DE4423640A1

DE4423640A1 - Hydrodynamischer Drehmomentwandler mit Überbrückungskupplung

Info

Publication number: DE4423640A1
Application number: DE4423640A
Authority: DE
Inventors: Uwe Dipl Ing Dehrmann; Peter Dipl Ing Volland; Wolfgang Dipl Ing Kundermann; Hans Wilhelm Dr Ing Wienholt; Ruthard Knoblach; Herbert Schmid
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1993-12-22
Filing date: 1994-07-06
Publication date: 1995-06-29
Anticipated expiration: 2014-07-07
Also published as: DE4423640C2

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehmomentwandler gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solcher Drehmomentwandler ist beispielsweise durch die DE 41 21 586 A1 bekannt, nach der Öl aus einem Vorratsbehälter dem Wandler in einer ersten Strömungsrichtung, die eine Ver bindung des Kolbens einer Überbrückungskupplung mit dem Wand lergehäuse über zumindest einen Reibbelag zur Folge hat, über eine hohle Stützwelle zuführbar ist, während für eine zweite Strömungsrichtung des Öls, bei welcher der Kolben von dem Wandlergehäuse getrennt wird, eine koaxial zur Stützwelle an geordnete Abtriebswelle im Bereich eines Durchgangs in Form einer Längsbohrung durchströmt wird. Im letztgenannten Fall wird das Öl nach Durchströmung eines sich an die Ausgangsseite der Längsbohrung anschließenden Raums und einer radial nach außen laufenden Strömungsführung in eine zwischen dem Wand lergehäuse und dem Kolben ausgebildete Kammer geleitet. Der Raum ist hierbei gegenüber der Drehachse der Abtriebswelle mit einem Durchmesser ausgebildet, der wesentlich kleiner ist als der Durchmesser eines ebenfalls mit der Längsbohrung der Ab triebswelle verbundenen zweiten Raums, von dem aus eine Dros selbohrung zur vom Wandlergehäuse abgewandten Seite des Kol bens führt. Mittels des kleineren Durchmessers des erstge nannten Raumes und die dadurch bedingte weit nach radial innen reichende Strömungsführung wird ein Übertritt von im zweiten Raum angesammelten Öls in die Strömungsführung und damit in die Kammer verhindert.

Beim Trennen des Kolbens vom Wandlergehäuse wird ein Teil des durch die Längsbohrung der Abtriebswelle geführten Öls über die Drosselbohrung zwischen den Kolben und das Turbinenrad gepumpt.

Dieses Öl soll eine Kühlung des Kolbens, hauptsächlich im Be reich der Reibfläche, bewirken, was vor allem dann von Bedeu tung ist, wenn sich die Überbrückungskupplung im Schlupfbe trieb befindet. Hierbei besteht aber folgendes Problem:
Der letztgenannte Ölstrom wird, da er im Bereich der Verbin dungsstelle von Turbinenrad und Kolben auf den letztgenannten trifft, seine Kühlwirkung radial weit innerhalb des Reibbe lages entfalten, so daß die dort entstehende Wärme nur unzu reichend abbaubar ist. Der Kolben kann sich dadurch ebenso wie das Wandlergehäuse im Erstreckungsbereich des zumindest einen Reibbelags so stark erwärmen, daß in diesem Bereich eine Schädigung des Öls auftreten kann.

In der EP 0 428 248 A2 ist ein weiterer Drehmomentwandler mit einer Überbrückungskupplung beschrieben, bei dem vorgesehen ist, den Kolben mit vorbestimmtem Schlupf zu betreiben. Um die im Erstreckungsbereich des Reibbelags entstehende Hitze an Wandlerelementen, wie Kolben oder Wandlergehäuse, abführen zu können, sind im Reibbelag entlang des gesamten Umfangs Kanäle ausgebildet, die, ausgehend von einer Verbindungsöffnung zum Wandler-Kreislauf auf der dem Turbinenrad zugewandten Seite des Kolbens, nach radial außen laufen. Über die Kanäle wird zur Kühlung des Reibbelags dienendes Öl vom Wandler-Kreislauf über den Reibbelag in den Bereich radial außerhalb des Kolbens gefördert, wo es dem Wandler-Kreislauf wieder zuführbar ist.

Durch eine derartige Ausbildung des Reibbelags können die Wandlerelemente in dessen Erstreckungsbereich zwar gekühlt werden, jedoch fehlt die Möglichkeit einer großflächigen Küh lung. Außerdem wird das nach Durchströmung des Reibbelags erhitzte Öl dem Wandler-Kreislauf wieder zugeführt, was als Nachteil anzusehen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drehmoment wandler so auszubilden, daß Wandlerelemente, die zwischen sich zumindest einen Reibbelag aufweisen, großflächig gekühlt wer den können und das den Reibbelag durchströmende Öl auf kürzest möglichem Weg behinderungsfrei aus dem Wandler-Kreislauf her ausführbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die Maßnahme, Öl vom Wandler-Kreislauf in geringem ra dialen Abstand vom Reibbelag in die Kammer zu leiten, besteht die Möglichkeit, unmittelbar am Reibbelag Wärme von der Reib fläche aufzunehmen und abzuführen. Da die Weiterleitung des Öls entlang des Kolbens erfolgt, wird dieser auf seiner ge samten Fläche nach radial innen bis in seinen Lagerbereich mit Öl beaufschlagt und somit gleichmäßig gekühlt.

Es hat sich gezeigt, daß bei nach innen strömendem Öl im Be reich eines die Drehachse des Wandlergehäuses umgebenden Raumes, sofern dieser einen ausreichenden Durchmesser auf weist, unter der Wirkung der Corioliskraft bei Drehung des Wandlergehäuses eine Ablenkung der Ölteilchen aus ihrer radi alen Richtung erfolgt, so daß diese sich auf gekrümmten Bahnen nach radial innen bewegen und einen Wirbel erzeugen. Die ra diale Ausdehnung dieses Wirbels ist von der Winkelgeschwin digkeit des Wandlergehäuses und von der Radialgeschwindigkeit der Ölteilchen abhängig. Der Wirbel verursacht an der Ab triebswelle im Wandbereich des Durchgangs große Ablösegebiete für eintretende Ölteilchen, was zu einer erheblichen Ein schnürung der verfügbaren Durchflußweite und damit zu einem beträchtlichen Druckverlust führt. Dieser würde sich radial nach außen bis in die Kammer fortsetzen, so daß die Anpreß kraft und damit das übertragbare Drehmoment am Kolben reduziert würde. Zur Lösung des Problems ist anspruchsgemäß vorgesehen, das Öl über zumindest eine Strömungsführung zu leiten und dadurch die Ablenkung der Ölteilchen in radialer Richtung zu verhindern, wodurch die Ausbildung des Wirbels unterdrückbar ist.

Das Öl wird folglich erst radial innerhalb der Zone, in der sich ein Wirbel hätte ausbilden können, freigegeben, so daß es ohne Ausbildung einer Einschnürung im Durchgang der Abtriebs welle ungehindert über diese in einen Vorratsbehälter abflie ßen kann. Durch diese Art der Ölführung wird außerdem dafür gesorgt, daß das nach Durchströmung der Reibbeläge erhitzte Öl schnellstmöglich aus dem Wandler herausführbar ist.

Durch die Maßnahme nach Anspruch 2, Öl vom Wandler-Kreislauf in geringem radialen Abstand vom Reibbelag in die Kammer zu leiten, besteht die Möglichkeit, unmittelbar am Reibbelag Wärme von den mit diesem zusammenwirkenden Wandlerelementen, wie dem Kolben einer Überbrückungskupplung oder dem Wandler gehäuse aufzunehmen und abzuführen. Da die Weiterleitung des Öls entlang der Wandlerelemente nach radial innen erfolgt, werden diese auf ihrer gesamten Fläche bis in den jeweiligen Lagerbereich mit Öl beaufschlagt und somit gleichmäßig ge kühlt.

Die Kühlwirkung am Kolben auf in Anspruch 2 angegebene Weise wird optimal, wenn das Öl des Wandler-Kreislaufs nach An spruch 3 mit geringem Abstand radial außerhalb des Reibbelags dem letztgenannten zugeführt und, über denselben, in die Kam mer geleitet wird. In den Ansprüchen 4 bis 6 sind für unter schiedliche konstruktive Ausbildungen der Überbrückungskupp lung - zum Beispiel bei mit zwei Reibbelägen versehener und zwischen Wandlergehäuse und Kolben angeordneter Lamelle gemäß Anspruch 4 und 5 oder mit über den Reibbelag direkt am Wand lergehäuse anliegendem Kolben entsprechend Anspruch 6 - Mög lichkeiten angegeben, wie eine Durchströmung des Reibbelages für die Kühlung mit Öl vorteilhaft realisiert sein kann. Im Gegensatz zu diesen Ausführungen ist im Anspruch 7 eine Lösung angegeben, bei der die Kontaktfläche zwischen je einem Wand lerelement, wie Wandlergehäuse, Kolben oder einer zwischen diesen liegenden Lamelle mit einem zugeordneten Reibbelag glatt ausgebildet sein kann, da das Öl im Inneren der Lamelle verläuft und dadurch die Reibbeläge von innen heraus kühlt. Glatte Kontaktflächen zwischen Wandlerelement und zugeordnetem Reibbelag begünstigen eine hohe Lebensdauer des letztge nannten.

Während das Öl bei im wesentlichen radial verlaufenden Kanälen auf relativ kurzen Wegen die Kanäle durchströmt, ist die Auf enthaltsdauer bei Ausbildung des Kanals gemäß Anspruch 8 als Spirale wegen des sehr langen Durchflußweges beträchtlich, wodurch eine große Wirksamkeit für den Wärmeaustausch gewähr leistet ist. Eine Erhöhung der Durchgangszeit und damit der Optimierung des Wärmeaustausches wird bei der Lösung nach An spruch 9 durch den einen Druckabfall bewirkenden Einsatz er zeugt. In Anspruch 10 und 11 sind vorteilhafte Ausführungen für einen derartigen Einsatz angegeben.

In Anspruch 12 ist eine Ausbildung für ein Durchflußelement angegeben, bei welchem dessen für einen Wärmeaustausch der an seiner Außenseite anliegenden Reibbeläge an den das Element innen durchfließenden Ölstrom verfügbare Oberfläche zugunsten einer guten Wärmeübertragung sehr groß ausgelegt ist.

Durch die Maßnahme des Anspruchs 13 ist das Öl auf kürzestmög lichem Weg durch die Kammer leitbar und kann dennoch die ge samte Fläche des Kolben bis an dessen Lagerstelle kühlen. Die Reibbeläge werden bei dieser Ausführung zwar nicht gekühlt, aber, durch Abzug der Wärme entlang des restlichen Kolbens, kann die am Reibbelag entstandene Wärme nach radial innen ab fließen.

In Anspruch 14 ist eine vorteilhafte konstruktive Ausfüh rungen für die in Anspruch 1 genannte Strömungsführung angegeben. Da die Strömungsführung beim Trennen des Kolbens von dem Wandlergehäuse ohnehin vorhanden ist, ist durch diese Ausführung ohne Aufwand eine Kühlung des Reibbelages reali sierbar. Konkretere Ausführungen für eine derartige Strö mungsführung sind in den Ansprüchen 15 bis 21 aufgezeigt. Hierbei sind zwei prinzipiell unterschiedlich Lösungen denk bar, wobei eine an ihrem brennkraftmaschinenseitigen Ende eine offene Abtriebswelle vorsieht und in Achsrichtung neben dieser Seite der Abtriebswelle die zumindest eine Strömungsführung mündet. Die zweite prinzipielle Ausführung basiert darauf, die Abtriebswelle an der besagten Seite zu verschließen und die Mündungsöffnung der Strömungsführung radial dicht außerhalb der Abtriebswelle zu plazieren. Für den axialen Verschluß der Abtriebswelle ist beispielsweise ein Stopfen denkbar, der mit Ausnehmungen zum Einleiten des über die Strömungsführung her angeleiteten Öls in den Durchgang der Abtriebswelle versehen ist. Ebenso ist allerdings vorstellbar, die Verbindung des Mündungsbereichs der Strömungsführung mit dem Durchgang durch radial verlaufende Kanäle in der Abtriebswelle herzustellen.

In Anspruch 22 ist eine vorteilhafte Dichtung beschrieben, durch welche vom Turbinenrad kommende Leckölverluste verhin derbar sind, die das Einströmverhalten des die Strömungsfüh rung verlassenden und in den Durchgang der Abtriebswelle ein dringenden Öls verschlechtern könnten.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 Die obere Hälfte eines Längsschnittes durch einen Drehmomentwandler mit Überbrückungskupplung und radial innerhalb desselben zur Drehachse verlau fenden Strömungsführungen in Form von Bohrungen, die mit axialem Abstand zu einer Abtriebswelle münden;

Fig. 2 einen Ausschnitt von einem Drehmomentwandler ähn licher Bauart, aber mit kanalförmigen Strömungs führungen;

Fig. 3 die obere Hälfte des Längsschnittes durch einen Drehmomentwandler mit konstruktiv andersartiger Lagerung des Kolbens einer Überbrückungskupplung und mit Strömungsführungen gemäß Fig. 1;

Fig. 4 einen Ausschnitt eines Drehmomentwandlers ähnlicher Bauart wie nach Fig. 3, aber mit einer rohrförmigen Strömungsführung;

Fig. 5 wie Fig. 2, aber mit konstruktiv anders ausgebil deter Strömungsführung;

Fig. 6 entsprechend Fig. 2, aber mit zur Abtriebswelle gerichteter Einlaufdüse an der Strömungsführung;

Fig. 7 wie Fig. 2, aber mit konstruktiv anders ausgebil deter Strömungsführung;

Fig. 8 wie Fig. 5, aber mit bis nahezu an die Drehachse reichender Verlängerung für die Strömungsführung mit axialem Zulauf zu einem Durchgang in der Ab triebswelle;

Fig. 9 wie Fig. 8, aber mit mehrkanaliger Strömungsfüh rung;

Fig. 10 wie Fig. 8, aber mit der Strömungsführung in grö ßerem Abstand zum Wandlergehäuse;

Fig. 11 wie Fig. 10, aber mit axialem Verschluß der Ab triebswelle;

Fig. 12 wie Fig. 9, aber mit axialem Verschluß der Ab triebswelle und strömungsführenden Ausnehmungen in dem Verschluß;

Fig. 13 wie Fig. 12, aber mit einkanaliger Strömungsfüh rung;

Fig. 14 den Kolben der Überbrückungskupplung und das Wand lergehäuse mit radialen Kanälen an ihren einer beidseitig mit Reibbelägen ausgebildeten Lamelle zugewandten Seiten;

Fig. 15 wie Fig. 14, aber mit Kanälen nur am Wandlergehäuse und einem Reibbelag am Kolben ohne Zwischenschal tung einer Lamelle;

Fig. 16 wie Fig. 14, aber mit Kanälen beidseitig der La melle und Reibbelägen an Kolben und Wandlergehäuse;

Fig. 17 wie Fig. 16, aber mit einem Kanal mittig in der Lamelle;

Fig. 18 wie Fig. 16, aber mit einer speziell geformten La melle;

Fig. 19 das Wandlergehäuse mit einem Durchflußelement mit spiralförmigem Kanal, anliegend am Reibbelag des Kolbens;

Fig. 20 wie Fig. 19, aber mit zwei Durchflußelementen, zwischen denen eine beidseitig mit Reibbelägen ausgebildete Lamelle angeordnet ist;

Fig. 21 wie Fig. 20, aber mit Durchflußelementen, die in je einer Kammer jeweils einen Einsatz tragen.

In Fig. 1 ist ein an sich bekannter hydrodynamischer Drehmo mentwandler 1 dargestellt, bestehend aus einem Wandlergehäu se 13, welches abtriebsseitig als Pumpenrad 6 ausgeführt ist und in ein Rohr 22 mündet, welches in einem nicht darge stellten Getriebe gelagert ist und dort eine Pumpe P zur Ver sorgung des Drehmomentwandlers mit hydraulischer Flüssigkeit, vorzugsweise Öl, antreibt. Das Wandlergehäuse 13 umschließt eine Überbrückungskupplung 16, die den Kolben 18 aufweist. Dieser ist am Außenumfang mit einem radialen Bereich 19 aus gebildet, der parallel zu einem radialen Bereich 20 des Wand lergehäuses 13 verläuft. Zwischen dem Wandlergehäuse 13 und dem Kolben 18 ist eine Lamelle 44 angeordnet, die beidseitig Reibbeläge 60 trägt und über diese in reibenden Kontakt mit den Bereichen 19 und 20 der Wandlerelemente 13, 18 gebracht werden kann. Die Bereiche 19 und 20 sind, wie aus Fig. 14 entnehmbar, an ihren jeweils einem Reibbelag 60 zugewandten Seiten mit Kanälen 62 ausgebildet.

Die Lamelle 44 ist nach radial außen über den Kolben 18 hin ausgeführt und dort an der Außenschale eines Turbinenrades 7 drehfest, aber axial verschiebbar angebracht. Der Kolben 18 ist drehfest, aber axial verschiebbar auf einem Stützring 42 gelagert, der einstückig mit einem Lagerzapfen 14 ausgebildet ist, der in einer nicht dargestellten Kurbelwelle der Brenn kraftmaschine geführt und an dem Wandlergehäuse 13 befestigt ist. Der Kolben 18 ist über Blattfedern 63 mit einer Ring platte 64 verbunden, die mit dem Stützring 42 verstemmt ist. Durch die Blattfedern 63 wird eine Vorspannung des Kolbens 18 in Richtung zum Wandlergehäuse 13 erzeugt.

Der Stützring 42 ist an seinem von der Brennkraftmaschi ne wegweisenden Ende über ein Lager 21 axial auf einer Turbi nennabe 15 des Turbinenrades 7 angeordnet und, gegenüber der Turbinennabe 15, durch eine Dichtung 24 abgedichtet, die einen Austritt von Öl aus einem durch das Pumpenrad 7 und den Kol ben 18 begrenzten Raum A verhindert. Die Turbinennabe 15 ist direkt über eine Verzahnung 45 auf einer getriebeseitigen Abtriebswelle 26 gelagert. Diese reicht in Richtung auf die Brennkraftmaschine bis in den Lagerzapfen 14 und weist einen Durchgang 25 in Form einer Längsbohrung auf, die abtriebseitig im Getriebe und antriebseitig in einen Raum 67 mündet, der in dem Lagerzapfen 14 ausgebildet ist.

Das Rohr 22 zum Antrieb der Pumpe P verläuft konzentrisch zur Abtriebswelle 26, wobei im radialen Zwischenraum eine Stütz welle 10 angeordnet ist, die einen Freilauf 9 für das Leit rad 8 trägt. Das Leitrad 8 ist dabei in Achsrichtung nach beiden Seiten hin durch je ein Lagerelement 11 bzw. 12 abge stützt, und zwar einmal gegenüber dem Wandlergehäuse 13 und zum anderen gegenüber der Turbinennabe 15. Sämtliche drehende Teile des hydrodynamischen Drehmomentwandlers sind konzen trisch zur Nabenachse 5 angeordnet. Im Lagerzapfen 14 ist von der Abtriebswelle 26 her eine Sackbohrung 39 des Raumes 67 vorgesehen, von welcher aus mehrere schräg nach radial außen verlaufende Bohrungen 37 ausgehen, die in eine zwischen dem Kolben 18 und dem Wandlergehäuse 13 ausgebildete Kammer 38 reichen.

Der Raum A des Wandler-Kreislaufes ist über einen von der Stützwelle 10 umschlossenen Raum 68 mit der Pumpe P verbunden. Der Raum 68 führt von der Pumpe P über die Zwischenräume des Lagerelementes 12 in das Pumpenrad 6. Dabei ist zwischen der Längsbohrung 25 bzw. dem Raum 68 und der Pumpe P bzw. einem Vorratsbehälter 47 für Wandlerflüssigkeit ein Umschaltven til 27 angeordnet.

Die Funktionsweise des Wandlers ist folgende:
In der dargestellten Stellung des Umschaltventils 27 wird der Flüssigkeitsstrom von der Pumpe P direkt in den Raum 68 ge leitet, wodurch die Flüssigkeit in den Raum A gelangt. Dadurch entsteht auf der vom Wandlergehäuse 13 abgewandten Seite des Kolbens 18 ein Überdruck, der den Kolben in Richtung auf die Brennkraftmaschine verlagert und somit über die Reibbeläge 60 zur Anlage am Wandlergehäuse 13 bringt. Durch die Reibung zwischen dem Kolben 18 bzw. dem Wandlergehäuse 13 mit dem je weiligen Reibbelag 60 entsteht eine drehfeste Verbindung, wo durch das Drehmoment vom Wandlergehäuse 13 und den Kolben 18 über die Lamelle 44 auf das Turbinenrad 7 und über die Ver zahnung 45 der Turbinennabe 15 direkt auf die Abtriebswelle 26 geleitet wird. Das Drehmoment wird somit unter Umgehung des Wandler-Kreislaufs direkt übertragen.

Von dem den Kolben 18 gegen das Wandlergehäuse 13 pressenden Öl gelangt ein Teil nach radial außen in den Bereich der La melle 44 und durchströmt unter der Wirkung einer Druckdiffe renz zur Kammer 38 die Kanäle 62 (Fig. 14) nach radial innen. Hierdurch werden auch die Reibbeläge 60, hauptsächlich aber die Bereiche 19 und 20 von Kolben 18 und Wandlergehäuse 13 gekühlt, was insbesondere dann von Bedeutung ist, wenn die Überbrückungskupplung 16 mit Schlupf betrieben wird. Nach Durchfluß durch die Kanäle 62 gelangt das Öl in die Kammer 38, wo es, diese durchströmend, auch die radial weiter innen lie genden Bereiche von Kolben 18 und Wandlergehäuse 13 kühlt, bevor es durch die Bohrungen 37 in die Sackbohrung 39 des Raumes 67 gelangt. Durch die Bohrungen 37 ist das Öl bei Dre hung des Wandlergehäuses 13 um die Wandlerachse 5 gegen die Wirkung der Corioliskraft abgestützt, so daß die einzelnen Ölteilchen im wesentlichen eine Strömungsrichtung nach radial innen einhalten. Die Bohrungen 37 sind hierbei erfindungsgemäß so weit nach radial innen geführt, daß sie radial innerhalb einer Zone münden, in der sich, wenn die Ölteilchen nicht ge gen die Corioliskraft abgestützt wären, ein Wirbel bilden würde, dessen Durchmesser von der Winkelgeschwindigkeit des Wandlergehäuses 13 und von der Radialgeschwindigkeit des Öls abhängig ist und der im Eintrittsbereich der Längsbohrung 25 der Abtriebswelle 26 zu einer erheblichen Querschnittsverrin gerung am Ölstrom führt, wodurch das Abfließen des Öls in den Vorratsbehälter 47, in dem das Öl kühlbar ist, behindert wür de. Ein beträchtlicher Druckverlust im Eintrittsbereich des Öls in die Längsbohrung 25 würde sich bis in die Kammer 38 auswirken und die Höhe der übertragbaren Drehmomente verrin gern.

Aufgrund der in diese Zone hineinragenden, als Strömungsfüh rung 70 dienenden Bohrungen 37 sind die Ölteilchen erst dann in Umfangsrichtung nicht mehr gehalten, wenn sie sich so dicht an der Wandlerachse 5 befinden, daß keine nennenswerten Kräfte in Umfangsrichtung mehr auf sie einwirken. Sie sind dann ohne Bildung einer Einschnürung in die Längsbohrung 25 der Ab triebswelle 26 einleitbar.

In der zweiten möglichen Stellung des Umschaltventils 27 ist die Pumpe P mit der Längsbohrung 25 verbunden und der Rücklauf mit dem Raum 68. In diesem Fall wird der volle Druck der Flüssigkeit in den Raum 67 und, über diesen und die Boh rungen 37, in die Kammer 38 geleitet, wodurch der Kolben 18 nach rechts verschoben wird und seine drehmomentübertragende Funktion verliert.

Der Drehmomentwandler gemäß Fig. 2 entspricht demjenigen der Fig. 1 mit Ausnahme des herausgezeichneten Bereiches. Die Ringplatte 64, die über Blattfedern 63 mit dem Kolben 18 ver bunden ist, ist mit dem Stützring 42 verstemmt. Dieser ist mit einer flanschartig nach radial außen laufenden Aufweitung 66 des Lagerzapfens 14 verschweißt. Axial außerhalb der Aufwei tung 66 verlaufen Kanäle 69, die durch ein Deckblech 71, das einerends mit dem Wandlergehäuse 13 und anderenends mit dem Lagerzapfen 14 verschweißt ist, abgedeckt sind. Diese Kanä le 69 dienen als Strömungsführung 70 , die mit ihrem der Wandlerachse 5 zugewandten Ende in die Sackbohrung 39 mündet.

Bei dieser Ausführung wird Öl, das die Kammer 38 durchströmt hat, über die Kanäle 69 und die Sackbohrung 39 des Raumes 67 in die Längsbohrung 25 der Abtriebswelle 26 geleitet und ge langt dadurch in den Vorratsbehälter 47.

In Fig. 3 ist ein Drehmomentwandler gezeigt, bei dem der Kol ben 18 auf der Turbinennabe 15 drehfest, aber axial ver schiebbar angeordnet ist. Die Turbinennabe 15 ist axial zwi schen dem Lagerelement 12 und einem in einer flanschartig nach radial außen verlaufenden Aufweitung 75 des Lagerzapfens 14 aufgenommenen Axiallager 76 gesichert. In der Aufweitung 75 verläuft radial schräg nach außen eine als Strömungsführung 70 dienende Bohrung 77, die einerends in der Kammer 38 und anderenends in der Sackbohrung 39 des Raumes 67 mündet.

Der Kolben 18 ist an seinem radialen Bereich 19 mit einem Reibbelag 60 versehen, der mit dem Bereich 20 des Wandlerge häuses 13 in Eingriff bringbar ist. Der Bereich 20 ist, wie in Fig. 15 erkennbar, im Erstreckungsbereich des Reibbelags 60 mit Kanälen 62 ausgebildet. Radial innerhalb des Reibbe lages 60 ist der Kolben 18 mit Öffnungen 79 sehr kleinen Durchmessers versehen.

Von dem Öl, das die Anpreßkraft des Kolbens 18 in Richtung zum Wandlergehäuse 13 erzeugt, durchströmt ein Teil die Öff nungen 79 und gelangt dadurch radial dicht innerhalb des Reibbelages 60 in die Kammer 38, wo es beim Durchfluß sowohl den Kolben 18 als auch das Wandlergehäuse 13 radial innerhalb des Reibbelages 60 kühlt. Dadurch bedingt, kann im Erstreckungsbereich des Reibbelags 60 entstehende Wärme rela tiv rasch nach radial innen abfließen. Das Öl verläßt die Kammer 38, indem es in die Bohrungen 77 eintritt und, nach Durchgang durch die Sackbohrung 39 des Raumes 67, in die Längsbohrung 25 der Abtriebswelle 26 gelangt.

Der Drehmomentwandler der Fig. 4 entspricht mit Ausnahme des herausgezeichneten Teils konstruktiv demjenigen nach der Fig. 3. Abweichend von dem letztgenannten ist ein als Strömungs führung 70 wirksames Rohr 80 durch die Wand des Wandlergehäu ses 13 geschoben, und zwar an einer Stelle, die so ausgewählt ist, daß durch das Rohr 80 eine Verbindung zur Kammer 38 in deren radial innerem Bereich entsteht. Das Rohr 80 ist nach einem das Wandlergehäuse 13 verlassenden, in Achsrichtung verlaufenden Teil so gebogen, daß es im wesentlichen radial nach innen verläuft und unmittelbar in die Sackbohrung 39 des Raumes 67 mündet. Öl, das die Kammer 38 durch das Rohr 80 verlassen hat, gelangt somit über den Raum 67 in die Längs bohrung 25 der Abtriebswelle 26.

In den Fig. 5 bis 13 sind weitere Strömungsführungen 70 mit unterschiedlichen Zuströmwegen in die Längsbohrung 25 der Ab triebswelle 26 gezeigt. So ist beispielsweise in Fig. 5 die Wand des Wandlergehäuses 13 mit im wesentlichen radial ver laufenden Kanälen 100 ausgebildet, die durch Anprägen oder Spanabhebung hergestellt und durch eine dem Wandlergehäuse 13 formlich nachgebildete Deckplatte 101 abgedeckt sind. Die Ka näle 100, die als Strömungsführung 70 wirksam sind, verlaufen soweit nach radial innen, daß sie im Durchmesserbereich der Längsbohrung 25 der Abtriebswelle 26 enden. Ein Durchgang des von der Kammer 38 kommenden Öls zwischen der Deckplatte 101 und der Turbinennabe 15 wird durch ein quasi dichtes Lager 102 verhindert.

Die Deckplatte 101 grenzt mit ihrem radial inneren Ende in dichtem axialen Abstand an die Abtriebswelle 26. Im Gegensatz dazu weist eine vergleichbare Deckplatte 103, die in Fig. 6 gezeigt ist, einen düsenförmigen, in eine Bohrung der Ab triebswelle 26 ragenden Einlauf 105 auf.

In Fig. 7 ist das quasi druckdichte Lager 102 zwischen dem Wandlergehäuse 13 und zwei aneinander anliegenden Leit platten 106 angeordnet. In einer dieser beiden Leitplatten sind nutenförmige Kanäle 107 ausgebildet, die durch die je weils andere Leitplatte verschlossen sind. Die als Strömungs führung 70 wirksamen Kanäle 107 münden ebenso wie bei der Ausführung nach Fig. 5 radial im Umfangsbereich der Längsboh rung 25 der Abtriebswelle 26 mit axialem Abstand zu der letztgenannten.

Die Strömungsführung in Fig. 8 entspricht, mit Ausnahme ihres radial inneren Bereiches, derjenigen gemäß Fig. 5. Das innere Ende der Deckplatte 101 ist drehfest mit einem Verschluß 108, der mit seiner von der Abtriebswelle 26 abgewandten Seite am Wandlergehäuse 13 anliegt, verbunden. Der Verschluß 108 weist zumindest eine radial bis zur Wandlerachse 5 verlaufende, als Teil der Strömungsführung 70 dienende Bohrung 109 auf, die an ihrer der Abtriebswelle 26 zugewandten Seite mit einer Öff nung 110 versehen ist, welche mit der Längsbohrung 25 der Ab triebswelle 26 fluchtet.

In Fig. 9 ist ein weiterer Verschluß 108 gezeigt, der mit zu mindest einer radial verlaufenden Bohrung 109 ausgebildet ist. Im Gegensatz zu demjenigen gemäß Fig. 8 ist der Verschluß nach Fig. 9 allerdings drehfest mit der Turbinennabe 15 und wirkt mit einer Öffnung in der Abtriebswelle 26 zusammen, die als Einlauftrichter für das Öl in die Längsbohrung 25 wirksam ist. Radial zwischen dem Verschluß 108 und der Kammer 38 ist eine Scheibe 112 angeordnet, die sowohl an ihrer dem Wandlergehäu se 13 als auch an ihrer der Turbinennabe 15 zugewandten Seite jeweils mit Kanälen 113 ausgebildet ist, die in Verbindung mit einem zur Bohrung 109 des Verschlusses 108 führenden, schräg winklig verlaufenden Kanal 114 eine Strömungsführung 70 bil den.

In Fig. 10 ist zwischen dem Wandlergehäuse 13 und der Turbi nennabe 15 ein Abstandsstück 115 vorgesehen, das an seiner dem Wandlergehäuse 13 zugewandten Seite durch ein quasi dichtes Lager 102 abgedichtet ist, und an seiner der Turbinennabe 15 zugewandten Seite Kanäle 117 aufweist, die mit einer fluch tenden, radial in der Abtriebswelle 26 ausgebildeten und zur Längsbohrung 25 führenden Öffnung 120 zusammenwirken.

Die in Fig. 11 gezeigte Konstruktion entspricht derjenigen nach Fig. 10 mit der Ausnahme, daß die Abtriebswelle 26 an ihrem brennkraftmaschinenseitigen Ende mit einem Verschluß 108 in Form eines Deckels 122 abgedeckt ist.

In Fig. 12 ist eine weitere Strömungsführung 70 vorgesehen, bei der ebenso wie bei Fig. 9 radial zwischen der Kammer 38 und der Wandlerachse 5 eine Scheibe 112 angeordnet ist, die an einander gegenüberliegenden Seiten jeweils mit Kanälen 113 ausgebildet ist, die in einen gemeinsamen Kanal 114 münden. Dieser führt zu einem auf der Abtriebswelle 26 angeordneten, als Verschluß 108 auf deren axialem Ende wirksamen Stop fen 124, der mit Ausnehmungen 125 versehen ist, welche über einen düsenförmigen Einlauf in die Längsbohrung 25 der Ab triebswelle 26 führen.

Die Ausführung gemäß Fig. 13 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 12 durch die radial zwischen der Kammer 38 und dem Stopfen 124 angeordnete Scheibe 112, welche nur einen nach radial innen führenden Kanal 128 aufweist, der über eine ho rizontal verlaufende Bohrung 129 im radial äußeren Bereich der Scheibe 112 mit einem zweiten, in der Scheibe 112 endenden Kanal 130 verbunden ist.

In den Fig. 14 bis 21 ist jeweils der Bereich vergrößert dar gestellt, in welchem der Kolben 18 am Wandlergehäuse 13 zur Anlage kommt. Die Ausführung gemäß Fig. 16 entspricht kon struktiv derjenigen gemäß der bereits erläuterten Fig. 14 mit der Ausnahme, daß nun die Bereiche 19 und 20 von Kolben 18 und Wandlergehäuse 13 glattflächig ausgebildet sind und die Reib beläge 60 tragen, während die Lamelle 44 an ihren den Reibbe lägen 60 zugewandten Seiten jeweils mit radial verlaufenden Kanälen 82 ausgebildet ist.

Bei der Ausführung nach Fig. 17 ist im Bereich 19 des Kol bens 18 und dem Bereich 20 des Wandlergehäuses 13 jeweils ein Reibbelag 60 angebracht. Zwischen dieselben greift eine La melle 44, die an ihren den Reibbelägen 60 zugewandten Seiten ebenflächig ausgebildet ist und einen mittigen Kanal 85 auf weist, der einerends mit dem Raum A des Wandler-Kreislaufs verbunden ist und anderenends in die Kammer 38 mündet. Somit kann dem Wandler-Kreislauf entnommenes Öl nach Durchfluß durch diesen Kanal 85 die Lamelle 44 von innen heraus kühlen, bevor es in die Kammer 38 gelangt.

In Fig. 18 ist eine besondere Ausbildung einer Lamelle 44 ge zeigt, die so geformt ist, daß für den Wärmeaustausch zwischen den Reibbelägen 60 zwei an ihren Enden parallel zueinander verlaufende, mittig aufeinander zugebogene, eine Rinne 96 bildende und dort punktweise verschweißte Elemente 86 vorge sehen sind, die zwischen jeweils zweien dieser Schweißpunkte radiale Kanäle 87 aufweisen. Auch diese Lamelle ragt, wie be reits bei Fig. 17 beschrieben, einerends in den Wandler- Kreislauf und anderenends in die Kammer 38.

In den Fig. 19 und 20 sind Ausführungen gezeigt, die jeweils mindestens ein Durchflußelement 88 aufweisen, in dem ein Ka nal 90 in Form einer bezogen auf den Durchmesser, von außen nach innen laufenden archimedischen Spirale ausgebildet ist. Vom Wandler-Kreislauf geliefertes Öl muß demnach diesen Ka nal 90 auf seiner gesamten Länge durchlaufen, bevor es in die Kammer 38 eintritt. Aufgrund des langen Durchlaufweges des Öls findet ein hervorragender Wärmeaustausch zwischen dem Durch flußelement 88 und dem Öl statt, so daß eine besonders effek tive Kühlwirkung erzielt wird. Die Fig. 19 und 20 unterschei den sich lediglich dadurch untereinander, daß bei Fig. 19 das Durchflußelement am Wandlergehäuse 13 befestigt ist und den Kanal 90 an der dem Wandlergehäuse 13 zugewandten Seite auf weist, während seine Gegenseite über einen Reibbelag 60 mit dem Kolben 18 in Eingriff ist. Im Gegensatz hierzu sind in Fig. 20 zwei Durchflußelemente 88 beiderseits einer Lamelle 44 angeordnet, wobei die Durchflußelemente jeweils an die ihren der Lamelle 44 zugewandten Seiten mit je einem Reibbelag 60 und an ihren von der Lamelle abgewandten Seiten mit je einem Kanal 90 ausgebildet sind.

In Fig. 21 ist eine Ausführung gezeigt, bei der zwischen dem Wandlergehäuse 13 und einer Lamelle 44, die an der dem Wand lergehäuse 13 zugewandten Seite einen Reibbelag 60 trägt, ein erstes Durchflußelement 91 und zwischen dem Kolben 18 und der diesem zugewandten Seite der Lamelle 44, die ebenfalls mit einem Reibbelag 60 versehen ist, ein zweites Durchflußele ment 92 aufweist. Diese Durchflußelemente 91, 92 weisen jeweils einen Kanal 93 auf, der in je einen einen Einsatz 94 aufneh menden Raum mündet. Dieser Einsatz wird vorzugsweise durch ein Sintergeflecht oder durch ein Stahlgeflecht gebildet und be wirkt ein Abbremsen des durchströmenden Öls, so daß dessen Verweildauer im Erstreckungsbereich der Reibbeläge 60 erhöht und damit der Wärmeaustausch verbessert wird. Auch diese Durchflußelemente 91, 92 sind eingangsseitig mit dem Raum A des Wandler-Kreislaufs und ausgangsseitig mit der Kammer 38 ver bunden.

Claims

1. Hydrodynamischer Drehmomentwandler, bestehend aus einem von einer Brennkraftmaschine angetriebenen Pumpenrad, einem mit einer Abtriebswelle gekuppelten Turbinenrad und einem Leitrad, die zusammen einen mit Hydraulikflüssig keit, vorzugsweise Öl gefüllten Wandler-Kreislauf bilden, einer Überbrückungskupplung, die einen über wenigstens einen Reibbelag mit dem Wandlergehäuse verbindbaren, mit diesem eine Kammer begrenzenden Kolben umfaßt, wobei die Kammer über zumindest eine im wesentlichen radiale Strö mungsführung an einen vorzugsweise in Längsrichtung ver laufenden Durchgang der Abtriebswelle angeschlossen ist und über ein Versorgungssystem per umschaltbarer Zu- und Abfuhrleitungen, von denen zumindest eine zum Durchgang und zumindest eine andere zum Wandlerkreislauf zur Spei sung desselben verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß bei Durchströmung der Kammer (38) mit Öl, das, vom Wandler kreislauf bereitgestellt, im Anordnungsbereich des Reib belags (60) in die Kammer (38) eingedrungen ist, das Öl zum Ableiten in die Strömungsführung (70) soweit in Richtung zur Wandlerachse (5) nach radial innen leitbar ist, daß es innerhalb einer bei Drehung des Wandlerge häuses (13) die Wandlerachse (5) ringförmig umgebenden, wirbelbegünstigenden Zone in den Durchgang (25) der Ab triebswelle (26) einleitbar ist.

2. Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß das Öl in geringem radialen Abstand zum Reibbe lag (60) für eine Kühlwirkung an dem zugeordneten Wand lerelement (13, 18) im Anlagebereich des Reibbelages (60) über eine Zuleitung (62, 79, 82, 85, 87, 90, 93) in die Kam mer (38) führbar ist.

3. Drehmomentwandler nach Anspruch 1 und 2 mit einem Reib belag, der zum Durchfluß von Öl für eine Kühlwirkung an dem zugeordneten Wandlerelement mit Kanälen ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Öl radial außerhalb des Reibbelags (60) über die Kanäle (62, 82, 85, 87, 90, 93) der Kammer (38) zuführbar ist.

4. Drehmomentwandler nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die Kanäle (82) an beiden Seiten einer zwischen dem jeweils mit einem Reibbelag (60) versehenen Wandlergehäuse (13) und dem Kolben (18) angeordneten La melle (44) ausgebildet sind.

5. Drehmomentwandler nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die Kanäle (62) an den einer zwischen Wandlergehäuse (13) und Kolben (18) angeordneten Lamel le (44) zugewandten Seiten von Wandlergehäuse (13) und Kolben (18) ausgebildet sind, während die Lamelle (44) beidseitig jeweils einen Reibbelag (60) trägt.

6. Drehmomentwandler nach Anspruch 1, 2 und 3 mit einem am Wandlergehäuse in Anlage bringbaren Kolben, dadurch ge kennzeichnet, daß an einem der beiden Wandlerele mente (Wandlergehäuse 13, Kolben 18) Kanäle (62) und an dem jeweils anderen ein Reibbelag (60) vorgesehen ist.

7. Drehmomentwandler nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die Kanäle (85) im Inneren einer zwi schen dem Wandlergehäuse (13) und dem Kolben (18) ange ordneten Lamelle (44) als Durchgangsöffnungen ausgebildet sind.

8. Drehmomentwandler nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch ge kennzeichnet, daß an einem der Wandlerelemente (13, 18) zumindest ein mit einem Reibbelag (60) in Eingriff bringbares ringförmiges Durchflußelement (88) für das Öl vorgesehen ist, das einen Kanal (90) in Form einer archimetrischen Spirale aufweist.

9. Drehmomentwandler nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch ge kennzeichnet, daß an einem der Wandlerelemente (13, 18) zumindest ein mit einem Reibbelag (60) in Eingriff bringbares ringförmiges Durchflußelement (91, 92) für das Öl vorgesehen ist, das einen Kanal (93) aufweist, in dem ein einen Druckabfall erzeugender Einsatz (94) aufgenom men ist.

10. Drehmomentwandler nach Anspruch 1 und 9, dadurch gekenn zeichnet, daß der jeweilige Einsatz (94) durch ein Sin tergeflecht gebildet wird.

11. Drehmomentwandler nach Anspruch 1 und 9, dadurch gekenn zeichnet, daß der jeweilige Einsatz (94) als Stahlge flecht ausgebildet ist.

12. Drehmomentwandler nach Anspruch 1, 3 und 8, dadurch ge kennzeichnet, daß das Durchflußelement (88) zwischen ei nem Reibbelag (60) des Wandlergehäuses (13) und einem Reibbelag (60) des Kolbens (18) angeordnet ist, zwei mittig aufeinander zugebogene und eine in Umfangsrichtung verlaufende Rinne (96) bildende Elemente (86) aufweist, die mittig so miteinander verschweißt sind, daß zwischen jeweils zwei Schweißpunkten ein von der Rinne (96) nach radial innen führender Kanal (87) in der Kammer (38) mündet.

13. Drehmomentwandler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Kolben (18) radial innerhalb des Reib belages (60) mit Öffnungen (79) für die Zuführung des Öls in die Kammer (38) ausgebildet ist.

14. Drehmomentwandler nach Anspruch 1 mit einer Strömungs führung, die zum Durchgang von Öl in Richtung zur Kammer für die Erzeugung einer den Kolben vom Wandlergehäuse ablösenden Kraft dient, dadurch gekennzeichnet, daß diese Strömungsführung (70) durch das zur Kühlung des Reibbe lages (60) bestimmte Öl in Gegenrichtung durchströmbar ist.

15. Drehmomentwandler nach Anspruch 1 oder 14, dadurch ge kennzeichnet, daß die Strömungsführung (70) durch eine Bohrung (37, 77) gebildet wird.

16. Drehmomentwandler nach Anspruch 1 oder 14, dadurch ge kennzeichnet, daß die Strömungsführung (70) durch einen zwischen jeweils zwei benachbarten Wandlerelemen ten (71, 66; 13, 101; 13, 103; 106; 13, 112 und 112, 15; 115, 15) verlaufenden Kanal (69; 100; 107; 113; 114; 117; 128) gebildet wird.

17. Drehmomentwandler nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich net, daß der Kanal (69; 100; 107; 113; 114; 117; 128) vorzugs weise durch eine Vertiefung in zumindest einem dieser Wandlerelemente (71, 66; 13, 101; 13, 103; 106; 13, 112 und 112, 15; 115, 15) gebildet wird.

18. Drehmomentwandler nach Anspruch 1 oder 14, dadurch ge kennzeichnet, daß die Strömungsführung (70) durch ein aus der Kammer (38) herausgeführtes und im Bereich der Wand lerachse (5) mündendes Rohr (80) gebildet wird.

19. Drehmomentwandler nach Anspruch 1, 15, 16 oder 17 mit einer in Richtung auf eine Brennkraftmaschine offenen Abtriebswelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Strö mungsführung (70) mit ihrem radial inneren Ende axial dicht neben dieser Seite der Abtriebswelle (26) mündet.

20. Drehmomentwandler nach Anspruch 1, 15, 16 oder 17, da durch gekennzeichnet, daß die Strömungsführung (70) mit ihrem radial inneren Ende radial dicht außerhalb einer zugeordneten, im wesentlichen radial zum Durchgang (25) der Abtriebswelle (26) führenden, in der letztgenannten ausgebildeten Ausnehmung (120) mündet.

21. Drehmomentwandler nach Anspruch 1, 15, 16 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsführung (70) mit ihrem radial inneren Ende dicht außerhalb einer zugeordneten Aussparung (125) mündet, die in einem die Abtriebswel le (26) an ihrem brennkraftmaschinenseitigen Ende axial abdeckenden Verschluß (108) für den Durchgang (25) ausge bildet ist.

22. Drehmomentwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß zwischen der Mündung der Strömungsführung (70) im Bereich der Wandlerachse (5) und einem mit dem Turbi nenrad (7) verbundenen Raum (A) des Wandlergehäuses (13) wenigstens eine Dichtung (24) vorgesehen ist.