DE4409209A1

DE4409209A1 - Verriegelungsvorrichtung für einen Drehmomentwandler

Info

Publication number: DE4409209A1
Application number: DE4409209A
Authority: DE
Inventors: Takao Fukunaga
Original assignee: Exedy Corp; Daikin Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Exedy Corp
Priority date: 1993-03-18
Filing date: 1994-03-17
Publication date: 1994-09-22
Also published as: US5511640A; JPH0669504U

Description

Die Erfindung betrifft eine Verriegelungsvorrichtung für einen Drehmoment wandler im allgemeinen und insbesondere eine Verriegelungsvorrichtung für einen Drehmomentwandler, die zwischen einem Eingangselement und ei nem Ausgangselement des Drehmomentwandlers angeordnet ist.

Bei herkömmlichen Drehmomentwandlern, die eine Verriegelungsvorrichtung für die mechanische Verbindung einer Eingangsfrontabdeckung und eines Ausgangselements miteinander aufweisen, ist die Verriegelungsvorrichtung zwischen einer mit dem Ausgangselement verbundenen Turbine und der Eingangsfrontabdeckung angeordnet und zum Beispiel aus einem Kupp lungsmechanismus und einem elastischen Verbindungsmechanismus zur elastischen Verbindung des Kupplungsmechanismus und der Turbine mit einander gebildet. Darüber hinaus gibt es Verriegelungsvorrichtungen, in welche zum Zwecke der Schwingungsdämpfung ein Mechanismus zur Er zeugung eines Hysteresedrehmoments integriert ist.

Wenn bei einem derartigen Drehmomentwandler, der mit einer Verriege lungsvorrichtung versehen ist, die Motordrehzahl hoch wird, werden die Frontabdeckung und die Turbine durch den Kupplungsmechanismus r me chanisch miteinander verbunden. Wenn durch den Kupplungsmechanismus ein Drehmoment übertragen wird, ist es möglich, Drehmomentschwankun gen des Motors mit dem Hysteresedrehmoment zu dämpfen, das von einem Mechanismus zur Erzeugung eines Drehmoments in dem Kupplungsme chanismus erzeugt wird.

Bei herkömmlichen Verriegelungsvorrichtungen für einen Drehmomentwand ler hat man die Konstruktion ihrer Vorgänger des Trockentyps übernommen. Jedoch bestehen bei einem Drehmomentwandler mit Verriegelungsvorrich tung konstruktive Einschränkungen, die die Wirksamkeit des in diesen Vor richtungen verwendeten Mechanismus zur Erzeugung eines Hysterese drehmoments betreffen.

Die erste Einschränkung, die für diese Vorrichtungen gilt, ergibt sich durch die gedrängte radiale Mitte des Drehmomentwandlers, in der sich die Vor richtung befindet. Der Mechanismus zur Erzeugung eines Drehmoments wird durch mehrere sich unabhängig drehende Elemente eingeengt, die alle eine separate Nabenverbindung um die Ausgangswelle herum erfordern. Diese erhebliche räumliche Enge nimmt die Möglichkeit, eine Hystereseein richtung vorzusehen, bei der eine größere Reibkontaktfläche für die Dämp fung größerer Schwingungen vorhanden ist.

Dieser Zustand wird weiter durch die Tatsache kompliziert, daß das Hyste resedrehmoment, das mit einem gegebenen Mechanismus erzielbar ist, trocken höher ist als naß. Der nasse Betrieb eines Mechanismus zur Erzeu gung eines Drehmoments in der Verriegelungsvorrichtung eines Drehmo mentwandlers schränkt ferner die Wirksamkeit ein, mit welcher die Scheiben einer Trockenkupplung für die dortige Verwendung übernommen werden können.

Durch diese Umstände wird die Eignung des Mechanismus zur Erzeugung eines Hysteresedrehmoments für die Erzeugung von Dämpfungskräften auf ein Minimum reduziert. Wenn größere Schwingungen durch den Einbau von stärkeren Druckscheiben in die Vorrichtung gedämpft werden sollen, wirkt sich dies negativ auf die Dauerhaftigkeit aller betroffenen Teile aus, jedoch ist dies die einzige Möglichkeit, die bei der herkömmlichen Technologie zur Verfügung steht. Deshalb ist es generell schwierig, die gewünschten Hyste resedrehmoment-Charakteristiken über längere Zeit beizubehalten.

Es ist primär Aufgabe der Erfindung, die Charakteristiken eines Mechanis mus zur Erzeugung eines Hysteresedrehmoments in einer Verriegelungs vorrichtung für einen Drehmomentwandler zu stabilisieren.

Diese Aufgabe wird bei einer Verriegelungsvorrichtung für einen Drehmo mentwandler gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 erfindungsgemäß durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.

Eine Verriegelungsvorrichtung für einen Drehmomentwandler gemäß vorlie gender Erfindung ist zwischen einem Eingangselement und einem Aus gangselement des Drehmomentwandlers angeordnet, der einen Kupplungs mechanismus für die Verbindung des Eingangs- und Ausgangselements miteinander und zur Lösung deren Verbindung, einen elastischen Verbin dungsmechanismus mit einer Torsionsfeder zur elastischen Verbindung des Kupplungsmechanismus und des Ausgangselements miteinander und einen Mechanismus zur Erzeugung eines Hysteresedrehmoments aufweist, der zur Dämpfung von Drehmomentschwankungen seitens des Eingangselements radial außerhalb der Torsionsfeder angeordnet ist.

Bei der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung für den Drehmoment wandler wird das Drehmoment von dem Eingangselement über den elasti schen Verbindungsmechanismus direkt auf das Ausgangselement übertra gen, wenn das Kupplungselement eingerückt ist. Wenn die Verriegelungs vorrichtung in Betrieb ist, werden Drehmomentschwankungen durch den Mechanismus zur Erzeugung eines Hysteresedrehmoments gedämpft.

Durch die Anordnung des Mechanismus zur Erzeugung eines Hysterese drehmoments radial außerhalb der Torsionsfeder wird die verfügbare Reib kontaktfläche vergrößert, wodurch es möglich ist, den Außendurchmesser des Mechanismus zur Erzeugung eines Hysteresedrehmoments weiter zu vergrößern. Deshalb ist die Druckkraft, die benötigt wird, um die gleiche Dämpfungskraft wie bei den herkömmlichen Vorrichtungen zu erreichen, im Hinblick auf die Reibscheibe des vorstehend genannten Beispiels geringer. Mit anderen Worten, es kann die gleiche Dämpfungskraft bei einem geringe ren Druck/Flächenverhältnis erzeugt werden, wodurch sich die Dauerhaftig keit des Hysteresedrehmoment-Erzeugungsmechanismus verbessern läßt. Eine geringere Abnutzung des Mechanismus ermöglicht die Beibehaltung der gewünschten Charakteristiken über eine lange Zeit.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfol genden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform im Zusammen hang mit den Zeichnungen. Darin zeigt:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht eines Drehmomentwandlers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine zum Teil vergrößerte Ansicht der in Fig. 1 gezeigten Verrie gelungsvorrichtung;

Fig. 3 eine zum Teil vergrößerte perspektivische Darstellung des Mecha nismus zur Erzeugung eines Hysteresedrehmoments.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Verriegelungsvorrichtung für einen Drehmomentwandler gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

In Fig. 1 umfaßt ein Drehmomentwandler hauptsächlich eine Frontab deckung 1, ein Laufrad 2, eine Turbine 3, einen Stator 4 und eine Verriege lungsvorrichtung 5. Das Laufrad 2, die Turbine 3 und der Stator 4 sind kon zentrisch innerhalb der Frontabdeckung 1 angeordnet. Die Verriegelungs vorrichtung 5 befindet sich zwischen der Frontabdeckung 1 und der Turbine 3. In diesem Beispiel ist der Stator 4 von zwei separaten Statoren 4a und 4b gebildet.

Die Frontabdeckung 1 ist mit einem nicht dargestellten Eingangselement ei nes Motors verbunden. Eine radial äußere Wand einer Laufradschale 2a des Laufrads 2 ist durch einen Bozen 9 an einer radial äußeren Wand 1a der Frontabdeckung 1 befestigt. Eine Vielzahl von Schaufelelementen ist in der Laufradschale 2a angeordnet. Die Turbine 3 ist in einer dem Laufrad 2 ge genüberliegenden Position angeordnet und enthält ebenfalls die Vielzahl von Schaufelelementen. Ein radial inneres Ende der Turbine 3 ist an einem radial äußeren Bereich einer Turbinennabe 6 befestigt. Für den Eingriff in eine Welle eines nicht gezeigten Getriebes ist die Nabe 6 an ihrem radial inneren Bereich mit einer Keilausbildung versehen. Die beiden separaten Statoren 4a und 4b sind zwischen einem radial inneren Bereich des Lauf rads 2 und einem radial inneren Bereich der Turbine 3 angeordnet. Die Statoren 4a und 4b sind über Einwegkupplungen 7a und 7b jeweils mit nicht gezeigten Elementen des Getriebes verbunden. Eine Hydraulikflüssigkeits kammer 8 ist durch den von der Frontabdeckung 1 und der Laufradschale 2a eingeschlossenen Raum begrenzt.

Die Verriegelungsvorrichtung 5 hat einen Kupplungsmechanismus 10, einen elastischen Verbindungsmechanismus 11 und einen Hysteresedrehmoment- Erzeugungsmechanismus 12. Der Kupplungsmechanismus 10 ist ein Me chanismus zur Verbindung der Frontabdeckung 1 und des elastischen Ver bindungsmechanismus 11 miteinander oder zur Lösung der Verbindung zwi schen diesen und hat einen Kolben 13, eine Eingangskupplungsplatte 14 und eine Ausgangskupplungsplatte 15. Der Kolben 13 ist etwa scheiben förmig ausgebildet und in einem in der Frontabdeckung 1 gebildeten Zylin derteil 1b axial bewegbar. Eine Hydraulikflüssigkeitskammer 16 ist zwischen dem Zylinderteil 1b und dem Kolben 13 gebildet und wird durch eine Hy draulikflüssigkeitsleitung 17 mit Hydraulikflüssigkeit versorgt. Die Eingangs kupplungsplatte 14 ist ein ringförmiges Element, an dessen radial äußerem Bereich ein Keil ausgebildet ist. Dieser Keil wird in Eingriff mit einem Keil 1c gebracht, der an der Innenfläche eines radial äußeren Bereichs der Front abdeckung 1 gebildet ist. Folglich wird die Eingangskupplungsplatte 14 zu sammen mit der Frontabdeckung 1 gedreht und ist axial bewegbar. Die Aus gangskupplungsplatte 15 ist ein ringförmiges Element und ist so angeordnet, daß sie sich zwischen den beiden Eingangskupplungsplatten 14 befindet. In einem radial inneren Bereich der Ausgangskupplungsplatte 15 ist ein Keil ausgebildet, und Reibelemente sind an deren beide Seitenflächen geklebt.

Der elastische Verbindungsmechanismus 11 ist radial innerhalb des Kupp lungsmechanismus 10 angeordnet und hat einen Eingangsflansch 20, ein Paar Ausgangsseitenplatten 21a und 21b und eine Torsionsfeder 22 zur elastischen Verbindung des Flansches 20 und des Seitenplattenpaares 21a und 21b miteinander. Für die Keilverbindung mit den Keilen (15a), die in dem radial inneren Bereich der Ausgangskupplungsplatte 15 des Kupp lungsmechanismus 10 ausgebildet sind, ist ein Keil 20a in dem radial äuße ren Bereich des Flansches 20 vorgesehen. Die Kupplungsplatte 15 ist rela tiv zu dem Flansch 20 axial bewegbar. Darüber hinaus sind mehrere Kerben 20b zum Halten der Torsionsfeder 22 in einem radial inneren Bereich des Flansches 20 in Umfangsrichtung gleich beabstandet. Die Platten 21a und 21b sind derart angeordnet, daß sie den Flansch 20 und die Torsionsfeder 22 zwischen sich aufnehmen und weisen unter Verwendung von Anschlag bolzen 23 (siehe Fig. 1) einen vorgegebenen Abstand zueinander auf. Ra dial innere Bereiche der Seitenplatten 21a und 21b sind an dem radial äuße ren Bereich der Turbinennabe 6 befestigt. Die Torsionsfeder 22 ist durch die angehobenen Bereiche in den jeweiligen Seitenplatten 21a und 21b gehal ten, die derart ausgebildet sind, daß sie mit Kerben 20b des Flansches 20 übereinstimmen.

Der Hysteresedrehmoment-Erzeugungsmechanismus 12 ist radial innerhalb der Torsionsfeder 22 angeordnet und hat eine Druckscheibe 25, die zwi schen einem radial äußeren Bereich der einen Seitenplatte 21a und dem Flansch 20 vorgesehen ist, und eine gewellte Feder 26, die zwischen einem radial äußeren Bereich der anderen Seitenplatte 21b und dem Flansch 20 angeordnet ist. Die gewellte Feder 26 ist ringförmig und hat mehrere Ein griffsvorsprünge 26a, die in ihrem radial äußeren Bereich so ausgebildet sind, daß sie radial nach außen vorspringen, wie das in Fig. 3 gezeigt ist. Auf der gegenüberliegenden Seite sind in dem radial äußeren Bereich des Flansches mehrere Eingriffsnuten 20c ausgebildet, die in Umfangsrichtung gleich beabstandet sind. Die Vorsprünge 26a der gewellten Feder 26 greifen in die Nuten 20c ein, wodurch die relative Drehung zwischen der gewellten Feder 26 und dem Flansch 20 unterbunden wird. Darüber hinaus sind meh rere Kerben 26b in einem radial inneren Bereich der gewellten Feder 26 ausgebildet, derart, daß diese und der Anschlagbolzen 23 einander nicht stören. Öffnungen 20d, durch welche der Anschlagbolzen 23 hindurchge führt ist, sind in dem Flansch 20 ebenfalls so ausgebildet, daß diese und die Anschlagbolzen 23 während des Betriebs des Hysteresedrehmoment-Er zeugungsmechanismus 12 einander nicht behindern. Die Feder 26 ist so ausgebildet, daß sie über ihre gesamte Peripherie gewellt ist.

Der Betrieb der Verriegelungsvorrichtung wird nachfolgend beschrieben.

Bei Betrieb der Verriegelungsvorrichtung wird Hydraulikflüssigkeit durch die Hydraulikflüssigkeitsleitung 17 in die Hydraulikkammer 16 geleitet. Folglich wird der Kolben 13 in Richtung auf die Turbine 3 bewegt, derart, daß die Ausgangsplatte 15 zwischen den beiden Eingangsplatten 14 aufgenommen wird. In diesem Zustand wird das Drehmoment von der Frontabdeckung 1 über den Kupplungsmechanismus 10 direkt auf den elastischen Verbin dungsmechanismus 11 übertragen und über den Flansch 20 und die Tor sionsfeder 22 weiter auf die Seitenplatten 21a und 21b, von wo die weitere Übertragung von der Turbinennabe 6 auf eine Ausgangswelle erfolgt.

Mit dem schwankenden Drehmoment drehen sich die Torsionsfedern 22 und ziehen sich zusammen, und es findet eine relative Drehung zwischen dem Flansch 20 und den Seitenplatten 21a und 21b statt. Da der Flansch 20 und die Seitenplatten 21a und 21c durch die gewellte Feder 26 aneinanderge drückt werden, entsteht ein Hysteresedrehmoment, durch welches Drehmo mentschwankungen gedämpft werden.

Bei dieser Ausführungsform ist der Hysteresedrehmoment-Erzeugungsme chanismus 12 radial außerhalb der Torsionsfeder 22 angeordnet, wodurch es möglich ist, den Außendurchmesser der Druckscheibe 25 und der gewell ten Feder 26 jeweils größer zu bemessen. Der größere Durchmesser ist mit einem größeren Reibungsbereich gleichzusetzen, weshalb ein höheres Hy steresedrehmoment bei kleiner Druckkraft erreichbar ist. Deshalb kann der von der Druckscheibe 25 oder von der gewellten Feder 26 bereitgestellte Dämpfungsdruck angesichts des größeren Oberflächenbereichs für dessen Anwendung verringert werden. Die Dauerhaftigkeit wird somit verbessert.

Verschiedene Details der Erfindung können abgewandelt werden, ohne de ren Rahmen zu verlassen. Die vorstehende Beschreibung der Erfindung an hand einer Ausführungsform dient lediglich dem Zweck der Erläuterung und stellt keine Einschränkung der Erfindung dar, die durch die Ansprüche und durch ihre Äquivalente definiert ist.

Bezugszeichenliste

1 Frontabdeckung
1a radial äußere Wand
1b Zylinderteil
1c Keil
2 Laufrad 2a Laufradschale
3 Turbine
4 Stator
4a, 4b separate Statoren
5 Verriegelungsvorrichtung
6 Turbinennabe
7a, 7b Einwegkupplungen
8 Hydraulikflüssigkeitskammer
9 Bolzen
10 Kupplungsmechanismus
11 elastischer Verbindungsmechanismus
12 Hysteresedrehmoment-Erzeugungsmechanismus
13 Kolben
14 Eingangskupplungsplatte
15 Ausgangskupplungsplatte
15a Keil
16 Hydraulikflüssigkeitskammer
17 Hydraulikflüssigkeitsleitung
20 Flansch
20a Keil
20b Kerben
20c Eingriffsnuten
20d Öffnungen
21a, 21b Ausgangsseitenplatten
22 Torsionsfeder
23 Anschlagbolzen
25 Druckscheibe
26 gewellte Feder
26a Eingriffsvorsprünge
26b Kerben.

Claims

1. Verriegelungsvorrichtung für einen Drehmomentwandler, die zwischen einem Eingangselement und einem Ausgangselement des Drehmoment wandlers angeordnet ist, mit einem Kupplungsmechanismus zum Herstellen und zum Lösen einer Verbindung zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement, mit einem elastischen Verbindungsmechanismus, der ei ne Torsionsfeder für die elastische Verbindung des Kupplungsmechanismus mit dem Ausgangselement aufweist, und mit einem Mechanismus zur Erzeu gung eines Hysteresedrehmoments, der zur Dämpfung von Drehmoment schwankungen seitens des Eingangselements radial außerhalb der Tor sionsfeder angeordnet ist.

2. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der elastische Verbindungsmechanismus eine mit dem Kupplungsmechanismus verbun dene Scheibe und eine erste und eine zweite Seitenplatte aufweist, die mit dem Ausgangselement verbunden und mit der Scheibe elastisch verbunden sind und zur Aufnahme der Scheibe zwischen sich vorgesehen sind, und bei welcher der Mechanismus zur Erzeugung eines Hysteresedrehmoments ein zwischen der ersten Seitenplatte und der Scheibe angeordnetes Reibele ment und eine zwischen der zweiten Seitenplatte und der Scheibe angeord netes Druckelement aufweist.

3. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 2, bei welchem das Reibele ment eine Druckscheibe und das Druckelement eine gewellte Feder ist.

4. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 3, bei welcher die gewellte Fe der einen Stopperbereich zum Stoppen der relativen Bewegung in bezug auf die Scheibe hat, wodurch sich die Scheibe und die gewellte Feder zusam men drehen.

5. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 4, bei welcher die Scheibe mit einer Vielzahl von Aufnahmeausbildungen versehen ist und der Stopperbe reich der gewellten Feder durch eine Vielzahl von Stopperverlängerungen gebildet ist, die mit der Vielzahl von Aufnahmeausbildungen fluchten.

6. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 5, bei welcher die Kupplung ei ne Eingangskupplungsplatte, die mit dem Eingangselement verkeilt ist, eine Ausgangskupplungsplatte, die radial außerhalb der Scheibe mit dieser ver keilt ist, und einen Kolben zur Beaufschlagung der beiden Kupplungsplatten hat.

7. Drehmomentwandler, der zwischen einem motorseitigen Element und ei nem getriebeseitigen Element angeordnet ist, mit einer für die Verbindung mit dem motorseitigen Element ausgelegten Frontabdeckung, einem mit der Frontabdeckung verbundenen Laufrad, einer für die Verbindung mit dem getriebeseitigen Element ausgelegten Turbine, die dem Laufrad gegenüber liegend angeordnet ist und in Hydraulikkontakt mit letzterem steht, einem Stator, der zwischen dem Laufrad und der Turbine in einem radial inneren Bereich derselben angeordnet ist, und mit einer zwischen der Turbine und der Frontabdeckung angeordneten Verriegelungsvorrichtung, die einen Kupplungsmechanismus zum Herstellen und Lösen einer Verbindung zwi schen der Frontabdeckung und der Turbine, einen elastischen Verbin dungsmechanismus mit einer Torsionsfeder für die elastische Verbindung des Kupplungsmechanismus mit der Turbine und einen Mechanismus zur Erzeugung eines Hysteresedrehmoments umfaßt, der zur Dämpfung von Drehmomentschwankungen seitens der Frontabdeckung radial außerhalb der Torsionsfeder angeordnet ist.