltet ist, so daß bei Zunahme des Geschwindigkeitsverhältnisses der Turbine (6) zur Pumpe (4) eine Druckkraft nach einer Seite, die auf Blätter (6c) der Turbine (6) wirkt, durch die Wirkung der Zirkulation von internem Fluid kleiner v/ird als eine Druckkraft zu der anderen Seite hin, die auf eine Außenschale (6a) der Turbine (6) wirkt, wodurch dieser eine Gleitbewegung zu der anderen Seite hin erteilt wird und dadurch die Reibungskupplung eingekuppelt wird.
2. Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungskupplung (8) mit einem Hebel (15) versehen ist, der zum Einkuppeln der Kupplung (8) in Druckkontakt mit einem Reibungsglied (8a) der Kupplung (8) zu bringen ist, und daß der Hebel (15) so konstruiert ist, daß einer seiner Endabschnitte (15a), der entweder an der Pumpe (4) bzw. dem Gehäuse^oder der Turbine (6) gelagert ist, als

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Drehpunkt dient, und sein anderer Endabschnitt (15b), der an dem anderen der Teile (4bzw.5;6) anzuliegen hat, als Kraftangriffspunkt dient, so daß durch die Gleitbewegung der Turbine (6) der Hebel (15) in seinem Mittelabschnitt (15c), der als Punkt für eine Kraftausübung dient, mit dem Reibungsglied (8a) in Druckkontakt gebracht wird.
3. Drehmomentwandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungskupplung (8) in einem zwischen den inneren Kernen (4a,6a) der Turbine (6) und der Pumpe (4) gebildeten Raum angeordnet ist.

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