DE3029860A1

DE3029860A1 - Hydrodynamischer drehmomentwandler

Info

Publication number: DE3029860A1
Application number: DE19803029860
Authority: DE
Inventors: Joachim Dipl.-Ing. 8721 Dittelbrunn Gimmler; Bernd 8732 Münnerstadt Schöder
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Sachs AG
Priority date: 1980-08-07
Filing date: 1980-08-07
Publication date: 1982-03-04
Also published as: JPS5754770A; GB2081401B; FR2488362B1; GB2081401A; US4437551A; FR2488362A1

Description

PICHTEL & SACHS AG - SCHW E INFÜRT

PATENT- UND GEBRAUCHSMUSTERHILFSANMELDUNG

Hydrodynamischer Drehmomentwandler

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydrodynamischen Drehmomentwandler mit schaltbarer Überbrückungskupplung zwischen Turbinenrad und Wandlergehäuse, wobei im übertragungsweg der überbrückungskupplung ein Torsionsschwingungsdämpfer mit Schraubenfedern vorgesehen ist, welcher sich einerseits außen am Pumpenrad und andererseits am Kolben der Überbrückungskupplung abstützt, und zwar in dem etwa dreieckigen Bereich zwischen Turbinenradschale und Wandlergehäuse.

Ein hydrodynamischer Drehmomentwandler dieser Bauart ist beispielsweise durch den SAE-Bericht Nr. 78OIOO von 1978 bekannt geworden, in welchem das entsprechende Produkt der Firma CHRYSLER beschrieben wird. Die in diesem Bericht beschriebene schaltbare Überbrückungskupplung weist einen Torsionsschwingungsdämpfer auf, bestehend aus einem Satz Schraubenfedern, welche in den Kraftübertragungsweg eingeschaltet sind, wenn die Überbrückungskupplung betätigt wird. Durch diese nachgiebigen Schraubenfedern werden Ungleichförmigkeiten, herrührend von der Brennkraftmaschine oder vom Abtrieb _} ausgeglichen. Ein solches schwingungsfähiges Gebilde ist jedoch nur sehr schwierig auf die Vielzahl der vorkommenden Störungen in diesem Übertragungsweg abzustimmen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Drehmomentwandler mit überbrückungskupplung zu erstellen, welcher auch bei eingeschalteter Überbrückungskupplung eine schwingungsfreie Drehmomentübertragung gewährleistet und somit sowohl Geräusche unterbindet als auch die an der Drehmomentübertragung beteiligten Bauteile schont.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem Turbinenrad und dem Kolben im Bereich radial innerhalb der

Schraubenfedern eine Reibeinrichtung vorgesehen ist, welche die Relätivbewegungen zwischen Turbinenrad und Kolben bei eingeschalteter überbrückungskupplung dämpft. Durch die Parallelschaltung einer Reibeinrichtung zum bereits vorhandenen Torsionsschwingungsdämpfer auf der Basis der Schraubenfedern kann eine definierte Dämpfung der gegenseitigen Ausschläge des Schwingungsdämpfers erzielt werden. Diese Dämpfung bewirkt beispielsweise eine Verringerung der Amplituden der Schwingungen und dient somit der gleichmäßigeren Drehmomentübertragung.

Weitere vorteilhafte Merkmale sind in den Unteransprüchen wiedergegeben. So besteht beispielsweise die Reibeinrichtung gemäß Anspruch 2 u. a. aus einer axial elastischen Scheibe, welche einerseits fest mit der Turbinennabe verbunden ist und" andererseits unter Zwischenschaltung von Reibmaterial auf dem Kolben aufliegt. Zur Erzielung einer definierten Reibung ist es dabei gemäß Anspruch 3 vorteilhaft, daß mit Hilfe einer gesonderten Feder eine definierte Anpreßkraft zwischen den beiden Reibbelägen der Scheibe und dem Kolben einerseits sowie der Feder andererseits, erzielt werden kann. Damit wird die Abstimmung der Reibeinrichtung wesentlich erleichtert. Weiterhin wird gemäß Anspruch 5 vorgeschlagen, daß die Scheibe mit einer in Richtung auf das Turbinenrad gerichteten Vorspannung versehen ist. Damit wird erreicht, daß der Kolben nicht schon, bei einer zu geringen .Druckdifferenz des Hydraulikmediums zwischen den beiden Kolbenseiten eine Axialverschiebung erfährt. Es ergibt sich dadurch ein wesentlich sichereres Schaltverhalten für die überbrückungskupplung. Weiterhin wird gemäß Anspruch 6 vorgeschlagen, den Mitnehmerring für die Schraubenfedern durch die gleiche Reihe Nasen zu befestigen, welche zur Befestigung der Turbinenradschaufeln an der Turbinenradschale dienen. Dabei ist es unabhängig davon, ob diese Nasen von außen her verstemmt und/oder zusätzlich verlötet werden.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:

Fig. 1 die obere Hälfte eines Querschnittes durch einen Drehmomentwandler ·₃

ORIGINAL INSPECTED

Pig. 2 ein Teil des Drehmomentwandlers gem. Pig. 1 in vergrößerter Darstellung.

Der hydrodynamische Drehmomentwandler 22 gem. Fig. 1 besteht in üblicher Weise aus einem Wandle.rgehäuse 3, welches zusammen mit den Pumpenradschaufein 23 das Pumpenrad darstellt. Das Wandlergehäuse 3 ist über einen Befestigungsflansch 21 mit der nicht dargestellten Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine lösbar verbunden. Im freien Raum zwischen den Pumpenradschaufeln 23 und dem Wandlergehäuse 3 ist das Turbinenrad 2 angeordnet,' welches auf einer Turbinenradnabe 10 sitzt und diese wiederum über eine Verzahnung mit der nicht dargestellten Abtriebswelle verbunden ist. Zwischen Pumpenrad und Turbinenrad ist das Leitrad 24 angeordnet, welches über einen Freilauf 26 auf der Leitradnabe 25 angeordnet ist und in einer Richtung frei drehen kann. Die Leitradnabe 25 ist ihrerseits wiederum über eine Verzahnung auf einem unverdrehbar gehaltenen, nicht dargestellten Rohr befestigt. Im Bereich zwischen Turbinenrad 2 und Wandlergehäuse 3 ist eine überbrückungskupplung 9 angeordnet, welche u. a. einen Satz Schraubenfedern 5 enthält, die, von der Funktion her, zwischen Turbinenrad 2 und Wandlergehäuse 3 bei eingeschalteter Überbrückungskupplung 9 wirksam sind. Zusätzlich zu diesen Schraubenfedern 5 ist eine Reibeinrichtung vorgesehen, deren Aufbau und Funktion aus Fig. 2 ersichtlich sind. Gem. Fig. 2 besteht die überbrückungskupplung 9 einmal aus dem Kolben 6, welcher auf der Turbinenradnabe 10 axial verschiebbar gelagert ist. Er ist dieser Turbinenradnabe gegenüber abgedichtet. Im radial äußeren Bereich des Kolbens 6 ist an der' Innenwandung des Wandlergehäuses 3 ein Reibmaterial 14 angeordnet, welches die Drehmomentübertragung bei eingeschalteter Überbrückungskupplung 9 sicherstellt. Weiterhin ist der Kolben 6 in seinem radial äußeren Bereich auf der dem Turbinenrad 2 zugewandten Seite mit einem etwa U-förmigen Profil 27 versehen, welches in Richtung auf das Turbinenrad 2 offen ausgeführt ist. In diesem U-förmigen Profil 27 befinden sich die Schraubenfedern 5, welche jeweils mit der einen Stirnseite an Teilen dieses U-förmigen Profiles 27 und mit der gegenüberliegenden Stirnseite an Teilen des Mitnehmerringes 19 anliegen. Der Mitnehmerring 19 ist außen auf die Turbinenradschale 7 aufgesetzt und wird von einem Satz Nasen 20 gehalten, welche an den Turbinenradschaufeln 1 ein-

teilig angeformt sind und sowohl die TurbinenradsehaIe 7 als auch den Mitnehmerring 19 in entsprechenden Öffnungen durchdringen. Dabei kann die gegenseitige Verbindung zwischen den Nasen 20 einerseits und der Turbinenradschale 7 bzw. dem Mitnehmerring 19 allein durch Verstemmen dieser Nasen 20 wie auch in Verbindung mit einem Lötvorgang hergestellt sein. Der Torsionsschwingungsdämpfer 4, im wesentlichen bestehend aus den Teilen 5, 27 und 19, ermöglicht somit bei eingeschalteter überbrückungskupplung 9 entsprechend der Auslegung der Schraubenfedern'5 eine Relativbewegung zwischen Turbinenrad 2 und somit der Abtriebswelle und Kolben 6 und somit dem als Antrieb dienenden Wandlergehäuse 3· Zusätzlich zu dieser Federeinrichtung ist eine Reibeinrichtung 8 vorgesehen, welche bei einer solchen Relativbewegung wirksam wird. An der Turbinenradnabe 10 drehfest angeordnet ist eine axial elastische Scheibe 11, die membranförmig ausgebildet und in ihrem radial äußeren Bereich beidseitig mit Reibmaterial 12 bzw. 13 versehen ist. In diesem Bereich wird die Scheibe 11 durch eine tellerfederartige Feder 15 von der Seite des Turbinenrades 2 her gegenüber dem Kolben 6 axial verspannt. Dadurch liegen die Reibmaterialien 12 und 13 einmal am Kolben 6 und einmal an der Feder 15 unter Vorspannung auf. Dabei ist die Feder 15 durch Nieteinsätze im Kolben 6 fest mit diesem verbunden. Die Scheibe 11 hingegen weist entsprechende Langlöcher 17 auf, in deren Bereich die Nieteinsä'tze 16 diese Scheibe durchdringen. Weiterhin weist die Scheibe 11 radial innerhalb der Nieteinsätze 16 noch öffnungen 18 auf zur Vergrößerung der Axialelastizität.

Die Funktion der Überbrückungskupplung ist folgende:

Bei nicht eingeschalteter Überbrückungskupplung entspr. Fig. 2 wird das Drehmoment von der nicht dargestellten Brennkraftmaschine über das Wandlergehäuse 3 auf die Pumpenradschaufein 23 übertragen. Diese Pumpenradschaufein 23 bewirken über ein innerhalb des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 22 angeordnetes Hydraulikmedium einen Umlauf entgegen dem Uhrzeigersinn. Das Hydraulikmedium treibt das Turbinenrad 2 an, welches das aufgenommene Drehmoment über die Turbinenradnabe 10 auf die nicht dargestellte Abtriebswelle weiterleitet. Das Leitrad 24 dient der Drehmomentvergrößerung und kann bei Erreichen des Kupplungspunktes in bekannter

Weise mittels des Freilaufes 26 frei umlaufen. Zur Verbesserung •des Gesamtwirkungsgrades des Drehmomentwandlers kann in bestimmten Betriebszuständen die überbrückungskupplung 9 den Wandler kurzschließen.'Zu diesem Zweck wird auf der dem Turbinenrad 2 zugewandten Seite des Kolbens 6 der Druck des Hydraulikmediums erhöht, so daß der Kolben 6 auf der Turbinenradnabe 10 axial nach links verschoben wird und am Reibmaterial 14 des Wandlergehäuses zur Anlage kommt. Damit ist eine reibschlüssige Verbindung zwischen dem Wandlergehäuse-3 und dem Turbinenrad 2 über die Schraubenfedern 5 hergestellt. Pumpenrad und Turbinenrad laufen nun mit gleicher Geschwindigkeit um und der hydrodynamische Drehmomentwandler ist als Wandler außer Betrieb gesetzt. Durch den Wegfall des elastischen Zwischengliedes "Hydraulikmedium zwischen Pumpenrad und Turbinenrad" muß nun die Überbrückungskupplung die von der Brennkraftmaschine bzw. vom Abtrieb herrührende Ungleichförmigkeit aufnehmen. Dies geschieht durch die Elastizität der Schraubenfedern 5 in Verbindung mit der gezielten Reibung der Reibeinrichtung 8. Jede Relativbewegung zwischen dem Turbinenrad 2 und dem Wandlergehäuse 3 gegen die Federkraft der Schraubenfedern 5 bewirkt eine Relativbewegung zwischen der axialelastischen Scheibe 11 mit ihren Reibmaterialien 12 und 13 einerseits und dem Kolben 6 bzw. der Feder 15 andererseits. Diese Relativbewegung ist dadurch möglich, daß der Kolben 6 auf der Turbinenradnabe 10 verschiebbar und verdrehbar geführt ist und lediglich dort eine Ab'-dichtung besitzt. Dahingegen ist die Scheibe 11 fest mit der Turbinenradnabe 10 verbunden und führt die gleiche Drehbewegung wie das Turbinenrad 2 selbst aus. Zusätzlich hat die axialelastische Scheibe 11 die Aufgabe, durch eine in Richtung auf das Turbinenrad 2 zu wirkende Vorspannung eine gezielte Axialkraft auf den Kolben 6 auszuüben, und zwar über die Anlage an der Feder 15 und die Nieteinsätze 16, so daß der Kolben 6 eine definierte Lüftstellung einnehmen kann und zusätzlich erst bei einem definierten überdruck des Hydraulikmediums auf der Seite des Turbinenrades 2 gegenüher des Raumes zwischen Kolben 6 und der radial verlaufenden Wand des Wandlergehäuses 3 innerhalb des Reibmaterials 14 den Schaltvorgang der überbrückungskupplung ausführt.

Die Reibeinrichtung 8 in der dargestellten und beanspruchten Form ergibt eine erhebliche Funktionsverbesserung der überbrückungs-

kupplung 9 j wobei die axialelastische Scheibe 11 zum einen der Erzeugung der Reibkraft dient und zum anderen die Lüftung des Kolbens 6 bewirkt - in Verbindung mit der exakten Schaltmöglichkeit der überbrückungskupplung.

15.07.1980
TPP-2 Ho/whm-

Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Γ 1.!Hydrodynamischer Drehmomentwandler mit schaltbarer Überbrükkungskupplung zwischen Turbinenrad und Wandlergehäuse, wobei im Übertragungsweg der Überbrückungskupplung ein Torsionsschwingungsdämpfer mit Schraubenfedern vorgesehen ist, welcher sich einerseits außen am Pumpenrad und andererseits am Kolben der Überbrückungskupplung abstützt, und zwar in dem etwa dreieckigen Bereich zwischen Turbineriradschale und Wandlergehäuse, dad. gek., daß zwischen Turbinenrad (2) und Kolben (6) im Bereich radial innerhalb der Schraubenfedern (5) eine Reibeinrichtung (8) vorgesehen ist, welche die Relativbewegungen zwischen Turbinenrad (2) und Kolben (6) bei eingeschalteter überbrückungskupplung (9) dämpft.
2. Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach Anspruch 1, bei welchem der Kolben verschiebbar auf der Turbinenradnabe angeord-'net ist, dad. gek., daß die Reibeinrichtung (8) u. a. aus einer axialelastischen Scheibe (11) besteht, welche mit ihrem inneren Bereich fest mit der Turbinennabe (10) verbunden und an ihrem' äußeren Bereich gegenüber dem Kolben (6) mit Reibmaterial (12) versehen ist.
3. Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach den Ansprüchen 1 und 2, dad. gek., daß die Scheibe (11) in ihrem äußeren Bereich beidseitig mit Reibmaterial (12, 13) versehen ist, unter der Vorspannung einer vom Turbinenrad (2) her wirksamen Feder (15) an dieser und am Kolben (6) aufliegt, wobei die Feder als Tellerfeder ausgeführt und an Nieteinsätzen (16) im Kolben (6) befestigt ist, wobei die Nieteinsätze die Scheibe in entsprechenden Langlöchern (17) durchdringen.
4. Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach den Ansprüchen 1 bis 3₃ dad, gek., daß die Scheibe (11) im Bereich radial innerhalb der Langlöcher (17) mit weiteren öffnungen (18) zur Erhöhung der Elastizität versehen ist.
5. Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach den Ansprüchen 1 bis 4, dad. gek., daß die Scheibe (11) mit einer in Richtung auf das

-Z-

Turbinenrad (2) zu gerichteten Vorspannung versehen
ist.
6. Hydrodynamischer Drehmomentwandler nach den Ansprüchen 1 bis 5, bei welchem zur Drehmomentübertragung vom Turbinenrad auf die Schraubenfedern des Torsionsschwxngungsdämpfers ein Mitnehmerring auf der Turbinenradaußenwand aufgesetzt ist und die Turbinenrads chaufein mit der Turbinenradschale durch hindurchgesteckte Nasen verbunden sind, dad. gek.,'daß der Mitnehmerring (19) ebenfalls wenigstens durch eine Reihe solcher Nasen (20) befestigt ist.

) 15.07.1980

TPP-2 Ho/whm-